2022年冬奧會(huì)崇禮賽區(qū)多重壓力下生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)

賀桂珍,于名召

1 中國(guó)科學(xué)院生態(tài)環(huán)境研究中心城市與區(qū)域生態(tài)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,北京 100085 2 中國(guó)科學(xué)院大學(xué),北京 100049

冬季奧林匹克運(yùn)動(dòng)會(huì)(簡(jiǎn)稱冬奧會(huì))作為全世界矚目的重大體育賽事,不僅對(duì)舉辦城市的經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)型、社會(huì)發(fā)展、城市功能升級(jí)、競(jìng)爭(zhēng)力提升、環(huán)境改善等方面具有促進(jìn)作用,而且也會(huì)導(dǎo)致當(dāng)?shù)氐纳鷳B(tài)變化和環(huán)境污染等,這些有利和不利的影響已在過(guò)去的鹽湖城、溫哥華、索契等歷屆冬奧會(huì)舉辦城市有所體現(xiàn)[1—6]。自1994年挪威利勒哈默爾冬奧會(huì)開(kāi)始,環(huán)境和可持續(xù)性水平成為評(píng)價(jià)奧運(yùn)會(huì)成功與否的重要標(biāo)準(zhǔn)[7]。2017年1月,國(guó)際奧委會(huì)發(fā)布《可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略》,成為推動(dòng)奧林匹克運(yùn)動(dòng)會(huì)和奧林匹克運(yùn)動(dòng)環(huán)境可持續(xù)發(fā)展的一個(gè)戰(zhàn)略路線圖[8]。2015年北京-張家口聯(lián)合獲得第24屆冬奧會(huì)主辦權(quán),提出“綠色、共享、開(kāi)放、廉潔”的辦奧理念,這是踐行國(guó)際奧委會(huì)《奧林匹克2020議程》和《可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略》的重要賽事,也是展示中國(guó)環(huán)境可持續(xù)發(fā)展進(jìn)程的重要窗口。此后,北京和張家口拉開(kāi)了比賽場(chǎng)館大規(guī)模規(guī)劃和建設(shè)的歷程,舉辦城市的空間結(jié)構(gòu)、布局、景觀和地貌發(fā)生了巨大變化,特別是崇禮,已經(jīng)從一個(gè)名不見(jiàn)經(jīng)傳的小城發(fā)展為承擔(dān)國(guó)際冰雪賽事的冰雪小鎮(zhèn)[9]。

2022年冬奧會(huì)賽事對(duì)土地利用變化的影響及生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)是落實(shí)“綠色”理念以及賽后城市可持續(xù)發(fā)展的重要議題。隨著基礎(chǔ)設(shè)施和戶外場(chǎng)館的建設(shè),學(xué)者對(duì)其導(dǎo)致的生態(tài)和環(huán)境影響愈加關(guān)注,如地質(zhì)變化、土地利用、景觀格局、林分類型、土壤水文、公眾認(rèn)知、環(huán)境治理等[10—17]。但對(duì)冬奧會(huì)生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)的研究較少,對(duì)于規(guī)模大、歷時(shí)長(zhǎng)的冬奧會(huì)復(fù)雜生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)目前還缺乏定量評(píng)價(jià)方法[18]。區(qū)域生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)就是在區(qū)域尺度上對(duì)復(fù)雜環(huán)境背景下的多個(gè)源、多個(gè)壓力對(duì)多個(gè)評(píng)價(jià)終點(diǎn)造成的生態(tài)影響進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià),目前已成為區(qū)域環(huán)境管理研究中的一個(gè)熱點(diǎn)問(wèn)題。國(guó)外學(xué)者自1990年代以來(lái)開(kāi)發(fā)了不同的區(qū)域生態(tài)評(píng)價(jià)方法[19],為了克服傳統(tǒng)生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)的確定,Landis團(tuán)隊(duì)開(kāi)發(fā)了相對(duì)風(fēng)險(xiǎn)模型(RRM)[20],因其對(duì)輸入數(shù)據(jù)的要求低、成本低、評(píng)價(jià)透明,輸出結(jié)果不但可以有助于確定管理行動(dòng)優(yōu)先事項(xiàng),而且可以直接用于風(fēng)險(xiǎn)溝通,目前已廣泛應(yīng)用于北美、南美、澳大利亞等多個(gè)國(guó)家和地區(qū)的淡水、海洋、陸地環(huán)境的區(qū)域生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià),最終的評(píng)價(jià)目標(biāo)是對(duì)環(huán)境管理和決策進(jìn)行服務(wù)[21—24]。我國(guó)學(xué)者也將RRM應(yīng)用在土地規(guī)劃和利用、流域、地下水、喀斯特山地、礦區(qū)等的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)[25—29]。本文旨在將相對(duì)方法模型應(yīng)用于崇禮賽區(qū),定量評(píng)價(jià)冬奧會(huì)土地利用變化的生態(tài)風(fēng)險(xiǎn),以期為冬奧會(huì)場(chǎng)館運(yùn)營(yíng)、賽后可持續(xù)利用和城市可持續(xù)管理提供科學(xué)參考。

