基于PSR与DCE综合模型的水资源短缺程度及变化趋势分析——以北京市为例

开展水资源的短缺程度及变化趋势研究是实施最严格水资源管理的基础支撑。以PSR和DCE综合模型为研究工具,构建了水资源短缺程度及变化趋势动态评价模型,并对北京市各行政区2003—2010年水资源短缺程度及变化趋势开展应用分析。研究结果表明,北京市的水资源短缺程度呈先加重再减缓又加重的波动变化,除市辖区、昌平区、密云县、延庆县的变化幅度较为明显,大多数行政区水资源短缺程度变化并不剧烈;房山区、顺义区、昌平区、怀柔区、平谷区、延庆县在2003—2010年水资源短缺程度变化速度综合情况为正值,即短缺程度呈现加重趋势;市辖区、通州区、大兴区、密云县在2003—2010年水资源短缺程度变化速度综合情况为负值,即水资源短缺程度呈现减轻趋势。     

土地利用变化对区域水—能源—粮食系统耦合协调度的影响——以京津冀城市群为研究对象

将土地因素引入水—能源—粮食系统,运用耦合协调模型对京津冀城市群2005— 2018年水—能源—粮食—土地系统的时空变化特征进行研究。结果表明：（1）从空间尺度上来看,京津冀城市群建设用地由中心向四周扩散;从京津冀城市群土地利用格局来看,耕地和建设用地面积分别呈现较为明显的下降和增长趋势。（2）将土地纳入水—能源—粮食系统降低了京津冀城市群大多数城市水—能源—粮食系统间的耦合度和耦合协调度。（3）土地与水—能源—粮食子系统组成的两要素系统的协调水平会进行叠加或抵消进而影响水—能源—粮食—土地系统耦合协调度。本文的研究启示在于：京津冀城市群在考虑水、能源、粮食协调发展的同时,应考虑土地对水—能源—粮食系统整体及内部子系统的影响,根据城市自身资源优势合理配置资源、优化产业布局以实现可持续发展。     

水资源与社会经济发展要素时空匹配特征——以张家口为例

水资源短缺已成为制约区域经济社会发展的重要因素,协调水资源与社会经济关系是水资源可持续利用的关键。以张家口为例,采用洛伦兹基尼系数和不均衡指数模型对水资源与社会经济发展要素的时空匹配特征进行研究,结果表明：2004—2015年张家口水资源与人口、耕地面积分布处于“匹配比较合理”和“相对匹配”状态,水资源与经济布局匹配呈现出由“完全不匹配”状态逐渐转变为“相对不匹配”状态。在空间匹配演化方面,水资源与人口、耕地面积的匹配度变化不大。水资源与经济匹配结果表明在水资源禀赋越差的地区,经济增速越快,水资源与经济的空间匹配状况越差。张家口水资源与社会经济发展要素时空匹配特征研究,对于指导区域水资源合理开发利用具有重要的现实意义。     

社会—生态系统适应性治理视角下绿地空间恢复力的演化——广州旧城区更新案例

旧城区绿地作为关键的社会—生态系统载体,是城市高质量发展与转型治理亟需关注的问题。构建广州旧城区绿地服务基本单元,引入适应性循环理论的潜力—连通度—恢复力三维框架,构建表征生态、社会与经济服务的绿地景观指标体系,综合评估2000—2018年广州旧城区绿地的空间恢复力水平及适应性转化特征。研究结果显示：旧城区绿地的恢复力演化具有明显的核心区与外围区的时空分异,在拆除重建阶段呈现快速开发—快速释放—重组的转化,在微更新阶段主要呈现开发—保护的提升,并具有提升型、稳定型和更替型的社会—生态系统服务适应性。由此说明,城市更新具有调节社会—生态系统服务治理的效果。其中,绿地形状指数、5 min可达绿地率以及土地利用混合度对核心区绿地恢复力具有显著的促进作用,为外围区治理提供参考。同时,进一步探讨了更新政策与城市绿地空间恢复力演化的关系,为促进旧城区绿地空间更新治理提供社会—生态系统适应性的理论与实证案例研究。     

