绿色基础设施的洪水调节服务供需测度研究进展

绿色基础设施(green infrastructure, GI)可提供高效且可获取的洪水调节服务,其供需测度是提升服务水平的基础与前提,可为城市土地利用与绿色基础设施规划提供决策依据。以GI洪水调节服务供需为研究对象,梳理GI洪水调节服务供需的概念内涵、主体构成和尺度关系。回顾了GI洪水调节服务供需测度方法,包括土地利用测度法、生态系统测度法和洪水调蓄模型法等供应水平测度方法,以及风险评估法、洪水淹没模型法和经济损失法等需求水平测度方法。基于生态系统服务的供需关系,构建了GI洪水调节服务供需分析框架,通过供需数量均衡和空间匹配将供需关系分为四种情景,对应服务动态平衡、调整服务供需水平和服务流动机制3种调控手段。从服务测度重点、动态变化分析、供需阈值效能、服务流动机制等四个方面提出了未来研究方向,以期对绿色基础设施规划研究和生态系统服务管理与决策研究有所启示。     

基于城市空气调节的区域绿色基础设施识别研究

在中国城市高密度开发的用地模式下,依靠城市内部的有限绿地很难达到空气净化的自平衡。城市周边的绿地、水体等绿色基础设施在提供清洁空气、消解空气污染物、调节城市气候中发挥着重要作用。论文从调节城市空气质量的视角切入,以哈尔滨为研究案例,以ArcGIS为数据分析平台,提出市域尺度下城市绿色基础设施识别的方法：1）空间单元识别：以局地环流理论为依据,根据地表覆盖与植被类型数据,识别出绿色基础设施的3类空间单元;2）城市风场分析：通过对一年四季典型月份的气象统计和基于风环境模拟软件CALMET的风场模拟,得到哈尔滨的典型月份风环境图;3）空间体系表达：根据城市风环境图,分析绿色基础设施在调节城市空气中发挥的作用,得到GI的空气调节空间分布体系。研究成果可以作为编制城市绿地系统规划和制订区域生态绿地保护策略的依据,并在城市风环境分析、城市风道规划等领域得到进一步应用。     

生态基础设施的定义、内涵及其服务能力研究进展

生态基础设施是保持、改善和增加生态系统服务必备的一系列条件和组合,其类型包括城市绿地、湿地、农田、生物滞留池、绿色屋顶等自然和半自然系统,是城市可持续发展的重要保障和支撑。生态基础设施的功能是保障城市生态功能正常运行,并且其居民持续地获得生态服务。对生态基础设施的定义和内涵进行了辨析,分别从区域与城市/社区尺度对生态基础设施提供的调节服务、支持服务、文化服务和供应服务4个方面的生态系统服务进行了梳理,并针对生态基础设施的径流滞蓄、水质净化和气候调节能力与提升技术进行了具体讨论。对生态基础设施服务评估的物质量评估、价值量评估、能值分析以及模型模拟方法的适用性与局限性进行了总结与比较。基于上述分析提出了生态基础设施未来几点研究方向:(1)生态基础设施的多尺度协调规划;(2)基于物联网技术的生态基础设施智能监测体系;(3)基于景感生态学的生态基础设施服务能力综合评估方法。     

