基于低影响开发的滨海工业园区景观生态规划——以营口市沿海产业基地二期为例

工业园区的低影响开发(LID)是我国海绵城市建设的重要内容.本研究根据景观生态学原理,通过分析景观格局对水文过程的影响,探讨工业园区雨洪管控的生态空间结构优化方法.首先,根据滨海地区水文和地质条件对工业园区进行景观格局优化,梳理水系廊道,整合绿地斑块;然后,根据下垫面特征进行雨洪管控区域划分,确定不同管控分区的径流控制指标,并选择不同景观节点的LID技术措施,实现工业园区生态基础设施合理的空间配置.结果表明: 通过景观格局优化,工业园区内构建的生态网络加强了景观的连通性,多种LID技术的组合使园区径流控制率由45%提升至70%,其中,透水铺装、下沉式绿地、雨水花园、湿塘、植草沟面积占总面积的比例分别为1.3%、1.9%、0.2%、0.2%、0.1%.本研究能够为滨海工业园区的低影响开发建设提供新的思路和方法.     

刚性与弹性相结合的城市开发边界划定——以浙江省义乌市为例

在快速城市化背景下,以协调城市快速扩张与资源环境保护的突出矛盾为出发点,引入城市开发边界概念,在明确城市开发边界内涵的基础上,选择浙江省义乌市作为典型案例,运用生态红线判别法、生态敏感性评价划定生态本底边界,作为生态基本约束区;运用MCE-CA模型对2020年城市扩展进行模拟研究,并与生态敏感区进行互动调整,界定出城市开发边界和弹性控制区.结果表明: 研究区生态本底边界外生态约束区总面积为385.2 km²,是城市发展建设的生态安全警戒线;城市发展边界总面积为163.3 km²,是现时可进行建设的空间界限,同时又能满足未来发展建设的区域;在生态本底边界与城市发展边界之间的区域是弹性控制区,允许城市开发活动在此区域进行,但建设规模不得超过城市发展边界总面积的8.5%.从边界的刚性与弹性结合角度划定城市开发边界,有利于引导城市空间有序发展,为我国城市开发边界的合理管控提供参考和借鉴.     

基于最小累积阻力模型的城镇土地空间重构——以广州市新塘镇为例

根据源-汇景观理论与生态系统服务理论,以城镇中心建设用地为扩展源,生态用地的生态系统服务价值贡献率为扩展阻力系数,对最小累积阻力模型(MCR)进行修正.基于此,模拟广州市新塘镇空间拓展过程,在保障生态安全格局的基础上,提出了重构城镇土地空间的优化路径.结果表明： 1988-2008年,模拟的城镇空间发展方向与新塘镇实际发展进程及发展强度吻合性良好;模拟结果将新塘镇空间划分为高阻力、较高阻力、中阻力和低阻力4个片区,各区面积分别为80.84、78.90、24.26、61.88 km²,城镇空间发展路径依次沿着低-中-较高-高阻力区进行;新塘镇生态适宜用地面积为159.74 km²,建设适宜用地面积为86.14 km²,生态冲突区面积为17.37 km²,生态冲突区主要分布在较高阻力区(10.38 km²)和高阻力区(6.99 km²).修正后的MCR可有效揭示新塘镇土地空间分配与空间冲突的关系,并能科学有效地判定城镇空间拓展最优路径.     

卡拉麦里山有蹄类自然保护区鹅喉羚生境适宜性评价

在卡拉麦里山保护区内选取具有代表性的研究样区约1 447 km² 作为评价区,基于2005 年以来对卡拉麦里山有蹄类自然保护区鹅喉羚野外调查和样方采集,利用模糊赋值法建立生境评价模型,结合GIS 技术的空间分析功能,以植被类型、坡度、坡向和人类干扰活动为评价因子进行生境适宜性研究。结果表明:春、夏、秋、冬四季实际生境面积分别为 1146.9km² 、1137.1 km² 、991.6 km² 和499.8 km² ,分别占研究区域总面积的79.3% 、78.6% 、68.5% 和34.5% ;其中适宜生境面积分别为304.1 km² 、599.4 km² 、303.6 km² 和56.2 km² ,分别占研究区域总面积的21.0% 、41.4% 、21.0% 和3.9% 。人类活动影响下,一些潜在生境转变为不适宜生境,春、夏、秋、冬四季生境分别丧失4.0% 、3.1% 、4.3% 和48.5%。在各种人类活动中,居民点、国道、采矿点对鹅喉羚生境具有一定的干扰作用,使其质量有所降低,但未造成严重影响;而冬季牧民的放牧行为,导致鹅喉羚的适宜生境被家畜占据,鹅喉羚生境质量大面积下降。本文基于评价结果提出了保护措施。     

