从城市生态系统整体性、复杂性和多样性的视角透视城市内涝

城市内涝作为我国当前主要的城市生态风险与灾害之一受到公众、学界与政府部门的广泛重视。从城市生态系统的整体性、复杂性与多样性视角,反思当前我国城市内涝现状、成因与应对措施,认为应该将城市纳入区域(流域)系统综合考虑城市的防洪排涝体系建设,城市内涝成因及危害类型是复杂多样的,采用因地制宜、综合协同的生态智慧作指引,以工程措施为先导,充分发挥城市"海绵体"与绿色生态基础设施的作用,是缓解与应对城市内涝风险的有效途径。     

“海绵城市”建设的关键科学问题与思考

"海绵城市"是学术界、政府和企业界特别关注的热点之一,具有有效防止城市雨洪灾害、改善水生态和水环境、提高生物多样性等多方面的服务功能,有助于城市社会经济发展。在目前全国范围内发生城市内涝的严重情况下,科学地进行"海绵城市"建设显得尤为重要。对"海绵城市"的研究背景、概念与内涵、建设途径、主要技术、国内发展现状等进行了总结和归纳,并提出"海绵城市"建设的关键科学问题,并进行深入思考,建立"SPONGE"框架来概括整个"海绵城市"的建设内容,为今后的"海绵城市"研究和建设提供参考。     

水生态文明城市建设对城市水生态承载力的影响——以武汉市为例

城市水生态承载力能较好反映水资源-水环境-水生态-经济社会复合系统间多要素互馈关系，水生态文明城市建设对城市水生态系统具有多方面影响，对城市水生态承载力在水生态文明城市建设前后的变化进行定量研究具有重要意义。以城市"社会-经济-自然"复合生态理论为指导，充分考虑人类活动与城市水生态系统的响应关系，基于DPSIR框架构建城市水生态承载力评价指标体系，以水生态文明建设试点城市武汉市为例，综合运用熵权法、TOPSIS和障碍度诊断模型等方法，分析2008-2019年武汉市水生态承载力的变化趋势和影响因素。结果表明，水生态文明城市试点建设期间（2015-2017年）的水生态承载力平均水平（0.552）明显高于建设前（0.361）和建设后（0.438），建设成果主要体现在压力和影响指标的改善以及响应指标的大幅度提升上。阻碍武汉市水生态承载力提升的主要指标为生态环境状况指数、建成区绿化覆盖率、农田灌溉亩均用水量、酸雨量和饮用水源地水质达标率。根据评价结果提出水城共生共荣发展模式、引导产业结构转型等提升武汉市水生态承载力的建议。     

城市雨洪管控需要生态智慧的引领

针对频繁发生的城市洪涝,我国提出了建设海绵城市的策略,然而海绵城市建设能否解决当今城市面临的困境仍然存在许多不确定性。本文从城市雨洪的两面性、城市洪涝灾害形成之根源、城市规划者的责任、生态智慧在城市雨洪管控中的重要性和海绵城市建设等方面做了深入阐述,希望在海绵城市建设中运用生态智慧去实现管控城市洪涝和雨洪资源开发利用的目的。     

基于景观地形的小流域单元减灾调控评价研究

近年来,中国诸多大中城市内涝灾害频发。武汉市作为城市内涝频发的典型城市,其建成区地表高度（20.0~24.0 m）大多低于外江常年所处的洪水位高度（23.9 m）,在区域性暴雨条件下,极易引发内涝灾害。武汉由于其内涝典型性,2013年被列为全国31个重点防洪城市之一,2015年被列入首批海绵城市试点城市之一。从城市内涝发生机理出发,以水文角度的小流域单元作为内涝风险区划的基本单元,利用小流域单元分析武汉市景观地形要素（地表高程、地表起伏度、地表粗糙度）与城市内涝积水密度的相关性及其影响程度,量算统计出小流域单元的内涝风险等级。基于此,提出武汉市小流域单元减灾地形调控评价。以武汉市作为城市内涝问题的研究案例,以期为武汉市内涝缓解提供新的思考路径,具有典型性和必要性。     

中国内陆河流域城市景观过程对涉水生态系统服务的影响评价研究进展

掌握我国内陆河流域城市景观过程对涉水生态系统服务的影响评价研究现状，对于提高内陆河流域人类福祉和促进区域城市可持续发展具有重要意义。系统综述了我国内陆河流域城市景观过程对涉水生态系统服务的影响评价。结果表明：相关中英文论文数量与被引频次整体呈上升趋势，研究对象侧重于水源涵养、水质净化和淡水供给服务，研究方法主要包括价值量评价法和物质量评价法，研究结果则表明城市景观过程已造成涉水生态系统服务总量下降和空间异质性增加，同时还加剧了服务间的权衡关系。相关研究为深入理解内陆河城市景观过程对涉水生态系统服务的影响奠定了良好基础，但在揭示影响机理、模拟未来影响、分析服务权衡、协同与供需流关系以及探索可持续的内陆河流域综合优化管理等方面还存在不足。因此，未来应基于"机理-过程-可持续性"的思路建立内陆河流域城市景观过程对涉水生态系统服务影响评价框架，开展综合评价研究，为我国内陆河流域城市与山水林田湖草综合优化管理提供帮助。     

