河西走廊绿洲生态系统的动态模拟研究

在对绿洲生态系统特殊性分析的基础上,运用灰色计量模型对２０００年河西走廊绿洲生态系统做了现状动态模拟和前景预测分析,提出了河西走廊绿洲生态环境质量改善的几种不同对策方案,认为以适度投入与适度产出为主要内容的可持续发展对策方案是保证河西走廊经济持续发展与生态环境永续良化的最佳对策方案。     

生态城市与人地关系

生态城市作为当下探索人与自然协调共处、社会和谐进步、经济持续发展的实践,是实现可持续发展的重要举措。人地关系作为地理学研究的核心,是社会发展必须直面和探讨的重要问题。分别论述生态城市和人地关系相关研究的理念与框架、过程与机制、理论与方法的演变以及两者的区别。生态城市规划具备高度的综合性,在优化资源配置、调整空间布局、协调各项事业、改善城市功能等方面发挥重要作用,由单方面注重增长速度和规模转向重视城市增长容量、生态承载力、生活质量方面。人地关系研究旨在探索人地系统各要素间相互作用与系统行为及调控机制,其主旨问题随人地系统演变发生变异,准确分析人地关系面临着一系列理论、技术和数据方面的挑战。生态城市可以借助人地关系作为一个更加宏阔的系统框架,同时可为人地关系研究提供具体的工具和手段。复杂系统科学和综合集成方法是生态城市和人地关系的重点研究方向。生态城市与人地关系研究相互融合,能够更好地解决复杂问题,从而朝着共同目的—可持续发展迈进。     

干旱区城市化与生态环境交互耦合的规律性及其验证

在分析干旱区城市化与生态环境交互耦合关系的基础上,系统阐述了城市化与生态环境之间的交互耦合函数、耦合轨迹、耦合类型和耦合阶段,并以河西走廊为例,对干旱区城市化与生态环境交互耦合的规律进行了验证.在干旱区城市化与生态环境之间,既有相互胁迫的过程,也有相互促进的环节,它们之间是一种在交互胁迫中相互促进的动态耦合关系;这种耦合关系在其演化周期内呈现出双指数函数的变化规律,其耦合演化轨迹是一条双指数曲线;在城市化与生态环境的交互耦合过程中,可能会出现低级协调型、生态主导型、同步协调型、城市化滞后型、逐步磨合型、城市化超前型、生态脆弱型、低级磨合型和不可持续型等九种基本耦合类型,并经历低水平协调、拮抗、磨合、好转和高水平协调等5个耦合阶段.河西走廊各城市城市化与生态环境交互耦合的演进过程符合双指数函数的变化规律,其耦合轨迹均呈现出双指数曲线的变化形式;嘉峪关市属于逐步磨合型,目前处于好转阶段;金昌市属于城市化超前型,处于磨合阶段;酒泉市属于生态主导型,处于拮抗阶段;张掖市属于同步协调型,处于拮抗阶段;武威市属于生态脆弱型,处于拮抗阶段;玉门市属于低级磨合型,处于好转阶段;敦煌市属于生态脆弱型,处于拮抗阶段;河西走廊属于生态脆弱型,处于拮抗阶段.     

城市化与生态环境协调发展的动态耦合模型及其在干旱区的应用

在分析城市化进程与生态环境状况之间交互胁迫、动态演进关系的基础上,借助于系统科学理论建立了城市化与生态环境协调发展的动态耦合模型。认为整个城市化过程就是城市化的各个层面与生态环境的综合协调、交互胁迫的耦合发展过程。在这一过程中,城市化与生态环境协调发展系统的演化周期将经历低级协调共生、协调发展、极限发展和螺旋式上升4个阶段,城市化与生态环境协调发展耦合过程的实质,就是系统各要素相互作用、相互制约,由低级协调共生向高级协调发展的螺旋式上升的过程。以河西走廊为例,对干旱区城市化与生态环境协调发展的动态耦合规律进行了实证分析,认为1985~2003年间,河西走廊城市化水平不断提高,生态环境状况曲折下降,生态环境对城市化的响应较为明显,但相对于城市化进程,生态环境的响应又有一定的滞后性。目前河西走廊处于城市化与生态环境的协调发展阶段,然而协调耦合度的增长很快,整个协调发展系统即将进入极限发展阶段,生态环境危机正在进入潜伏期。基于动态耦合模型所建立的协调耦合度,能够较好地反映城市化与生态环境的交互胁迫、动态耦合的演变情况。根据河西走廊耦合度的变化可知,在城市化发展的初期,往往是需要一定的生态破坏为代价的,然而随着城市化的发展,生态环境必将随城市化而好转。因此,正确认识城市化与生态环境交互胁迫的动态耦合规律,采取适当的城市化发展模式,对于促进河西走廊城市化与生态环境的协调发展具有重大意义。     

