基于rs和gis的营口港规划生态环境影响评价

基于rs和gis的营口港规划生态环境影响评价

规划环境评估是目前战略环境评估（ae）研究的最活跃方向，也是在实践中发展最快的领域。2001年，欧盟发布了《规划和计划环境评估指南》，要求评估10多个计划和计划的影响，包括运输计划。2002年《环境评估法》明确规定了“一地三区”的相关规划和10个专项规划的实施环境评估的法律要求。环境评估的相应技术指南由国家环境保护总局制定，并介绍了基于区域和计划环境评估的信息平台建设的框架。张轩等人讨论了计划水平的环境评估。ria等人重点讨论了信息系统（gis）在评估ae和累积效应（e级）中的应用。然而，总的来说，规划的环境评估在技术方法和实践应用两个方面是探索阶段的。港口总体规划属于交通运输规划的范畴,是一类涉及多种生态环境要素的专项规划,对其实施后的生态环境效应进行分析和评价具有重要的现实意义.近年来,国内学者对海岸带与港口总体规划的战略环境评价、沿海港口自然资源评价、海岸带环境变化与可持续发展等进行了研究和探索.笔者采用遥感(RS)与地理信息系统(GIS)相结合的技术,通过建立评价指标和准则,研究港口规划对海岸带生态环境的影响,并以营口港总体规划为例进行实证研究.1港口规划影响陆域和海域生态环境的因素海岸带处于海陆2种生态系统的过渡区,构成特定的海岸带生态系统,具有丰富的物质资源、空间资源和环境资源,开发途径广泛.一般宜港岸线同样也适宜于生活、旅游和渔业使用,港口的建设开发必然带动海岸带的城市化发展,使临港区域人居面积与人口密度增加,因此港口建设应尽量减少对周边环境的影响,将其控制在可接受的范围内.同时,港口的码头、港池、航道、锚地对海域的使用,及其与近海海洋生态、渔业养殖等也存在着如何协调的问题.因此港口规划必须就港口建设对陆域和海域生态环境所可能产生的影响进行评估.1.1基于gis的港口规划环境评价基础信息平台基础信息平台的建立对于规划层次的环境影响评价具有重要意义.而GIS以其强大的对空间和属性数据进行存储和管理的功能成为规划环评最有效的信息支持工具.遥感(RS)是GIS的重要信息源,目前已广泛用于区域土地利用调查和变化的研究,但直接用于规划环境影响评价的实际工作尚不多见.研究采用Landsat7TM影像作为港区及周边地区土地利用现状分析的主要信息源,并与其他空间图层和属性数据整合,以美国ESRI公司的ArcGISv8.3为技术支持,构建基于GIS的港口规划环境评价基础信息平台,图1显示了其框架结构.1.2影响陆域的范围1.2.1生态环境影响评价段将港口海岸带陆域评价范围划分为若干单元.评价单元分2类:第Ⅰ类单元主要考虑单元本身对周围其他单元的生态环境影响,以环境影响度为评价指标,该单元主要指港口作业区和临港物流、工业区;第Ⅱ类单元主要考虑第Ⅰ类单元对其的影响,以环境敏感度为评价指标,主要包括第Ⅰ类单元周围邻近的地区.1.2.2生态环境影响评价指标对于第Ⅰ类单元,仅选择港口对周边陆域生态环境影响相对较为重要的大气和水环境2个要素构建指标,在其他情况下,可以根据实际情况建立噪声、生态等指标.1.2.2.进行环保效率评价该指标用于评价第Ⅰ类单元对周边环境空气质量的影响.在专家咨询的基础上,建立如下2个评价准则:a.准则1,周边环境特征.由于港区及周边地区地势平坦,仅考虑污染系数和距离2个影响因素.污染系数为某一风向的频率除以该方向的平均风速,某一方向的污染系数越大,表明该方向的下风向越易受到污染.运用GIS的缓冲区分析和空间图层叠置功能,在港界图层周围建立缓冲区并进行叠置分析.在污染系数较大的下风向,缓冲区的范围设置较大,以体现风向和对应风速的共同影响.计算该缓冲区范围内大气环境敏感区面积占整个缓冲区的面积比例(b11).具体评价规则见表1.b.准则2,环境空气质量超标状况.根据港区实际,以TSP,降尘为关键评价因子,采用《环境影响评价技术导则——大气环境》(HJ/T2.2-1993)中推荐的方法计算长期平均质量浓度,并采用GIS等值线分析功能绘制TSP年日均质量浓度和年均降尘量等值线,以表达大气污染的空间分布.TSP超标范围的判别以国家环境空气质量二级标准的年日均值为依据,降尘超标范围则以自然降尘量为判别依据.运用GIS的空间图形表达与空间叠置分析功能,研究空气质量超标区的范围、面积.