黄河上游兰州-西宁城市群资源环境承载力时空分异及障碍因子诊断

基于PSR模型构建资源环境承载力评价体系,利用熵权法、综合指数模型和GIS的空间分析功能对兰州-西宁(兰西)城市群资源环境承载力进行时空动态剖析,并运用障碍度模型识别其障碍因子。结果表明: 2005—2018年,兰西城市群资源环境承载力呈波动上升态势,资源环境承载力状况较好;资源环境承载力变异系数亦有波动上升趋势,区域差异逐步扩大。资源环境承载力空间上总体呈现以兰州与西宁主城区为中心的“双核”结构特征,高水平区主要集中于以兰州市和西宁市为中心的河湟谷地及其周边部分县区,低水平区集中于城市群中部、南部地区。其中,资源环境承载力子系统指数的时空分异特征显著,压力指数呈波动下降态势,空间上呈现以兰州与西宁市区为中心向外围地区递减的分布特征;状态指数呈波动上升态势,呈东西两翼高、中部低的空间演化特征;响应指数整体呈上升态势,空间上呈东高西低、中高外低的格局特征。城镇化率、人均工业废水排放量、生活垃圾无害化处理率、水耗指数和环保投资占GDP比重是制约兰西城市群资源环境承载能力提升的主要障碍因子。     

兰州市热环境时空特征及影响因素研究

基于Landsat数据, 运用辐射方程传输法获取兰州市2005年、2015年和2018年夏季地表温度作为基础数据, 分析兰州市热环境时空分布特征及其影响因素, 为缓解该市城市热岛效应提供指导依据。结果表明: (1)兰州市热岛效应呈现增强趋势, 空间分布呈现“树杈状”特征。非主城区地区成为主要热岛效应区域, 其中, 以永登县与皋兰县为热岛效应最强烈区域。(2)低温区与次低温区分布的土地类型以林地和水域为主; 中温区分布的土地类型以耕地和草地为主; 高温区与次高温区主要分布在建设用地、未利用地以及部分耕地与裸草地区域, 草地与耕地的植物含水量是影响地表温度的主要因素。(3)各影响因素与LST之间的相关性由大到小分别为: NDVI、建筑密度、路网密度、建筑高度差、建筑平均高度、GDP和人口。     

河西走廊生态经济系统协调度评价及其空间演化

基于1985、1995、2000、2011年的Landsat TM影像解译数据,以河西走廊20个县(市、区)为基本研究单元,运用生态系统服务价值估算法,依据生态系统服务价值指数(ESV)和生态经济协调度指数(EEH),对河西走廊1985—2011年生态经济系统协调度进行评价.结果表明: 研究期间,研究区土地类型结构发生了较大变化,林草地面积减少幅度较大,建设用地和耕地面积增加较快.ESV整体呈下降趋势,研究区东、中部石羊河流域和黑河流域中游ESV变化幅度较大,经济开发方式在本时段发生过显著变化,研究区西部疏勒河流域ESV变化不大.2000年后,研究区经济增长速度明显加快,资源型城市和区域性中心城市是经济增长的热点区,整体上沿走廊中心向两侧递减.研究区生态经济关系整体上经历了“初步恶化-进一步恶化-低度协调”的演变过程,研究区东、中部的石羊河流域和黑河流域中游EEH有较大幅度的变化,生态经济经历了“冲突-进一步冲突-小幅度缓和”的过程,西部疏勒河流域EEH变化幅度较小,石羊河流域和黑河流域高强度的开发模式以及随后的流域综合治理对区域生态经济协调性产生了较大影响.
     

石羊河流域土地覆被空间演化及驱动机制

基于石羊河流域1998年、2002年、2006年、2010年NDVI、夜间灯光数据和TM影像提取的土壤信息,以城市地表人工覆被系统为基础,计算流域土地覆被指数(Land-Cover Index,LCI),利用小波分析、空间变差函数和间隙度指数等方法构建测度模型,分析了石羊河流域地区十多年来的土地人工覆被空间演化过程和格局,然后利用回归拟合方程找出影响地区土地覆被变化的驱动机制。结果表明:LCI大范围分布受地形限制,高值区(城镇用地区域)值越来越高,而低值区(植被覆盖区域)值在2002年形成了峰值后下降,即地区城镇化水平显著提高的同时,林草覆盖率缓慢变好,并且逐渐形成区域簇群,同时地区城镇化水平受人为因素的影响较大,植被覆盖度受自然因素的影响较大。     