基于CA-Markov和MSPA的绿色基础设施预测与时空演变分析——以京津冀城市群为例

绿色基础设施（Green Infrastructure，GI）的合理布局有助于建立国土空间绿色发展新模式。在生态文明和高质量发展背景下，研究GI长时序时空双维度演变格局对提升生态环境质量、提高国土空间治理能力和实现"碳中和"目标具有重要意义。基于CA-Markov （Cellular Automata-Markov，CA-Markov）、MSPA （Morphological Spatial Pattern Analysis，MSPA）和景观格局分析方法等构建GI研究模型框架，实现对GI过去-现在-未来的时空双维度分析。以京津冀城市群为研究区，分析了2000-2020年GI时空双维度演化特征，预测了未来2025和2030年的发展态势，讨论了协同发展过程与GI格局演变的对应关系，并总结GI优化启示。结果表明：（1）2000-2020年，GI面积占研究区总面积的比例呈现逐年下降趋势，由90.82%降为86.60%，空间上表现为西北部密集、东南部稀疏的分布态势。核心作为GI的主要组成部分，面积占比57.04%-65.93%不等，同样呈现逐年下降趋势，其主要分布在研究区北部、西部和西北部。（2）2020-2030年，研究区GI面积小幅度下降，但核心面积占比增长明显，2030年占比高达84.04%。连接桥、边缘和环等其他GI类型面积占比较小，其分散分布在各核心之间。（3）城市群协同发展进程提速直接导致GI的波动，主要体现在2015-2020年实质发展期和2020-2025年国土空间规划加速落实期。（4）未来，京津冀城市群GI生态网络稳定性的提升需重点关注各城市中心GI的面积占比和东南部的连通性问题。研究结果为快速实现GI检查、评估和治理提供技术支撑，也有助于实现京津冀城市群建立绿色、低碳、可持续发展新模式。     

绿色基础设施的生态及社会功能研究进展

随着城市化进程的加快,城市硬化地表不断挤占透水表面,使得绿色基础设施规模不断下降、破碎化程度逐渐加大,严重影响了绿色基础设施服务功能的有效发挥。绿色基础设施的发展经历了早期萌芽、初步形成和快速发展三个阶段,主要在宏观尺度研究区域生态安全,中观尺度促进城市可持续发展,微观尺度解决社区生态环境问题。目前绿色基础设施的研究内容集中在其生态功能和社会功能两个方面,主要关注调蓄降雨径流、消减非点源污染、调节区域微气候、居民健康与福祉和空间布局公平性。而供需结构的合理配置也是决定绿色基础设施服务水平的关键因素。未来的研究应加强与相关学科的交叉融合,完善绿色基础设施功能的测度与评估方法,将绿色基础设施建设与实际规划相结合,以期为区域可持续发展和国家生态文明建设提供支撑与保障。     

基于文献计量的绿色基础设施水生态系统服务供需评价研究进展

作为国家的自然生命支持系统，区域、城市和社区尺度的绿色基础设施可提供多种水生态系统服务。然而，服务在传递过程中存在空间错位与时间滞后效应。绿色基础设施水生态系统服务供需评价能够识别供需时空异质特征，促进服务供给与需求的均衡。研究利用Citespace对国内外相关研究展开分析，阐明了绿色基础设施水生态系统服务的供需内涵，对供需评价内容、评价方法与均衡分析方法进行了综述。研究发现：(1)融合生态系统服务供需评价与绿色基础设施规划设计的研究有了初步进展，但针对绿色基础设施水生态系统服务的系统性研究并不多见。(2)供给评价研究丰富，测度指标多依赖客观的生物物理数据；需求评价热度上升，测度指标多基于消费、偏好、感知和社会经济价值；测度单元有行政单元、流域/生境等环境单元与土地利用单元等。(3)评价方法有生态模型法、公众参与法、价值评价法与经验统计模型法，生态模型法逐渐普及，提出了评价方法的选用与关键参数确定的原则。(4)供需均衡研究多聚焦数量、空间的静态均衡研究，动态均衡研究有待进一步探索。基于当前研究动态，未来应重点关注多尺度下供需评价指标体系构建，探索供需评价的集成方法，提高供需评价精度，加...     