京津冀城市群城市化与生态环境时空分异及协同发展格局

京津冀城市群在快速城市化进程中,"高耗能、高污染、高排放"的粗放型经济发展模式引发了一系列诸如雾霾、水质污染及生态体系破坏等问题。选取2000—2015年京津冀城市群13个地级以上城市作为研究对象,采用系统指数评估模型评价城市化与生态环境系统及其子系统指数值,运用耦合协调度模型及其分类原则判定两者协同发展格局。结果表明:(1)北京、天津、唐山、石家庄、廊坊城市化发展较强,邯郸、秦皇岛、衡水、沧州居中,邢台、保定、张家口、承德较弱;北京、保定、张家口、承德和秦皇岛生态环境保护较好,天津、石家庄、廊坊、邯郸、沧州居中,邢台、衡水、唐山较弱。(2)2000—2007年为城市化缓慢发展阶段,2008—2015年为稳步提升阶段;2000—2010年为生态保护攻坚期,2011—2015年为生态文明建设期,环保投入剧增。(3)高城市化区的空间格局保持不变,偏高城市化区和中城市化区空间格局相对稳定,低城市化区基本不存在;优生态环境区、偏优生态环境区和中生态环境区空间格局相对稳定,劣生态环境保护区不存在。(4)京津冀城市群城市化与生态环境系统耦合协调度上升趋势显著,但是濒临失调和中度协调占主导类型,具有较大上升空间;协同发展类型整体上逐渐由城市化滞后演变为生态环境滞后,生态环境质量需要进一步提高。由此,需要以生态环境保护为抓手,坚持产业转型升级和"高科技+"的自主优化思想,打造集聚区域特色的"美丽中国"绿色城市化样板区;加大地区生态环境保护的投入和宣传,以"生态+"思想融入经济社会发展,培育区域性绿色小城镇;建立多样化生态保护园区、现代化旅游和康养基地、科技化教育培训机构,促进区域内外多维多向联动发展;保有生态环境危机意识,积极创建保障措施,杜绝重大生态破坏、环境污染等事件。     

河西走廓绿洲生态系统的动态模拟研究

在对绿洲生态系统特殊性分析的基础上,运用灰色计量模型对２０００年河西走廓绿洲生态做了现状动态模拟和前景预测分析,提出了河西走廓绿洲生态环境质量改善的几种不同对策方案,认为以适度投入与适度产出为主要内容的可持续发展对策方案是保证河西走廓经济持续发展与生态环境永续良化的最佳对策方案。     

干旱地区生态-生产-生活承载力变化情势与演变情景分析

干旱地区实现可持续发展的重要途径在于协调生态系统、生产系统和生活系统三者之间的关系,提高生态承载力、生产承载力和生活承载力,促进三大系统和谐高效运行。以干旱地区塔里木河下游尉犁地区为例,探讨了生态-生产-生活系统承载力的基本内涵及其相互作用的基本特点,选取生态-生产-生活系统承载力的综合测度指标,采用状态空间的理想点法求解出生态-生产-生活系统承载力的理想状态值和实际指数值,综合评估了生态-生产-生活系统承载力的现状情势,进而采用多模型互补对接支持下的系统动力学模型预测未来30a塔里木河下游尉犁地区生态-生产-生活承载力变化的总体变化情景。结果认为,在不同生活水平下的塔里木河下游生态-生产-生活承载力目前均处于超载状态,干旱脆弱的生态环境严重制约着生态承载力的提高,经济发展水平低下限制着生产系统承载力的提升,人口素质和生活质量低下成为制约生活承载力提高的长期因素,但未来30a生态-生产-生活承载力的整体超载状况将趋于缓解,自2009年起的整体承载力将处于可载状态,居民生活水平有望达到小康标准,到2054年以后在可载状态下居民生活水平有望达到富裕和现代化标准,但尚须做数百年的长期努力。     

焦作市景观生态规划研究

运用景观生态学原理,借助于地理信息系统技术,根据焦作市实际情况,将其景观构成要素分为耕地、园地、林地、居民点及工矿用地、水域和其它用地6个景观类型,采用景观多样性、景观优势度、景观破碎度和景观分离度等指标进行定量分析,归纳焦作市景观空间格局特征,提出焦作市景观生态规划的方案.焦作市的景观总体布局模式为：市域保留4~5个大型自然植被斑块,市区规划小型绿地斑块,生态廊道将大小绿地斑块联系起来,维持城市生态系统良性循环;适当合并居民点,形成以市区为中心,其外侧有博爱区、沁阳市等7个市、区的组团式城市群,通过快速干道相连,形成相对独立、相互依存、有机联系、协调发展的网络城市格局;城镇斑块镶嵌于以耕地、林地为背景的基质之中,以道路廊道、绿地廊道、水系廊道相连接,有利于保持物种多样性和景观异质性,改善城市生态环境.     

黑河流域水-生态-经济协调发展方案及用水效益

在西北干旱地区的黑河流域,推行流域水-生态-经济协调发展模式,是从根本上高效配置流域水资源,彻底化解流域上、中、下游利益冲突,实现利益共享,保护流域生态环境,全面实施国务院黑河流域分水方案和提高用水效益的重要途径。采用系统动力学模型进行模拟调控实验,从众多实验方案中选择生成水-生态保护型发展方案(WEP)、水-经济高效型发展方案(WEH)、水-生态-经济协调型发展方案(WEE)3种有效方案。从需水总量与用水结构、空间配水结构、经济总量与经济结构、生态环境保护、投水产出效益等方面对3种有效方案进行比较分析。研究认为,WEP方案耗水总量相对较少,利于黑河流域生态环境保护,但经济发展步伐比较缓慢,不利于流域建设小康社会和全面建设节水型社会;WEH方案耗水量大,经济发展步伐快,经济效益显著,但不利于生态环境保护和黑河分水方案的实施,WEE方案耗水量介于WEP和WEH之间,经济效益和生态环境效益都比较显著,同时兼顾了黑河流域的经济发展目标和生态环境保护目标,虽然单纯从经济发展或生态保护角度分析,不是最好的方案,但从流域可持续发展和建设流域生态经济带的角度分析,却是一个最优化的方案。进而确定出WEE方案为满足国务院黑河流域分水方案要求和提高用水效益双重目标的优化方案。为了提高流域单方水产值,建议合理安排黑河流域上、中、下游的产业分工和生态建设分工;大力发展绿色节水产业和红色节水产业,加大节水型经济结构调整力度;强抓节水灌溉,建立高效节水型社会;逐步建立定额水价制度和水权贸易制度,推进水票制和用水户参与式管理模式。