1 研究數(shù)據(jù)和方法

1.1 研究區(qū)概況

本文研究區(qū)崇禮是河北省張家口市下轄區(qū),位于北緯40°47′至41°17′、東經(jīng)114°47′至115°34′,距北京約220 km,總面積約2334 km2。崇禮區(qū)地貌屬壩上壩下過(guò)渡型山區(qū),境內(nèi)多半為山地,部分為丘陵及低山,海拔814—2174 m,垂直落差1300 m。崇禮冬季平均氣溫零下12 ℃,從10月中下旬開(kāi)始降雪,雪期可持續(xù)近6個(gè)月,全年積雪在1.5 m左右[30],崇禮區(qū)與冬奧會(huì)舉辦區(qū)域評(píng)估標(biāo)準(zhǔn)要求相符合:區(qū)域平均溫度不低于零下18 ℃,降雪期持續(xù)4個(gè)月以上,雪上項(xiàng)目的垂直落差不得少于800 m。同時(shí),崇禮區(qū)同北京賽區(qū)僅1 h的車程等,這些得天獨(dú)厚的優(yōu)勢(shì)讓崇禮成為2022年冬奧會(huì)雪上項(xiàng)目的主賽區(qū)。在崇禮區(qū)有冬奧會(huì)的四大競(jìng)賽場(chǎng)館,分別是利用現(xiàn)有場(chǎng)館改造的云頂滑雪公園和位于古楊樹(shù)場(chǎng)館群的國(guó)家跳臺(tái)滑雪中心(雪如意)、國(guó)家越野滑雪中心和國(guó)家冬季兩項(xiàng)中心。根據(jù)2020年總體規(guī)劃,崇禮區(qū)已安排了5.36 km2專門(mén)用于奧運(yùn)賽事核心賽區(qū)建設(shè),新增了建設(shè)用地16.38 km2。

1.2 研究數(shù)據(jù)來(lái)源

本研究使用到的數(shù)據(jù)主要包括土地利用、氣象、水利、農(nóng)業(yè)、環(huán)境和社會(huì)經(jīng)濟(jì)等多源數(shù)據(jù)。其中,氣象站點(diǎn)的年平均降雨量等氣象數(shù)據(jù)來(lái)自國(guó)家氣象科學(xué)數(shù)據(jù)中心,水利、農(nóng)業(yè)、環(huán)境數(shù)據(jù)通過(guò)走訪地方水務(wù)局、農(nóng)業(yè)農(nóng)村局、生態(tài)環(huán)境局等獲取。社會(huì)經(jīng)濟(jì)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)來(lái)自崇禮區(qū)2015—2020年國(guó)民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展統(tǒng)計(jì)公報(bào)。土地利用數(shù)據(jù)來(lái)自2015年和2020年分辨率為30 m的Landsat 遙感影像數(shù)據(jù),根據(jù)《土地利用現(xiàn)狀分類GB/T 21010—2007》,將研究區(qū)劃分為林地、草地、耕地、建設(shè)用地、未利用地和水域6類。結(jié)合野外實(shí)地勘察和人機(jī)交互解譯方法進(jìn)行信息核對(duì),最后結(jié)合野外調(diào)查情況形成解譯結(jié)果,得出崇禮區(qū)土地利用類型、面積上的變化。將崇禮區(qū)土地劃分不同區(qū)域,使用RRM模型進(jìn)行生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià),辨識(shí)并評(píng)價(jià)土地利用類型、面積的變化可能產(chǎn)生的不同類型的生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)并量化,利用ArcMap 10.2軟件作為輔助工具來(lái)制圖。

1.3 相對(duì)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)模型和評(píng)價(jià)步驟

自1997年正式提出RRM模型,區(qū)域生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)的三個(gè)要素?cái)U(kuò)展為:源(威脅或壓力)、生境和影響,通常表現(xiàn)為壓力組與受體組。之所以稱相對(duì),是由于評(píng)價(jià)應(yīng)用相對(duì)概率進(jìn)行分級(jí)的過(guò)程,分成低、中、高三類風(fēng)險(xiǎn)。目前相對(duì)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)過(guò)程通常為4個(gè)階段10個(gè)步驟[20,31—32](圖1)。