耕地结构变化下水土资源匹配时空特征效应分析——以黑龙江省为例

基于耕地利用水资源的供需视角,在综合考虑耕地利用类型、作物种植结构、作物生长期等条件的基础上,结合黑龙江省的国家气象站数据,对耕地利用需水量与有效供水量从微观尺度上进行分析,并以此对1990—2018年内不同生长期耕地利用水土资源匹配的时空动态进行分析。结果表明：1990—2018年间黑龙江省耕地结构不断变化,旱改水现象在2010— 2018年间最为普遍;作物生育前期与中期需水量较多,后期需水量较少,需水量逐年上涨,与水田占比变化保持较为一致,并且空间上需水量高值地区偏移规律与同时段内的旱地水田化现象保持高度一致;1990—2018年间,作物各生育期水土资源匹配程度均先降后升,大部分的水土资源匹配高值地区分布在有效降水量的高值地区与旱地地区的交接地带,可见天然降水仍是满足耕地作物用水的主要来源;近年来三江平原南部地区水土资源匹配程度严重下降,粮食单产下滑,建议该部分地区减少旱改水工程量,同时,松嫩平原西部地区水土资源匹配水平与粮食单产逐年上升,可适当进行旱改水工程。     

农业生产何以存在低碳效率幻觉?——来自1997—2016年31个省份面板数据的证据

利用1997—2016年中国31个省份的面板数据,测算基于农业污染物影子价格的农业低碳效率,探讨各省份农业低碳效率幻觉存在与否的问题,并在此基础上分析农业低碳效率幻觉程度的影响因素。结果表明：（1）1997—2016年,中国农业低碳效率均值呈先下降后上升的总体趋势,且“东—中—西”梯度递减的态势明显。（2）总体上,存在农业低碳效率幻觉的省份数量呈先增后减趋势;分区域看,东部和中部存在农业低碳效率幻觉的省份数量逐渐减少,而西部地区则不断增加。（3）农业经济发展水平、农业生产节能技术水平、农业发展重视程度、农业产业结构对农业低碳效率幻觉程度具有负向影响,而农业规模化水平、农业受灾率和农业人力资本的影响效应为正。     

高质量发展背景下的城湖共生关系识别与评价——以长三角合肥—巢湖为例

随着经济社会快速发展,城湖关系出现复杂而多元的变化,给区域可持续发展带来潜在挑战。从优化城市发展与湖泊保护的关系视角出发,在开展城湖共生理论分析的基础上,以长三角地区的合肥—巢湖为研究对象,构建城湖共生评价指标体系,引入Lotka-Volterra模型识别合肥—巢湖的城湖共生模式,采用共生协调度模型测度合肥—巢湖的城湖共生水平。主要结论如下：（1）研究期内城市子系统呈稳定上升趋势,各项指标由差异较大逐渐向均衡发展转变,但科技创新水平有待提升,下一步要加强转型升级和绿色创新。（2）研究期内湖泊子系统呈波动上升趋势,且2014年后趋势放缓;水生态环境相比水污染防治和水资源安全提升明显,但三者近年来增速都放缓,近期要强化巢湖系统保护与综合治理。（3）合肥与巢湖已进入城湖互利共生早期阶段,但共生协调度水平较低,需加强城湖联动、城湖互融,实现合肥与巢湖的高水平共生。合肥—巢湖的城湖关系研究为长三角地区其他城湖系统的共生关系识别以及高质量发展提供了参考和借鉴。     

基于“情境—结构—行为—结果”分析的上海市低效工业用地减量化治理

探索低效工业用地减量化治理对优化土地资源利用格局、促进产业升级和城市高质量发展具有重要意义。在分析低效工业用地治理复杂系统特征的基础上,建构“情境—结构—行为—结果”分析框架,以超大城市上海市为例,采用扎根分析方法,揭示减量化过程和运行机理。结果显示：（1）低效工业用地减量化具有规划限制性、公共利益性和乡村嵌入性特征,由外部环境、用地效益、主体角色和减量化治理共同构成“外缘—内核”式的复杂适应系统。（2）建设用地“天花板”刚性约束下的宏观资源—环境—发展压力与微观用地效益是减量化的外部情境;内源性主体治理能力不足与外源性主体基于公共利益主动介入共同构成基于价值共享的治理结构;刚性政策、激励政策和支持政策形成了“三元互补”系统推动了集体行动;结果则呈现出城市高质量发展与资源再配置的协调,而平衡生态保护与经济发展、解决减量化短期压力将成为持续开展减量化的重点与难点。研究结果可为长三角其他城市开展低效工业用地治理提供经验和案例的借鉴。     

