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中蒙俄經濟走廊交通及管線建設的生態風險區劃及對策研究

發布時間:2021-02-26 15:55:00  |  來源:中國網·中國發展門戶網  |  作者:董鎖成 等  |  責任編輯:殷曉霞
關鍵詞:中蒙俄經濟走廊,交通管線,生態風險,一帶一路

中國網/中國發展門戶網訊 中蒙俄經濟走廊是“一帶一路”六大經濟走廊中首個被批準落地建設的經濟走廊,是連接歐亞大陸的重要國際通道和中國向北開放的戰略區域。它在鞏固和加強中、蒙、俄三國的睦鄰友好合作關系,營造平等互信、互利共贏的地區環境,以及構建地緣政治新優勢等方面發揮著重要作用。

跨境鐵路、公路和油氣管道是支撐中蒙俄經濟走廊合作發展的關鍵樞紐和通道,能有效地帶動和促進沿線國家內、外部物質、能量、信息的循環和交換,加速了貿易往來和區域經濟增長。然而,中蒙俄經濟走廊橫跨多個氣候區,生態環境脆弱敏感,沿線廣闊的沙漠和凍土給跨境交通的順利建設帶來巨大挑戰。同時,工程施工等人類活動會降低環境的穩定性,以至交通建設面臨凍土季節性凍脹、融沉威脅,從而造成凍土對工程影響的風險上升。

已有研究主要解決了中蒙俄經濟走廊荒漠化的識別、局地風險評價、單一建設項目的風險規避?等問題,但鮮有研究綜合評估其生態風險格局并依據風險等級科學防控生態風險,而這對中蒙俄經濟走廊跨境交通及管線高效、可持續性建設意義重大。因此,本文基于中蒙俄經濟走廊交通建設的客觀現實需求,通過構建生態風險評價模型,揭示了中蒙俄經濟走廊交通及管線沿線區域的主要生態風險與影響因子,從而綜合評定不同等級生態風險區的危害程度和影響范圍;并結合生態風險等級,提出針對性策略。研究結果將為中蒙俄經濟走廊交通及管線的合理建設,以及生態風險的科學規避與防控提供科技支撐和決策依據。

研究區概況

中蒙俄經濟走廊位于亞洲北部和東北部,地理范圍約為?56°E—141.5°E、37.3°N—62°N。區域總面積約9.2×106 km2,包含中國東北部和北部的?4?個省份、蒙古國東南部12個省,以及俄羅斯東西伯利亞、遠東南部的?7?個邊疆區。本文的研究區域為走廊內“兩帶、一線”及其周邊區域;其中,“兩帶”為中蒙俄跨境交通帶——二連浩特—烏蘭巴托—烏蘭烏德鐵路公路干線(1?230?km)、中俄跨境交通帶——滿洲里—赤塔鐵路公路干線兩側(420?km);“一線”為中俄原油管道沿線——斯科沃羅季諾—漠河—大慶(970?km)。

研究區包括蒙古高原、東北平原、東西伯利亞高原、遠東山地等,總體地形相對平坦,山脈較少,最低海拔?40?m,最高海拔?4?390?m。區內生態格局復雜多樣,包含高山冰川、高山裸地、山地森林、草甸草原、典型草地、荒漠草地、裸地、沙地、沙漠等多種生態系統。全區氣候多變,大風強勁;除中國東北部為溫帶季風氣候,大部分區域屬溫帶大陸性氣候,冬季嚴寒,夏季溫熱,具有明顯的季節差異;降水量整體較少,地區差異較大,年降水量為?50—1?000?mm,其中東南多,蒙古高原腹地最少,且降水多集中在每年?7—8?月;年蒸發量是年降水量的?10?倍至數十倍,其中蒙古高原戈壁蒸發最強。在特殊的氣候和地形影響下,區內存在土壤沙化、沙塵暴肆虐等生態環境問題:中國東北平原、俄羅斯遠東地區夏季降水集中,冬春兩季凍融作用顯著,極易誘發水土流失、土地退化;蒙古高原南部戈壁廣布,蒸發強烈,沙塵暴頻發;蒙古國北部、俄羅斯東西伯利亞地區屬中高緯度地區,年均氣溫低于?0℃,在低溫潮濕環境下,區域內大面積凍土周期性凍結、融化。

