Design and application of monitoring and forecasting system for marine resource-environment carrying capacity
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摘要:
本文在综合分析海洋资源环境承载能力监测预警技术框架的基础上,从业务组织体系、监测方案综合协调机制、数据库和软件模块4个方面构建了海洋资源环境承载能力监测预警业务体系,并探讨了海洋资源环境承载能力监测预警结果在海洋空间区域/规划、海洋生态补偿与生态修复、"湾长制"等海洋管理新制度、自然资源资产管理与追责、海洋与环保督察等具体海洋监管工作中的应用方向,为构建海洋资源环境承载能力监测预警长效机制探索切实途径。
Abstract:Aimed to find long-term suitable way for monitoring and forecasting system of marine resource-environment carrying capacity, this paper described technology infrastructure diagram of carrying capacity monitoring and forecasting for marine resource-environment, firstly.Then work organization system from national level and local level was designed, monitoring plan coordination was made, a database structure include marine ecology and biology, marine environment, marine fishery, sea use and coastline, island, ect was draw.And the software structure for marine carrying capacity of resource-environment was also given.Application of marine carrying capacity for resource-environment was discussed, which include marine spatial plan, ecological compensation and repairing, "bay leader" management system, natural resource assets management, marine inspector and environment inspector.
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党的十八届三中全会提出通过建立资源环境承载能力监测预警工作机制测度经济社会可持续发展水平,对超出或即将超出资源环境承载能力的人类开发活动进行预警并采取科学的调控措施。2017年5月中央全面深化改革领导小组审议通过的《关于建立资源环境承载能力监测预警长效机制的若干意见》,要求推动实现资源环境承载能力监测预警工作规范化、常态化、制度化,引导和约束各地严格按照资源环境承载能力谋划经济社会发展。
海洋资源环境承载力监测评价预警工作是全国资源环境承载力监测预警工作的重要组成部分,也是海洋资源环境综合管理的一项基础性工作。在国家对资源环境承载力监测预警工作总体要求下,如何落实海洋资源环境承载力监测预警长效机制,是当前海洋资源环境承载力监测预警业务工作必须解决的问题。探索构建海洋资源环境承载力监测预警业务体系及应用领域是解决上述问题,推动海洋资源环境承载力监测预警工作广泛开展的重要途径,具有一定的实践指导意义。
1 海洋资源环境承载能力监测预警技术框架
