生态适宜的城市发展空间分析方法与案例研究

综合运用生态功能区划方法和土地建设适宜性分析技术,基于地理信息系统平台建立了生态适宜的城市发展空间区域(生态主导功能区)的划分方法,依据生态保护原则和土地开发适宜度,将城市生态主导功能区划分为禁止、限制、优化和重点开发区4种类型.介绍了该方法在大连市的应用.结果表明,大连市禁止、限制、优先和重点开发区面积分别占全市域土地面积的56%、19%、12%和13%.     

以营口某经济区为例基于GIS技术分析土地生态适宜度研究

土地开发生态适宜度分析是区域土地利用规划的重要基础,本研究利用GIS技术,以营口某经济区为研究对象,将土地利用生态适宜度评价应用到开发区规划的环境影响评价中,在现状调查的基础上,利用了开发区生态适宜度评价指标体系的不同因子开展了评价,并借助GIS技术将数值计算和图形叠置有机结合,为开发区的合理规划提供决策依据。     

基于变权的城镇用地扩展生态适宜性空间模糊评价——以江苏省太仓市为例

城镇用地生态适宜性评价有助于引导城镇用地合理扩展。针对传统评价方法的不足及生态适宜性的模糊性,提出基于局部惩罚型变权的空间模糊综合评价方法,并选择7项生态适宜性影响因素,在GIS软件的支持下对江苏省太仓市城镇用地的生态适宜性进行综合评判。结果显示,变权模型可灵活而合理地处理各评价单元各因素的权重值;研究区内适宜、基本适宜、较不适宜和不适宜于城镇扩展的土地分别占土地面积的25.89%、8.35%、37.43%和28.33%,其生态敏感性评价结果及其空间分布与实际相符,通过生态敏感性综合分值的比较可为城镇用地扩展区位选择提供依据。研究表明,基于变权的空间模糊综合评价凸显了"瓶颈"因素的否决作用,更能精确、合理地反映城镇用地扩展的生态适宜性状况。     

基于空间适宜性评价和人口承载力的贵溪市中心城区城市开发边界的划定

城市开发边界的划定能够合理引导城市空间的有序发展,控制其无序蔓延。论文以典型的资源型城市贵溪市为研究区,从空间适宜性评价、人口承载力、城市规模以及城市总体规划和土地利用总体规划（简称“两规”）衔接等方面探索有效的城市开发边界划定方法。空间适宜性评价综合考虑自然、空间可达性和生态条件,运用聚类分析法确定区域内不宜作为开发建设的生态底线区域和适宜建设开发区域的高低等级,以此确定城市开发边界的发展方向。通过灰色预测GM(1,1)模型预测研究区2020年人口总量,并基于土地资源和水资源承载力验证当地所能容纳的最大人口总量,同时确定城市规模和划定城市开发边界。以空间适宜性评价、人口承载力、城市规模预测、两规衔接和空间形态控制等方法倒逼缩减建设用地,从而划定城市发展的刚性和弹性增长边界。     

云南喀斯特山区国土空间优化分区与管控

国土空间的协调发展是区域可持续发展的前提,如何优化国土空间结构并构建合理的管控模式成为亟需解决的重要问题之一。以云南喀斯特典型山区文山市为例,探讨基于“双评价”的国土空间优化方法及冲突区的修正规则,对喀斯特山区国土空间进行优化分区,并提出国土空间分区及石漠化分区的管控模式。研究发现：（1）云南喀斯特山区国土空间优化后可划分为城镇开发边界区、城镇预留区、永久基本农田区、一般农业区、生态保护红线区和一般生态区六种类型,其中,生态保护红线区面积最大,城镇开发边界区面积最小;（2）城镇开发边界区和城镇预留区主要分布于东部和东南部,永久基本农田区和一般农业区主要分布于北部和南部,一般生态区主要分布于西北部和西南部,生态保护红线区主要分布于西部、南部、东部和东北部,其中东部和东北部主要为石漠化区;（3）从各国土空间类型的发展潜力和趋势对国土空间分区提出了管控措施和模式;从轻度石漠化区、中度石漠化区以及重度石漠化区角度对城镇、农业和生态三类空间,提出了石漠化区开发和保护的路径和方法。研究结果可为云南喀斯特山区国土空间的合理发展和石漠化的治理提供决策支持,研究方法和思路为国土空间优化和管控提供参考。     

