东南沿海火山岩区城镇建设适宜性评价与实践——以福建省宁德市为例

王继龙,林丰增,彭 博,曾剑威,武 彬,张艺武,林韶恺,孙作勇,张振国,于俊杰

(1.中国地质调查局南京地质调查中心,江苏 南京 210016;2.宁德市自然资源局,福建 宁德 352100;3.福建船政交通职业学院,福建 福州 350007)

资源环境承载能力和国土空间开发适宜性评价(以下简称“双评价”)旨在分析区域资源禀赋与环境条件,在生态保护的基础上,探索、识别农业生产、城镇建设各自适宜空间和合理规模,强调发展性与约束性[1]。“双评价”是国土空间规划的前提和基础,可使国土空间规划更加科学化、系统化,城镇建设适宜性评价作为“双评价”的组成部分,可识别城镇建设适宜区及存在的现状问题,研判城市未来建设用地供给方向及发展空间,对规划城镇发展结构及格局起到有效的支撑作用[2-4]。

城市建设过程中,资源的不合理利用将造成生态环境恶化、土地资源短缺、挤占其他用地空间等问题[4-8]。随着城镇开发边界划定等空间管制工作的持续推进,城镇建设适宜性评价在国土空间规划中越来越受到重视[9]。目前,城镇建设适宜性评价主要集中在第四系覆盖区重要经济带、城市群[9-13]及西南山区城市[14-16],针对中国东部大面积火山岩区城市开展的建设适宜性评价相对较少,且由于研究区及研究问题差异导致前人选择的评价指标体系还不够完善,这不利于不同区域资源环境禀赋差异性的对比[14-21]。自然资源部发布的《资源环境承载能力和国土空间开发适宜性评价指南(试行)》[22](以下简称“指南”)从评价原则、成果应用等方面为各地开展 “双评价”工作做出指导,保证了评价成果的规范性,有利于相同层级的区域对比。

东南沿海火山岩区城镇众多、人口密集、经济发达,在中国东部火山岩区“双评价”工作中可发挥重要的示范与引领作用。本文选择东南沿海火山岩区发育典型火山岩地貌的城市——福建省宁德市为研究对象,系统梳理城市区域资源环境禀赋特征,以“指南”为基础,对城镇建设适宜性进行评价,结合用地类型分析城镇建设潜力,依据分析结果对城镇建设用地供给与空间发展发向、城镇发展结构与格局提出建议,为宁德市国土空间格局优化及未来城市建设部署提供支撑,也为其他市级城市开展评价研究提供参考。

中国东南沿海地区在印支期普遍褶皱上升成陆,燕山期受到古太平洋板块俯冲作用,区域构造-火山岩浆活动强烈,历经上亿年自然演变与人类开发,形成了现今火山岩-侵入岩丘陵及一系列断陷盆地(红盆)构成的“盆岭相间”地貌格局[23-25]。福建省以大规模出露晚中生代流纹质火山岩为特色,被称为“长英质大火成岩省”[26-27],与浙江省、江西省地貌相似,多以陡峻的峰柱和延展如屏的陡崖为主[28],造就了许多奇特火山岩地质遗迹,如福建光泽地质公园、福建宁德地质公园、华东地区最高峰——黄岗尖等。

宁德市位于福建省东北部,全市土地面积1.34万km2,地理坐标:118°32′～120°43′ E、26°18′～27°40′ N,东临东海,南接福州,西连南平,北与浙江省温州市接壤。宁德地区以晚侏罗世—早白垩世长林组、南园组、小溪组以及白垩纪晚期石帽山群火山-沉积岩系分布最为广泛;侵入岩以酸性、偏酸性岩类为主,其次为偏碱性岩类(图1)。沿海发育海积平原及冲积平原,地势西部和北部高,东部和南部低,中部隆起,大致呈“门”型梯状,构成了“九山半水半分田”地貌格局。研究区地貌是地球内、外动力共同作用的结果,在燕山期形成火山岩及侵入岩之后的强烈构造活动使区内构造体系及轮廓基本定型,在初始地貌上河流重新配置并开始侵蚀、剥蚀、堆积,形成了千米以上的山脊、山峰。喜山期,区内表现为断裂、断块抬升及小规模中基性岩浆侵入活动。第四系主要表现为新构造垂直的升降运动,同时受气候变化造成的海平面波动影响,形成了几套海相沉积。

