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深圳河湾流域位于深圳市西南,地处深圳市与香港特别行政区边界,具有特殊的历史和地理地位。在快速的城市化和社会经济发展过程中,深圳河湾流域的生态系统承受了较大的压力,生态环境脆弱。如何应对严峻的生态环境问题成为了城市发展必须考虑的问题。本文从生态风险变化的角度,探讨了深圳河湾流域快速城市化和快速经济社会发展对流域生态环境的影响,其结果可为流域的环境管理和可持续发展提供科学参考。
本文在压力-状态-响应(Pressure-State-Response,PSR)模型和生态安全评价的基础上,根据快速城市化地区生态风险的因果性和综合性建立了综合生态风险评价的压力-效应-社会响应(Pressure-Effect-Social Response,PESR)模型。基于深圳河与深圳湾流域的空间异质性,根据流域的具体情况,建立了适应于深圳河流域和深圳湾流域的水环境生态风险评价指标体系。采用模糊综合评价法计算压力指数(Pressure Index,PI)、效应指数(Effect Index,EI)和社会响应指数(Social Response Index,SRI)。提出了基于空间向量原理的综合生态风险指数(Ecological Risk Index,ERI)进行综合生态风险的表征。PESR模型不仅能够用于判定生态风险的大小,反映生态风险的不确定性,还能够揭示各因子变化对于综合生态风险的影响,从而可为具体环境管理措施的制定提供便利。
本文分别利用1993~2007年深圳河与深圳湾流域的数据,根据PESR模型计算了两个流域的PI、EI、SRI和ERI,对深圳河湾流域的生态风险进行了多时相的评价。为了便于对未来的生态风险进行管理,本文还对2015和2020年的流域生态风险进行了情景预测。结果显示:(1)1993~2007年整体上两个流域的综合生态风险均有不同程度的减小,风险等级均由Ⅳ级降至Ⅲ级。其中压力指数随着社会经济的不断发展增长,效应指数基本保持稳定,而社会响应指数随着环保措施的加强而显著减小,说明尽管社会经济压力不断增大,但是环境保护措施加强对缓解风险作用明显。(2)虽然两个流域的指标体系略有差异,但是统一的风险等级的结果表明深圳湾流域的生态风险小于深圳河流域。其原因一是深圳河流域的罗湖区、福田区和布吉镇发展较早,在1993年之后城市发展速度保持增长,压力较大;而深圳湾流域的南山区建区较晚,20世纪90年代的发展相对较快。二是深圳湾流域的环境容量较大,生态环境质量较好,EI相对深圳河流域而言较低。(3)情景分析的结果表明,两种情景下两个流域的风险级别没有改变。情景一两个流域在2007~2020年基本保持不变;但是如果坚持“限制性”的情景二发展战略,采取控制人口和城市用地的增长速度的方式发展,该区域水环境生态系统的风险将会呈现逐渐减小的趋势。
城市发展相关因子对生态风险的驱动力分析结果显示,城市发展对于城市生态环境风险具有明显的驱动作用。其中现代化的程度的增加,特别是随着具有“低能耗、低排放”等特性的高新技术产业兴起,会减少产业发展过程中对资源的消耗以及环境的污染,对于缓解生态系统的风险具有显著的影响。因此进行产业经济结构的调整对于缓解水生态系统的风险具有重要作用。
本文最后根据流域的生态风险评价和驱动力分析的结果,提出了从避免风险、减小风险和抑制风险三方面的生态风险管理对策和措施建议,以期为改善深圳河湾流域的水生态环境提供参考。