基于GISP模型的城市绿色基础设施多功能性评估

绿色基础设施建设是加强城市生态弹性力的重要手段之一。绿色基础设施多功能性是实现城市生态系统服务功能综合效益最大化的前提,这一点已被众多学者认可。构建绿色基础设施规划(GISP,Green Infrastructure Spatial Planning)模型,基于绿色基础设施的雨洪管理、绿色空间可达性、净化空气、缓解热岛效应、景观连通性五大功能指标,开展城市绿色基础设施多功能性评估,明确合肥市绿色基础设施的高需求地区,探讨绿色基础设施不同功能之间的权衡和协同关系。结果表明:合肥市东北部对于绿色基础设施缓解城市热岛效应、净化空气的需求最强烈,城市一环区域对于绿色基础设施的雨洪管理需求最为强烈,城市东部、南部对于绿色基础设施的绿色空间可达性需求显著;总体而言,绿色基础设施选址的热点区域为城市一环内及东北区域;绿色基础设施的雨洪管理、缓解城市热岛和净化空气间存在着协同关系,与景观连通性之间存在着权衡关系;运用GISP模型评估合肥生态空间体系控制规划以及合肥市域空间绿道网络系统建设总体规划,规划中绿地选址不在绿色基础设施的高需求区域,也没有在战略上整合绿地多功能的生态系统服务、获得更大的生态弹性力。     

基于MSPA的南京市绿色基础设施网络格局时空变化分析

以南京市为研究区,通过对1988、2000、2013年的TM/ETM遥感影像数据进行监督分类,获取了研究区3个时期的土地利用类型图,并采用形态学空间格局分析(MSPA)方法,获取了研究区3个时期的绿色基础设施(GI)景观类型图,进而对其时空格局变化进行了定量分析;采用景观连通性指数和景观图谱理论,对研究区核心区的景观连通性格局变化进行了定量评价。结果表明:1988—2013年,研究区GI总面积以较慢的速度递增,表明南京市实施的一系列"绿色南京"战略性工程取得了一定的成效;1988—2013年,核心区、边缘面积有所增长,而桥接区、分支则持续减少,环岛区整体上有所减少,表明城市景观破碎化程度增加,景观连通性有所降低;基于景观连通性指数的GI网络分析结果表明,南京市GI网络整体连通性、可能连通性水平均先减后增,基于图谱理论的GI网络连接度水平先增后减,从总体上来看,研究区GI的连通性水平依然比较低;南京GI网络格局的案例分析结果表明,融合MSPA、景观连通性、图谱理论的GI格局变化研究为GI格局变化分析提供了新的框架。研究结果可为研究区GI网络的规划与优化提供参考,对其他地区GI网络的规划建设也具有一定的借鉴意义。     

长江流域生态系统水文调节服务空间特征及影响因素:基于子流域尺度分析

水文调节服务是流域生态系统所提供的重要服务之一,认识流域生态系统水文调节服务空间变异规律及其驱动力,对于流域生态系统保护与恢复、合理开发利用水资源具有重要意义。以洪涝灾害频发的长江流域为对象,运用变异系数法和多元统计方法,在子流域尺度上研究了长江流域生态系统水文调节服务空间特征及影响因素。结果表明,长江流域子流域生态系统水文调节服务呈现出明显的空间异质性,水利工程密集、自然植被覆盖率高达71%的金沙江和汉江水系各子流域水文调节服务最强,降雨与径流变异系数差为0.477;农田和人口密集的嘉陵江水系各子流域水文调节服务最弱,降雨与径流变异系数差为-0.474,其他子流域水文调节服务作用不明显。影响水文调节服务的主要因素是:水库库容、自然植被面积比例、农田面积比例、单位面积人口数,其中:水库库容和自然植被面积比例对水文调节服务具有正向促进作用,农田面积比例和单位面积人口对水文调节服务的作用正好相反。水库库容对子流域生态系统水文调节服务空间异质性的贡献最大(58.85%)。上述结果有助于科学认识长江流域生态系统水文调节服务空间分异规律,可为制定不同子流域生态保护与恢复措施、提升子流域生态系统水文调节服务提供科学依据。     