基于DEM的黄河中游植被恢复对年均径流量影响的估计

植被恢复及其对年均径流量影响的空间格局对黄土高原生态环境建设及水资源管理具有重要指导作用。在分析植被适宜性分布规律的基础上, 基于黄河中游河口-龙门区间100 m 地形高程模型(DEM)和专家经验进行了区域植被适宜性制图, 并基于参数率定后的多年平均蒸散量计算公式和水平衡模型, 估算了不同植树造林情景下年均径流量的变化。结果表明, 河龙区间符合植被带分布规律的适宜区植树面积为6.6×10³ km², 次适宜区植树面积为4.8×10³ km², 分别占研究区总面积的5.8%和4.3%。土地覆被现状条件下区域产水约为33.8 mm (38.07×10⁸m³)。适宜区植树后, 区域产水减少量约为1.9 mm (2.12×10⁸m³), 减少5.6%。适宜区和次适宜区均植树后, 区域产水减少量约为3.1 mm (3.49×10⁸m³), 减少9.2%。空间分布格局表明, 区域局部减水最大达到48 mm。受气候条件影响, 东南部高降雨量地区的流域适宜植树面积达45.1%, 相应减水比例达36.0%。西北部低降雨量地区的流域植树面积约为0.7%, 相应的减水比例为0.4%。     

喀斯特多山城市生境质量对土地利用变化的时空响应——以贵阳市为例

在喀斯特地区,随着城市的快速扩展,城市建设用地在山间平缓地带延展,大量的自然山体被包围,最终被镶嵌于城市建成区内,形成了城市遗存山体。喀斯特多山城市内部的城市遗存山体是城市生境的主要组成部分,具有多种不可替代的生态系统服务功能。以典型喀斯特多山城市贵阳市建成区为例,基于2008—2018年土地利用数据和InVEST模型定量分析研究区土地利用、景观格局和生境质量时空演变特征。最后利用地理加权回归模型揭示生境质量与土地利用变化之间的响应关系。研究结果表明：(1)2008—2018年耕地、城市遗存山体、林地在研究期间分别减少94.56 km²、8.74 km²、6.8 km²,土地利用变化主要以耕地、城市遗存山体和林地转化为建设用地为主,景观斑块破碎化和空间异质性逐渐加强。(2)2008—2018年生境质量空间聚集效应明显,平均水平较低且呈现下降的趋势,低水平生境质量面积占比从2008的38.29%增加到2018年的60.32%。适中和高水平生境质量面积占比分别下降1.95%和4.15%,生境质量退化面积达82.78 km     

整合生态空间的县域生态安全格局识别与构建——以武夷山市为例

生态空间的合理划设是科学构建生态安全格局的重要基础之一。以福建省县级市武夷山市为研究区域，在生态系统服务重要性评价和生态敏感性评价的基础上，划设了武夷山市的禁止开发区、限制开发区和一般开发区，面积分别为1079.71、1267.22和375.35 km²,各占全市总面积的39.7%、46.6%和13.8%。整合空间分区结果，结合现有的自然保护地，使用最小阻力模型构建了武夷山市生态安全格局。结果表明：武夷山市识别了生态源地总面积1322.22 km²,占全市总面积的47.3%;确定了生态廊道755 km、生态节点55个；划分了高、中和低3种生态安全水平格局，面积分别为904.89、511.09和1392.15 km²,各占研究区面积的32.2%、49.6%和18.2%。研究结果为武夷山市的国土空间合理管控提供了依据。     