计算空气质量超标区占整个评价区域的面积比例(b21);同时计算大气环境敏感区中,空气质量超标区面积(a)及其占大气环境敏感区的面积比(b22).大气环境敏感区/点一般定义为自然保护区、海洋防护林、风景旅游区、文物保护区、居住区以及公园、医院、学校等公共设施.具体评价规则见表1.对于上述2项评价准则,采用最劣因子法确定港区单元的大气环境影响度.1.2.2.港区单元的水环境影响度该指标用于评价第Ⅰ类单元对周边水域水质的影响.经过专家咨询,建立如下2个评价准则:a.准则1,污水排放密度,即港区单位面积污水排放量(t/(km2·d)).根据污水排放密度评价港区对周边水域水质的影响.具体评价规则见表1.b.准则2,港区周围水体的水环境功能类别.水环境功能区划是根据环境管理要求划定的一定水域所需达到的水质要求.通过GIS的缓冲区分析和空间叠置功能,表达港区边界一定范围内水体的水环境功能类别,并据此分析港区对周围水环境的影响度.具体评价规则见表1.若受纳水体涉及集中式饮用水源保护区或准水源保护区,则认为影响程度较大,为3级.地表水和海水水质类别的划分参见《地表水环境质量标准》(GB3838-2002)、《海水水质标准》(GB3097-1997).对于上述各项评价指标与准则,采用最劣因子法确定港区单元的水环境影响度.1.2.2.密度密度该指标用于评价第Ⅱ类单元对于环境影响的敏感程度.在专家咨询的基础上,建立如下评价准则:准则1,人口密度(人/km2);准则2,单元的用地类型.计算生态环境敏感区面积与居住用地面积之和占评价单元总面积的比例(R).生态环境敏感区/点一般定义为自然保护区、海洋防护林、风景旅游区、文物保护区,以及公园、医院、学校等公共设施.具体评价规则见表2.对于上述2项准则,采用最劣因子法确定评价单元的环境敏感度.1.3海域生态敏感区gisa.根据港口总体规划,确定海域港界范围.b.采用GIS的空间分析功能,将海域港界与海域生态敏感区进行叠置分析和面积计算,对规划海域港界占用海域生态敏感区的情况进行评估.近海海域生态敏感区一般为海洋自然保护区、海洋保护生物分布或活动区、重要渔业资源区和近海养殖区.该研究中,海域生态敏感区具体是指海蜇生长区、近海养殖区、毛虾摄饵场和斑海豹活动区.依据基于GIS的基础信息平台,计算各生态敏感区总面积、规划海域港区和锚地内生态敏感区面积及其分别占生态敏感区的比例.依次判断港口规划对海域生态敏感区的影响.c.根据近海海域水质模型的预测结果,运用GIS的空间分析功能,绘制不同污染物(CODCr,石油类)浓度增量等值线并计算面积,与海域生态敏感区进行叠置分析,研究污染物排放造成的浓度增量及其与生态敏感区的空间关系,从而评估污染物排放对海域生态敏感区的影响.2营口港案例分析2.1研究领域的总结2.1.1市域、研究区域概况营口港位于辽东半岛中部西侧,渤海辽东湾东北岸,主体港区位于营口市鲅鱼圈区.鲅鱼圈岸段属于岬湾相间的砂砾质海岸,适宜建港.营口市属于典型的暖温带大陆性季风气候,四季分明.冬季盛行北风和东北风,夏季盛行西南风.营口鲅鱼圈区及其邻近地域属冲积平原草甸植被区,但这些地区由于较为剧烈的人类开发活动,地带性植被极少留存,而代之以人工栽培植被如绿化植物与农业栽培植被等.研究区域为营口市及营口港区(包括现状和规划),重点是营口港区.具体范围为121°45′E～122°30′E,40°00′N～40°45′N.2.1.2dp港区营口是辽宁中部城市群最近的出海口,也是东北地区重要的港口城市.营口鲅鱼圈区2003年GDP为60.1×108元,占全市总量的23.7%.该区规划控制面积为268km2,下辖熊岳、红旗、芦屯三镇,以及海星、海东、红海和望海4个街道,现有人口29.4×104人,其中非农业人口14.6×104人.图2给出了港区规划范围、陆域评价范围与评价单元分布.2.2英口港规划环境影响评估的基础信息平台2.2.1设置优化保水层、放空气网根据图1和具体评价要求,将空间数据图层分为9类:营口市行政区划图层、与港区现状及规划相关的图层、与岸线相关的图层、土地利用图层、生态敏感区图层、近海海域生态敏感区图层、环境监测点位图层、数字高程模型与近海海域等深线图层、预测环境影响范围图层.2.2.2环境数据的整理和统一包括评价区域的人口数据、港区大气和水环境污染物的排放数据、港区年吞吐量数据和环境监测数据等.