基于生态安全格局的乡村景观空间优化设计——以张家口石板沟村为例

丁 翔 张婷婷 邓 蔚 张博阳 侯凤武

河北建筑工程学院

1 研究区域概况及数据来源

1.1 研究区概况

张家口位于河北省西北部，与京津晋蒙4省交汇，毗邻北京，是连接四省的重要节点。2019年张家口政府提出建立首都水源涵养功能区和生态环境支撑区的文件显示，张家口的整体规划以生态为主，以绿色产业为发展引擎，以特色服务业为主要方式。项目地位于崇礼区，是蒙古高原与华北平原的过渡地区，距离张家口市中心只有20km车程。是华北地区最大的天然滑雪场，2020年北京冬奥会的滑雪项目位于此地。石板沟村属于南地村的下属自然村，周围村落相对密集，都坐落再地势相对较低的开阔地带，石板沟村则建于半山腰间。

1.2 数据来源与预处理

主要数据包括：2018年张家口市土地利用数据来源于地理空间数据云，全国土壤类型数据、全国日降雨量数据、NDVI植被覆盖度数据源自中国科学院资源环境科学与数据中心；DEM栅格数据选用数字高程模型30m分辨率，源自与地理空间数据云，并通过源数据，对研究要研究的区域进行裁剪，并生成高程、坡度等数据，方便对下一步进行整理。以上数据全部使用阿尔勃斯等面积割圆锥投影。

2 研究方法

2.1 生态安全格局的构建

2.2.1 生态安全格局的概念界定

生态安全格局一般也称为生态安全框架，它通过景观中的关键要素，如水文、雨洪、地质灾害、乡土安全、指示物种的栖息地、生态廊道等的构建，形成综合的生态空间格局，并对空间规划进行指导，生态安全格局的构建，有利于景观空间在规划前期有明确的标准，对景观空间在生态性服务的应用提供完整的网络。

2.2.2 生态系统服务重要性评价指标的选择以及量化分类

通过对现有数据的收集整理，综合生态环境的各项特征，使用合理的生态服务评价要素。针对石板沟村的地理条件，可知位于村与省路邻近的位置有一条东西走向的河流，同时村位于山沟深处，进入山村需要走1km的上路，虽然村路相对明朗，但存在一定坡度，在进村的路上存在不少梯田。

因此本文在生态系统服务指标的要素上，选取5个方向（表1）。以期做较为全面的研究分析。

表1生态安全格局重要性评价指标选取

3 结果与分析

3.1 雨洪淹没安全格局以及水源地保护安全格局

3.1.1 雨洪淹没安全格局

基于DEM栅格数据，形成综合的崇礼区水文分析结果，形成崇礼区的流域分析以及径流模拟。在做雨洪淹没分析时，需要收集崇礼日降量数据，数据来源与国家气象科学数据中心，可知崇礼区年平均降雨量为488mm,同时对过去50年的崇礼日极端天气进行汇总，收集到崇礼区10年一遇的日极端降雨量约为38.0mm，50年一遇的日极端降雨量约为50.7mm。在源的构建上基于SCS模型得出降雨量，通过计算产流与入渗得出地表产流量。

3.1.2 水源地保护安全格局

石板沟村距离水源地有2km的路程，位于村北侧的东西方向的河流（清水河），宽度为4m左右。本文将项目区域所流经的清水河段作为水源地安全格局的“源”。在对当地水源地进行考察时发现，该河流流经多个村落，它满足了多个村落的日常生活用水，因此河流受村落的生活垃圾污染、化肥污染等点污染、面污染较为严重。

本文在对水源地保护的河流缓冲区上选择上，考虑到增加河流对污染物的自净能力以及增加生物多样性为原则，因此本文对河流的宽度使用15m、30m、40m（表1）为标准，最终形成水源地保护格局（图1）。

3.2 生态多样性保护格局

对该村落进行的实地调研及相关文献的查询，对石板沟村的生物多样性的指示物种（焦点物种）进行筛选。在文献中得知，崇礼区发现禽类21种、哺乳类17种、昆虫类16种、爬行类5种、两栖类2种、水生类4种，因此在对焦点物种的选择上，我们使用发现种类较多的禽类，因其在当地动物资源中具有一定的典型性和代表性。

本文在对禽类物种的筛选上，从生态类群以及居留类型中展开，在生态类群上以涉禽和陆禽为主，居留类的选择上以夏季鸟和留鸟为主，因此本文将大雁以及雉鸡作为指示物种，通过相关文献，获取两种物种的生态习性，结合整理收集的数据，对焦点物种进行栖息适宜性分析。

作为物种的核心栖息地的“源”，本文在物种“源”的提取上，使用大于1公顷面积作为核心栖息地的选择，从而减少细小面导致的斑块破碎化。根据土地利用、海拔、坡度等因素对指示物种运动的影响建立景观最小阻力面，建立最小阻力模型（MAC）,该公式如下：

式中:

MAC——最小累计阻力值，f为正相关函数;

Dij——源j扩散到基质面i的空间距离值;

Ri——基质面i对物种扩散的空间阻力值。

最终通过成本距离模拟单一物种生物安全格局。本文对大雁与野鸡分别显示（图1），从而更好地识别每个物种的栖息地安全格局。由专项图可知，大雁的栖息地多以河道、滩地为主，在项目地占比约23%。而雉鸡的栖息地安全格局中，生境较为广泛，覆盖了整个项目地，项目地占比约87%，是当地主要的留鸟物种。在对乡村规划时，应抓住生物栖息地的核心“源”为准，同时扩大生境斑块面积，以高安全格局为辐射范围，选取多个自然斑块形成生态廊道，将会对生物多样性的保护与村落的构建提供更加可持续的建议。

3.3 地质灾害安全格局

使用垂直叠加法，通过对地质灾害敏感性评价表中地形条件、土壤条件、地表覆盖条件、土地类型进行赋分，对分析结果进行叠加，形成综合的地质灾害安全格局，本文将泥石流、水土流失专项图（图1）分别显示，从而更清晰的展示结果。

由专项图可知项目地处于中、高敏感区，需要增强监管。项目地的水土流失敏感性评价处于中低敏感性，在坡地耕地、果林的开发上有一定可行性，控制村落的开发边界，优化生态基质，提升生态环境的综合质量。

图1 综合安全格局及各个安全格局专项图

4 结束语

该研究以崇礼区石板沟村为例，通过对水文格局、雨洪安全格局、水源地保护安全格局、生物多样性保护格局、地质灾害安全格局的叠加形成综合的生态安全格局的构建，基于低、中、高安全区的分布提出石板沟村的生态安本底，以作为该村生态安全空间的优化方案。本文在客观性、相关性以及全面性上仍有待完善，同时对生物多样性的指示物种上只选择了禽类，对其他物种未进行分析，有待后续的探索，从而提出更加科学的乡村空间方案。