基于CLUE-S模型的三江平原景观格局变化及模拟

三江平原是我国沼泽地集中连片且分布面积最大的地区之一,在维持区域生态安全方面发挥着不可替代的作用.本研究基于3S技术,对1980-2010年三江平原土地利用和景观格局变化进行分析.结果发现: 1980-2010年,研究区景观格局主要变化特征为沼泽地面积减少7135 km²,减幅达59.1%,水田面积增加18010 km²,增幅达610.1%;景观指数分析结果表明,斑块数量增加,景观破碎化越来越严重,景观异质性增加,各景观类型向均匀化方向发展.基于1980-2010年5期土地利用图对CLUE-S模型进行校正和验证,30年时间尺度上模拟结果与真实景观的Kappa指数为0.71,说明模型适宜研究区30年内的模拟研究.基于校正好的模型对2010-2030年湿地变化进行多预案模拟(历史预案、规划预案、生态恢复预案),结果显示,历史预案下,沼泽地面积减少2515.44 km²,水田面积增加19656.24 km²;规划预案下,沼泽地面积减少303.28 km²,水田面积增加1392.08 km²;生态恢复预案下,沼泽地面积增加3585.60 km²,水田面积增加289.72 km².应用景观指数评价模拟结果为:历史预案下,景观格局破碎化越来越严重;规划预案下,景观格局变化不大;生态恢复预案下,湿地面积不断增加,湿地连通性升高,各景观类型向均衡方向发展,景观格局不断优化.     

罗布泊野骆驼的家域特征及其意义

野双峰骆驼(Camelus ferus)生活在荒漠戈壁, 种群数量稀少, 栖息地地形复杂多样, 且有长距离迁徙习性, 目前对其家域面积和重要栖息地范围的研究只有定性描述。本研究于2012年5月至2013年7月, 在阿奇克谷地和阿尔金山北麓捕捉了8峰野骆驼并安装GPS卫星跟踪项圈, 分别获得了12-423天的13,748个GPS位点记录。研究结果表明, 8峰野骆驼的100%最小凸多边形(minimum convex polygons, MCP)家域面积分别为1,775-11,768 km², 总家域面积为32,821 km², 占罗布泊野骆驼分布区面积的23.1%, 平均家域面积为7,349 ± 1,323 km²。野骆驼个体家域面积季节间差异显著, 秋季最大, 其次是冬季和夏季, 春季最小, 秋季是春季的4.4倍。野骆驼在繁殖季节的家域平均面积为879 ± 320 km², 非繁殖季节为998 ± 106 km², 二者间无显著差异。除了项圈编码为135号的野骆驼和其他7峰野骆驼的家域没有重叠外, 其余7峰野骆驼的家域都有重叠。这7峰野骆驼的家域总面积是24,910 km², 占罗布泊野骆驼分布区总面积的17.5%, 重叠区面积是515 km²。鉴于野骆驼主要分布在阿奇克谷地及以南区域、阿尔金山北麓, 建议将罗布泊野骆驼国家级自然保护区位于阿奇克谷地北山以北的核心区部分区域、磁海低地以南的山区和阿尔金山西部原为实验区的部分区域调整为缓冲区, 而将阿尔金山北麓至库姆塔格沙漠之间的戈壁地带原为缓冲区的部分区域调整为核心区。     

成渝城市群区域生态与城镇发展双网络格局分析及时空演变

协调生态网络格局与城镇网络格局是城市可持续发展的重要课题。基于2000、2010、2020年成渝城市群3期土地利用数据,应用形态空间格局分析(MSPA)、景观格局指数、景观连通性、最小累计阻力(MCR)模型等方法构建研究区生态源地与生态廊道、经济社会源地与交通廊道形成的区域生态网络格局与城镇发展网络格局,分析节点、廊道、源地、网络等“点、线、面、网”4类空间要素特征与演变趋势,探讨区域双网络格局空间关系与干扰时空变化情况。结果表明：(1)2000—2020年,研究区生态源地与生态廊道受到不同程度城镇化影响,两者总面积分别减少2660.26 km²、1169.9 km²,经济社会源地与交通廊道总面积则分别增长4324.19 km²、2392.14 km²;(2)以重庆中部、四川西南部为核心的高密度区生态关键点在2000—2020年间重心呈现先由东至西南迁移,后又向东及东北回移的趋势,数量减少了311,同时2020年生态干扰点数量达到2000年的3倍;(3)2000—2020年交通廊道对生态源地的干扰不...     