圖1 相對(duì)風(fēng)險(xiǎn)模型的評(píng)價(jià)步驟[31] Fig.1 Flowchart of the Risk Relative Model methodology

問(wèn)題確定階段包括3個(gè)環(huán)節(jié),首先列出研究區(qū)生態(tài)環(huán)境管理目標(biāo)及優(yōu)先關(guān)注事項(xiàng),主要通過(guò)文獻(xiàn)分析和實(shí)地走訪獲取背景狀況、各種活動(dòng)及其環(huán)境危害,確定關(guān)注的重要事項(xiàng)(以評(píng)價(jià)終點(diǎn)來(lái)表示),評(píng)價(jià)終點(diǎn)包括生態(tài)資產(chǎn)及其屬性兩個(gè)要素。其次,利用現(xiàn)有的報(bào)告和政府等利益相關(guān)方的輸入,辨識(shí)與管理目標(biāo)相關(guān)的潛在風(fēng)險(xiǎn)源、壓力和生境。第三步建立概念模型,是對(duì)不同源、壓力、生境和終點(diǎn)的各種路徑關(guān)系加以說(shuō)明,并回答如下問(wèn)題:A.風(fēng)險(xiǎn)源釋放或產(chǎn)生壓力嗎?B.壓力產(chǎn)生并持續(xù)作用于生境嗎?C.評(píng)價(jià)終點(diǎn)利用生境類型嗎?D.壓力對(duì)評(píng)價(jià)終點(diǎn)產(chǎn)生有害影響?對(duì)任一給定路徑,如果上述4個(gè)問(wèn)題的答案是肯定的,該路徑是完整的,影響概率大于0。概念模型通常利用圖和表格形式展示源-壓力-生境之間以及生境-終點(diǎn)之間的相互作用,一般可參考已有管理機(jī)構(gòu)或研究報(bào)告和成果,并結(jié)合利益相關(guān)方的意見(jiàn),以確定概念模型中所有參數(shù)。

風(fēng)險(xiǎn)分析和表征是RRM的關(guān)鍵部分,主要包括3個(gè)步驟。首先進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)分區(qū),通常用地理信息系統(tǒng)(GIS)軟件根據(jù)次級(jí)流域邊界、土地利用類型、風(fēng)險(xiǎn)源位置、河流/湖泊等特征、重點(diǎn)關(guān)注的生態(tài)資產(chǎn)所在的單元確定。其次確定分級(jí)方案,風(fēng)險(xiǎn)源分級(jí)根據(jù)它們?cè)趨^(qū)域中的出現(xiàn)情況進(jìn)行界定,生境的分級(jí)主要根據(jù)其面積大小。RRM各要素之間的聯(lián)系可用三種暴露-效應(yīng)篩選類型來(lái)反映:源-壓力-生境暴露辨識(shí)、終點(diǎn)-生境暴露辨識(shí)、壓力-終點(diǎn)效應(yīng)辨識(shí)。暴露和效應(yīng)辨識(shí)是確定風(fēng)險(xiǎn)要素-風(fēng)險(xiǎn)源、生境和評(píng)價(jià)終點(diǎn)影響之間聯(lián)系的權(quán)重因子的過(guò)程。權(quán)重0、0.5、1分別表示從風(fēng)險(xiǎn)源到生境(暴露)或從生境到終點(diǎn)(效應(yīng))的概念模型模擬路徑是否完整。0表示不完整路徑,1代表完整路徑,0.5可代表兩種情景,一表示路徑完整,但發(fā)生概率很小,二表示影響是間接的。計(jì)算相對(duì)風(fēng)險(xiǎn)是綜合暴露和效應(yīng)分級(jí)數(shù)據(jù)估算風(fēng)險(xiǎn)的過(guò)程,也稱為風(fēng)險(xiǎn)表征。每個(gè)路徑通過(guò)分級(jí)和權(quán)重組成的方程式來(lái)表示(表1)。相對(duì)生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)比較風(fēng)險(xiǎn)分區(qū)的風(fēng)險(xiǎn)源和生境,估計(jì)風(fēng)險(xiǎn)是無(wú)量綱值,用來(lái)顯示對(duì)評(píng)價(jià)終點(diǎn)影響概率最大的位置。在RRM方法中,所有分級(jí)轉(zhuǎn)化成一個(gè)分?jǐn)?shù)系統(tǒng)。首先,每個(gè)分區(qū)源分級(jí)、生境分級(jí)、源-壓力-生境暴露權(quán)重相乘計(jì)算生境暴露;其次,生境暴露權(quán)重乘以壓力-終點(diǎn)-效應(yīng)權(quán)重得到風(fēng)險(xiǎn)值;最后,每個(gè)風(fēng)險(xiǎn)分區(qū),每個(gè)生境,每個(gè)終點(diǎn)風(fēng)險(xiǎn),每個(gè)風(fēng)險(xiǎn)源貢獻(xiàn)累加得到總風(fēng)險(xiǎn)值。當(dāng)某個(gè)路徑不存在,風(fēng)險(xiǎn)值自動(dòng)賦值為0。

