克拉玛依生态环境

克拉玛依市是依托油田勘探与开发而发展的典型资源型城市，经过50多年建设和发展，已成为全国石油石化工业重要基地。但是，在经济发展和人民生活水平提高的同时，却面临着经济发展与生态环境不协调的问题。本文针对克拉玛依市土壤侵蚀、土地沙漠化、土壤盐渍化、生物多样性减少等区域自然环境演变过程中出现的生态问题，开展单因子生态敏感性分析；在此基础上，考虑油田开发这一人类活动影响因素，定量研究克拉玛依市综合生态敏感性空间特征。(1) 土壤侵蚀敏感性以中、高和极高敏感性为主，高和极高敏感性分布在克拉玛依区和独山子区大部，乌尔禾区北部，白碱滩区西侧狭长区域。地形坡降迅速、水力侵蚀强、无植被或疏林地广泛分布，是土壤侵蚀敏感性较高的主要原因。(2) 土地沙漠化以中、高敏感性为主，高和极高敏感性分布在白碱滩区西部和南部，克拉玛依区北部和西部区域。土壤基质多为沙粒，且植被覆盖率较低是土地沙漠化敏感性高的主要原因。(3) 土壤盐渍化敏感性以中、高和极高等级为主，极高和高度敏感性分布在白碱滩区东南部，克拉玛依区东部和北部，以及乌尔禾区东部。蒸发量远大于降水量，人类活动剧烈，是土壤盐渍化敏感性高的主要原因。(4) 生物多样性以轻度和中度敏感性为主，高和极高敏感性分布于克拉玛依区东部和南部区域。这些区域植被生长茂盛、物种数量较为丰富，是重点生态保护区域。(5) 油田开发区域的生态敏感性高，分布在乌尔禾区北部油田，白碱滩区西部油田，克拉玛依区西北部油田和独山子区中部油田。油田开发带来的生态问题包括工业“三废”，动植物生境破坏和水资源短缺等。(6) 综合自然演化和人为开发的敏感性，研究区以高、中度敏感性为主，极高和高敏感性分布在克拉玛依区中部和北部，白碱滩区西南部区域。

1 引言

生态敏感性是指生态系统对自然环境变化和人类活动干扰的反映程度，说明发生区域生态环境问题的难易程度和可能性大小。生态敏感性评价实质上是对现状自然环境背景下的潜在生态问题进行明确辨识，并将其落实到具体空间区域上的过程。作为区域生态环境建设和保护的有效方法之一，生态敏感性的研究多集中于某一生态问题或国家尺度上的综合从研究尺度上看，省市级尺度的生态敏感性与生态功能研究已基本完成，地市级 (县域) 尺度区域生态敏感性研究较少涉及，评价方法正处于探索与发展阶段，指标体系选择存在较大随意性，还未形成统一评价标准。然而，地市级 (县域) 尺度上的生态敏感性研究对生态环境保护与区域克拉玛依市是依托油田勘探与开发而发展的典型资源型城市，经过50多年建设和发展，已成为全国石油石化工业重要基地。但是，在经济发展和人民生活水平提高的同时，却面临着经济发展与生态环境不协调的问题开发更具指导意义，亟待系统开展方法体系的构建与实证工作。

2 研究区概况

克拉玛依市地处准噶尔盆地西北缘的冲洪积扇前倾斜平原地带，加依尔山南麓，

84°44'~86°01'E，44°07'~46°18'N (图 1)，其东面濒临古尔班通古特沙漠，南面同乌苏市、沙湾县和奎屯市相连，西面与托里县相邻，北面与和布克赛尔蒙古自治县相接，奎屯市把独山子区隔开，使独山子区成为克拉玛依市的一块飞地。克拉玛依市地貌单一，多为广阔平坦的戈壁，地势北—南和西—东坡度均为2%，平原区海拔高度 250~500 m，南部独山

