废弃砂石坑生态修复与再利用适宜性评价——以北京市潮白河流域为例

河流域为例

连欣;李迪华;车迪;马强;邢琰

【摘 要】潮白河流域废弃砂石坑的大量存在,对北京市生态建设和经济社会的可持续发展都产生重大影响.分析北京市潮白河流域砂石坑范围内的历年土地利用变化.同时利用地理信息系统和AHP层次分析法,选取相应的评价因子建立评价模型,进行砂石坑复垦、生态恢复和建设的土地适宜性评价,并提出土地利用建议. 【期刊名称】《安徽农业科学》 【年(卷),期】2013(000)029

【总页数】4页(P11799-11801,11828) 【关键词】砂石坑;潮白河;土地适宜性;土地利用 【作 者】连欣;李迪华;车迪;马强;邢琰

【作者单位】北京大学建筑与景观设计学院,北京100871;北京清华同衡规划设计研究院有限公司,北京10085;北京大学建筑与景观设计学院,北京100871;北京大学建筑与景观设计学院,北京100871;北京市国土资源局,北京100013;北京清华同衡规划设计研究院有限公司,北京10085 【正文语种】中 文 【中图分类】X171.4

潮白河流域是北京市“三河两滩”五大重点风沙危害区之一，是北京干旱多风季节就地扬沙起尘源地。废弃砂石坑对土壤、大气、水体、植被等造成严重危害，恶化生态环境，影响社会经济可持续发展，其综合治理是北京沙化治理、废弃土地再利用的重点之一。

土地适宜性评价已发展到宜农、宜牧、宜林和城市用地扩展等多方面，对矿区土地适宜性研究多集中在基于计算机辅助技术的评价模型构建和土地复垦适宜性方面，如基于GIS的评价模型构建［1－2］，矿区土地复垦方案的生态破坏影响研究［3－5］，对矿业城市［6］、煤矿基地［7］、矿区土地复垦［8－9］和复绿［10］适宜性评价和利用模式研究。砂石坑作为一种矿业废弃地，其自然条件与煤、铁矿区相似，可借鉴其他矿区废弃地相对成熟的研究思路。国内对砂石坑的研究包括用遥感图像进行砂石坑地物特征识别和分类［11］，依据砂石坑分布、地形和土壤等特点提出砂石坑治理模式［12］和主导利用功能［13－14］，例如昌平砂石坑生态修复规划［15］等。总的来说，国内研究主要集中在基于分类或案例的治理方向讨论，对具体恢复利用方向的适宜性研究较少。笔者针对北京市潮白河流域砂石坑的不同利用方向建立综合评价指标体系，探索砂石坑复垦、生态修复和建设方面的适宜性，并提出土地利用建议。 1 资料与方法

潮白河是北京重要水源地，流域内有41座水库，平均每年向城市供水9.2亿m3。北京境内流域面积5 700 km2，占流域总面积30%，涉及密云、延庆、怀柔、顺义和通州5个区县。该研究所用数据主要来自北京市国土局规划处，采用遥感解译提取砂石坑斑块，土地利用/覆被变化转移矩阵分析和基于ArcGIS的土地适宜性评价等方法。根据北京市国土局2011年对北京河堤外砂石坑的调查［16］，潮白河流域砂石坑主要分布在平原区山前冲、洪积扇、河流阶地和河道两侧，共

270个，总面积达1 320万m2(图1)。较大规模砂石坑集中在潮白河干流、潮河和怀河两岸，距主要河道200 m范围内的占25.9%，地下水源保护区内占40.4%。该流域砂石坑的主要特点是分布范围广又相对集中，密云、怀柔和顺义分布较多(近70%);砂石坑深浅不一，面积差别大，深度最高达40 m，最浅不足2 m;生态环境脆弱，亏方量大，亟待确定适宜的治理方向和途径。