表1 相對(duì)分級(jí)和風(fēng)險(xiǎn)的計(jì)算Table 1 Ranking and calculating the relative risk

第三個(gè)階段包括3個(gè)步驟。不確定性和敏感性分析針對(duì)評(píng)價(jià)過(guò)程存在不確定性問(wèn)題,如數(shù)據(jù)缺乏、數(shù)據(jù)質(zhì)量較差、壓力和傳輸路徑誤讀、重要風(fēng)險(xiǎn)源和壓力遺漏、時(shí)空格局辨識(shí)和組合不當(dāng)以及模型假設(shè)錯(cuò)誤,常用的是蒙特卡羅方法,敏感性評(píng)估主要包括單要素分析、暴露途徑分析和隨機(jī)成分分析。接下來(lái)建立可在未來(lái)調(diào)查中驗(yàn)證的假設(shè)并進(jìn)行檢驗(yàn)這兩步是密不可分的。RRM方法是一種半定量方法,通過(guò)風(fēng)險(xiǎn)計(jì)算的結(jié)果可形成將來(lái)實(shí)驗(yàn)室測(cè)定數(shù)據(jù)和野外調(diào)查驗(yàn)證的假設(shè),而且評(píng)價(jià)結(jié)果還可以跟其他管理和研究機(jī)構(gòu)的結(jié)果相比較,以驗(yàn)證RRM評(píng)價(jià)結(jié)果的準(zhǔn)確性,進(jìn)一步驗(yàn)證假設(shè)。

最后階段是相對(duì)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)結(jié)果和決策者溝通,可為多個(gè)管理機(jī)構(gòu)討論有關(guān)風(fēng)險(xiǎn)提供了一個(gè)有效的框架。評(píng)價(jià)結(jié)果及其不確定性和敏感性應(yīng)與決策者進(jìn)行溝通,并報(bào)告所依據(jù)的假設(shè),作為未來(lái)采取管理措施、行動(dòng)和確定研究重點(diǎn)的重要參考。

2 崇禮區(qū)多重壓力下生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)案例

2.1 評(píng)價(jià)問(wèn)題確定和概念模型

2.1.1研究區(qū)、管理目標(biāo)及優(yōu)先事項(xiàng)確定。

根據(jù)2022年冬奧會(huì)的申報(bào)報(bào)告、當(dāng)?shù)氐囊?guī)劃和實(shí)際情況,選擇崇禮作為評(píng)價(jià)區(qū),管理目標(biāo)是維持當(dāng)?shù)刭悈^(qū)的生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定和環(huán)境質(zhì)量,以利于冬奧會(huì)成功進(jìn)行。通過(guò)查閱不同來(lái)源的文獻(xiàn)資料和報(bào)告了解研究區(qū)的背景狀況,走訪當(dāng)?shù)厣鷳B(tài)環(huán)境局、水利局等管理人員,并跟當(dāng)?shù)鼐用窠徽?綜合分析各方信息和意見(jiàn)了解他們關(guān)注的重要事項(xiàng),確定水、土地利用和植被保護(hù)為關(guān)注的問(wèn)題。本研究中風(fēng)險(xiǎn)分區(qū)以行政區(qū)劃界線劃分。崇禮區(qū)轄1個(gè)街道,1個(gè)鎮(zhèn)、8個(gè)鄉(xiāng)共劃分為6個(gè)風(fēng)險(xiǎn)區(qū)域。I區(qū)為清三營(yíng)鄉(xiāng)、獅子溝鄉(xiāng)和白旗鄉(xiāng),II區(qū)為石窯子鄉(xiāng)和紅旗營(yíng)鄉(xiāng),III區(qū)為石嘴子鄉(xiāng)和驛馬圖鄉(xiāng),IV區(qū)為高家營(yíng)鎮(zhèn),V區(qū)西灣子鎮(zhèn)為崇禮區(qū)政府所在城區(qū),VI區(qū)四臺(tái)嘴鄉(xiāng)為2022年冬奧會(huì)核心區(qū)。

