岸线地质环境复杂, 生态环境脆弱, 对岸线资源开发利用的同时, 要注重生态环境的保护, 不能以破坏生态环境、降低生态效益为代价, 应做到科学规划与合理利用。本文结合三峡库区岸线实际场地情况和资料收集情况, 将港口建设场地适宜性评价因子分为基本因子和限制因子。基本因子包含岸前水深、江面宽度、岸线陆域开发条件、抗震设防烈度、距断裂带距离、岸线稳定性、工程地质岩组、距集疏运通道距离、距已建港区距离和距乡镇镇区距离; 限制因子包含地形坡度、高程、植被覆盖度和地质灾害。评价指标的分级定量标准参照《城乡建设用地适宜性评价技术规程》^[15], 并结合研究区实际情况综合取值。各因子分级状态如表1和表2所示。

表1

Tab.1

表1(Tab.1)

表1 基本因子分级表 Tab.1 Classification of the basic factors 一级评 价因子 二级评 价因子 判别标准 分值 地形地貌C1 岸前水深C11 > 10 m 80 > 5~10 m 60 > 2~5 m 40 ≤ 2 m 20 江面宽度C12 > 1 000 m 80 > 800~1 000 m 60 > 600~800 m 40 400~600 m 20 岸线陆域开发条件C13 小于25° 坡度占比> 80% 80 小于25° 坡度占比60%~80% 60 小于25° 坡度占比30%~60% 40 小于25° 坡度占比< 30% 20 区域稳定性C2 抗震设防烈度C21 < 6度 80 6度 60 7度 40 > 7度 20 距断裂带距离C22 > 1 km 80 > 0.5~1 km 60 0.3~0.5 km 40 < 0.3 km 20 工程地质条件C3 岸线稳定性C31 岸线平直稳定且岩层坚硬 80 凸岸淤积岩层较坚硬 60 凹岸冲刷侵蚀岩层较坚硬 40 侵蚀或淤积且岩层松散 20 工程地质岩组C32 弱岩溶化坚硬岩组 80 强岩溶化及中等岩溶化较坚硬岩组 60 软硬相间砂岩黏土岩互层、碳酸盐岩碎屑岩互层岩组 40 软弱层状黏土岩为主岩组及第四系松散土类 20 交通区位条件C4 距集疏运通道距离C41 ≤ 3 km 80 > 3~6 km 60 > 6~9 km 40 > 9 km 20 距已建港区距离C42 < 4 km 80 4~8 km 60 > 8~12 km 40 > 12 km 20 距乡镇镇区距离C43 0~3 km 80 > 3~6 km 60 > 6~9 km 40 > 9 km 20

表1 基本因子分级表 Tab.1 Classification of the basic factors

表2

Tab.2

表2(Tab.2)

表2 限制因子分级表 Tab.2 Classification of the restriction factors 一级评 价因子 二级评 价因子 判别标准 分值 生态敏感 性等级 生态敏 感性 地形坡度 ≥ 25° 80 高敏感性 > 15° ~< 25° 60 中敏感性 > 7° ~15° 40 低敏感性 ≤ 7° 20 非敏感性 高程 < 200 m 80 高敏感性 200~< 300 m 60 中敏感性 300~400 m 40 低敏感性 > 400 m 20 非敏感性 植被覆盖度 ≥ 0.35 80 高敏感性 > 0.25~< 0.35 60 中敏感性 > 0.15~0.25 40 低敏感性 > 0~0.15 20 非敏感性 ≤ 0 60 中敏感性 地质灾害 地质灾害多 80 高敏感性 地质灾害较多 60 中敏感性 地质灾害较少 40 低敏感性 基本无地质灾害 20 非敏感性

表2 限制因子分级表 Tab.2 Classification of the restriction factors

本文利用层次分析法求取基本因子权重, 主要可分为4个步骤:

(1)建立层次结构模型。将评价目标、决策准则(一级指标)和决策对象(二级指标)按其相互关系分为最高层、中间层和最低层。评价目标为港口建设场地适宜性分区, 一级指标为地形地貌、区域稳定性、工程地质条件和交通区位条件4个方面, 二级指标为岸前水深、江面宽度、岸线陆域开发条件、抗震设防烈度、距断裂带距离、岸线稳定性、工程地质岩组、距集疏运通道距离、距已建港区距离和距乡镇镇区距离10个因子。