应对暴雨洪涝灾害的平原城市生态水文调节服务供需评估——以天津市为例

生态水文调节服务是生态系统服务的重要组成,能够有效调节地表径流,缓解暴雨洪涝灾害。但由于城市建设扩张、生态环境退化、极端降雨频发等因素,导致生态水文调节服务出现供需失衡。平原城市中地形水动力较弱及城市发展需求高的特征更是加剧了这种现象。基于生态系统供需视角,以生态水文调节率表征城市生态水文调节服务的生态供给,以暴雨洪涝风险表征城市生态水文调节服务的社会需求,构建应对暴雨洪涝灾害的平原城市生态水文调节服务供需研究框架。以典型平原城市天津市为例,应用SWAT模型、随机森林模型和ArcGIS定量测度城市生态水文调节服务供需水平,划分四种供需空间匹配类型,识别供需失衡关键区域,并进行五级规划干预等级分区。结果表明：(1)供给能力呈现“东南沿海高,西北近山低”的空间分布;需求水平表现出“多中心聚集,圈层向外递减”的分布规律。(2)供需空间分布呈现正相关关系,低供-低需在四种供需匹配类型中占据主导,同时空间聚集性最明显。(3)规划干预分区存在明显的空间差异,优先干预区占比5.41%,整体与建成区分布一致,大部分集中在市内六区,其次分布在滨海新区核心区,是未来规划治理的重点。研究结果为城市规划管理从...     

水源涵养与水文调节:和而不同的陆地生态系统水文服务

水与生态系统的关系是重要的科学问题,并且受到社会广泛关注。水源涵养和水文调节都是陆地生态系统所能提供的水文服务,并从生态水文和水资源角度把生态系统的健康和完整性与人类社会的持续发展紧密联系起来,从而也要求动态和综合的视角加以深入研究。基于生态水文过程原理,对水源涵养和水文调节的概念进行了辨析,认为前者是后者的有机组成部分,相对具体、应用中务求精确明晰;后者则更具包容性、客观性和广泛适用性。文章进一步简要分析了当前国内外生态系统水源涵养和水文调节服务的主导评估方法,结果表明,水源涵养的评估以储水量法为主,而水文调节则以基于降水和蒸散的水量平衡法及综合模型法(如SWAT)为主。从生态系统服务相互作用的角度考量,实际上水源涵养和水文调节及其相关的其它服务类型(如固碳、土壤保持、生物生产、淡水供给等)存在着复杂的动态权衡或协同关系,在科学研究和生态系统管理实践中必须统筹考虑,以确保对科学问题的准确把握和促进"水-生态-社会系统"的高效、可持续发展。为此,必须加强对生态水文过程的长期观测和实验研究,并且关注空间异质性及尺度效应、时间动态性和利益相关者需求的多维性。     

黄河流域中上游林草生态调节服务功能价值核算

科学评估林草生态系统服务功能价值，对于掌握流域生态资产储量，推动高质量发展与生态保护具有重要基础性意义。基于多源数据开展林草生态服务功能价值的高分辨率核算及空间格局分析，结果表明：集成运用遥感产品、气象数据以及生态统计调查数据等多源数据，并参考已有生态服务价值评估规范和文献资料，构建的1km×1km像素尺度林草生态系统调节服务功能价值体系，克服了传统统计监测数据在准确度和研究粒度方面的局限，为系统、协同的区域生态治理提供依据；2015年黄河中上游流域林草生态调节服务功能价值为18997.69亿元，其中森林提供11833.11亿元，草地提供7164.58亿元；单位面积林草生态调节服务价值高值区域为青海-甘肃、陕西-山西境内水热条件较好的山地，低值连片区域广布在中部黄土高原，这与森林郁闭度、草地盖度以及区域降水、地形等自然条件有关；在黄河流域生态保护与高质量发展中，应注重以生态服务功能为基础，突破行政区边界限制，建立生态产品价值实现机制，提升区域高质量发展中生态效益的价值权重。     