2.1.2建立概念模型,辨識(shí)潛在壓力(威脅)、生境和終點(diǎn)。

根據(jù)RRM模型的基本框架和當(dāng)?shù)氐膶?shí)際狀況,構(gòu)建針對(duì)崇禮的生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)模型(圖2),用以描述壓力/威脅、生境和終點(diǎn)之間的原因-影響路徑。研究區(qū)壓力主要來(lái)自人為和非人為活動(dòng),人為壓力包括農(nóng)業(yè)、工業(yè)、商業(yè)活動(dòng)、奧運(yùn)場(chǎng)館和交通等基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)活動(dòng),非人為壓力涉及降雨/降雪、火災(zāi)、土壤侵蝕,它們既有各自的影響,也有相互作用。本文選擇的生境與景觀、河流直接相關(guān),空間數(shù)據(jù)易于獲取,通過(guò)遙感圖像解譯和GIS分析統(tǒng)計(jì)確定研究區(qū)內(nèi)生境的類型、面積及分布范圍,結(jié)合實(shí)地調(diào)研,確定生境類型:森林、草原、河流、河岸、濕地及景區(qū)-滑雪場(chǎng)。評(píng)價(jià)終點(diǎn)是在總結(jié)分析研究區(qū)前人研究工作的基礎(chǔ)上,走訪崇禮環(huán)境局、水利局,并實(shí)地調(diào)查冬奧會(huì)場(chǎng)館建設(shè)區(qū)選擇的,生態(tài)終點(diǎn)是當(dāng)?shù)氐乃俊⑺|(zhì)、生物多樣性和娛樂(lè)休閑。

圖2 崇禮區(qū)生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)的概念模型 Fig.2 Conceptual model describing the ecological risk for Chongli District

2.2 生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)

2.2.1風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)

根據(jù)壓力和棲息地對(duì)選定終點(diǎn)產(chǎn)生顯著影響的潛力確定風(fēng)險(xiǎn)排序的標(biāo)準(zhǔn)(表2),壓力和生境分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)共4級(jí),0為無(wú)影響,2為低影響,4為中等影響,6為高影響,主要根據(jù)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)、GIS數(shù)據(jù)、文獻(xiàn)研究和走訪調(diào)查得出。暴露-效應(yīng)的路徑根據(jù)是否完整,分別賦值0,0.5和1,分別代表無(wú)路徑、部分可能的路徑和完整的路徑。不同壓力衡量標(biāo)準(zhǔn)根據(jù)實(shí)際情況調(diào)整,可以是數(shù)量,也可以是比例,如農(nóng)業(yè)、森林采伐采用面積的比例,而工業(yè)、商業(yè)活動(dòng)主要根據(jù)企業(yè)的數(shù)量確定。

表2 壓力和生境的分類及分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)Table 2 Criteria for stressors and habitats ranks in Chongli District

2.2.2風(fēng)險(xiǎn)計(jì)算和表征

相對(duì)生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)比較6個(gè)風(fēng)險(xiǎn)分區(qū)的壓力和棲息地,并確定一個(gè)風(fēng)險(xiǎn)區(qū)域的影響機(jī)會(huì)是否大于另一個(gè)風(fēng)險(xiǎn)區(qū)域,風(fēng)險(xiǎn)表征用于將建立的完整暴露途徑與為每個(gè)風(fēng)險(xiǎn)區(qū)域選擇的終點(diǎn)進(jìn)行排序。根據(jù)表2的分級(jí)標(biāo)準(zhǔn),將崇禮不同風(fēng)險(xiǎn)分區(qū)的壓力、生境進(jìn)行分級(jí),等級(jí)是無(wú)單位值,也稱為比較風(fēng)險(xiǎn)估計(jì),表示對(duì)有價(jià)值的終點(diǎn)影響概率最大的位置。結(jié)果顯示I區(qū)各種壓力的分級(jí)差別較大,II區(qū)和III區(qū)的分級(jí)水平類似,V區(qū)和VI區(qū)的壓力分級(jí)水平相似。各分區(qū)所有壓力的相對(duì)等級(jí)總和來(lái)看(圖3),VI區(qū)四臺(tái)嘴鄉(xiāng)2022年冬奧會(huì)核心區(qū)的分值最高為52分,其次是V區(qū)西灣子鎮(zhèn),得分最低的是II區(qū)和III區(qū),為28。每個(gè)壓力的相對(duì)等級(jí)總和來(lái)看,道路和交通活動(dòng)的得分最高,為26,其次為公共基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè),得分最低的是火。

圖3 崇禮區(qū)不同分區(qū)的壓力分級(jí)評(píng)價(jià)得分Fig.3 Ranking scores for stressors of each sub-zone in Chongli District

崇禮各風(fēng)險(xiǎn)分區(qū)生境的評(píng)價(jià)顯示(表3),各分區(qū)所有生境類型的相對(duì)等級(jí)總和得分最高的是VI區(qū)2022年冬奧會(huì)核心區(qū),分值最高為30分,得分最低的是III區(qū)和IV區(qū)。每個(gè)生境類型的相對(duì)等級(jí)總和來(lái)看,河流棲息地的得分最高,其次為森林,得分最低的是濕地與景區(qū)滑雪場(chǎng)。