土地利用改造规划的多因子空间分析

以福清市土地利用分布为例 ,在完成土地利用状况和土地适宜性参评因子空间数据库基础上 ,集成土地适宜性综合指数模型和地块紧凑度模型 ,开发了基于地理信息系统的土地适宜性评价和土地利用控制决策支持系统。通过土地适宜性多因子空间分析 ,模拟大农业 (耕地、林地、园地 )各目标用地条件下各地块土地使用适宜度 ,并结合土地利用现状 ,得到单目标土地改造方案 ;再经模型优化和综合比较得出多目标土地利用改造规划可选方案。计算结果表明 ,福清市土地资源中开发改造为新耕地的潜力极有限 ,而用于开发改造新林地和园地的土地尚有226 80km₂ 和36 34km₂ ,为福清市土地利用改造规划和总体规划的制定和调整提供了定量依据。     

黄土丘陵沟壑区生态风险空间识别及开发利用权衡——以兰州市为例

基于社会经济发展与土地资源利用管理、生态环境保护之间矛盾的现实需求,以兰州市为例,通过区域开发生态风险传递过程分析,构建黄土丘陵沟壑区区域开发生态风险评价框架,结合自然生态风险、开发生态风险和生态重要性,定量评价黄土丘陵沟壑区开发利用综合生态风险并识别其空间分布特征,最后结合丘陵地区建设用地适宜性,权衡黄土丘陵沟壑等未利用地的开发与生态环境保护.结果表明:兰州市综合生态风险以中、低等级为主;兰州市二类未利用地占比最大,为51.67%;一类未利用地在海拔相对较低的皋兰县北部、永登县庄浪河以东集中分布,占总面积的37.45%.权衡兰州市综合生态风险与未利用地开发适宜性,一、二类用地的综合生态风险以1级低风险为主.其中,一类用地集中连片度高,坡度、海拔等自然本底相对较好,是未来未利用地综合开发建设优先选择区域;二类用地因自然地理条件的限制,开发难度大,开发成本高,可以作为后备土地开发资源选择性开发.     

基于景观结构的土地利用生态风险空间特征分析 ——以江西兴国县为例

本文以我国典型的红壤丘陵区——江西兴国县为研究对象,基于景观结构中的景观干扰度指数和景观脆弱度指数构建土地利用生态风险指数,并借助空间统计学中的空间自相关和半方差分析方法,进行土地利用生态风险的空间分布和梯度变化特征分析.结果表明,研究区内的土地利用生态风险度存在着一定的空间正相关性,并随着粒度增大,呈现出下降的趋势.1994-2005年的11年中,研究区生态环境质量整体有所上升,土地利用生态风险指数较高的地区有所较少.研究区的中部区域生态风险度高,相邻区域的生态风险度也较高.1994年和2005年,研究区生态风险指数空间分异的步长都比较小,分别为43km和9.3km.     

黄河流域高质量发展的生态保护与国土空间利用策略

研究面向黄河流域高质量发展的生态保护与国土空间利用策略,对推进黄河流域生态文明建设和促进全国区域平衡发展具有重要现实意义。以高质量发展为导向,基于“压力—状态—响应”关系,提出黄河流域高质量发展的生态保护与国土空间利用策略研究框架;分析黄河流域城镇化发展压力带来的土地开垦、生态退耕和建设占用等生态建设与土地开发行为,及其对国土空间格局和生态系统的影响;并从国土空间开发利用限制和资源环境承载能力的视角揭示了黄河流域生态保护、农业生产与国土空间开发的限制性差异;根据目前黄河流域存在的突出问题和独特的“自然—人文”特征,提出面向黄河流域高质量发展的生态保护与国土空间利用策略;实施黄河流域“水资源保护—绿色发展—文化传承”建设协同发展战略,开展黄河流域国家自然保护区保护、生态基础设施网络建设、绿色产业发展与特色文化传承战略部署,并制订相关引导政策与保障措施,为黄河流域高质量发展提供支撑保障。     

