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（北京城市规划设计研究院市政规划所，北京 100038）
摘要： 本文从水生态分区的定义出发，明确了其研究范围、对象、目的和意义。本文基于北京市关键的水生态环境问题，在全国及北京市已有规划的基础上，根据市域范围内的自然地理、河流水系、土地利用类型以及关键水生态服务功能类型，依据北京市自身特点选取三级分区指标体系，采用聚类分析和专家判断相结合的分区方法，合理划分北京市水生态三级分区并针对不同分区的水生态问题现状提出水生态环境保护重要对象和目标以及综合水生态保护与修复对策，并试图探索分区对城市发展空间布局、用地性质等的控制要求。
关键词： 水生态分区；水生态保护与修复；城市发展
第一作者简介： 杨舒媛（1984—），女，天津人，工程师，主要从事城市水系与水资源规划、生态水文学等方面研究。E-mail：ysyina131@163.com
当前北京市域水生态环境问题突出，地下水严重超采，河道干涸断流、湿地萎缩、水污染不断加剧，在全市范围内迫切需要建立一套适合分区管理的科学体制，以遏制日益恶化的水生态危机。
北京市水生态分区是针对北京市水生态系统保护和修复的需要而提出的，其目的主要是通过研究水生态系统状况和影响因素，识别和掌握各个分区的水生态问题，分析人类活动对水生态系统的影响，揭示生态系统和水循环之间的关系，以便采取合适的措施和管理方法进行水生态系统的保护和修复工作，提出对城市发展用地类型和空间布局的控制要求，指导北京市及各区县的城市规划发展。
水生态分区旨在依据自然属性，社会经济属性及流域、区域的差异性特征，划分具有相似的水生态系统或相似的潜在水生态功能的区域，识别区域性水生态问题，制定分级、分类的水生态管理政策和管理措施，为区域水生态环境保护与水资源开发提供决策依据，更重要的是，本次研究从水生态保护与修复的角度出发，引导城市发展建设，为合理规划城市空间用地性质、布局提供依据，统筹协调水环境同土地开发利用的关系，可为城市空间有序拓展提供指引，合理引导开发建设行为。
随着社会经济的高速发展和人口的快速增长，生态系统和水资源承受着越来越多的压力，同时，随着社会的进步和人们认识水平的提高，人们越来越关注生态系统和水资源问题。为了实现人与自然和谐相处，迫切需要对生态系统和水资源进行合理的利用、保护和修复，其工作的研究、管理、评估、监测等需要一个合适的空间单元。目前，相关研究主要集中在两个方面—不同类型的水系统分区和生态系统分区。水生态分区是综合生态系统分区和水系统分区两种区划标准划定的空间单元，主要用于区域水生态系统的研究和保护。
水生态区划可作为生态区划的其中一类。Omernik将生态系统分区的方法用于水生态系统，其理念日益被人们接受，并在水质管理中得到了广泛应用。美国联邦环保局USEPA据此提出了美国水生态的区划方法，澳大利亚、加拿大以及部分欧洲国家等国家和组织也逐步将水生态区划用于水生态系统管理中。美国联邦环保局（USEPA）在 1987 年提出了美国的水生态区划（Aquatic Ecoregions）方案，通过对影响或反应水生态系统分异性的生物和非生物因素的进行分析能够对水生态系统进行划分，美国USEPA水生态区划便是基于这一理念。这些因素包括地质、地形、植被、气候、土壤、土地利用、野生生物和水文等。
水生态分区的基本理念最初源于Omernik在水生态系统方面的生态分区思想，指具有相对同质的水生态系统或生物及其环境，且在同一个区划内在物理、化学和生物特征方面没有太大的差别的土地单元。Omernik的方法基于土壤、自然植被、地形和土地利用等指标，将具有相对同质的淡水生态系统或生物体，及其与环境相关的土地单元划分为同一生态区 [1-4] 。
USEPA对水生态分区进行了分级，第一级是最粗的分级，北美一共包括 15 个生态区；第二级将其分为了 50 个小区；第三级将美国大陆划分为 182 个生态区；第四级在第三级的基础上进一步划分，现在美国大部分州已经进行了第四级水生态分区。在进行第三级区划时，4 个环境因子被认为对水生态系统影响最大，分别为当前的土地利用类型、土壤、地形和自然植被。每一个因子都有相应的类型分布图，通过对这 4 个因子的类型分布图进行叠加比较分析，能初步确定水生态分区。USEPA水生态分区方法主要是定性分析，在分区过程中使用了专家评判法，不断地对相关因子进行选择、分析、归类。专家评判法在分区过程中是必要的，因为许多因子是相互作用、相互关联的，因此很难运用定量的方法进行分区 [5-6] 。