(2)构造判断矩阵。各层次内因子两两比较构造判断矩阵。如研究区隶属三峡库区, 由于水库蓄水使得水位大幅抬升, 沿江平均水深超过60 m, 岸前水深和江面宽度两项指标基本满足建设大型港口码头的要求, 因此对港口建设影响程度较小; 研究区中的峡谷段两岸地形陡峻, 码头建设难度大, 而岸坡相对平缓的宽缓河谷段, 码头陆域场地建设的开挖方量将相对减少, 因此岸线陆域开发条件和岸线稳定性影响程度相对较大。由此确定各层次因子间两两对比的相对重要性程度。

(3)层次单排序及一致性检验。对每个对比矩阵计算最大特征值及其对应的特征向量, 利用一致性比率CR做一致性检验, 当CR< 0.1时, 通过一致性检验。

(4)层次总排序及一致性检验。计算最下层对最上层总排序的权向量, 利用一致性比率CR进行检验。

由此得出基本因子权重如表3所示。

表3

Tab.3

表3(Tab.3)

表3 基本因子权重表 Tab.3 Weight of the basic factors 一级指标 权重 二级指标 权重 最终权重 地形地貌 0.28 岸前水深 0.11 0.03 江面宽度 0.18 0.05 岸线陆域开发条件 0.71 0.20 区域稳定性 0.10 抗震设防烈度 0.20 0.02 距断裂带距离 0.80 0.08 工程地质条件 0.46 岸线稳定性 0.80 0.37 工程地质岩组 0.20 0.09 交通区位条件 0.16 距集疏运通道距离 0.25 0.04 距已建港区距离 0.12 0.02 距乡镇镇区距离 0.63 0.10

表3 基本因子权重表 Tab.3 Weight of the basic factors

评价单元的划分合理与否对最终的适宜性评价结果有着直接的影响。传统上对大范围、小比例尺下的区域, 多采用大小相同、形状规则的栅格单元作为评价单元, 便于对因子进行快速分析和计算。对长江干流宜昌至万州段进行港口建设场地适宜性评价时, 三峡库区运行期库区水位最低高程为145 m, 且库区长江航道码头建设用地相对有限, 一般不会超过第一道生态屏障区, 因此, 最终确定研究区范围为145 m高程起向岸坡方向延伸1 km止。研究区范围广且狭长, 选用栅格单元进行评价, 计算更为方便准确。栅格单元大小根据李军等^[16]提出的Gs计算公式, 得出栅格单元尺寸为50 m× 50 m。

但因评价对象为港口建设场地, 最终适宜性结果以栅格单元形式呈现时, 适宜性分区十分分散、破碎, 使得场地利用较为困难。因此, 需针对适宜建设用途的相应空间面积对栅格结果进行整合, 使适宜性分区更为完整, 方便今后港址的选择。为此, 进一步划分了岸坡单元, 沿江方向细分宽约1 km的单元格作为岸坡单元, 各岸坡单元的适宜性分值由该单元内所有栅格单元对应适宜性分值的面积加权平均求得。最终, 研究区共划分为717个评价单元, 其中长江北岸361个, 长江南岸356个, 最终适宜性结果以岸坡单元的形式呈现。

综合指数模型是适宜性评价领域中常用的评价模型^{[17, 18]}。该模型先对所有评价因子逐个分析并赋分值, 确定各评价因子的权重, 进而将评价因子的分值分别乘以各自的权重值并进行加权叠加, 得到每个评价单元的适宜性评价综合指数。但每个评价因子对评价结果具有不同程度的贡献值, 包括正向作用和负向作用, 导致传统的综合指数模型运用到岸线资源的适宜性评价时, 会极大地忽视生态环境的限制作用, 使评价结果出现偏差。

因此, 本文对综合指数模型进行了改进, 使模型更适用于生态环境脆弱的岸线地带。将评价因子分为基本因子和限制因子两类, 基本因子加权叠加, 限制因子按取大原则叠加, 二者相减得到最终的适宜性评价综合指数。评价模型公式如下:

Qi=∑p=1mXipYip-∑c=1nWic, (1)

∑c=1nWic=max{Wi1, Wi2, …, Win}。 (2)

式中: Q_i为第i个评价单元的适宜性评价综合指数; X_ip为第i个评价单元第p个基本因子的分值; Y_ip为第i个评价单元第p个基本因子的权重; W_ic为第i个评价单元第c个限制因子的分值; m、n分别为基本因子的个数和限制因子的个数。