表3 崇禮區(qū)不同分區(qū)的生境評(píng)價(jià)得分 Table 3 Ranking scores for habitats of each sub-zone in Chongli District

根據(jù)壓力和生境分級(jí)得分,并根據(jù)影響路徑計(jì)算風(fēng)險(xiǎn)。從整個(gè)區(qū)域的不同生態(tài)終點(diǎn)得分看,生物多樣性的風(fēng)險(xiǎn)最高,為2224,其次為維持水流及水量,風(fēng)險(xiǎn)得分2104,水質(zhì)風(fēng)險(xiǎn)得分為1862,娛樂(lè)休閑風(fēng)險(xiǎn)最低僅得分1728(圖4)。風(fēng)險(xiǎn)總得分在6個(gè)區(qū)域差別較大,從654至2330不等。從空間上看,VI區(qū)四臺(tái)嘴鄉(xiāng)冬奧場(chǎng)館核心區(qū)的風(fēng)險(xiǎn)得分最高,為2330,其次為清三營(yíng)鄉(xiāng)、獅子溝鄉(xiāng)和白旗鄉(xiāng),得分為1608,而風(fēng)險(xiǎn)分?jǐn)?shù)最低的為III區(qū),包括石嘴子鄉(xiāng)和驛馬圖鄉(xiāng),僅為654分。風(fēng)險(xiǎn)分布的規(guī)律與冬奧會(huì)場(chǎng)館分布及滑雪場(chǎng)分布基本一致,根據(jù)規(guī)劃,張家口崇禮賽區(qū)有競(jìng)賽場(chǎng)館4個(gè),云頂滑雪公園對(duì)部分原有雪道進(jìn)行改造,其余3個(gè)場(chǎng)館都是新建,冬奧會(huì)期間將進(jìn)行2個(gè)大項(xiàng)(滑雪和冬季兩項(xiàng))的比賽,冬殘奧會(huì)期間將進(jìn)行3個(gè)大項(xiàng)(殘奧單板滑雪、殘奧越野滑雪、殘奧冬季兩項(xiàng))的比賽,同時(shí)新建張家口冬奧村/冬殘奧村,而賽區(qū)交通網(wǎng)絡(luò)完善和相關(guān)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)等都導(dǎo)致比賽場(chǎng)館集中的四臺(tái)嘴鄉(xiāng)無(wú)論是單項(xiàng)生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)還是總風(fēng)險(xiǎn)都居于最高值。

圖4 崇禮區(qū)不同分區(qū)生態(tài)終點(diǎn)風(fēng)險(xiǎn)及總風(fēng)險(xiǎn)分布Fig.4 Spatial distribution of the ecological endpoints risks and total risk for risk sub-zones in Chongli District

2.3 不確定性分析和模型應(yīng)用

對(duì)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估結(jié)果進(jìn)行了定性和定量不確定性分析。不確定性來(lái)自兩個(gè)方面,一是概念模型的不確定性,二是數(shù)據(jù)的不確定性。概念模型構(gòu)建是生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)的關(guān)鍵環(huán)節(jié),關(guān)鍵參數(shù)缺失或不準(zhǔn)確都會(huì)導(dǎo)致風(fēng)險(xiǎn)的誤讀,最重要的不確定性源于缺乏關(guān)于當(dāng)?shù)厣鷳B(tài)系統(tǒng)如何運(yùn)行的知識(shí),忽略了壓力源及威脅,影響路徑與事實(shí)不符或錯(cuò)誤,未能識(shí)別和關(guān)聯(lián)時(shí)間和空間參數(shù),模型過(guò)于簡(jiǎn)化等。當(dāng)應(yīng)用空間數(shù)據(jù)時(shí),監(jiān)測(cè)點(diǎn)位的數(shù)據(jù)擴(kuò)展應(yīng)用到區(qū)域水平的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)時(shí),參數(shù)的空間異質(zhì)性、通過(guò)分析進(jìn)行錯(cuò)誤傳播、空間數(shù)據(jù)的集聚無(wú)法完全解決都會(huì)導(dǎo)致風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)結(jié)果的不確定性。此外,評(píng)價(jià)中沒(méi)有考慮到從污染源進(jìn)入環(huán)境的化學(xué)品的毒性效應(yīng)(如來(lái)自農(nóng)業(yè)的農(nóng)藥和來(lái)自城市的多環(huán)芳烴),多種來(lái)源污染物的累積毒性影響未進(jìn)行建模,這可能導(dǎo)致對(duì)污染物流入等級(jí)的低估。