为方便砂石坑土地利用变化分析，根据1984年《土地利用现状调查技术规程》、2001年《全国土地分类(试行)》和2007年《土地利用现状分类》的土地利用类型标准，将1993、2001和2007年的土地利用重新分为11个地类。分析结果显示(图2)，2001～2007年，砂石坑范围内面积变化幅度最大的为独立工矿用地、耕地和未利用地，耕地减少可能与2001年开始实施的禁止河道采砂挖沙规定有关。1993～2007年，变化最大的是独立工矿用地的增加和耕地的减少。可见，1993～2007年潮白河挖坑采砂行为大大增加，大量侵占耕地。 2 砂石坑土地适宜性评价

2.1 评价因子选取 砂石坑土地利用适宜方式的主要影响因素包括:①位置、面积、地形(深度、坡度);②生态条件:土壤类型、可渗透性、表土层厚度，植被、物种丰富度等;③水文条件:地下水位和水源保护区;④社会经济因素:产权所属、投资规模等;⑤周边用地:距离河道、道路的距离，与主要建设区的临近关系;⑥砂石坑治理状况等;⑦土地利用规划及其他相关规划的要求。

砂石坑的再利用方式有农田、蓄滞洪区和休闲游憩用地等，不同方式的关键影响因素各有差异，对应的适用条件、修复措施、投入及效益不同。针对上述要素建立废弃砂石坑土地适宜性影响要素集合，结合可获取资料情况，按基本属性、生态属性和用地属性，最终选取深度、面积、地下水、土质类型、距河道距离等13项评价指标(图3)。参照矿区土地复垦等多目标土地适宜性评价相关研究，对各评价因子进行分级，得到评价参数。

图1 潮白河流域砂石坑集中分布图 图2 砂石坑范围内用地结构变化 图3 废弃砂石坑土地适宜性评价因子

2.2 评价模型构建 通过对砂石坑的自然生态和社会经济属性两方面逐个进行分层分析和判别，提出砂石坑规划的再利用途径主要为土地复垦、生态修复和建设，分别建立评价模型。确定评价因子权重时，邀请相关学者、相关专业的学生和从业者，及政府部门工作人员，以填表方式，对每种治理方式中同一层次的因素间相对于上一层次中某项因子的相对重要性给予判断，按重要性、稍重要、重要、明显重要、极端重要判断级别，分别以1，2，…，8，9或其倒数作为量化标准，提出各自意见，最后运用相关统计软件进行整理、综合、检验。采用AHP层次分析软件，确定各评价模型中因子的权重。

参照相关文献，生态修复适宜性评价选取土质类型、地下水、地表水、植被覆盖度、距离道路、距离河道和风沙危害7个因子建立评价模型。运用AHP层次分析软件，采用指数标度作为计算影响因素权重的标度，表示两两因素之间相互影响程度的大小。e^(0/5)表示两两因素的影响相同，e^(8/5)表示某一因素的影响绝对的强。在标度类型e^(0/5)～e^(8/5)的情况下设定判断矩阵，其一致性比例为CP=0.001 8＜0.1，通过检验。总目标权重为1.0，最终计算得到各因子权重Wi(表1)。

表1 生态修复适宜性评价因子矩阵及权重土质类型 1.000 0 0.449 3 0.449 3 1.491 8 0.449 8 1.822 1 0.548 8 0.099 9地下水源保护 2.225 5 1.000 0 1.221 4 2.225 5 1.491 8 1.491 8 2.718 8 0.222 4地表水源保护 2.225 5 0.818 7 1.000 0 2.718 8 1.491 8 2.225 5 1.221 4 0.204 1植被覆盖 0.670 8 0.449 3 0.367 9 1.000 0 0.548 8 0.670 3 0.670 8 0.079 5距离河道 2.225 5 0.670 3 0.670 3 1.822 1 1.000 0 2.718 3 1.221 4 0.172 0距离道路 0.548 8 0.670 3

0.449 3 1.491 8 0.367 9 1.000 0 0.670 3 0.089 1风沙危害 1.822 1 0.367 9 0.818 7 1.491 8 0.818 7 1.491 8 1.000 0 0.133 0