基于生态敏感性评价和CA-Markov模拟的平原型城市开发边界划定——以南昌市为例

城市开发边界的合理划定对引导城市空间有序增长、保障城市空间健康发展具有重要作用。本文以南昌市为研究区,从土壤侵蚀、生境、地质灾害和水资源4方面进行生态敏感性评价,同时,基于CA-Markov模型和南昌市2000、2010和2015年土地利用数据对2020年城市扩张进行模拟;结合南昌市未来发展定位,对两方面成果进行空间决策分析;通过两者的动态协调,提出一种综合生态保护和城市发展的新型城市开发边界划定方法。结果表明: 南昌市生态整体属于中度敏感,基于CA-Markov模拟得到的城市建设用地规模为1239.67 km²,超出规划的建设用地指标(1201.65 km²);但是,将生态敏感性评价结果与扩张模拟结果叠加,并进行动态调整,最终获得调整后的建设用地规模为1193.15 km²,符合规划要求。从保护与发展的协同视角出发,不仅可以保护生态空间,而且有利于引导城市空间有序增长、保障城市空间的健康发展,是实现城市合理开发与生态保护双赢的重要途径。     

华北平原农区土地利用变化对生态系统服务的影响——以河南省商丘市为例

快速城市化背景下,定量评估土地利用/覆被变化对生态系统服务的影响对区域生态环境建设具有重大意义.本文以典型华北平原农区商丘市1990—2015年3期土地利用分类图为基础,对商丘市土地利用和生态系统服务进行时空动态变化分析,并通过构建影响程度评估模型将各类型土地利用变化对生态系统服务的影响进行定量研究.结果表明: 1990—2015年,耕地和建设用地面积占研究区总面积的95%以上,变化量最大,分别为-104.38和201.59 km²;林地、草地和水域面积变化幅度最大,分别是79.3%、-73.7%和-24.2%;生态系统服务总价值持续下降10.05亿元,其中,水文调节服务价值下降最多,生态系统服务价值(ESV)在空间上呈现出“西增东减”的趋势和以市区为中心东西向延伸的“高-低-高”分布格局;耕地和水域对生态系统服务总价值贡献率达95%以上,对生态系统服务的影响最大;商丘市土地利用和ESV变化的主要驱动力是人口压力、经济增长、区域政策和城市规划.在未来的城乡发展规划中,需更加重视自然资源保护,合理调整土地利用结构,实现经济社会与生态环境的可持续发展.     

宁夏沿黄城市带湿地景观格局演变特征及驱动力

湿地作为全球生产力最高的生态系统之一,具有水净化、气候调节、碳汇等多种功能,但由于人类社会发展的胁迫和自然条件的改变,湿地流失尤为严重。为探究沿黄湿地景观格局演变规律,了解湿地资源的现状和动态变化,本研究以2000、2009、2018年3个时期Landsat卫星影像为数据源,选用景观指数、地理探测器等方法定量分析2000—2018年间宁夏沿黄城市带湿地景观格局演变特征及驱动力。结果表明: 2000—2018年,宁夏沿黄城市带湿地面积呈先增后减的趋势,湿地面积在研究前期增加了52.2 km²,增长率为8.2%,后期减少了26.8 km²,减少率为3.9%。湿地主要转出为建设用地和未利用地,转出面积分别为166.7、158.4 km²;新增湿地主要由未利用地和林草地转入,转入面积为543.1 km²。城市带湿地景观的破碎化程度呈上升趋势,但各类湿地均衡分布的态势逐渐增强,景观多样性也不断增加,景观优势种类逐渐弱化。自然要素和社会经济要素共同影响城市带湿地景观格局演变,其中,社会经济要素中的人口因素影响最显著,自然要素中的降水量、气温驱动作用明显,其他驱动力因子相对较弱但也不容忽视。     