本文探索了模型靈敏度,進(jìn)行了三次敏感性評(píng)估,以測(cè)試模型的不確定性:暴露途徑分析和隨機(jī)成分分析。暴露途徑分析表明結(jié)果差異很大,在評(píng)估河岸棲息地時(shí),排除畜牧養(yǎng)殖導(dǎo)致總風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)降低3%至5%,然而,沒(méi)有導(dǎo)致任何等級(jí)聚集到不同的風(fēng)險(xiǎn)類別中。將風(fēng)景區(qū)、滑雪場(chǎng)棲息地中受影響的水質(zhì)、生物多樣性的評(píng)估終點(diǎn)包括在內(nèi),導(dǎo)致總風(fēng)險(xiǎn)增加5%至16%。當(dāng)所有終點(diǎn)都被認(rèn)為是完整路徑時(shí),等級(jí)保持不變。隨機(jī)成分分析通過(guò)為每個(gè)風(fēng)險(xiǎn)區(qū)域的壓力源和棲息地分配隨機(jī)數(shù)來(lái)評(píng)估模型偏差。從20個(gè)模擬中可以得出結(jié)論,隨機(jī)值產(chǎn)生隨機(jī)結(jié)果,運(yùn)行中沒(méi)有顯示任何模式。

模型應(yīng)用方面,將本研究結(jié)果與前人的研究進(jìn)行分析,發(fā)現(xiàn)RRM在其應(yīng)用中是穩(wěn)健和靈活的。就本研究而言,通過(guò)走訪不同的利益相關(guān)者并實(shí)地調(diào)查構(gòu)建模型,并確定評(píng)估終點(diǎn),評(píng)價(jià)結(jié)果對(duì)冬奧會(huì)這項(xiàng)巨型工程的生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)預(yù)防有一定參考價(jià)值。

3 結(jié)論和討論

在區(qū)域尺度上進(jìn)行生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)的一個(gè)關(guān)鍵挑戰(zhàn)是將多種威脅及其對(duì)大面積多個(gè)生態(tài)資產(chǎn)的影響途徑納入其中。本研究綜述了相對(duì)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)過(guò)程,闡述問(wèn)題確定、風(fēng)險(xiǎn)分析和表征、不確定性分析、風(fēng)險(xiǎn)溝通4個(gè)階段并進(jìn)一步劃分為10個(gè)步驟,特別對(duì)確定分級(jí)方案、風(fēng)險(xiǎn)的計(jì)算環(huán)節(jié)詳細(xì)描述。以此為基礎(chǔ),針對(duì)冬奧會(huì)大型賽事舉辦地構(gòu)建了風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)概念模型,考慮來(lái)自人類活動(dòng)和自然兩方面的多重壓力/威脅,辨識(shí)潛在的11類壓力(威脅)、6類生境和4個(gè)評(píng)價(jià)終點(diǎn),確定了壓力和生境的4級(jí)分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。評(píng)價(jià)結(jié)果顯示I區(qū)各種壓力的分級(jí)差別較大,各分區(qū)所有壓力的相對(duì)等級(jí)總和來(lái)看,VI區(qū)四臺(tái)嘴鄉(xiāng)2022年冬奧會(huì)核心區(qū)的分值最高,得分最低的是II區(qū)和III區(qū)。每個(gè)壓力的相對(duì)等級(jí)總和來(lái)看,道路和交通活動(dòng)的得分最高,得分最低的是火。各分區(qū)所有生境類型的相對(duì)等級(jí)總和得分最高的是2022年冬奧會(huì)核心區(qū)VI區(qū),得分最低的是III區(qū)和IV區(qū)。每個(gè)生境類型的相對(duì)等級(jí)總和來(lái)看,河流棲息地的得分最高,得分最低的是濕地與景區(qū)滑雪場(chǎng)。壓力、生境對(duì)風(fēng)險(xiǎn)終點(diǎn)的總體評(píng)價(jià)表明,VI區(qū)四臺(tái)嘴鄉(xiāng)冬奧場(chǎng)館核心區(qū)的風(fēng)險(xiǎn)得分最高,其次為清三營(yíng)鄉(xiāng)、獅子溝鄉(xiāng)和白旗鄉(xiāng),而風(fēng)險(xiǎn)最低的為III區(qū),包括石嘴子鄉(xiāng)和驛馬圖鄉(xiāng)。從整個(gè)區(qū)域的不同生態(tài)終點(diǎn)得分看,生物多樣性的風(fēng)險(xiǎn)最高,其次為維持水流及水量,娛樂(lè)休閑風(fēng)險(xiǎn)最低。研究定量測(cè)度了冬奧會(huì)賽前階段崇禮賽區(qū)的生態(tài)風(fēng)險(xiǎn),不僅辨識(shí)了風(fēng)險(xiǎn)來(lái)源,而且分析了多種威脅對(duì)于生境和終點(diǎn)的影響,分析了不同生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)的空間分布格局,這對(duì)管理部門(mén)減緩生態(tài)影響,降低生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)提供了依據(jù),也對(duì)未來(lái)賽后冬奧會(huì)遺產(chǎn)的保護(hù)和管理具有重要的參考價(jià)值。