USEPA的水生态系统分区方法在加拿大、澳大利亚等国家得到发展并应用。澳大利亚运用了USEPA分区方法中的两个最主要的核心思想：选择区域的相关环境因子和专家评判法。在选择因子时，需选择对水生态系统影响最大的因子，而且在不同的尺度，其影响因子也不同。因而水生态系统分区时一个关键的问题就是确定合适的尺度和这一尺度上对应的影响因子。各个因子的选择需要专家的认真评选。在澳大利亚维多利亚州进行水生态系统分区时，主要选择了 3 个因子：气候（降水的丰枯程度和季节性）、地相学（海拔和地形）、植被（组成和结构），这 3 个因子被认为是影响维多利亚州水生态系统结构的最主要因子。根据这些因子将维多利亚州划分为 17 个区。澳大利亚水生态系统分区和美国USEPA的分区方法略有区别。很明显，澳大利亚所选择的因子没有包括土壤和土地利用类型，这是由于在维多利亚州这两个因子的边界和降水、地相以及植被的边界比较相近。更主要的区别在于两者研究的细致程度不同，美国USEPA的分区是一个长期项目，因而对各个分区有更为细致的表述和实际踏勘结果。而澳大利亚维多利亚州的水生态分区相对较粗，主要用于对水生态系统的情况进行评估 [7] 。
在国内，孟伟等在辽河流域所做的水生态分区采用了二级分区。一级区考虑水文条件，主要通过径流深度将其划分为丰水区、多水区、少水区和缺水区 4 种类型。首先，在一级分区的基础上，进一步对地貌、土壤、植被类型、土地利用等因子空间特征进行分析，分别制定流域的地貌分区、土地利用分区和土壤分区专题图。然后，叠加各个指标的专题划分结果，通过定性分析与专家判断相结合的方法对二级区的边界进行初步确定。最后，再次叠加小流域、水库节点分布图以及湖泊湿地分布图于二级分区结果图上，结合流域数字高程模型、起伏状况等辅助信息，经过专家判断对二级分区边界再次进行调整，并最终划定二级水生态区 [8] 。
目前，国内外在国家及区域层面都进行了许多生态分区的尝试，也有许多成功的案例。本次研究沿用了水利部水利水电规划设计总院在《全国主要河湖水生态保护与修复规划》中提出的水生态分区的概念，在全国尺度水生态分区划定的基础上，率先在全国省市级层面划分北京市水生态分区，是对上位规划技术规范的传承，同时又从北京的实际情况出发，是对水生态分区理论和方法的继承和发扬。
本次研究依据了全国及北京市已经颁布或批复的上位规划[9-17]，同已有法律法规、部门规章及技术标准规范等相一致，遵照已有规程开展此次规划研究。按照北京市三级水生态分区的总体设计，一级分区主要与全国水生态分区体系衔接，一级分区和二级分区强调自然环境因子对水生态系统格局的影响，所以一级和二级分区是以自然环境因子为基础的区划；三级分区强调水生态系统服务功能格局，是以主导水生态服务功能为基础的区划。
一级、二级水生态分区基本思路是：根据生态系统内在的客观规律，利用逻辑推理的方法从众多自然环境因子中筛选分区指标，在确定分区指标体系的基础上，通过空间数据叠加分析，采用自上而下划分的方法定量划分一级和二级分区。三级水生态分区的基本思路是确定北京市主要的水生态系统服务类型，参考《北京市限建区规划》的成果，考虑城市发展限制用地，制作各类型专题图，与二级分区结果叠加完成三级分区，最后，对分区结果的正确性进行校验。北京市水生态分区流程图见图 1。
图1 北京市水生态分区流程图
北京市生态系统为中尺度生态系统，一级区与全国水生态分区衔接，选择地形为分区指标，以 100m等高线为界划分为两个区域；二级区考虑植被自然因素和平原区土地利用方式，反映植被、土地利用等要素对水生态系统的影响；三级区将人类影响因素结合进来，从区域的水生态系统服务功能出发，考虑了人类对水生态系统的干扰过程以及水生态系统所表现出来的敏感性。北京市各级分区指标见表 1。
表1 北京市分区体系和分区指标
本次研究主要选用了图层叠加的定性分析法以及“自下而上”的聚类分析方法进行水生态分区划分，并最终结合专家等人为判定对分区边界进行调整。综合分析方法如图 2 所示。
图2 北京市水生态三级分区方法
（1）专题图层叠置分析法。所需的专题图包括：北京市水资源分区图、DEM、植被类型分布图、土壤类型分布图、地貌分布图、用地规划图、地表水源保护区分布图、北京市地下水源保护区分布图等。
（2）合并法。又称“自下而上”聚类分析方法，以空间水生态特征相似性为基础，按区域间相对一致性和共扼性依次向上合并。主要用于三级分区。
（3）专家判断法。通过专家判断对分区边界进行调整。
水生态一级区（图 3）按照北京市自然地理特征进行分区。考虑到北京市地处华北东部温带亚湿润气候类型区，全市降雨、气温等气候条件的差异较小，主要关键生态环境影响因子为地形条件。依据地形特征（100m等高线）划分成山区及平原。北京市水生态一级分区中，山区面积 9973.4km 2 ，占北京市面积的 60.8%；平原区面积 6342.3km 2 ，占北京市面积的 39.2%。
图3 北京市水生态一级、二级分区图
依据植被分布和用地情况划分二级区，在一级区的基础上共划分 5 个水生态二级区：山区林灌区、山区农田区、山区城镇建成区、平原区农田区和平原区城镇建成区，见图 3和表 2。
表2 北京市水生态二级区名称与特点