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。     

格网尺度下张掖生态系统服务价值时空演变及地形梯度分异特征

张掖生态环境脆弱,在西北乃至全国的生态地位十分重要,是生态系统服务研究的典型区域。以张掖1987、2000、2016年的3期土地利用数据为基础,划分3 km×3 km格网,基于修正后的生态系统服务价值当量,估算张掖生态系统服务价值,并分析其时空变化和地形梯度分异特征。结果表明: 1987—2016年,张掖生态系统服务价值增加5.64亿元,在南部山区和北部荒漠区保持稳定,在人类活动密集的中部绿洲区变化显著;生态系统贡献上,林地生态系统的贡献最大,单项生态系统服务价值中,水文调节价值最大;生态系统服务价值具有很强的空间依赖性,在两极集聚的空间格局上,形成甘州区、焉支山和镜铁山3个“插花”集聚区;生态系统服务价值呈现出地形梯度分异规律,从祁连山区向平原绿洲区再向荒漠区递减;生态系统服务价值与地形起伏度呈线性负相关,随高程增加呈现出下降-上升-下降的变化规律,随坡度增加呈下降-稳定-下降的分异格局,说明山前区和绿洲荒漠过渡区亦是生态系统服务价值的梯度过渡区;单项生态系统服务价值在低坡度和小地形起伏地区最大,其中,低平地区绿洲的发展受水资源的严重制约。     

基于生态位理论的河西走廊县域城市竞合关系研究

根据生态位理论,用城市综合发展水平和生态位宽度来反映各城市对所在群落中的资源占有和利用程度,通过聚类分析和生态系统结构的划分对河西走廊20个县域城市的竞合关系进行了评价。结论表明:2001—2013年间,河西走廊各城市综合发展水平均有不同程度的提高,城市生态位也表现出不同程度的升降,综合发展水平值与生态位宽度呈高度正相关关系,说明各城市对资源的占有和利用程度联系密切,相辅相成。嘉峪关市和金川区生态位始终位于河西走廊20个县域城市前列,为第Ⅰ类城市,凉州区、肃州区和甘州区为第Ⅱ类城市,阿克塞县、玉门市、敦煌市和肃北县为第Ⅲ类城市,其余11个城市为第Ⅳ类。在此基础上,结合生态位错位、扩充、协同发展等理论,根据城市生态系统结构提出了相对应的基本竞合发展策略。     

不同视角下基于InVEST模型的流域生态补偿标准核算——以渭河甘肃段为例

补偿标准是生态补偿项目研究的核心内容。为提高补偿标准的可操作性,以渭河干流甘肃段为研究区,基于流域生态补偿标准范围界定,在考虑耕地向多种林地转化情况下采用In VEST模型和加权法核算流域新增生态服务量,并以新增生态服务价值为补偿上限,农户机会成本为补偿下限,先从国家新一轮退耕还林政策导向视角,探讨15°—25°和25°以上坡耕地退耕还林的差异化补偿标准。再从利益公平分配视角,耦合机会成本投入与生态系统服务产出,探讨生态补偿净收益不同地区的差异化补偿标准。结果表明:(1)渭河干流甘肃段退耕还林,生态补偿标准范围为146.39—481.98万元km~(-2)a~(-1)。(2)重要水源地一级保护区和保留区迎水面15°—25°坡耕地全部退耕还林需补偿金额13.95—33.55亿元。25°以上坡耕地全部退耕还林需要补偿金额12.96—28.35亿元。(3)各县/区比较,退耕还林净收益麦积区最大,陇西县最小。其生态补偿范围分别为202.23—727.92、96.99—136.53万元km~(-2)a~(-1)。     

中国陆地经济与生态环境协调发展的空间演变

以中国2853个县(区)的GDP数据和全国1km格网土地利用数据为基础,通过构建ESV、YEEH和EEHC模型,依据ESV和GDP单位面积变化计算中国陆地经济与生态环境协调度,并借助Arc GIS 10.1平台对YEEH和EEHC栅格数据进行空间分析,以此揭示中国陆地经济发展与生态环境系统的相关关系和演变特征。研究表明:(1)中国陆地经济与生态环境协调发展度逐渐好转,呈现出东北地区好于西部地区,西部地区好于中、东部地区的空间格局,反映出当面社会经济活动与自然生态环境关系之间总体上向着可持续的方向发展;(2)中国陆地经济与生态环境协调发展的空间分布状态从1980年的低于均值聚集模式发展变化到2010年的高—低两种聚集模式共同分布;(3)中国陆地经济社会与生态环境发展协调度当前整体上趋于好转,但在区域分布上空间差异较为明显,西部地区在保护生态环境的同时需大力发展经济,而东中部地区则需在发展经济的同时注重生态保持与修复,中国的经济发展与生态环境建设工作依然任重而道远。     

不确定性影响下的平均支付意愿参数估计

条件估值法(CVM)是估算环境物品经济价值最主要的技术方法之一。由于条件估值法中的支付意愿依赖于受访者的看法,而不是他们真实的市场行为,因此存在着诸如调查者提供的背景信息不充分、问卷格式不同等一系列不确定性因素,这些都将直接影响到受访者的支付意愿。对支付卡式(PaymentCard)调查问卷进行了扩展,增设一道反映受访者对其投标数值的确定性程度问题,在此基础上建立了支付意愿的不确定性模型,并以评估宝天高速公路(牛背至天水段)沿线生态环境的总经济价值为例进行了实证分析。研究结果表明:运用不确定性模型计算出的平均支付意愿为32.12元,总经济价值为284～349万元;与不考虑不确定性因素计算出的平均支付意愿(62.17元)相比,二者相差1倍;而总经济价值相差近294～327万元。这表明,CVM中不确定性因素对平均支付意愿影响很大,如不考虑将导致计算结果不精确,甚至存在较大误差。