相對(duì)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)模型的優(yōu)點(diǎn)值得關(guān)注。首先,RRM為風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估提供了一個(gè)強(qiáng)有力的框架,特別是在區(qū)域范圍內(nèi),既考慮了風(fēng)險(xiǎn)的來(lái)源及威脅類型,也兼顧壓力-生境-終點(diǎn)的傳遞路徑,可以進(jìn)行大尺度的風(fēng)險(xiǎn)分析。該方法的一個(gè)主要優(yōu)勢(shì)是能夠繪制相對(duì)風(fēng)險(xiǎn)圖,來(lái)自不同背景的利益相關(guān)者很容易理解這些地圖,從而促進(jìn)他們之間的溝通。其次,以RRM評(píng)估結(jié)果為基礎(chǔ)的風(fēng)險(xiǎn)管理框架的靈活性。隨著更多風(fēng)險(xiǎn)來(lái)源、壓力/威脅信息的可得性及使用條件不可避免地隨時(shí)間變化,評(píng)估指標(biāo)和路徑可以隨時(shí)更新。其他優(yōu)勢(shì)包括RRM過(guò)程生成關(guān)于威脅和資產(chǎn)之間因果關(guān)系的可測(cè)試假設(shè)的能力,以及獲取模型和參數(shù)不確定性的能力。

當(dāng)然,RRM也有局限性。首先,使用棲息地面積作為暴露于壓力/威脅的度量可能會(huì)低估相對(duì)較小棲息地面積區(qū)域的風(fēng)險(xiǎn)。評(píng)估中通常假設(shè)棲息地面積較大的風(fēng)險(xiǎn)區(qū)域排名較高,表明對(duì)終點(diǎn)有較大影響,但情況可能并非如此,因此,如果除棲息地范圍、位置和質(zhì)量外,還有更多可用數(shù)據(jù),則應(yīng)采用棲息地的替代排名方案。其次,雖然生態(tài)預(yù)測(cè)和管理策略對(duì)模型結(jié)構(gòu)的不確定性敏感,但除了模型參數(shù)的可變性之外,實(shí)踐中通常忽略了對(duì)替代概念模型結(jié)構(gòu)影響的系統(tǒng)分析。另外,雖然將空間數(shù)據(jù)整合到模型中是RRM方法的一個(gè)關(guān)鍵優(yōu)勢(shì),但使用空間數(shù)據(jù)時(shí)也存在一些風(fēng)險(xiǎn),即使進(jìn)行了數(shù)據(jù)驗(yàn)證,仍然存在導(dǎo)致模型輸出不確定性的問(wèn)題。一般空間數(shù)據(jù)通常是基于數(shù)據(jù)創(chuàng)建者的主觀解釋,因此空間數(shù)據(jù)可能不能代表威脅和棲息地的真實(shí)性質(zhì),而獲取的空間數(shù)據(jù)可能不是最新的,也不能充分代表當(dāng)前的威脅,如本研究表明,如果沒(méi)有特定壓力/威脅的可用空間數(shù)據(jù),則只能選擇可能的指標(biāo)和數(shù)據(jù)。

總之,區(qū)域風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)適用于各種情況,國(guó)外學(xué)者關(guān)注流域、海岸線、土地利用等[21—24,32—33],我國(guó)目前已在流域、地下水、喀斯特山地、礦區(qū)等的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)中應(yīng)用RRM[25—29, 34],前人研究證明在優(yōu)先考慮生態(tài)壓力和終點(diǎn)的風(fēng)險(xiǎn)方面RMM是有效和高效的。考慮到RRM的靈活性和穩(wěn)健性,適用范圍可以更廣,未來(lái)可應(yīng)用在具有多重人類和自然壓力情況下的多種應(yīng)用場(chǎng)景。此外,地理信息系統(tǒng)以及水生和陸地建模方面的顯著進(jìn)步使區(qū)域風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估能夠提高對(duì)復(fù)雜系統(tǒng)的理解和可視化水平。未來(lái),面對(duì)由多個(gè)復(fù)雜交互作用組成的系統(tǒng),將這些交互作用完全集成到評(píng)估設(shè)計(jì)中,會(huì)對(duì)管理者的區(qū)域管理決策提供更大的參考價(jià)值。