图1 宁德市地质简图Fig. 1 Geological sketch of Ningde City

宁德市现辖9县(市)共124个乡镇、街道办事处,建成区面积不足0.6 km2,低于全国平均镇建成区(0.81 km2)水平[29]。1997年前,该市城镇化水平为30%以下,处于城镇化建设初级阶段;1997年后,城镇化建设加速,2020年常住人口城镇化率为60.99%[30]。从城镇人口数量看,城镇人口逐年增加,城镇化水平逐年提高;从人口流动趋势看,人口主要由乡村流入城镇,符合我国现阶段城镇化总体趋势[31]。近年来,受宁商回归、龙头企业带动影响,该市经济发展进入快速发展期,连续几年GDP增速全省第一[32],未来还将迎来城镇化持续高速增长期。然而土地资源短缺,城镇拓展空间受限一直是该市发展的“卡脖子”问题[33],明确高质量发展方向,构建高效、协调、可持续的国土空间格局,是解决上述问题的有效途径[34-36]。

2.1 数据来源

本次城镇建设适宜性评价采用的数据,DEM由1∶5万数字地形图构建,精度10 m×10 m;可利用水资源总量由福建省“十三五”水资源管理“三条红线”各地控制目标确定[37];月均温度、月均空气相对湿度数据来自宁德市气象局提供各县市气象站点月均温度、月均空气相对湿度数据;空气质量综合指数数据来自《宁德市2018年度环境质量状况》[38];河段水质数据由宁德市水利局提供;道路、交通枢纽等数据来自地理国情监测数据。数据类型主要为统计数据、矢量和栅格数据,统计数据与县级行政区划单元属性匹配,矢量和栅格数据坐标系为CGCS2000坐标系,再统一转为10 m空间分辨率的栅格数据。

2.2 评价体系的构建

本次评价以“生态优先、底线约束”为导向,在确定生态极重要区、永久基本农田区域的前提下,基于“双评价”技术指南(图2)提出的各项单指标评价进行归类(表1),主要分为强限制指标、非强限制指标及适宜性指标。本文选取地形地貌条件、水资源条件、气候条件、环境条件及灾害条件等对城镇建设、人居环境影响较大的因素,构建适宜性评价指标体系(表2)。

图2 城镇建设适宜性评价技术流程图[22]Fig. 2 Evaluation technical flow chart of urban construction suitability[22]

表1 城镇建设适宜性评价指标体系[22]

表2 宁德市城镇建设适宜性评价体系[22]

宁德市城镇建设不适宜区面积5 979.06 km2,占全域陆地面积的44.53%;城镇建设适宜区面积2 682.88 km2,占全域陆地面积的19.98%(表3),但整体连片度较差,分布相对零散。城镇建设适宜区多集中于沿海区域,以福安—蕉城为界,东部城镇建设适宜区相对较大,西部分布面积相对较小。在城镇建设适宜区分布位置上,沿海县(市、区)城镇适宜区以海积平原为主,内陆县(市、区)城镇适宜区以冲积平原地貌为主。全市城镇建设适宜区主要分布在福安市交溪两侧、蕉城区及福鼎—霞浦沿岸(图3)。

