国土空间规划之构建水生态全格局——基于Arcgis软件的量化分析评价方法

发表时间:2021/3/4   来源:《城镇建设》2020年第32期   作者:黎志平
[导读] 我国的规划经过几个大的发展阶段,从1989年立法实施“城市规划”到2008年立法实施的“城乡规划”,再到近年的“国土空间规划”,对规划行业的技术要求发生了较大的变化。

        黎志平
        四川新城汇景规划设计有限公司          四川省成都市  610000  
        摘要:我国的规划经过几个大的发展阶段,从1989年立法实施“城市规划”到2008年立法实施的“城乡规划”,再到近年的“国土空间规划”,对规划行业的技术要求发生了较大的变化。最新国土空间规划对“资源保护、生态保护”提出了前所未有最严格的管控要求。规划方法也由以前的“定性分析”为主到现在的“定量分析”为主,规划成果越来越具有科学性和逻辑性。
         在国土空间规划编制指南中,生态安全格局是其重点要求管控内容,而水生态安全格局是其中重要要素之一,作者结合国土空间规划中规划编制标准、相关理论及实际项目操作经验,总结出国土空间规划中“水”生态安全格局的评价的方法与流程。

关键词:国土空间规划、生态安全格局、水安全格局

一、构建水生态安全格局的目标
1.生态安全格局构建的基础
        生态安全格局影响因素主要包括水土涵养、淡水调蓄、沙漠化、土壤侵蚀、生物多样性保护等5大要素,水生态安全格局包涵了水土涵养、淡水调蓄,也对其它几个要素起到了决定性影响。
2.水土涵养、天然水体的恢复
        通过科学构建水安全格局,将使人类行为对自然水体影响因素降至最低,增强自然水土涵养能力,由自然地形和植被影响而形成具备蓄水条件的地方,逐步恢复水体。
3. 洪水调蓄、城市洪水和雨水的排放安全
        结合对城市降雨量、气温、地形等影响因素进行计算,在城市建设用地用地选择上就避免了存在雨涝等发生几率较大区域,预留洪水蓄洪空间,从根本上保证了洪水、城市雨水排放带来的生命财产安全危害。

二、建立水生态安全格局的分析方法
1.水生态安全格局研究的主要因素
        采用国土空间规划双评价的评价方法,对规划区的径流、水源涵养、淹没区和洪涝灾害、洪水调蓄等进行分析,其中:
        径流分析:使用Arcgis工具对规划区Dem数字高程数据进行提取,对规划区进行流域划分。
        水源涵养分析:划分水源涵养区和水源保护地范围,实行分级管控,确保水量水质安全。
        淹没区和洪涝灾害分析:按城市设防等级确定淹没线高度,对将淹没线以下区域定义为淹没区。
        洪水调蓄分析:采用Arcgis分析出最高洪水位和警戒水位之间区域,作为调节洪水的蓄洪空间,分级给出控制要求,以尽量避免洪涝灾害对我们产生的危害。
2.径流分析评价方法
         1)使用Arcgis的"填洼"工具创造无凹点的高程数据。
         2)使用"流向"工具对高程进行分析,分析出任意点水流流向(包括东、南、西、北、东南、西南、东北、西北8个方向)。
         3)使用"流量"工具计算出各级河流的流量。
         4)根据流量对河网进行分级并对数据进行矢量化。
         5)使用"要素折点转点"工具计算出河流的倾泄点,也就是河流的最低点
         6)使用"分水岭"工具计算出河流的流域范围
         根据以上运算结果可以得出河流的流域和各条河流的最低点及分水岭,并划分流域分区,根据保护级别给出相应的控制措施。

                                                某地河流倾泻点示意                                                某地河流流域示意  
3.水源涵养分析评价方法
(1)水源涵养安全格局评价方法
        一个地方的水源涵养能力,与水流发源点、植被覆盖度、植被类型、冰川分布和湿地分布等因素相关。我们可以借助Arcgis等工具,通过分析各类水流发源点在地表的空间分布密度来分析出属于重要水源涵养区域的范围,并叠加具有重要水源涵养功能的植被覆盖度、湿地、冰山等重大影响要素,最终确定水源涵养安全格局。
(2)操作流程
          1)水流发源点密度分析方法
          利用Airgis软件从Dem数字高程数据中提取多级水流发源点(Argis中-空间分析工具-水文分析),对所有水流发源点进行核密度的密度分析(Argis中-空间分析工具-密度分析-核密度分析),生成水流发源点密度分级,然后再结合实际项目了解情况对其进行修正,确定水流水源发源地和水源涵养区的区域范围。

Arcgis中对其进行分析后,取得水源涵养区的植被覆盖度。

中国水源涵养区植被覆盖图(该图片来源于《生态学报》)
(3)水源涵养安全格局的汇总
         将评价区域内的冰川、湿地、植被覆盖度等要素,采用Arcgis栅格计算器工具,叠加到水流发源点空间分布图上,就形成了水源涵养安全格局。

4.淹没区、洪涝灾害分析评价方法
         使用Arcgis工具对规划区Dem数字高程数据进行分析,通过运算划分出河流流域,计算出河流最低点和分水岭,根据防洪等级标准确定的对应警戒水位,使用Arcgis中的栅格计算器工具,划分淹没区和易受洪涝灾害区域。
5.洪水调蓄分析评价方法
         为洪水预留排泄空间,达到人工工程和自然调蓄相结合的防灾策略。通过Arcgis工具对洪水流域进行分析,结合现有水域和蓄洪空间构成洪水调蓄安全格局。
         利用规划区沿线水文站点最高洪水位和防洪标准数据,结合Dem数字高程数据,在Arcgis中使用线性插值(空间分析工具—插值分析)方法,模拟最高洪水位和防洪标准洪水位之间的插值,即为洪水流域的蓄洪空间,根据相应标准,将此划分为低水平、中水平、高水平洪水安全格局。
 
结语:水系属于国土空间规划双评价中的重要的生态敏感要素。国土空间规划的水生态安全格局,其构建的意义在于明确规划区水生态安全的一个总体格局,通过以上研究汇总形成河流水系安全格局、雨洪安全格局、水源涵养及水源保护格局等,成为国土空间规划中应当重点保护的极重要区域,为划定生态和生态红线提出基本依据,为国土空间区域战略制定、建设用地选择、生态保护策略都提供科学的依据和有效的参考。

参考文献
[1]俞孔坚、李海龙、李迪华、乔青、奚学青        国土尺度生态安全格局研究框架 生态学报,文章编号 1000-0993(2009)10-5163-13
[2]俞孔坚, 李迪华与李海龙, 国土生态安全格局——再造秀美山川的空间战略.2012, 北京: 中国建筑工业出版社.
[3]王万忠、焦菊英        中国的土壤侵蚀因子定量评价研究  三峡生态环境监测CNKI:SUN:STTB.0.1996-05-000
[4]省级国土空间编制指南  国土空间规划局  2019
[5]市县国土总体空间规划编制指南  国土空间规划局  2019
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