城市生态空间PM2.5削减效益研究——以北京市为例

以生态系统服务的空间依赖性为理论基础,利用2000年与2015年北京市土地利用数据以及PM_2.5年均浓度数据,以30m*30m的土地利用栅格为研究单元,通过建立多元线性回归模型,发现其他条件相同的情况下,生态用地上的PM_2.5浓度比非生态用地上低32.29%,进而探究了生态空间的PM_2.5削减效益及其空间依赖性.结果表明,2000年与2015年,北京市生态空间削减全市范围内PM_2.5浓度4.64和9.03μg/m³,带来的以非意外总死亡健康终点记的人群健康经济效益分别达7954~15896万元与21980~43927万元;生态空间的PM_2.5削减效益存在着空间溢出作用,且不同土地利用类型对其响应方式不同;结构和规模会影响生态空间的效益发挥,线状生态空间在影响范围、污染物削减效果以及人群健康效益方面均优于面状生态空间,且其比较优势随着规模的扩大愈发凸显.建议城市生态空间建设中合理利用其空间特性以提高生态效益与资源利用效率,在城市中心地区增建小型、点状或线状的生态空间,从而在土地资源极度稀缺的情况下最大化其空气质量改善效益.     

我国西南四省(区)大气煤基PAHs排放系统动力学分析

由于未来相当长时期内煤炭在我国的主体能源地位不会改变,全国许多地区均可能面临持续的大气煤基PAHs污染.为此,本文选取PAHs污染相对严重但缺乏足够关注的广西、四川、贵州与云南4个西南省份作为研究对象,基于煤基PAHs排放、能源消耗与经济发展之间的相互作用关系,利用系统动力学方法构建了一套综合评估模型,并将其应用于分析不同情景下西南四省(区)煤基PAHs排放的动态变化.结果表明,在维持情景下,未来10年煤基PAHs排放相对增长率的省份次序为:广西(44.54%)贵州(29.44%)云南(26.37%)四川(-2.19%).经过产业与能耗结构的调整,四川和云南在规划情景下的相对增长率分别比维持情景减少了27.17%和20.88%,这两个省的减排效果最大.同样的情况,贵州与广西仅分别减少了7.32%和5.52%,仍保持较快的增长趋势.要实现煤基PAHs的有效减排,各省份需实施有针对性的调控政策.云南应同时考虑工业源与生活源控制政策,四川应减少工业源排放量,广西和贵州应在进一步优化产业与能耗结构的基础上分别采取工业源和生活源控制政策.总体而言,系统动力学方法适用于分析非常规大气污染物的复杂动态变化,可为当地政府提供科学调控区域经济-能源结构-环境质量之间发展关系的政策参考.     

气候变暖背景下西南地区干旱灾害风险评估

论文利用全国基准基本站地面气温、降水资料,NCAR/NCEP土壤湿度资料及各类经济数据,采用加权综合评价法对西南地区干旱灾害风险因子进行分析,结果表明：四川和云南致灾因子危险性较高,气候变暖后四川东南部、云南和贵州西部危险性增加;西南地区中部到东南部成灾环境敏感性较高,气候变暖后四川东部、贵州及云南东部敏感性增加;承灾体易损性主要分布于西南中东部地区,人口密度、经济密度、耕地面积比重越高的地区易损性程度越高;四川中部、云南东北部、贵州南部及重庆西部防灾减灾能力较高。西南地区干旱灾害风险最高区域为云南东部、四川东部、贵州西部及重庆大部分地区;气候变暖后四川东南部、云南西部危险性明显增加。     

国家生态安全综合评价研究

建立了包括国土安全、水安全、大气安全、生物安全和生态灾害五方面15个指标的综合评价体系,从国家尺度上对我国生态安全进行了评价.根据各省区生态安全指数的计算结果,从高到低将生态安全状况划分为一级、二级和三级.结果表明:生态安全状况达到一级的省区包括西藏、海南、广西、福建、广东、云南和江西;生态安全为二级的省区包括黑龙江、湖南、上海、青海、浙江、安徽、贵州、河南、湖北、山东、新疆、吉林、重庆、甘肃和四川;生态安全为三级的省区包括内蒙古、江苏、北京、辽宁、河北、宁夏、天津、陕西和山西.      