表3 宁德市城镇建设适宜性评价统计结果

图3 宁德市城镇建设适宜性评价图Fig. 3 Suitability evaluation map for Ningde urban construction

3.1 城镇建设用地适宜区潜力分析

用城镇建设适宜区范围扣除现状建设用地类型后,与现状用地类型(果园、茶园、旱地、设施农用地、盐碱地、沙地、裸地、灌木林、其他草地、其他园地及采矿用地)进行叠加分析,得到城镇建设适宜区的主要潜力用地类型(表4)。若不考虑现状用地类型具有限制性开发因素的影响,全市城镇建设潜力区面积为2 094.1 km2;若将乔木林地、竹林地、其他林地等具有生态功能的用地扣除,全市城镇建设潜力区面积为887.62 km2。未扣除前,城镇建设潜力区在古田县分布面积最大,为507 km2;其次为霞浦县、福鼎市、福安市;而柘荣县城镇建设潜力区面积最小,为60.9 km2,其次为周宁县、寿宁县。扣除部分具有生态功能用地类型后,福鼎市城镇建设潜力区面积最大,为169.46 km2,其次为古田县、霞浦县、福安市;而柘荣县城镇建设潜力区面积仍最小,为27.35 km2,其次为周宁县、屏南县。从总潜力区用地类型来看,该市主要潜力用地类型为乔木林地、茶园、果园及其他林地,总体生态功能性用地类型占比较大。除乔木林地及其他林地外,蕉城区、霞浦县城镇建设潜力区主要以养殖坑塘、茶园、农村宅基地为主,福安市城镇建设潜力区主要以茶园、果园、农村宅基地为主,福鼎市城镇建设潜力区主要以茶园、竹林地、其他园地为主,古田县、屏南县城镇建设潜力区主要以果园、竹林地、农村宅基地为主,寿宁县、周宁县城镇建设潜力区主要以茶园、竹林地、农村住宅用地为主,柘荣县城镇建设潜力区主要以茶园、竹林地、其他草地为主。

表4 宁德市城镇建设适宜区的主要潜力用地类型

3.2 城镇建设用地适宜区与现有建设用地冲突分析

利用城镇建设适宜性评价数据与土地利用成果进行空间分析,发现城镇建设不适宜区的面积约95.7 km2,占现状建设用地面积的19.9%。城镇建设不适宜区内的建设用地类型主要为公路用地、工业用地、工矿用地及农村宅基地(表5)。由于公路、工业用地以及工矿用地区域具有一定的特殊性,综合来看,宁德市城镇建设主要矛盾在于农村宅基地在建设不适宜区占比最高,其中福安市农村宅基地面积(5.74 km2)最大。寿宁县农村宅基地面积为4.18 km2,古田县、霞浦县、福鼎市、蕉城区农村宅基地面积为2.53～2.95 km2。屏南县、柘荣县、周宁县农村宅基地的面积相对较小,均<2 km2。

表5 宁德市城镇建设不适宜区内主要建设用地类型及面积

3.3 城镇建设用地适宜区主要影响因素分析

全域适宜区内坡度≤8°的平坡地及平地占比约58%,≤15°的缓坡地、平坡地及平地占比约85%。从土地坡度分布特征(图4)看,平坡地主要集中在沿海冲积海积平原区以及中西部山间沟谷、盆地区域,内陆山区以缓陡坡及陡坡为主。陡坡地(>25°)多数分布于火山岩区,花岗岩区分布较零散。将城镇建设功能指向地形坡度分级与现状土地利用类型对比,发现现状城镇建设用地分布于平地、平坡地、缓坡地、缓陡坡地和陡坡地的比例分别为72.65%、9.49%、8.52%、7.18%和2.16%。在地形起伏度(图5)方面,主要受控于抗风化能力强的酸性火山岩空间分布以及火山岩区、花岗岩区与红层区之间的差异风化程度;受火山岩地貌发育控制,全域起伏度≤100 m的区域约28.05%,主要分布在蕉城区、霞浦县、福鼎市等东部沿海冲积平原、海积平原区域以及与其相邻的基岩-第四系过渡区,其次分布在西部山间盆地区域,花岗岩区山间盆地面积较大,呈片状分布,火山岩区呈线状分布,可能由于花岗岩区易风化以整体剥蚀为主,而火山岩区则是受局部发育的河流侵蚀导致的。起伏度100～200 m区域占比48.49%,主要分布在各县台地、低丘地带;起伏度>200 m区域占比23.46%,主要分布在周宁、寿宁等高丘-低山地带,多在火山岩区集中分布,与火山岩区发育高陡地貌特征相对应。城镇建设适宜区内起伏度≤100 m区域占比64%,起伏度≤200 m区域占比98%。区位优势度方面(图6),宁德市区位优势度分布空间差异明显,东部沿海蕉城区、福安、霞浦、福鼎等环三都湾及沿海地区,优势度高,西部、北部地区丘陵地区普遍偏低,与城镇建设适宜区分布特征相似。