城市蓝绿基础设施降温效应研究综述

蓝绿基础设施对于调节城市气候、应对未来气候变化和增强城市韧性极为重要。采用文献分析法系统梳理城市蓝绿基础设施降温效应研究特点，结合气候区特征从景观、类型和群落斑块尺度上分析蓝绿基础设施降温效应及其关键影响因素，并尝试运用Meta分析统计城市蓝绿基础设施降温效应的定量指标，最终面向规划设计实践需求提出未来城市蓝绿基础设施降温效应研究的三大挑战：（1）衔接城市和街区尺度上蓝绿基础设施降温效应研究，筛选关键的蓝绿基础设施热缓解参数，指导城市绿地系统规划定量指标的设定；（2）整合水平与垂直的多维度蓝绿基础设施降温效应研究，结合街区特征确定降温阈值，以指导控制性详细规划中的蓝绿基础设施布局；（3）探究影响不同单体植物降温效率的核心要素，筛选最优降温植物群落配置，指导场地尺度上植物降温的种植设计。     

绿色基础设施格局变化及其驱动因素——以南京市为例

随着城市生态环境问题的不断涌现,绿色基础设施的服务功能与保障作用日益凸显,成为解决生态环境问题、推进城市绿色发展的有效途径。以南京市为研究区,运用形态学空间分析方法与GIS分析技术,从总体规模、连通性及其构成要素方面,综合测度绿色基础设施时空格局变化,并对其驱动因素进行分析。结果表明：2000-2020年,南京市绿色基础设施总体规模先增后减,但连通性不断下降;由于高淳区、六合区和栖霞区大型斑块的萎缩,自然生态要素面积总体减少;半自然及人工要素主要以零散小面积斑块增加为主,由中心城区向外围呈不断扩张趋势;南京市绿色基础设施格局变化受多种因素的共同影响。其中,地形、气候、水文条件等自然禀赋条件起基础性作用;人口、产业、投入等区域发展水平是主要推动力,社会文化氛围与决策管理导向则具有一定的引导作用。     

绿色基础设施研究进展

综述了绿色基础设施的起源发展,总结了推动其概念形成的发展脉络,分别是人居环境视角、生态保护视角和绿色技术视角。提出了绿色基础设施在空间、功能、要素上的内涵,阐述了它与生态系统服务的外延关系。通过文献研究,综述了绿色基础设施在气候变化、人体健康、空气质量、雨洪管理、公众认知和社区参与、评价研究等领域的国际研究进展。结合我国绿色基础设施的研究现状和问题进行评述,并对未来发展提出展望。     

基于空间优先级的福州市中心城区绿色基础设施网络构建

在城市用地极为紧张、生态环境保护遇到严峻挑战之际,如何高效构建绿色基础设施(GI)网络并识别相对重要的景观生态要素显得尤为重要。本研究以福州市中心城区为例,基于形态学空间格局分析方法与景观连通性评价对GI网络中心进行识别及优先级划分,使用最小成本路径及重力模型等方法提取各级潜在廊道,并利用密度分析和盲区分析对GI节点进行提取及优先级划分,得到优化后的GI网络。结果表明: 福州市中心城区一级网络中心主要分布于南北两侧,中部网络中心面积小且分散,景观综合阻力呈现外围低、中间高的趋势,整体连通性较差;利用现状廊道及潜在廊道构建的GI廊道体系有效增强了网络中心之间的连通性;提取GI节点为物质能量流通提供“中转站”,可改善部分区域存在基质阻力过大、连接廊道过长等问题。GI要素的空间优先级划分,使得GI网络的构建更加科学,可为未来福州市市域GI网络规划期限与建设时序提供参考。     

GI引导下的采煤塌陷地生态恢复优先级评价

生态恢复优先级评价是恢复生态学研究的热点之一,而退化生态系统被恢复为何种类型是确定生态恢复优先级的前提和重点。以徐州市为研究区,将城市绿色基础设施(GI)作为塌陷地生态恢复的目标,在GIS技术支撑下,从塌陷斑块恢复为GI的适宜性及其对维持GI景观连接度的重要性两个方面,综合评价了采煤塌陷地生态恢复优先级。研究结果表明,徐州市超过半数的采煤塌陷斑块具有较高的GI生态适宜性,相对集中在5个片区;各塌陷斑块维持景观连接度的重要性分布不均匀,贾汪片区中部及北部塌陷斑块对维持景观连接度的作用非常显著;二者叠加后各塌陷斑块的综合适宜度具有明显差异,将其划分为5个生态恢复优先等级,较高优先等级分布于贾汪片区中部、董庄片区北部、庞庄西片区中部,建议将其纳入城市绿色基础设施予以优先恢复并立法保护。     