海洋资源环境承载能力监测预警技术体系包括基础评价、专项评价、过程评价和集成预警4大部分[1]。基础评价对全部县级行政区管辖海域进行全覆盖评价,主要评价内容包括海域空间资源、海洋渔业资源、海洋生态环境和无居民海岛保护与利用,主要评价指标有海域开发承载能力指数、海岸线开发承载能力指数、渔业资源综合承载指数、海洋生态环境综合承载指数、无居民海岛开发强度指数、无居民海岛生态状况指数。专项评价主要对重点开发用海区、海洋渔业资源保障区和海洋重要生态功能区进行区域性评价,主要评价指标有海域开发强度指数、渔业资源密度指数、滩涂湿地保有率、典型生境植被覆盖度变化率/典型保护对象变化率等。基础评价和专项评价结论分为超载、临界超载和可载3个等级,实行“短板效应”集成,即取评价单元所有评价指标中最差等级作为该评价单元的评价结论[2]。过程评价主要对基础评价和专项评价结论为超载和临界超载区域进行变化趋势评价,主要评价指标包括海域/海岛开发效率变化、优良水质比例变化、赤潮灾害频次变化。过程评价结论分为趋缓和加剧,也采用“短板效应”集成。集成预警是在基础评价、专项评价和过程评价基础上,进行预警等级划分。基础评价和专项评价结论为超载,过程评价结论为加剧时,为红色预警;过程评价结论为趋缓时,为橙色预警。基础评价和专项评价结论为临界超载,过程评价结论为加剧时,为黄色预警;过程评价结论为趋缓时,为蓝色预警。基础评价和专项评价结论为可载时,预警等级为绿色无警。在集成预警基础上开展超载成因分析与管控政策预研。海洋资源环境承载能力监测预警技术框架见图 1。
2 海洋资源环境承载能力监测预警业务体系设计
2.1 海洋资源环境承载能力监测预警业务组织体系设计
根据国家提出的“全国性和区域性资源环境承载能力监测预警评价结论,要与省级和市县级行政区资源承载能力监测预警评价结论进行纵向会商”要求,全国海洋资源环境承载能力监测预警业务化工作应由自然资源部海洋资源管理部门统一组织,设立由海洋生态、海洋环境、海洋渔业、海域监管、海岛领域专家组成的国家专家指导工作,负责技术方法完善、技术规范编制、技术指导与培训、工作方案制定、监测预警成果集成、监测预警结论纵向会商等工作。
在国家和地方设立两个海洋资源环境承载能力监测预警业务工作体系,国家层面,依托原国家海洋局各海区分局,分别负责管辖海区的区域性海洋资源环境承载能力评价预警工作,编制海区海洋资源环境承载能力评价预警报告,上报自然资源部海洋资源管理部门;同时依托原国家海洋局各分局下属的海洋环境监测中心站(站),设立15个海洋资源环境承载能力监测技术工作组,负责各自监测海域的海洋生物/生态、海洋环境、海洋渔业、海域海岸线、海岛等数据的定期监测,并将监测数据提交给各自海区的评价预警工作组。
在地方层面,依托省级海洋环境监测机构,设立地方海洋资源环境承载能力评价预警工作组,负责各省级行政区管辖海域的海洋资源环境承载能力监测预警工作,编制各自省级行政区海洋资源环境承载能力监测预警报告,上报所属省级人民政府和自然资源部海洋资源管理部门;同时依托市县级海洋环境监测机构,设立地方海洋资源环境承载能力监测技术工作组,负责各自监测海域的海洋生物/生态、海洋环境、海洋渔业、海域海岸线、海岛等数据的定期监测,并将监测数据提交各自省级的评价预警工作组。
国家专家指导工作组综合分析同一区域国家海洋资源环境承载能力监测预警报告和地方海洋资源环境承载能力监测预警报告,进行相互校验,并组织相关专家对评价结果进行纵向会商,形成一致性评价结论后提交自然资源部,自然资源部汇总陆地和海洋资源环境承载力监测预警成果并综合对外发布。海洋资源环境承载能力监测预警业务工作组织体系见图 2。
2.2 海洋资源环境监测方案综合协调机制设计
基于现有分类监测体系,根据资源环境承载能力需求,统筹优化海域动态监视监测、海洋渔业资源调查、海洋生态环境监测、海岛监视监测及海洋经济运行监测等的业务化工作方案和站网建设,增设海洋资源环境承载能力监测预警专项内容。监测指标设置应满足区域海洋资源环境承载能力及人类活动影响机制分析等要求,站点布设和时间频率满足县级行政区及典型生态系统评估要求,并对主要超载要素及相关人类活动开展实时动态监控。