图4 宁德市坡度分级图Fig. 4 Slope grading map of Ningde City

图5 宁德市起伏度分级图Fig. 5 Undulation grading map of Ningde City

城镇人居舒适度方面,全市城镇居住舒适度总体较好,内陆屏南县、古田县、寿宁县城市舒适度相对优于东南沿海城市,城镇建设功能指向的供水条件、空气环境容量以及水环境容量总体较好,地质灾害易发性,与地形、地貌关系密切,受地质构造、岩性等影响明显,具有“点多面广”特点。

总体来看,由于第四系覆盖平原区以及花岗岩风化形成的洼地地貌,地形相对平坦,区内城镇建设的适宜区连片度较好,分布面积较大,火山岩丘陵区受地质外力控制,适宜区分布相对零散、狭窄。供水条件、环境容量等指标起到一定调节作用,使部分缓坡地被纳入城镇建设适宜区范围,而区位优势度高的地区与城镇建设适宜性形成相互耦合的形式。由于宁德市广泛发育火山岩,经长期构造切割、风化剥蚀和流水侵蚀,发育火山岩峰丛、石墙等山峰、山体,线谷、围谷、峡谷等谷地以及流水侵蚀地貌,形成以缓陡坡地、陡坡地为主,起伏度变化较大的火山岩地貌景观,坡度、起伏度要素与城镇适宜性评价结果一致性较强,对城镇建设适宜性分布格局起到重要的控制作用。

图6 宁德市区位优势评价图Fig. 6 Location advantage evaluation map of Ningde City

4.1 城市建设用地供给与空间发展发向

从总潜力区用地类型来看,宁德市潜力用地类型多数为具备一定生态功能的乔木林地、其他林地及竹林地,这与该市森林覆盖率相对较高有关。在古田县、屏南县潜力区,茶园用地相对其他县(区、市)较低,这是因为古田县被誉为“食用菌之乡”,屏南是“夏季菇之乡”,两地茶园面积十分有限;潜力区果园用地在福安市、古田县、屏南县分布较广;潜力区内农村住宅用地在福鼎市及柘荣县占比相对较低,可能与福鼎市城镇化比例较高、柘荣县常住人口相对较少有关;相对其他县(区、市),养殖坑塘在蕉城区及霞浦县潜力区用地类型中占比较高,这与当地沿海围垦养殖池塘有关。

通过对面积>0.1 km2城镇建设适宜区展布特征进行分析(图7),发现市域城镇建设适宜性差异明显,东南沿海多分布在受新生代沉陷影响的海积平原区,西北内陆多分布在受地壳运动、构造、岩性、气候、流水等因素的综合影响的山谷平原区。火山岩区与花岗岩区相比,整体花岗岩区分布较集中,可能由于花岗岩易风化导致的。宁德主城区以连片度较好的适宜区为主,主要分布在蕉城区东部,屏南县、寿宁县、周宁县、柘荣县主要以相对离散的适宜区为主,这与目前福建省主体功能区规划中将屏南县、寿宁县、周宁县、柘荣县划定为重点生态功能区相一致。虽然古田县城镇建设适宜区及建设潜力相对较大,城镇建设潜力规模达507 km2,去除具备生态功能用地类型后城镇建设潜力规模达164.83 km2,但与环三都澳海湾及沿海地区相比,连片度相对较低,这是因为环三都澳周边及沿海是城镇建设用地承载力高值区,地貌类型主要为沿海冲积平原及交溪等冲积平原。根据宁德市未来对外联系和现状内部适宜性,确定宁德市向“东发展、向西推进”的空间方向。向东发展,以环三都澳区域及宁德沿海作为城镇建设区域,有助于深入融合福州都市发展圈,强化滨海城市带。向西推进,不仅能发挥古田县资源优势,加强西部与东部的联系,加快陆海一体化发展进程,而且可以为西部长远发展留余地。