研究區內經濟發展地域差異明顯,經濟密度總體上呈現出南高北低的格局,而中國、俄羅斯的經濟總量遠高于蒙古國。三國跨境貿易往來日趨密切,貿易額逐年加速增長,2018?年的中俄貿易總額超過?1?000?億美元。區內產業地域分異明顯:中國北方種植業相對發達;養殖業在蒙古國經濟地位突出,畜牧業產值占其農業經濟總產值的?84%;俄羅斯區域內林業生產最具優勢,其木材蓄積量占俄羅斯的?68.82%。蒙古國工業以輕工、食品、采礦和燃料動力工業為主,但仍處于初級發展階段;其畜牧業、工礦業及城鎮和蘇木居民點等在鐵路、公路沿線集中分布,對鐵路、公路沿線地區生態環境的壓力不斷增大。俄羅斯加工業主要分布在西伯利亞鐵路沿線,發展水平呈西高東低。

研究方法

本文在綜合風險源、風險因子、社會經濟因子的基礎上,構建區域生態風險識別指標體系,并結合中蒙俄經濟走廊沿線地區典型生態風險點、線、帶、面的空間分布,構建中蒙俄經濟走廊生態風險模糊評價模型,識別研究區生態風險。

數據來源

研究數據主要包括氣溫、降水、地形、土地覆蓋、土壤、凍土、植被指數等?7?類自然要素,以及人口、經濟?2?類社會要素。其中,氣溫、降水數據來自世界氣候數據庫;地形數據來自美國國家航空航天局(NASA)Shuttle Radar Topographic Mission(SRTM),以及基于此數據計算得到的地形衍生數據,包括坡向和坡度?2?個因子;土地覆蓋數據來自歐洲航天局氣候變化倡議(CCI)項目,研究中將原來的?37?個土地覆蓋類別重新分類為?6?個土地類別——農田、森林、草地、城市、水體和裸地;土壤數據選用黑河計劃數據管理中心,寒區、旱區科學數據中心所提供的基于世界土壤數據庫(HWSD)的土壤數據集(v1.1),包括土壤有效含水量和土壤質地;多年凍土數據來源于國家冰川凍土沙漠科學數據中心,包括凍土范圍和含冰量;歸一化植被指數(NDVI)數據來自最新的?GIMMS NDVI 3g V1.0?數據集;人口密度數據數據來自?LandScan?全球人口數據;經濟數據來自世界銀行統計數據庫。

數據處理

基于多源遙感影像數據與統計資料所獲取的中蒙俄經濟走廊生態環境演變的相關自然要素、社會經濟數據等多源異構信息數據,構建中蒙俄經濟走廊生態風險多元綜合評價指標體系(表?1)。其中,干旱指數參考?McKee[18]的方法,即擬合長期降水數據的概率分布預測不同尺度干旱程度。所有數據均投影至統一坐標系下,并重采樣到同一空間分辨率。

生態風險評價模型

本文依據生態系統的脆弱敏感程度逐層分解、組織評價數據,構建中蒙俄經濟走廊生態環境風險多元模糊評價模型,采用模糊層次分析法結合專家評判方法加以合理確定。①參照層次分析法建立指標對比矩陣,根據專家建議修改對比矩陣,并通過一致性檢驗;②計算指標權重,對表?1?所示的?15?種指標因子采用無量綱化與趨同化方式進行處理,并采用層次分析法確定各類指標的權重;③利用模糊數學隸屬函數建立評價矩陣;④通過評價矩陣與指標權重的向量線性相乘獲得評估結果,研究區生態風險指數利用加權求和的方法。

E?=?∑ni?=1 Ei wi。              (1)

式(1)中:E?為生態風險指數,Wi?為第?i?評價指標權重,n?為系統評估指標個數,Ei?為第?i?指標的隸屬度?。根據中蒙俄經濟走廊沿線地區典型生態風險點、線、帶、面的空間分布,將研究區生態風險劃定為高風險、中風險、低風險?3?個等級。