长江经济带国家重点生态功能区生态补偿环境效率评价

环境效率是考量生态补偿政策实施效果的重要指标,对国家重点生态功能区生态补偿环境效率进行有效测度可以为完善我国生态补偿政策提供有益参考.采用三阶段DEA模型对长江经济带11个省市的国家重点生态功能区生态补偿环境效率水平、变化趋势及其差异性进行评价,通过线性数据转化方法对非期望环境负产出进行处理,并识别第三产业增加值占比等背景变量对投入产出效率的影响.结果表明:①长江经济带第三产业增加值占比对能源投入产出的影响显著（t值检验达到5%显著性水平）,进出口总额、人均GDP、人口密度等因素对各项投入产出的影响均不显著.②长江经济带11个省市2012-2017年综合技术效率均值在剔除背景因素和随机干扰前后未发生变化,但纯技术效率均值由调整前的0.94升至调整后的0.96,规模效率均值由调整前的0.94降至0.92,表明纯技术效率对提高环境效率起主导作用.③上游4个省市（重庆市、四川省、云南省、贵州省）与中下游7个省市（江西省、湖南省、湖北省、安徽省、江苏省、浙江省、上海市）生态补偿环境效率均值差距较大,其中,云南省的环境效率最低.研究显示,长江经济带11个省市的国家重点生态功能区生态补偿环境效率从上游到下游整体呈上升趋势,应在提高综合技术效率的同时,更加注重基本公共服务能力和生态环境保护双重目标的协调.      

岩溶地下河中HCHs和DDTs的分布特征与健康风险评价

为研究岩溶地区水环境中有机氯农药对人体健康产生的潜在危害风险,对广西、云南、重庆和贵州地下河中的HCHs和DDTs进行了检测,并应用水环境健康风险评价模型对其进行了健康风险的评价.结果表明,HCHs在广西、云南、重庆和贵州的岩溶地下河中的含量平均值分别为3.39,4.60,15.18,19.06ng/L;DDTs在相应地区的平均浓度分别为1.36,3.01,13.41,15.05ng/L.从HCHs和DDTs的组成特征来看,云南、广西HCHs主要由早期残留引起,重庆和贵州部分地区存在新的输入源;云南和贵州DDTs可能是既往施用史形成,广西及重庆则可能存在新的污染源.通过健康风险评价模型计算,研究区地下河中的有机氯农药对人体造成的健康风险危害处于较低水平.     

旱灾对石漠化影响评估及灾后石漠化防治分区

以西南五省区(四川、重庆、云南、贵州、广西)为研究对象,将岩性、坡度、降水、土地利用、土壤类型、植被覆盖度、与居民点距离、人口密度作为评价指标,研究了石漠化敏感性及西南旱灾导致的变化,并以贵州省兴义市为示范,制定了旱灾后石漠化防治分区. 结果表明:干旱可提高石漠化敏感性,受旱灾程度越深,石漠化敏感性增强越明显. 旱灾导致西南五省区石漠化极重度敏感区和重度敏感区面积分别增加了777和16 484 km2. 贵州省兴义市石漠化敏感性显著变化面积最大,达到石漠化总面积的54%,灾后治理区、监督区、预防区的面积分别为110.9、221.8和509.1 km2,其中需对33.7 km2的石漠化区域进行优先治理.      

西南地区秋绵雨变化趋势与周期性特征的区域差异

利用西南地区338 个气象站点1961-2009 年9-11 月的逐日降水资料,采用REOF对秋绵雨进行气候分区,运用线性趋势、滑动t 检验、Yamamoto 检验、Mann-Kendall 检验、复Morlet 小波等数学方法,分析各分区秋绵雨日数的变化趋势、突变特征、周期性特点,结果发现：西南地区秋绵雨东多西少,四川东南部、重庆西南部和贵州北部秋绵雨最多,年发生率在80%以上,年均日数在10 d 以上;西南地区秋绵雨可分为4 个气候区,即四川盆地东部区、黔南区、四川盆地西部区和滇东北区;其中四川盆地东部区、黔南区、四川盆地西部区秋绵雨日数有减少趋势,滇东北区有增加趋势,但均不显著;黔南区秋绵雨日数在1988 年发生了由多到少的突变,滇东北区秋绵雨日数则在1985 年和1995 年发生了两次相反的突变;各分区秋绵雨日数的年代际振荡周期差异较大,从10 a 到27 a 不等,年际振荡周期四川盆地东部区和黔南区为2～5 a尺度,四川盆地西部区和滇东北区为2～3 a尺度。     