图7 宁德市连片适宜区分布图Fig. 7 Contiguous suitable areas of Ningde City

4.2 城镇发展结构与格局

根据宁德市城镇建设适宜性分布特征,提出以三都澳海湾为核心、多中心组团支撑,形成“一核-多轴-组团”式城市发展格局(图8)。“一核引领”即以三都澳为核心,城镇建设适宜区面积较大,且连片度>0.1 km2适宜区相对较高,潜力区用地类型主要以农村住宅用地及养殖池塘为主,主要位于滨海平原区。未来发展要形成集约式、紧凑式发展模式,实施宁德市中心城市发展和新兴产业集聚战略,解决宁德市目前城市集聚功能不强和空间结构不紧凑等问题,大力发展以先进制造业、高端服务业、文化旅游业为重点的多元化现代产业体系,进一步提升经济密度、人居环境和公共服务水平,实现经济总量、空间面积、人口规模倍增式扩张,打造兼具行政中心、经济中心、文化中心、服务中心等多重功能的强劲极核。

图8 宁德城镇建设适宜区分布与发展格局图Fig. 8 Distribution and development pattern of suitable areas for Ningde urban construction

“三轴辐射”即“蕉城—古田、蕉城—福安、蕉城—霞浦—福鼎发展轴”,沿线城镇建设适宜区分布相对集中,连片度>0.1 km2的适宜区在两侧分布,主要由沟谷冲积平原及沿海滨海平原构成。未来可依托铁路、高速公路和国省干线等快速交通网络,串联沿线各类产业园区和产业平台,构筑三都澳—古田、寿宁、福鼎3条发展轴,形成“辐射”效应,支撑中心城区以及各节点城市发展,缓解用地紧张,释放“一核”辐射力,打通“脉络”连接,促进沿海与山区资源要素高效流动、产业链条有机衔接,实现山海并进、携手共赢。

以西部山区小城镇相互结合、中部向湾、海城市靠拢形成多组团,考虑西部内陆地区当地可扩展空间相对较弱、城镇建设适宜区分布面积较小、适宜区连片度不高等特征,适当调整和优化产业布局,以改善生态功能与支撑条件为主。以沿海重点园区、特色小镇为节点,加快打造世界知名的新能源新材料产业带和我国东南沿海重要的海洋经济产业带。山区绿色小镇组团模式,充分发挥山区生态资源优势,积极承接沿海新兴产业链项目,大力发展特色现代农业、生态工业、绿色金融、休闲旅游、生物医药等产业,着力打造绿色高质量发展示范带、文旅康养休闲目的地,做强高效益可持续发展的引擎。

本次城镇建设适宜性评价主要依据了“双评价”技术指南评价体系,由于数据、区域指标标准等存在不足,在阈值界定与关键参数确定、体现区域特色、支撑差异化国土空间需求方面仍有待进一步探索。“双评价”理论或方法特别强调了 “问题导向”、“因地制宜”等评价原则,要求充分体现区域差异,结合评价区资源禀赋与环境条件,识别存在的问题与风险。本次以“指南”为基础的城镇建设适宜性评价,发现地质基础条件(构造、岩性、第四纪地层、水文环境等)对适宜区的重要控制作用,建议后期 “双评价”工作应认识地质条件是城市生态环境存在与稳定的基本因素,是城市建设的基础,突出地质条件因素在评价中的主导作用,按照不同的地质条件(不同岩类区、不同类型构造复杂区等)采用分类评价的方法开展城镇建设适宜性评价。

(1)宁德市城镇建设适宜区面积2 682.88 km2,占全域陆地面积的19.98%;城镇建设不适宜区面积5 979.06 km2,占全域陆地面积的44.53%。受火山岩地貌影响,城镇建设适宜区连片度较差,分布相对零散,面积较大的城镇建设潜力区受新生代沉陷影响,多数分布在沿海积平原区,少数分布在易风化的花岗岩区。火山岩区受地壳运动、构造、岩性、气候、流水等影响,主要沿线谷、围谷等谷地分布,适宜区展布及连片度主要受地形地貌格局控制。

(2)宁德市城镇建设潜力区涵盖了具备生态功能的用地类型,未来城市建设用地供给多数以农村宅基地、茶园及果园地类为主,现主要矛盾在于城镇建设不适宜区内的农村宅基地占比较高。

(3)宁德市未来国土空间发展方向为“沿东发展、向西推进”,形成“一核-三轴-多组团”的城市发展格局,达成山海协调发展局势。

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