生態風險空間分布格局

高風險地區

中蒙俄經濟走廊高風險區沿“兩帶、一線”分布;其中,中蒙俄跨境交通帶沙漠化風險高,中俄跨境交通帶和中俄原油管道沿線凍土風險高。

(1)凍土高風險區。①中俄跨境交通帶沿線:中國內蒙古自治區呼倫貝爾市南部,中俄跨境地區,以及中國內蒙古自治區博爾賈—外貝加爾斯克—滿洲里—呼倫貝爾—牙克石。 ②中俄原油管道沿線:中國黑龍江省和內蒙古自治區——塔河—加格達奇段,以及中國內蒙古自治區和黑龍江省——加格達奇—大慶段。多年凍土高風險區,年平均氣溫約??5℃—0℃,年降水量400—800 mm,屬于半濕潤地區;在低溫潮濕環境下,該區域內大面積為多年凍土,受季節變化的影響,呈周期性凍結、融化。多年凍土高風險區內大量零星多年凍土和稀疏島狀多年凍土分布,多年凍土不均勻沉陷、穩定性差,凍融危害嚴重影響道路管道建設。此外,多年凍土高風險區極易引發突發性地質災害,威脅到已建工程建筑的安全,對道路工程危害尤其嚴重,伴隨融雪活動,在一些地區會形成比較密集的凍融泥石流、滑坡、崩塌、水土流失等災害。

(2)沙漠化高風險區。主要沿中蒙俄跨境交通帶分布:俄羅斯布里亞特共和國的烏蘭烏德到蒙古國的蘇赫巴托—達爾汗—烏蘭巴托—宗莫德—曼達爾戈壁。沙漠化高風險區內人類活動頻繁,隨著工業化、城鎮化的發展,人口集聚增長,農業用地占用大量林地和草地。蒙古國牲畜私有化,過度放牧導致沙漠化風險增加。區域內經濟發展缺乏統一規劃,城鎮、工業、畜牧業發展呈現出向鐵路、管道交通干線聚集的特征,導致交通干線生態環境脆弱,林草面積減少,土地大面積沙化。例如,在烏蘭巴托等城市周邊,城市規模急劇擴張,建設用地增大,擠占生態用地,加劇了沙漠化進程。此外,該區域內人口分布不均衡——烏蘭巴托占蒙古國總人口的一半以上,城鎮體系呈現出極端首位型分布特征。

中風險地區

(1)凍土中風險區。主要分布在俄羅斯貝加爾湖沿岸、外貝加爾邊疆區的東南部,以及中國內蒙古呼倫貝爾中部—黑龍江省的西北部。黑龍江省多年凍土區主要分布在大小興安嶺地區,是中國凍土分布的第二大地區,也是中國高緯度多年凍土區分布的主要地區之一。

(2)沙漠化中風險區。氣候干旱少雨,土地類型以裸地和草地為主。主要分布在蒙古國戈壁蘇木貝爾省南部—東戈壁省,以及中國二連浩特以東部和南部地區。蒙古國杭愛山以南,年降水量在?150 mm?以下,而靠近中蒙邊界地區,年降水量僅?100 mm?左右,為干旱和極干旱的氣候。該區域戈壁、沙漠地區的面積廣,生態環境脆弱,自然災害頻繁,是沙塵暴的高發地區,也是是中國沙塵暴的源頭之一。

低風險地區

(1)凍土低風險區。包括:①俄羅斯外貝加爾邊疆區西部、北部地區,阿穆爾州西北部。這些地區分布大面積連續多年凍土,多年凍土層穩定,風險低。②中國黑龍江省東部和南部地區,以及內蒙古自治區呼和浩特、烏蘭察布、錫林浩特、呼倫貝爾沿線地區。這些地區為非凍土區,無凍土風險。

(2)沙漠化低風險區。中國實施一系列生態修復工程,生態環境趨于良好,沙漠化風險降低。研究區中國境內大部分地區年降水量?200—400 mm,屬于半干旱區,植被以林地、草地和稀疏植被為主,沙漠化風險較低。此外,面對嚴重的土地退化,自?2000?年以來,中國政府啟動了一系列生態環境計劃,包括“天然林保護計劃”“退耕還林還草”和“京津風沙源治理工程”,旨在恢復森林和草地并減輕人類對生態系統的活動壓力。中國內蒙古的呼和浩特、烏蘭察布和錫林郭勒是生態修復工程的重點治理地區。該區域內森林、草地面積增長明顯,植被?NDVI?顯著增加,稀疏植被、裸地面積降低,生態環境趨于良好,表明中國生態修復工程取得了顯著成效,沙漠化風險降低。