子山的海拔为全区最高，为1400 m。克拉玛依市属温带大陆性干旱荒漠气候，夏季酷热 (极端最高气温42.9

o C)，冬季严寒 (极端最低气温-35.9o C)，干旱少雨，蒸发量大 (年蒸发量3545.2 mm)，蒸降比高达27.6，多年平均相对湿度48%，多风沙且强度大，全年主导风向为西北风，无霜期225天，平均日照时数2705.6小时。克拉玛依市设克拉玛依、独山子、白碱滩、乌尔禾4个区，总面积约9500 km2，2010年底全市总人口约39万人。石油和天然气是克拉玛依市的主要矿产资源，具有储量大、油层浅、质地优良等特点。昔日戈壁荒滩，而今已成为具有勘探、钻井、采油、炼化、运输、建筑、电力、通讯、机械制造等门类齐全的石油工业基地。

然而，在油田开采带来巨大经济效益的同时，对原本十分脆弱的生态环境产生了重大胁迫作

用。伴随着油田的开采产生直接的生态破坏，石油加工及其附带产业产生大气环境污染、水环境污染、采油“三泥”和炼油“三泥”等固体废弃物的污染。油田开采及其后续产业的大量水资源需求与水资源利用，使部分地区地下水水位急剧下降，地表植被枯死，土地沙漠化和土壤盐碱化等问题日趋严重。因此，在石油开发、加工过程中，避免生态破坏，减少环境污染，是关系到克拉玛依市经济、社会与生态协调、有序发展的重大问题。

3 数据来源与研究方法

3.1 指标选取及数据来源

根据克拉玛依市的主要生态问题，在研究生态敏感性时重点选择了2大类、5小类因子：自然环境演化因素 (土壤侵蚀、土地沙漠化、土壤盐渍化、生物多样性) (表1)，和人类活动干扰因素 (油田开发活动)。参考原国家环保总局制定的《生态功能区划暂行规程》(2003) 中关于省级区域生态敏感性评价指标及分级标准，结合克拉玛依市的生态特点和指标数值分布特征，将自然环境演化因素的12个具体表征指标依次划分为不敏感、轻度敏感、中度敏感、高度敏感和极高敏感5级，具体评价指标及分级标准见表1。各项指标数据来源及处理过程为：“降雨侵蚀力R值”以王万忠等计算的全国125个重点站的年R值为基础，采用GIS空间插值获得研究区R值分布图。“土壤质地”数据来源于克拉玛依市土壤类型分布图 (2006年，比例尺为1:75万) (由“新疆维吾尔自治区环境保护技术咨询中心”提供) 以及《克拉玛依市志》。“地形起伏度”数据来源于SRTM 90 m分辨率数据 (由NASA/NIMA联合测量：https://www.360docs.net/doc/b26244801.html,/SELECTION/inputCoord.asp)，以最小单元为5 km×5 km进行地形起伏度提取获得。“地表覆盖类型”矢量数据由“新疆维吾尔自治区环境保护技术咨询中心”提供。“湿润指数”选取新疆克拉玛依市及相邻区域日值数据 (2006全年) (中国气象科学数据共享服务网：https://www.360docs.net/doc/b26244801.html,/)，计算年降水量和日均气温≥10o C期间的稳定积温数，利用 GIS 空间插值获得湿润指数分布图。“地表物质类型”矢量数据由“新疆维吾尔自治区环境保护技术咨询中心”提供。“≥ 6m/s起沙风天数”选取新疆克拉玛依市及相邻区域日值数据(2006全年) (中国气象科学数据共享服务网：https://www.360docs.net/doc/b26244801.html,/)，计算所得冬春季风速≥ 6 m/s的起沙风天数，通过GIS空间插值获得空间分布图。“植被覆盖率”根据克拉玛依市植被图 (2006年，比例尺为1:100万) (由“新疆维吾尔自治区环境保护技术咨询中心”提供) 和研究区生态环境现状调查ETM 影像(2008 年) 获得。“蒸发量/降水量”选取新疆克拉玛依市及相邻区域年蒸发量和降水量数据(2006全年) (中国气象科学数据共享服务网：https://www.360docs.net/doc/b26244801.html,/)，计算年蒸发量与降水量比值，获得研究区蒸发量与降水量比值空间分布图。“地下水矿化度”基于新疆维吾尔自治区1999年1:500万地下水水环境图 (由“新疆维吾尔自治区环境保护技术咨询中心”提供)和地下水资源开发利用状况图 (全国地质资料馆https://www.360docs.net/doc/b26244801.html,/)，利用GIS矢量化获得研究区地下水矿化度空间分布。“土地利用类型”矢量数据由“新疆维吾尔自治区环境保护技术咨询中心”提供。“归一化植被指数 (NDVI)”数据由研究区生态环境现状调查ETM影像 (2008年) 解译获得。油田开发范围数据从《新疆油田分公司污染源调查评价与研究报告》①中获得。以上数据均利用ArcGIS软件进行矢量化并转化为栅格数据。为便于不同因子数据进行空间叠加运算，将各评价因子数据统一到相同坐标系和投影系统中，并将各评价因子栅格 (Grid) 大小统一为50 m′50 m。