根据海洋资源环境承载能力定期全覆盖评估需求,建立海洋资源环境、海洋开发利用和海洋经济等关键指标要素的定期普查制度,海域使用状况普查每五年一次,海洋经济普查每五年一次,海洋污染基线普查每十年一次,海洋生态本底普查每十年一次。实现常规监测与定期普查的有机结合,满足不同承载能力和预警等级海域的综合评估和动态预警需求。
2.3 海洋资源环境承载能力监测预警数据库设计
依托海洋环境监督管理信息系统,建立海洋资源环境承载能力监测预警专项数据库,实现全国海洋生态环境、海域空间资源、海岛资源环境、海洋渔业资源、海洋经济运行等相关业务化的监测管理和调查数据在线编报与共享。海洋资源环境承载能力监测预警专项数据库采用空间分布式构建,以县级行政区管辖海域为单元,将全国近岸海域划分为236个空间单元。每个评价单元包括海洋生态数据库、海洋环境数据库、海洋渔业数据库、海域开发数据库、海岸线开发数据库、海岛开发与保护数据库、海洋管理数据库等。
(1) 海洋生态数据库,包括浮游植物数据集、浮游动物数据集、大型底栖动物数据集,每个数据集包括生物密度、生物量和生物多样性指数3个指标。每个指标设立时间轴,用于记录不同时间的调查值。同一区域的同一指标在同一时间内获取的各站位调查值取区域平均值。
(2) 海洋环境数据库,包括无机氮(DIN)、活性磷酸盐(PO4-P)、化学需氧量(COD)、石油4个指标,每个指标根据海水水质标准划分为一类、二类、三类、四类及劣四类5个等级。每个指标设立时间轴,用于记录不同时间的调查值。同一区域的同一指标在同一时间内获取的各站位调查值采用空间插值的方面获取水质面状数据值。
(3) 海洋渔业数据库,包括游泳动物数据集、鱼卵与仔稚鱼数据集,游泳动物数据集包括渔获物种类、渔获物种类捕捞量;鱼卵与仔稚鱼数据集包括鱼卵密度、仔稚鱼密度。每个指标设立时间轴,用于记录不同时间的调查值。同一区域的同一指标在同一时间内获取的各站位调查值取区域平均值。
(4) 海域海岸线数据库,包括海岸线开发数据集和海域开发数据集,海岸线开发数据集包括港口码头岸线、工业城镇岸线、灾害防护岸线、围塘堤坝岸线和自然岸线,采取矢量数据形式存储;海域开发数据集包括填海造地、围海、开放式用海、非透水构筑物用海、透水构筑物用海登,也采用矢量数据形式存储[3]。
(5) 无居民海岛保护与利用数据库,包括无居民海岛海岸线数据集、无居民海岛开发利用数据集和无居民海岛植被覆盖数据集。无居民海岛海岸线数据集包括人工海岸线和自然海岸线长度;无居民海岛开发利用数据集包括无居民海岛基础设施与公共服务用地、坑塘养殖用地以及耕地、园地和经济林等;无居民海岛植被覆盖数据集包括无居民海岛植被覆盖区面积,以上数据均为矢量形式存储。
(6) 海洋管理数据库,包括海洋功能区划数据、海洋主体功能区规划数据、海洋生态红线数据、海洋保护区数据等,以上数据均为矢量形式存储。
(7) 其他数据库,包括海洋灾害数据集、海洋经济数据集,海洋灾害数据集主要包括海洋赤潮发生次数,海洋经济数据集主要为县级行政区年度经济产值。
各监测技术工作组定期将监测数据上传至数据库,为评级预警工作组开海洋资源环境承载能力评价预警提供基础数据。海洋资源环境承载能力监测预警数据库基本结构形式见图 3。
2.4 海洋资源环境承载能力监测预警软件模块设计
开发海洋资源环境承载能力监测预警软件模块是提高海洋资源环境承载力监测预警业务工作智能化水平的重要手段。海洋资源环境承载能力监测预警软件模块主要利用海洋资源环境承载能力监测预警技术方法,开发基于ARCGIS、Supermap等主流GIS平台软件的综合评价软件,评价软件分为基础评价模块、专项评价模块、过程评价模块、集成评价模块和辅助决策模块5部分(图 4)。
(1) 基础评价模块:以县级行政区管辖海域为评价单元,以海洋资源环境承载能力监测预警数据库为输入,进行海洋空间资源、海洋渔业资源、海洋生态环境、无居民海岛4项基础评价,每项基础评价结果划分可载、临界超载、超载3个等级。
(2) 专项评价模块:分别以重点建设用海区、海洋渔业资源保障区、海洋重要生态功能区为评价单元,以海洋资源环境承载能力监测预警数据库为输入,开展海域开发强度、渔业资源密度、保护对象变化率等专项评价,评价结果分为可载、临界超载和超载3个等级。