土地复垦适宜性评价选取规模、深度、土质类型、表土层厚度、基本农田5个因子建立评价模型。类似地，运用AHP层次分析软件，得到各因子权重为深度0.190，规模0.156，土质类型0.104，表土层厚度0.127，基本农田0.423。建设适宜性评价选取规模、深度、地表水源保护、地下水源保护、距离道路、距离河道和规划建设用地7个因子建立评价模型，相应得到各因子权重为深度 0.125，距离河道 0.109，规模0.089，地表水源保护 0.162，地下水源保护 0.153，距离道路0.122，规划建设用地 0.241。

2.3 土地适宜性评价 根据各因子权重，对不同的利用途径，按照公式:总得分=∑权重*因子，在ArcGIS中用Calculate模块计算综合得分，按照总得分将适宜程度划分为高、中、低3个等级。例如，各地块生态修复适宜性总得分PE=0.099 9*［土质类型］+0.222 4*［地下水］+0.204 1*［地表水］+0.079 5*［植被覆盖］+0.089 1*［道路距离］+0.172 0*［河道距离］+0.133 0*［风沙］，得到生态修复适宜性分级(适宜程度高:2.54 ～3.48;适宜程度中:1.90 ～2.53;适宜程度低:1.10～1.89)。类似地得到复垦适宜性和建设适宜性分级，分布结果见图4。 图4 潮白河流域砂石坑复垦(a)、生态修复(b)和建设(c)适宜性分布 3 废弃砂石坑土地利用建议

砂石坑所在范围的土地利用总体规划中，未来规划最多的是林业用地(占总面积30.9%)，其次为一般农用地(28.1%)和城镇建设用地(13.6%)。综合考虑适宜性评价结果、土地规划和实地调查的初步治理意向，对两种或两种以上治理方式具有同等“适宜程度”的砂石坑，根据生态优先及经济上可行的原则，优先选择生态修复，其次为复垦，最后选择建设方式治理。

适宜进行生态修复的砂石坑共190个，占总面积约80%，主要分布在河道、铁路、

公路两侧及水源保护区内，应发挥涵养水源，保持土壤，恢复生物栖息地及游憩等生态服务功能。将砂石坑生态修复与景观建设和地方经济发展相结合，主要道路两侧的砂石坑，重点打造生态景观，提供良好生活环境;水源保护区内和河道两侧的砂石坑，可进行简单修复治理，植树种草，作为蓄滞洪区，增加地下水回灌;地下水位较浅或靠近外来水源的砂石坑可建人工湿地;村落周边则可进行绿化美化，增加配套设施，作为村落景观用地;对具有一定规模、交通便利、距城镇近的砂石坑，可考虑建设郊野公园。

适宜复垦的砂石坑占总面积的6%，通常周边农用地较多，土层较厚，深度小，边坡较缓。优先复垦为耕地，其次可建园地或林地，条件适宜的可发展设施农业和观光采摘农业。此外，对坑内土地利用变更调查中的零星耕地，要加强保护，整理改造并适度增加规模。

建设适宜性高的砂石坑距离城镇、主要道路较近。在规划新城、建制镇集中建设区内的砂石坑，可用作建设用地。对此类砂石坑的治理方式主要为客土填平并进行夯实，可采用土地储备、一级开发形式，进行土地储备的同时完成砂石坑治理。在进行城镇建设时，要特别注意防止地下水污染，发展环境友好型绿色产业。 4 结论与讨论

北京市潮白河流域砂石坑存在分布范围广又相对集中，多近河道分布;深浅不一、面积差别大，水利条件较差;土地权属复杂，亏方量大等问题。1993～2007年砂石坑范围内土地利用类型组成结构差异明显，变化最大的是独立工矿用地和耕地，挖坑采砂行为大量侵占耕地。通过选取合适的评价因子，利用AHP层次分析法确定各因子权重，建立评价模型，对砂石坑土地适宜性进行分析评价，并提出废弃砂石坑土地利用建议。这一方法是对传统土地适宜性仅限于宜农、宜林、宜园、宜牧的一个创新，该研究进行了一部分探索性工作，仍有待完善。如考虑相关规划(如新城规划、滨河带规划)对砂石坑所处位置可利用方向的限制，优化确定最终适宜

利用方式的方法，探讨具体的治理方案实施措施。 参考文献

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