数据经过整理后,建立属性数据库,进入统一的基础信息平台.2.3结果与讨论2.3.1评估区域单位的结果2.3.1.土地利用及大气环境影响以鲅鱼圈港区为例,表3,4分别给出了以大气环境影响度为指标,根据不同准则的评价结果.根据预测分析,规划实施后SO2对周围空气质量的影响极小,因此在表4中未予考虑.根据模式计算的结果,污染物的最大落地浓度均在源周围2.5km范围内,因此,确定在污染系数最大方向的下风向,评价的缓冲区范围为3km,其他方向的下风向则为2km.图3为港区周围地区的土地利用分布及3km的缓冲区范围.从表3可知,在采暖期,缓冲区内大气环境敏感区面积占整个缓冲区面积的比例(b11)为18.6%,而非采暖期和全年的比例均为17.6%.根据评价准则1认为,大气环境影响度中等,为2级.从表4可知,无论对于TSP还是降尘,无论何种条件下,包括居住区在内的大气环境敏感区中,均无空气质量超标;对于TSP,至2010年,在采取和未采取环保措施的条件下,空气质量超标区面积分别占整个评价区域面积的比例(b21)为0.327%和1.090%;至2020年则分别为0.950%和3.020%,均小于10%,影响程度较小.对于降尘,至2010年,在采取和未采取环保措施的条件下,空气质量超标区面积占整个评价区域面积的比例(b21)分别为4.630%和18.500%.可见,降尘超标区的范围明显大于TSP,至2010年,如不采取相应的措施,其大气环境影响度将达到中等.这也反映出降尘污染是港区最严重的大气污染问题.综上分析,可以确定港区规划可能造成中等程度的大气环境影响.2.3.1.水环境影响表5显示了以水环境影响度为指标,根据污水排放密度准则的评价结果.从表5可知,仅考虑污水排放密度,鲅鱼圈港区的现状及规划实施后对周边地区的水环境影响分别为较小和中等.若考虑受纳水体的水环境功能类别,GIS的空间叠置分析表明,无论是现状年(2003年)还是规划年(2010年和2020年),在不同尺度的缓冲区范围内(2km或5km)均涉及二类水质海域,根据表1中确定的准则,认为港区规划可能造成中等程度的水环境影响.综合上述评价指标和准则认为,鲅鱼圈港区规划实施后,其水环境影响度为2级,即对周边地区水环境质量有一定影响.2.3.1.从环境敏感度看根据评价要求和数据的可获得性,依据行政区范围划分第Ⅱ类单元.这为充分结合统计数据与遥感数据分析评价区域的环境属性提供了便利.表6为第Ⅱ类单元主要的属性数据和在不同评价准则下的环境敏感度及评价结果.从表6可知,海星、海东、红海街道和熊岳镇的人口密度较大,根据准则1,这些单元的环境敏感度为2级,而其他评价单元则敏感性较低;西海、海东和红海街道,生态环境敏感区和居住用地面积之和占单元总面积的比例(R)较大,根据准则2,环境敏感度较大,为3级;海星街道环境敏感度一般,为2级,而其他评价单元的环境敏感度较低.从综合环境敏感度分析可知,西海、海东和红海街道的环境敏感度较大,为3级,占整个评价单元数的25%,占总面积的11.3%;海星街道、熊岳镇具有中等程度的环境敏感性,为2级,占评价单元数的17%,占总面积的16.1%;其他58%的评价单元环境敏感度较低,占总面积的72.6%.可见,在港口规划涉及的区域中,仅25%的评价单元环境敏感度较大,大部分单元和区域的环境敏感度较低或一般.2.3.2鱼圈港区主要生态敏感区域的划分表7分别给出了港区和锚地水域与海域生态敏感区的空间关系.港区海域面积为781.93km2.海蜇生长区和毛虾摄饵场范围超出海域港界较多,因此未计算其总面积.从表7可知,海域港界内生态敏感区有海蜇生长区约193.2km2,近海养殖区约24.88km2(占其总面积的20.58%),毛虾摄饵场约452.96km2,斑海豹活动区121.86km2(约占其总面积的2.65%).可见港区海域虽涉及一定面积的生态敏感区,但相对面积较小.从表7还可知,港区锚地范围内未涉及海蜇生长区和近海养殖区,对毛虾摄饵场和斑海豹活动区的影响也极小.表8,9分别表明营口鲅鱼圈港区CODCr和石油类排放对海域生态敏感区的影响.从表8,9可知,CODCr和石油类相同质量浓度增量的面积在涨潮时段均大于落潮时段.由此推断,涨潮时段的污染范围大于落潮时段.同时,随着规划年代的延续,污染范围也随着污染物排放的增加而增大.从总体上看,海蜇生长区受影响的面积较大,而浅海养殖区则较小;而从相对面积比来说,受影响的面积仅占