3.2 研究方法

(1) 单因子评价方法各单因子敏感性指数等级按极高敏感、高度敏感、中度敏感、轻度敏感和不敏感分别赋值为9、7、5、3和1 (表2)。赋值时，应根据各因子与生态环境问题间的关系来确定其等级，并征求专家意见来确定敏感性数值。克拉玛依的东部和北部，以及乌尔禾区东部。这些区域蒸发量与降水量比值大，人类活动剧烈。中度敏感区分布在克拉玛依市

中南部区域，主要包括克拉玛依区西部和南部，白碱滩区的西部和北部。轻度敏感和不敏感区域主要分布在独山子区和乌尔禾区的大部分区域。在土壤盐渍化的预防和治理中，应重点关注水土资源的科学使用，尤其关注农业综合开发过程中，管水用水体制的改善，防止因为人为开发活动加剧自然盐渍化过程，使自然环境进一步恶化。

4.1.4 生物多样性敏感性分析

克拉玛依市辖区陆生脊椎动物有 26 目、55科、103属和153种，属于中亚亚界的蒙新区随着克拉玛依油田大规模的开发，人们的生产和生活范围不断扩大，自然生态环境发生变化乃至遭到破坏，使野生动物赖以生存繁衍的环境日趋恶化，原有的动物数量和种类有所减少由于生物多样性的敏感性评价中，对动物和微生物的敏感度较难空间定量化，本研究重点对地表植被的敏感性进行分析。利用能够较好反映植被原生状态和植被生长状况的归一化植被指数 (NDVI) (仅取0~1值) 反映生态环境的原生状态保持程度和植被生长状况，将克拉玛依植被生长状况及其在生物多样性保护中的敏感程度划分为5个等级。

克拉玛依市生物多样性以轻度和中度敏感性为主，分别占31.71%和52.62%，极高和高度敏感区共占14.69%，不敏感区域仅占0.98% (表3)。克拉玛依市生物多样性敏感性空间分异特征表现为 (图5)：NDVI值在0.49~1.00间为极高敏感区，主要分布在克拉玛依区东部和南部区域，乌尔禾区局部，是植被生长茂盛、物种数量较为丰富的区域，克拉玛依区南部包括五五新镇、共青镇生态农业区、北部白杨河流域和部分湿地区，主要为提供粮食和经济作物，满足人类生产生活需要。NDVI值在0.39~0.49间为高度敏感区，主要分布在极高敏感区域的外围，也是克拉玛依市植被发育较好的区域。NDVI值在0.28~0.39间为中度敏感区，分布在克拉玛依区和独山子区，另外在乌尔禾区和白碱滩区小范围分布，主要为草地分布区，用于放牧。NDVI值在0.16~0.28间为轻度敏感区，分布在白碱滩区和乌尔禾区，这些区域原生植被较少且覆盖度较低。NDVI值在0~0.16间为不敏感区，主要分布在乌尔禾区，这些区域人类活动强度最大，原始植被破坏严重，导致植被覆盖度较低。