生態風險防控對策

研究區本底生態環境脆弱,沙漠化風險和凍土風險水平高。隨著全球氣溫的升高,多年凍土區逐漸消融、荒漠面積增加,經濟社會發展對資源環境開發利用需求增加,石油和天然氣工業的迅猛發展,從而導致大面積的原始凍土被破壞、土地退化。控制中蒙俄經濟走廊生態風險,防止凍土和沙漠化危害,對于中蒙俄交通及管線建設來說至關重要。

倡導生態文明理念

在中蒙俄經濟走廊沿線區域積極倡導生態文明理念,即應用綠色技術,探索低投入、高產出、高效益、低消耗、低污染的“兩高三低”型發展模式,共建生態文明和綠色發展合作示范區;強調以保護生態空間為前提,以良好的生態環境為支撐,以生態經濟為動力,以生態文化為靈魂,以生態制度為保障,實現人與自然和諧和可持續發展。

建設綠色經濟走廊

優化產業結構,積極發展綠色循環產業,促進經濟綠色轉型,實現低碳、循環和可持續發展,從而減輕經濟活動對生態環境壓力,消除沙漠化和凍土災害的人類活動影響,實現區域可持續發展的戰略路徑。積極建立?4?層循環經濟體系,即“企業循環、產業循環、區域循環、社會循環”,建設綠色經濟走廊。

中蒙俄經濟走廊產業發展和技術水平相對滯后,產業結構不合理,整體上第一、第二產業比重高,資源依賴度強,對生態環境造成巨大壓力。蒙古國經濟以畜牧業、礦業為主;俄羅斯軍工產業、智力密集型產業優勢突出,輕工業、農業發展不足;中國東北和內蒙古地區第二產業占比較高。中蒙俄經濟走廊建設不能重蹈發達國家“先污染,后治理”的老路,必須全面確立和推廣綠色循環產業。

根據資源環境承載力確定人口規模,“以草定牧,以水定人”。嚴格禁止森林濫砍濫伐、開荒、過度放牧、大規模采礦等人類活動。控制區域人口增長,避免人口過度集中,將人口遷移至低風險地區。合理利用水資源,節約用水,因地制宜地采用先進的灌溉技術,以減少農業用水。研究區內推行禁牧、休牧、劃區輪牧制度限制放牧活動,調整牧業結構和牲畜放牧方式,以提高出欄率;采用季節性牧場,合理控制牲畜數量,避免過度放牧。優化土地利用格局,調整不同土地利用類型的比例,合理開發;控制農業用地和建設用地面積,提高土地利用效率。

創新工程技術

優化跨境工程地質選線,在工程建設中,避開凍土高風險區。防治季節性凍土對公路工程造成的危害,通過增大路基和地基的邊界熱阻,以及減少暖季的熱量來保護凍土。目前,中國科學院戰略性先導科技專項(A?類)“中蒙俄經濟走廊交通及管線建設的生態環境問題與對策研究”課題成果中提出:①在“俄羅斯赤塔中俄跨境鐵路”示范應用“遮陽板+碎石”復合護坡降溫技術;②采取主動冷卻方式,優化路基傳熱效率,增大路基在冷季的散熱量,包括塊石護坡結構、通風管和熱管;③采用“通風管+冷墊”防控技術,能夠提供線性、面性溫控效果,實用性強,有效解決污染環境多發的突出問題,該技術已申報了發明專利。

采用機械工程措施進行沙漠化治理,包括沙障固沙和機械阻沙,具有收效快和低耗水的優勢,且多數工程都持久耐用[21]。在固沙初期通過設置機械沙障來改變下墊面性質,機械沙障多采用麥草秸稈等,可以增加地表粗糙度,減小風沙速度,控制風沙流動方向,從而改變風蝕沙積情況;還可以截留沙層水分,有利于固沙植物存活,從而達到快速固定沙丘的目的。