在水生态二级分区的基础上，依据二级区内重要的水生态环境问题及关键的水生态功能进一步划分水生态三级区。根据《北京城市总体规划（2004—2020 年）》和《北京市限建区规划》掌握的水源保护、土地沙化等基础数据，利用三级区嵌套二级区的方法，在5 个水生态二级分区的基础上划分三级区。其中，西部山区和北部山区的主导水生态服务功能为地表水源涵养，平原区的主导水生态服务功能为地下水保护，中心城和新城的主导水生态服务功能为景观休闲。共划分 24 个水生态三级区，见图 4 和表 3。北京市24 个水生态三级区中，主导生态服务功能为地表水涵养的三级区的为 5 个，占北京市全市面积的 46.4%；主导生态服务功能为饮用水水源地保护的三级区的为 2 个，占北京市全市面积的 6.0%；主导生态服务功能为地下水保护的三级区为 9 个，占北京市全市面积的 18.8%；主导生态服务功能为面源污染防治的三级区为 4 个，占北京市全市面积的17.9%；主导生态服务功能为景观休闲的三级区为 4 个，占北京市全市面积的 46.4%，其分布如图 4 所示。
图4 北京市水生态三级分区图及水生态服务类型分布
表3 北京市水生态三级区名称
饮用水源地保护区如图 5 所示。
一级保护区禁止新建、改建、扩建除水利或者供水工程以外的工程项目，禁止从事旅游、垂钓或者其他可能污染饮用水水体的活动。
二级保护区内不得建设直接或者间接向水体排放污水的建设项目。
图5 饮用水水源地保护区
地表水源涵养区如图 6 所示。加强水土保持，加大小流域综合治理力度；恢复自然蜿蜒河道，保证河道生态基流量。
图6 地表水源涵养区
地下水保护区如图 7 所示。
图7 地下水保护区
面源污染控制区如图 8 所示。发展节水型农业，推广节水灌溉方式；建设适宜的农村生活污水处理设施，完善农村生活污水管网；建设生态拦截型沟渠塘湿地系统工程，削减农田排水等污染物；对初期雨水进行截流和处理，减小对河道水体的污染。
图8 面源污染控制区
景观休闲区如图 9 所示。完善城市污水处理设施和配套管网建设；调整工业产业结构，加强工业废水深度治理；保证景观用水及水质；河道整治强调河流平面形态和断面的多样性、护岸结构的透水性和自然材质化、水边建筑物的亲水性。
图9 景观休闲区
蓄滞洪区如图 10 所示。超标洪水风险区：限制建设永久性房屋或基础设施，限制城乡开发建设，限制外来人口迁入。
洪泛区：减少各类经济活动对于洪泛滩区的围垦侵占。
图10 蓄滞洪区
[1] Omernik，J. M. Ecoregions: A Spatial Framework for Environmental Management. Jo: Biological Assessment and Criteria: Tools for Water Resource Planning and Decision Making[M]. Lewis Publishers，Boca Raton，Florida，1995.
[2] Omernik，J. M.，A. R. Abernathy，and L. M. Male. Stream Nutrient Levels and Proximity of Agricultural and Forest Land to Streams: Some Relationships[J]. Journal of Soil and Water Conservation，1981，36（4）：227-231.
[3] Omernik，J. M. and C. F. Powers. Total Alkalinity of Surface Waters A National Map[C]. Annals of the Association of American Geographers，1983，7.1（l）：133-136.
[4] Omernik，J. M. and G. E. Griffith. Ecological Regions Versus Hydrological Units: Frameworks far Managing Water Quality[J].Journal of Soil and Water Conservation，1991，46（5）：334-340.
[5] USEPA，Map Layer Info. Omernik's Level I Ecoregions of the Continental United States.http://www.nationalatlas.gov/mld/ecoomrp.html
[6] USEPA，Map Layer Info. Omernik's Level II Ecoregions of the Continental United States.http://www.nationalatlas.gov/mld/ecoomrp.html
[7] Australian and New Zealand Environment and Conservation Council（ANZECC）. An examination of an aquatic ecoregion protocol for Australia，Report. 1997，12.
[8] 孟伟，张远，郑丙辉.辽河流域水生态分区研究[J]. 环境科学学报，2007，27（6）：911-918.