基于多智能体模型的兰州市城镇用地扩展模拟

利用1995、2005、2015、2018年4期兰州市土地利用数据和社会经济统计数据,运用扩展强度指数、Logistic回归、主成分分析等方法揭示兰州市城镇用地演变特征及驱动力,基于多智能体模型用Netlogo软件实现了2025年多情景下兰州市城镇用地扩展模拟。结果表明: 1995—2018年,兰州市城镇用地扩展强度和规模均呈增长趋势,侵占耕地和水域面积共307 km²;兰州市城镇用地扩展与地区生产总值、全社会固定资产投资、人口密度、城镇人口、政策和地形显著相关;从模拟结果来看,多智能体模型在Netlogo软件上能够较好地模拟兰州市城镇用地扩展趋势,在一定程度上为河谷型城市扩展模拟提供了可靠的仿真手段;2020—2025年,综合发展情景、自然扩张发展情景、生态及农田保护发展情景下城镇用地模拟结果均呈增长趋势,扩展规模预计为42.6～134.3 km²,扩展模式将以填充式和飞地式扩展为主。本研究结果可为兰州市的国土空间规划和生态环境布局优化提供决策支持。     

醴陵市绿色屋顶生态系统服务潜力评估及规划

近年来, 生态系统服务评估逐渐地被运用到城市绿色基础设施的规划建设当中, 发掘能提供高生态效益的绿色屋顶潜力区域是增加城市生态空间有效途径。以提供城市空气净化、雨水截留、生物栖息地、热环境调节四个方面的生态服务为目标, 借助GIS平台确定醴陵市绿色屋顶生态空间潜力区域并提出规划策略, 为醴陵市以绿色屋顶形式完善城市生态空间结构提供参考。研究表明: (1)醴陵市潜在绿色屋顶生态系统服务评估中, 有20.3 km2的区域被划分为高效益服务区域, 约占研究区域面积的63.8%。(2)建筑年龄、结构和资金是小城市建设绿色屋顶的主要限制因素, 现状建筑中, 不适宜改建的建筑约占总建筑面积46.25%, 低限制改建的建筑占15.86%。 (3)通过叠加分析, 提取了高效益区域内的低限制改建建筑, 作为醴陵市绿色屋顶生态空间潜力区域, 面积为0.53 km2。 (4) 结合醴陵市绿地系统规划, 以“生态源地-廊道-节点”为结构, 以“分期规划, 重点建设”、“空间互补, 全域网络”两大原则, 形成“五重要节点、四优先区域、五主要廊道、全域网络”的醴陵市绿色屋顶生态空间格局。所提出的潜力评估和规划策略, 不仅可以为醴陵市建设绿色屋顶、优化城市空间构架提供依据, 还可为其他小城市以绿色屋顶形式增加生态空间的规划建设提供参考。     

湿热地区简单式屋顶绿化的截流雨水效应

城市内涝是困扰各大城市的环境问题,其主观原因是来自迅速增加的城市不透水面.国外运用屋顶绿化作为截留雨水的措施得到广泛实践,而屋顶绿化滞留雨水能力随气候条件的变化而变化.湿热气候区具有气温高、湿度高、雨量大的气候特点,在此气候条件下探讨屋顶绿化截留雨水的效能具有重要意义.本研究以在夏季雨热同期的广州市为例,搭建3个简单式屋顶绿化测试平台,通过13个月试验期的气象观测和数据测定推算其截留雨水的效能.结果表明: 基质厚度30、50和70 mm简单式屋顶绿化的降雨滞留率分别为27.2%、30.9%和32.1%,平均峰值减少量为18.9%、26.2%和27.7%.广州市建成区面积1035.01 km²,屋顶面积约占37.3%,假设在此区域推行30 mm厚度基质的屋顶绿化,小、中、大雨的总迟滞比率分别为72.8%、22.6%和17.4%,以此推算得出可滞留雨水体积达14317×10⁴ m³,说明简单式屋顶绿化的截留雨水效应具有巨大潜力.本研究结果可为湿热气候区城市缓解城市内涝、建设海绵城市的构想提供参考.     

“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。