雨洪调蓄视角下的城市人工湖水量平衡景观设计方法研究

作为水生态基础设施之一的城市人工湖,可以通过自身水量平衡的调节实现雨洪调蓄功能。但是当前城市人工湖规划建设普遍存在水量难以维持的矛盾。在厘清城市人工湖水量平衡基本原理与空间尺度的前提下,借助城市人工湖与自然湖泊水文循环过程的对比研究,构建出人工湖水量平衡过程,进而分析其8项水量平衡要素的影响因子及调控可行性,并从风景园林专业可控的视角,将城市人工湖水文循环过程与景观要素进行耦合,建立起以水量平衡为目标的城市人工湖景观设计导则,通过“空间结构对位”和“物质载体对应”2个设计步骤实现水量调控。以期为城市人工湖水量保持的现实问题提供普适性的规划设计方法体系,拓展水生态基础设施研究领域的范畴,为“海绵城市”的建设提供理论借鉴与实践参考。     

城市内涝防治需充分预估气候变化的影响

城市内涝防治是一项系统工程,包括源头控制设施、排水管渠设施和综合防治设施。城市降水的强度及其持续时间是源头控制中首先需要考虑的要素,直接影响到城市排水能力的设计。已经发生的气候变化导致了中国不同区域的降水强度及其持续时间的显著增加。强度较大的降水主要发生在105°—122°E之间和35°N以南,而持续时间越长、强度也越强的极端降水事件主要发生在100°—122°E之间、40°N以南的中国东部地区。建议,城市内涝防治体系在进行城市雨水管渠设计重现期和内涝防治设计重现期的规划时,应该充分预估已经发生的气候变化的影响,以科学有效地实现城市内涝防治的源头控制。     

城市湖泊富营养化成因和特征*

城市湖泊的功能主要体现在旅游、如愿、洪涝调蓄排水、调节气候以及改善城市生态环境等方面。根据湖泊所处地理位置和湖泊水质退化现象,阐述了城市湖泊水体从贫营养到富营养转变的主要原因;从水质的理化指标、底质污染物含量和水生态系统等方面初步时论了城市型浅水湖泊富营养化的特征。同非城市湖泊相比:大部分城市湖泊的水体透明度下降,污染严重的湖泊还会出现水体发黑或出现水华;水质和底质的氮磷及其它污染物含量较高,水生态系统急剧退化,水生植物以浮游植物为主,藻类大量繁殖,高等水生植物不断消亡。根据综合营养度指数对我国主要城市湖泊进行分级评价的结果表明,我国城市湖泊均达到了富营养化或严重富营养化程度。     

我国极端降水变化趋势及其对城市排水压力的影响

全球气候变化对水循环具有重要影响,其中极端降水的变化,对城市排水系统产生巨大冲击,造成城市内涝、交通瘫痪及生命财产损失等问题。为了揭示我国极端降水变化的趋势和区域特征,及其对城市排水系统的压力程度,使用中国气象数据中心1951—2014年全国917个站点的逐日降水量,计算得到我国极端降水及其变化趋势的空间分布特征。并以我国289个主要地级城市为研究对象,构建了气候变化情景下的城市排水压力评估方法,预测并展望了不同时段和不同代表性浓度路径(RCPs)情景下,未来城市的排水压力情况。结果表明,我国极端降水整体上正随着全球气候变化而增加,全国年最大降水量变化速度的平均值为0.06mm/a,但并不是所有区域都具有一致性,具体表现为南部极端降水增加而北部缓解的规律。我国排水压力大的城市主要分布在南部和东北地区,城市排水基础设施完善的东部和极端降水量比较小的西部地区城市排水压力比较低,华北地区极端降水的随机性大,历史上出现的最大降水显著高于该地区常见大雨,也属于内涝风险比较大的区域。随着气候变化的影响,我国未来城市排水压力整体上升,城市未来短期排水压力相对于现有水平总体上升2.9%,具体75个城市的排水压力有所增加明显。且低应对的RCP8.5情景显著高于高应对的RCP2.6情景,这说明减缓气候变化的工作对降低我国城市内涝风险有比较大的积极意义。我国城市排水压力的变化也具有区域性,华北地区极端降水呈现减少的趋势,南部地区极端降水呈现增加趋势,加重了该地区原本就很高的城市内涝风险,需要政府采取积极措施提出有针对性的方案和考虑了气候变化的前瞻性城市排水规划,以降低城市排水压力,尽量减少城市内涝造成的经济损失。