中国生态福利绩效空间关联网络演变特征与形成机制

在定量测度生态福利绩效基础上,借助修正的引力模型和社会网络分析方法,研究了中国生态福利绩效空间关联网络演变特征与形成机制。研究发现：（1）中国生态福利绩效空间关联网络呈现“东密西疏”的空间分异规律,关联网络有“扁平化”发展趋势,网络稳定性亟待提升。（2）京津冀、长三角和珠三角处于网络核心位置,具有较强的溢出效应,东北、西北和西南地区处于边缘位置,贵州和甘肃是联系西南和西北省区的关键节点,生态福利绩效在省际间的传输多通过南部省区的中介作用实现。（3）北京、天津和上海构成净溢出板块,珠三角和江浙地区属经纪人板块,长江中下游及西南地区为净溢出板块,东北、黄河中下游及西北地区构成双向溢出板块。（4）资源禀赋差异、市场调节、政府宏观调控和科学技术推动是空间关联网络演变的主要驱动机制。研究成果可为推动生态福利绩效的跨区域协同提升提供参考依据。     

滇黔桂岩溶区河漫滩土壤重金属含量、来源及潜在生态风险

利用全国地球化学基准计划在滇黔桂岩溶区35个点位采集的70件河漫滩表、深层土壤样品,分析了As、Cd、Cr、Cu、Hg、Ni、Pb和Zn 8种重金属元素含量特征,探究了重金属来源、污染状况及潜在生态风险.结果表明,8种重金属元素含量大部分均高于全国土壤背景值,在滇东南地区含量最高,桂西北地区最低.表层土壤Cd、Hg明显富集,As、Cr、Cu、Ni与深层土壤含量相当;As、Cd、Hg、Pb、Zn在农田、菜地中明显高于深层土壤,Cr、Cu和Ni在各类土地中与深层土壤相当.因子分析结果显示,表层土壤中Cd、Cr、Cu、Ni受地质背景控制,As、Pb、Zn既与地质背景有关,也受人为活动影响,Hg受人为活动影响较严重;深层土壤中Cd、Cr、Cu、Ni、Cr、Zn继承了区域母岩特征,As、Hg和Pb受地质背景和人为活动双重影响.地累积指数法和富集因子法污染评价结果表明,研究区河漫滩表层土壤中Cd、Hg污染较重,As、Cr、Cu、Ni、Pb、Zn大部分为轻度污染或无污染.各重金属潜在生态风险指数高低顺序依次为Hg > Cd > As > Cu > Ni > Pb > Cr > Zn,Cd和Hg的生态风险指数之和占综合指数的82.43%,生态风险最高;滇东南地区重金属潜在风险综合指数最高,具重度生态风险.     

西南地区旱涝特征及其趋势预测

应用Z指数和标准化降水指数SPI,结合REOF方法和Hurst 指数对西南地区旱涝等级及其时空分布规律、演变趋势进行分析和预测,结果表明:SPI 和Z指数的计算结果和现实情况较一致,从多年平均值来看,云南的中甸及四川的石渠、德格等地干旱指数处于低值区,属重旱区。贵州和广西及云南南部部分地区属易涝区。逐年的SPI 和Z指数结果大体一致,2000 年以后,干旱指数波动较大。通过REOF分析,Z指数的分布大致分为川西区、川东(包括渝)区、云贵(包括广西北部)区、广南四个区域。云贵区Z指数总体呈下降趋势,涝情呈减弱趋势;川西区在1964 年至1973 年间干旱严重,1995 年以后变化相对稳定,但干旱也时有发生;川东区旱涝变化不显著。经Hurst 指数分析,西南五省市未来的旱涝情况大致为干旱程度呈逐步加大的态势,洪涝程度呈较弱的逐步减小态势。