實施生物措施

生物固沙措施是在流動沙丘上以活的灌木、草本代替柴草、黏土、礫石等非生命材料建立的阻沙措施。通過人工建設加快生態恢復,選擇抗旱固沙的造林樹種,營造生物沙障,進行植被的恢復與重建。生物固沙措施主要包括飛播固沙技術、封沙育草技術、防風阻沙技術、防護林(網)的營造技術等。生物沙障不但能起到機械阻沙、有效控制沙丘流動的作用,而且能通過自身發育形成群落,從而加速沙丘植被的恢復與重建,達到防風固沙、改良土壤、改善環境的效果;此外,還能實現生產燃料、飼料、食物和藥材的目的。

建立國際合作體制機制

(1)搭建政府間生態風險防控國際合作平臺。推進中、蒙、俄三國政府間高層對話,充分利用“一帶一路”倡議、中蒙俄經濟走廊、上海合作組織、歐亞經濟論壇、亞太經濟合作組織、亞洲相互協作與信任措施會議等合作機制,強化中、蒙、俄三國生態風險防控國際交流,擴大與聯合國防災減災署、聯合國防治荒漠化公約組織等相關國際組織和機構的合作;可在現有中俄生態理事會基礎上,成立“中蒙俄經濟走廊生態風險防控國際聯盟”,建立中、蒙、俄三國生態環境部長定期會晤機制,構建由政府主導,企業、智庫專家、社會組織和公眾參與的多邊或雙邊生態風險防控國際合作平臺。

(2)中、蒙、俄三國共建生態風險監測網絡和生態風險防控國際科學實驗室,聯合攻關重大生態風險防控技術難題。充分利用三國現有生態監測點,提升生態監測點裝備信息化水平,在中國生態系統研究網絡(CERN)基礎上,積極推進三國毗鄰地區生態監測站點信息互聯互通,構建中、蒙、俄三國生態風險監測網絡體系。在“一帶一路”國際科學組織聯盟和“一帶一路”國際科學家聯盟框架下,在中、蒙、俄三國跨境地區聯合建立一批沙漠化、凍土、生物多樣性、氣象、病蟲害等監測站和實驗室,重點支持沙漠化防治、凍土災害治理等領域重大核心技術研發攻關。目前,中國科學院戰略性先導科技專項(A?類)“中蒙俄經濟走廊交通及管線建設的生態環境問題與對策研究”課題成果中已建?3?個示范站點,分別為俄羅斯古西諾生態修復與災害防治野外站、蒙古國喬伊爾市公路沙漠化災害防控試驗示范區和固定野外站、蒙古國科學院地理與地球生態研究所達爾汗公路沙漠化災害防控試驗站。

(3)建立生態風險信息交換與共享服務機制,強化跨境地區重點突發生態災害通報、溝通和聯防聯治。中、蒙、俄三國合作建設“中蒙俄經濟走廊生態大數據服務平臺”,加強生態風險信息共享,提升生態風險評估與防范的咨詢服務能力,推動生態風險信息產品、技術和服務合作。建立跨境地區暴雨洪水、病蟲害、跨界河流水污染等重點突發生態災害的及時通報、及時溝通和全面聯防聯治機制,防控災害“源”跨境傳輸,將跨境災損降到最低程度。

 

(作者:董鎖成,中國科學院地理科學與資源研究所 中國科學院大學資源與環境學院;李懿珈,中國科學院地理科學與資源研究所 中國科學院大學資源與環境學院;李富佳,中國科學院地理科學與資源研究所;厲靜文,中國科學院地理科學與資源研究所 中國科學院大學資源與環境學院;李宇,中國科學院地理科學與資源研究所 中國科學院大學資源與環境學院;李澤紅,中國科學院地理科學與資源研究所 中國科學院大學資源與環境學院;程昊,中國科學院地理科學與資源研究所 中國科學院大學資源與環境學院;李國玉,中國科學院大學資源與環境學院 中國科學院西北生態環境資源研究院凍土工程國家重點實驗室;李生宇,中國科學院大學資源與環境學院 中國科學院新疆生態與地理研究所。《中國科學院院刊》供稿)。

 

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