4.2 人类活动干扰因素——油田开发活动分析

油田开发对生态的影响主要表现在油田主体工程建设期如油田油气勘探、井场建设、

钻井作业、修筑公路、站场建设及输油、输气管线建设、伴行公路建设等的占地对生态环

。几十年的油田开采在给克拉玛依带来巨大效益的同时，也对这里本来就十分脆弱的生态环境产生了重大胁迫，甚至是破坏。首先是伴随着油田开发和建设，会引起地貌形态的改变，例如井场的修建，必须挖坡填沟修成平台，也会改变地表径流方向和系统，影响到土壤侵蚀强度的变化。其次是油田开采、石油加工及其附带产业如电厂、化工厂、建材厂等产生的大气环境污染、水环境污染、采油“三泥”和炼油“三泥”等固体废弃物的污染。再次，克拉玛依市的石油勘探开发又是在一个十分脆弱的生态环境中进行的，植被退化、沙漠化、盐渍化等原本就在不断加剧，而油田开采及其后续产业发展会增加水资源需求及用水量、使地下水水位急剧下降，河道断流，湖泊干涸，天然植被覆盖明显减少，从而导致沙漠化、盐碱化等生态问题的加剧。另外，油田开发将不可避免地破坏原有的自然植被，导致植被覆盖率下

降。综上分析，考虑到油田的开采会产生直接的生态破坏，鉴于油田本身的敏感性，将油

田分布区域划分为高敏感区，非油田区域为非敏感区 (图6)。克拉玛依油田分布高生态敏

感区包括：乌尔禾北部油田、白碱滩区西部油田、克拉玛依区西北部油田和独山子区中部油田，空间面积约1371.14 km2，其余85.57%的地区油田敏感性不高 (表3)。

4.3 自然和人为过程的综合敏感性分析

在上述研究基础上，利用GIS技术，根据公式 (2) 提供的方法，本文对克拉玛依市自

然和人为过程的综合敏感性进行了定量研究，具体结果如下：克拉玛依市自然和人为过程的综合极高敏感性区域分布在克拉玛依区中部和北部，白碱滩区西南部区域 (图7)，面积约454.63 km2，占区域总面积的4.79% (表3)。该区域土壤潜在侵蚀力较强，土地沙化趋势显著，土壤盐渍化迹象初显，人为干扰明显对生态环境造成破坏，且未来随着社会经济的发展，生态敏感性不断增强。本区域不适宜开发，要对这些区域生态环境予以严格保护和适当治理。

高度敏感区分布在克拉玛依区的中部和北部，白碱滩区的西南部区域，面积约2403.18 km2

，占区域总面积的25.30%。该区域土壤盐渍化明显，植被覆盖率较低，土地沙化趋势明显，部分地区石油开发对生态环境造成一定破坏。未来这些区域要限制土地开发，加强基本农田保护，禁止在该地区安排对生物多样性产生不良影响的建设项目。中度敏感区广泛分布在乌尔禾区，克拉玛依区，白碱滩区的非高度敏感区和独山子区大部分区域，面积约1132.40 km2

，占区域总面积的46.66%。该区域各类生态问题相对均匀，自然环境和人为作用相互平衡，未来如能加以保护，其敏感程度可以降低。鉴于本区生态环境的中度敏感性，其生态环境容易受到干扰和破坏，生态环境系统不稳定，同时本区具有较高的经济生产功能，属于可适度开发区。要以“经济高效、生态和谐、环境优美”为原则适度开发，避免对生态系统破坏。

轻度敏感区分布在乌尔禾区中部，白碱滩区东北部，克拉玛依区东部和南部，独山子区中北部，面积约1472.70 km2，占区域总面积的15.50%。鉴于生态的轻度敏感性，生态压力较小，可以进行深度开发。但开发要与生态保护相结合，要以生态保护和生态平衡、资源循环再生、建设生态基础设施、区域生态多样性和保护历史文化等为原则，走可持续发展的道路。对于土地沙漠化，主要采用植树造林、植草护坡等措施加以预防；对于土壤盐渍化，采取节水灌溉、污水集中处理等措施加以治理。非敏感区分布在乌尔禾区和白碱滩区交界地区，克拉玛依区南部和独山子区北部地区，面积约737.08 km2，占区域总面积的7.76%。该区域各类生态因子受人为影响较小，植被覆盖度较好，可以考虑开展一些对植被和生物多样性影响较小的生态旅游等项目。但也必须注意到这些地区生态环境的保护与建设对于维护克拉玛依区域的生态安全、构建区域整体生态安全格局方面起着极其重要的作用，应以生态保护为核心。