综合考虑自然和社会经济条件及生态敏感性, 建立了合理的建港适宜性评价指标体系。基于栅格单元采用改进的综合指数评价模型, 对三峡库区宜昌至万州段港口建设场地适宜性进行了评价, 评价结果分为适宜区、较适宜区、较不适宜区和不适宜区4级。由于以栅格单元形式呈现的适宜性分区结果分散、破碎, 如图3(a)奉节县部分岸段所示, 因此进一步将栅格单元的适宜性分值按其面积加权平均并反映在各岸坡单元上(图3(b)), 最终适宜性分区结果以岸坡单元形式呈现(图4)。

图3

Fig.3

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	图3 不同评价单元结果呈现Fig.3 Results of different evaluation units

图4

Fig.4

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	图4 港口建设场地适宜性分区结果Fig.4 Result of suitability evaluation of port construction site

适宜区共99个评价单元, 占研究区总面积的13.81%; 较适宜区共185个评价单元, 占研究区总面积的25.80%; 较不适宜区共225个评价单元, 占研究区总面积的31.38%; 不适宜区共208个评价单元, 占研究区总面积的29.01%。根据实地调查并结合遥感影像分析, 研究区已建港口码头大多分布在适宜区和较适宜区, 评价结果具有较高的可靠性。区内部分典型区段适宜性评价结果如图5所示。

图5

Fig.5

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	图5 三峡库区重要区段适宜性评价结果Fig.5 Results of suitability evaluation in the important sections of Three Gorges Rreservoir

根据港口建设场地适宜性分区结果图(图4), 对各区县建港位置适宜区域提出了建议。

(1)夷陵区。建港适宜区及较适宜区主要分布在西陵峡口风景区、乐天溪镇、三斗坪镇、太平溪镇和茅坪镇上游。西陵峡口风景区和乐天溪镇上游一带城镇密集, 集疏运条件好, 临江坡度平缓; 太平溪镇和茅坪镇上游一带靠近三峡大坝, 岸线平直稳定, 水深条件好, 江面宽阔达到1 000 m以上, 易于开发建港。

(2)秭归县。建港适宜区及较适宜区集中分布在茅坪镇上游一带。该区域江面宽阔, 有多处已建码头, 岸线陆域开发条件好, 坡度小于25° 的区域占比大于80%, 易于开发建港。

(3)巴东县。整体不易建港, 该段岸线冲蚀严重, 临江大多是悬崖陡壁, 岸线陆域开发条件差, 有较多不稳定的地质灾害点。

(4)巫山县。建港较适宜区北岸主要分布在巫峡镇周边和巫峡镇上游12~17 km处, 南岸主要分布在巫峡镇对岸上游6~12 km处。巫峡镇周边岸段集疏运条件好, 与沪汉蓉客运专线距离小于3 km, 有红石梁码头和西坪货运码头两处已建码头, 岸坡平缓。巫峡镇上游12~17 km处岸线平直稳定, 无大型不稳定地质灾害点, 以坚硬厚层砂岩为主; 巫峡镇对岸上游6~12 km处岸线平直稳定, 岸坡平缓, 易于开发建港。

(5)奉节县。建港适宜区及较适宜区主要分布在奉节县城下游5 km内、奉节县城上游4~14 km处及永乐镇上游5 km至安坪镇段。奉节县城下游5 km内岸线平直稳定, 无不稳定地质灾害点, 集疏运条件好, 有奉节港务站和七号桥滚装码头两处已建码头; 奉节县城上游4~14 km处岸线平直, 无明显冲刷淤积, 以软硬相间层状砂岩、黏土岩互层岩组为主; 永乐镇上游5 km至安坪镇段岸线无不稳定地质灾害点, 坡度小于25° 的区域占比大于80%, 易于开发建港。

(6)云阳县。建港适宜区及较适宜区主要分布在青龙街道— 巴阳镇上、下游一带及盘石镇上、下游一带。青龙街道— 巴阳镇上、下游一带岸线以软硬相间层状砂岩、黏土岩互层岩组为主, 周边城镇密集, 有多处已建码头, 岸线陆域开发条件好, 坡度小于25° 的区域占比大于80%; 盘石镇上、下游一带岸线虽受少量冲刷淤积影响, 但江面宽阔, 周边城镇密集, 临江高程较低, 易于开发建港。

(7)万州区。整体适宜建港, 江面宽阔, 岸坡平缓, 集疏运条件好, 无大型不稳定地质灾害点, 基本为适宜区和较适宜区。较不适宜区主要分布在太龙镇下游1~6 km处及武陵镇上、下游和新乡镇上、下游一带。