基于生态系统服务的城市生态基础设施:现状、问题与展望

城市生态基础设施是城市可持续发展的重要基础,也是建设生态城市的重要保证。生态系统服务是城市生态基础设施建设的核心与关键。在快速城市化的背景下,保障生态基础设施的结构完整性和功能完善性尤为重要。在阐述生态系统服务的基础上,对生态基础设施的概念与类型进行了概述;从城市湿地生态基础设施、绿地生态基础设施以及城市地表硬化的生态工程改造3个方面对城市生态基础设施研究现状进行综述;对生态基础设施结构与功能评估方法进行了总结,对基于生态系统服务的城市生态基础设施研究进行了综合评述,首次提出了城市表面生态学的概念与研究展望,为城市生态系统服务的强化与调控提供了方法论指导。城市生态基础设施与表面生态学的整合研究将对城市水文效应(内涝)、灰霾效应(PM2.5)、热岛效应、水体污染与富营养化等备受关注的重大问题提供新的解决思路与科学方法。     

绿色基础设施的生态环境领域研究现状及热点

绿色基础设施作为自然生命支持系统,是解决快速城市化下生态问题的重要途径。目前缺乏从定量角度对绿色基础设施在生态环境领域研究内容和成果的总结和归纳,亟需梳理整体的发展脉络,追踪最新研究热点和趋势。以WOS核心合集和CNKI中采用2000—2020文献为基础,运用CiteSpace软件对发文量、地理分布、期刊共被引、作者共被引、研究热点、研究趋势等进行对比分析绿色基础设施在生态环境领域的研究现状及热点。结果表明：国内对绿色基础设施的研究起步晚,发文量少于国外。国外绿色基础设施研究逐步向多元化、体系化方向纵深发展,而国内的研究较为单一,学科交叉融合不足。国内作者较国外合作性较差,存在“单打独斗”的现象,国内外都未形成高产及高影响力的作者和团队。国外绿色基础设施研究热点及趋势在尺度和维度上不断发展,聚焦于生物多样性、人类健康福祉、气候变化等热点问题,国内研究集中于城市规划、生态系统服务等传统角度,并逐渐关注“乡村振兴”、“人居环境”等主题的中国国情下的特色研究。     

生态相关水文指标的优选及其演变归因分析

河流生态系统健康是流域可持续发展的基础，水文情势自然变化是维持河流生态健康的关键因素，因此需进行变化环境下水文情势演变归因研究。以老哈河流域为例，基于1964-2016年水文气象资料，利用趋势及突变检验方法，确定径流序列突变点，划分研究期，并结合可变下渗容量模型重建天然径流；通过主成分分析法确定生态最相关水文指标(ERHIs)，并利用变化范围法评估水文指标的改变程度；基于"观测-模拟"对比分析法，定量评估气候变化和人类活动对河道径流和ERHIs的影响。结果表明：流域年径流序列呈现显著减少趋势，突变点为1979年和1999年，将研究期划分为基准期、变化期Ⅰ和变化期Ⅱ；筛选出7个ERHIs，分别为2月流量、6月流量、最大7日流量、年最小流量出现时间、低流量年内发生次数、高流量年内平均历时、上升率； 7个ERHIs中，大部分表现为下降趋势，综合改变度在变化期Ⅰ和变化期Ⅱ分别为0.45和0.74；定量归因结果表明，人类活动是影响ERHIs变化的主要因素，其在变化期Ⅱ对水文情势的影响较变化期Ⅰ更为剧烈。研究提供了生态相关水文指标优选及其演变归因的综合方法，揭示了不同时期流域ERHIs变化的主要驱动因子，为河流适应性管理提供科学依据。