5 结论与讨论

(1) 克拉玛依市生态敏感性空间分异明显，潜在生态环境恶化趋势需引起重视。土壤

侵蚀敏感性以中、高和极高敏感性为主，其中高和极高敏感区域占全市总面积43.19%，

主要分布在克拉玛依区和独山子区大部，乌尔禾区北部，白碱滩区西侧狭长区域。地形坡降迅速、水力侵蚀强、无植被或疏林地是土壤侵蚀敏感性较高的主要原因。土地沙漠化以中、高敏感性为主，中度敏感区域占37.98%，高度敏感区域占17.39%，而极高敏感区域

仅占1%，高和极高敏感性主要分布在白碱滩区的西部和南部区域，克拉玛依区的北部和

西部区域。土壤基质多为沙粒且植被覆盖率较低为主要原因。土壤盐渍化敏感性为中、高

和极高等级为主，极高敏感区域占 14.94%，高度敏感区占 15.76%，中度敏感区达39.30%。极高和高度敏感区域分布在白碱滩区东南部，克拉玛依区的东部和北部，以及乌尔禾区东部。蒸发量远大于降水量，人类活动剧烈为主要原因。生物多样性以轻度和中度敏感为主，极高和高度敏感区域共占14.69%，主要分布于克拉玛依区东部和南部，北部白杨河流域。这些区域植被生长茂盛、物种数量较为丰富。油田开发区域生态敏感性较高，开发区域面积占14.43%，主要分布在乌尔禾区北部油田、白碱滩区西部油田、克拉玛依区西北部油田和独山子区中部油田。主要的生态问题包括工业“三废”、动植物生境破坏、水资源短缺等。

(2) 克拉玛依市自然和人为过程综合敏感性较高，本区域未来开发需分轻重缓急。极高敏感性区域分布在克拉玛依区中部和北部，白碱滩区西南部区域，占区域总面积的4.79%，本区域不适宜开发，要对这些区域生态环境予以严格保护和适当治理。高度敏感区分布在克拉玛依区中部和北部，白碱滩区西南部区域，占区域总面积的25.30%，本区域要限制土地开发、提高生态系统的多样性和稳定性等。中度敏感区广泛分布在乌尔禾区，克拉玛依区，白碱滩区的非高度敏感区和独山子区大部分区域，占区域总面积的46.66%，本区域生态环境容易受到干扰和破坏，生态系统不稳定，同时本区具有较高的经济生产功能，属于可适度开发区。轻度敏感区分布在乌尔禾区中部，白碱滩区东北部，克拉玛依区东部和南部，独山子区中北部，占区域总面积的15.50%，本区域生态压力较小，可以进行深度开发。非敏感区分布在乌尔禾区和白碱滩区交界地区，克拉玛依区南部和独山子区北部地区，占区域总面积7.76%，本区域各类生态因子受人为影响较小，植被覆盖度较高，可适当开发生态旅游。

(3) 小尺度市 (县) 域生态因子和综合敏感性等级划分标准有待进一步验证和完善。本文关于土壤侵蚀因子、土地沙漠化因子、土壤盐渍化因子、生物多样性和油田开发因子等级的划分与国家规定的省级尺度的标准有差异。所开展的克拉玛依市生态敏感性等级分级科学性还需进一步验证。这一方面反映出生态敏感性本身存在显著的空间尺度差异，另一方面反映出小尺度市 (县)域生态因子敏感性评价等级标准体系建设尚未形成，生态敏感性分析与评价规范仍需完善。

(4) 油气田开发对区域生态环境的影响有待进一步深入研究。油气田开发本身对生态系统的影响是十分复杂的，并且油气田开发具有社会经济敏感性，诸多综合因素影响下，需要专门开展油气田开发的生态环境影响研究。此外，经济效益、社会效益和生态效益三者的相互博弈也是油气田开发因子难以量化和表征的原因之一。

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