(3) 过程评价模块:以基础评价、专项评价结果为临界超载和超载区域的县级行政区海域空间为评价单元,以海洋资源环境承载能力监测预警数据库为输入,开展海域/海岛开发效率变化、优良水质比例变化、赤潮灾害频次变化过程评价,评价结论分为趋缓型和加剧型。
(4) 集成评价模块:以县级行政区管辖海域为评价单元,以基础评价、专项评价、过程评价结果为输入,开展预警等级集成评价,评价结果为极重警(红色预警)、重警(橙色预警)、中警(黄色预警)、轻警(蓝色预警)和无警5个等级。
(5) 辅助决策模块:主要实现海洋资源环境承载能力监测预警辅助决策及信息产品加工和发布等,并与全国资源环境承载能力监测预警信息系统的对接。
3 海洋资源环境承载能力监测预警结果应用
3.1 海洋空间规划/区划
根据国土空间用途管制要求,将海洋资源环境承载能力监测评估预警工作与海洋主体功能区规划、海洋功能区划、海岸带综合保护与利用总体规划等海洋空间规划/区划有机结合。在规划/区划编制阶段,依据海洋资源环境承载能力监测评价预警结果,合理确定各功能区的开发强度,制定资源环境管控红线和管控要求。在区划/规划实施阶段,通过海洋资源环境承载能力监测评价与预警工作,跟踪评估区划/规划实施的海洋空间用途管控效果,对不符合区划/规划管控要求的区域提出预警与整改要求。同时根据海洋资源环境承载能力评估预警结果,合理调整优化产业规模和布局,引导各类海洋资源开发利用活动在海洋资源环境承载能力内聚集[4]。
3.2 海洋生态补偿与生态修复
将海洋资源环境承载能力监测评价预警工作与海洋生态补偿制度有机结合,实施分区分类的海洋生态保护补偿与修复制度。对于海洋保护区、生态敏感区、生态脆弱区等承载能力弱且目前评价为可载的区域,加大国家财政转移补偿力度,促使其更好地保护珍稀、脆弱、敏感的海洋资源环境;对于重点开发建设区,且目前评价为超载的区域,责成责任人或部门筹集资金开展超载区域资源环境整治修复,逐步降低超载压力[5-6];对于区域性超载问题,由主管部门和市县级人民政府筹集海域使用金等多元资金,开展整治修复,恢复资源环境承载能力。
3.3 “湾长制”等海洋管理新制度
将海洋资源环境承载能力监测预警工作与“湾长制”紧密衔接,由湾长组织开展大湾区海洋资源环境承载能力监测预警工作,并根据评价结果实施区域差异性的管控政策。对于因陆源污染排放引起的超载区域,建立“湾长制”与“河长制”衔接机制,由湾长负责组织开展大湾区的海洋环境容量监测评估,并根据海洋环境容量制定陆源排污控制总量[2, 7]。在重要陆源入海排污口和入海河流建立监测断面,实时监测陆源污染物入海排放量,对于超标排放的陆源入海排污口加大排污税征收;对于超标排放的入海河流,由河长负责落实河流入海污染物消减和入海排污生态补偿。对于因开发利用活动引起的超载区域,由湾长负责制定大湾区海洋保护与利用规划,严格控制超载的人类开发利用活动,通过削减产能、整治修复等途径逐步降低区域的超载压力。
3.4 然资源资产管理与追责
将海洋资源环境承载能力评估预警结果纳入海洋自然资源资产价值及其产品价格形成机制,根据区域海洋资源环境承载力监测评估结果,合理确定海域、海岛、海岸线海洋自然资源资产价值,构建反映区域海洋资源环境承载能力和资源稀缺程度的海洋空间资源市场交易价格决策程序,为海域海岛有偿使用等制度的优化完善提供支撑。
同时,将海洋资源环境承载能力评估预警结论纳入沿海地区领导干部绩效考核和离任审计体系,根据领导干部任期内海洋资源环境承载能力状态变化,明确领导干部的海洋资源环境保护责任,并对海洋资源环境超载区域的领导干部进行责任追溯。
3.5 海洋与环保督察
根据海洋资源环境承载能力监测预警结果,有针对性地制定海洋督察、环境督察实施方案,重点对长期超载区域进行动态督察,督促相关地区转变发展方式,降低资源环境压力。超载地区要根据超载状况和超载成因,因地制宜制定治理规划,明确资源环境达标任务的时间表和路线图。开展超载地区限制性措施落实情况监督考核和责任追究,对限制性措施落实不力、资源环境持续恶化地区的政府和企业等,建立信用记录,纳入全国信用信息共享平台,依法依规严肃追责。
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