2000—2015年江汉平原农田生态系统NPP时空变化特征

基于MODIS数据和VPM（Vegetation Photosynthesis Model）模型估算2000—2015年江汉平原农田NPP,利用空间自相关和Sen趋势分析方法,分析16年间江汉平原农田NPP的时空变化特征及其影响因素。结果表明：（1）江汉平原农田年均NPP在2000—2005年呈上升趋势,2005—2009年呈波动性下降趋势,2009—2015年呈上升趋势;农田年NPP总量在2000—2015年整体上趋于平稳。（2）高中低产田面积占比分别为66.03%、27.04%和6.93%。2000—2015年NPP具有很强的空间聚集性且呈逐年增强趋势,并随空间距离增加聚集性减弱;江汉平原NPP主要呈高—高聚集和低—低聚集特征。（3）江汉平原农田NPP显著上升、无显著变化和显著下降区域面积分别占1.30%、69.50%和29.20%。     

省级“双评价”的理论思考与实践方案——以浙江省为例

资源环境承载能力与国土空间开发适宜性评价（“双评价”）在国土空间规划体系中发挥着重要的基础性作用,是空间决策科学性和空间治理有效性的基本保障。从省级国土空间规划的定位出发,剖析省级国土空间规划对“双评价”科学支撑和简单适用的基本要求,总结当前省级“双评价”面临理论与实践的挑战。在此基础上,构建了一套“三维内涵—一对关系—两种尺度—四个层面”的省级“双评价”方案,深入挖掘资源环境承载的能力、压力、潜力三维内涵,立足于承载力与适宜性之间的逻辑联系,以浙江省为案例,从县级行政区和栅格单元两种尺度开展了“双评价”实践,并从优势短板识别、要素空间统筹、开发时序安排及空间格局优化四个层面支撑省级国土空间规划的编制。旨在为省级“双评价”提供一种可行、科学、实用的评价框架,为国土空间规划中布局优化、结构调整、指标分解等实践提供支撑。     

北京市水资源管理“三条红线”指标体系与评价方法

为将最严格的水资源管理制度落到实处,实现制度的可量化和可操作化,论文构建了水资源管理“三条红线”指标体系,分阶段与国家“五年规划”同步实施,并提出“三条红线”评价方法。然后以北京市为例,预测其2015 年“三条红线”控制指标的目标值;在此基础上对北京市各区县2011 年的水资源管理“三条红线”进行评价,并对达标情况进行分级。最后,分别给出各区县水务管理改进重点和方案。房山区和大兴区为5 级区,总量控制、效率控制和污染控制均需加强;城六区为4 级区,总量控制和效率控制是管理重点;通州区和昌平区为3 级区,需要加强污染控制;门头沟区、顺义区和延庆县为2 级区,水资源管理重点各不相同;怀柔区、平谷区和密云县为1 级区。     

基于BP神经网络的水环境承载力预警研究——以北运河为例

为了预测水环境承载力未来可能出现的超载状态并提出警告,达到水环境风险管控的目的,本文构建了基于BP神经网络的水环境承载力预警方法体系,并在北运河流域开展了实证研究.所构建预警模型包括COD、氨氮、总磷承载力预警子模型和水资源承载力预警子模型,且模型拟合效果较好（平均绝对百分比误差在20%左右）.研究结果表明：朝阳区、海淀区等8个行政区落在了红灯重警区域,水环境承载力超载状况最为严重;位于北运河中下游的石景山区、广阳区、北辰区和香河县处于橙灯中警区域;昌平区、顺义区等5个行政区处于黄色轻警区域;怀柔区和延庆区处于绿色无警区域,状况较好.最后,为了排除警情,基于双向调控的原则,本文从水环境全过程控制角度,分别对各区域提出了调控区域人口规模及经济发展方式、治理面源污染等具体排警措施.     

北京市农作物虚拟水含量分布

采用灌溉定额法对北京市各区县粮食虚拟水含量和蔬菜虚拟水含量历年的分布进行了计算和分析,并将其与北京市地下水资源分布和开采状况进行了现状对比.结果表明:①各区县粮食虚拟水含量总体上均呈下降趋势,但延庆县的粮食生产会给当地地下水资源带来较大的压力;②顺义区、大兴区,平谷区蔬菜历年的虚拟水含量总体呈增长趋势,在全市蔬菜虚拟水总量中所占的比例依次逐渐增大,而海淀区、丰台区、朝阳区蔬菜历年的虚拟水含量在全市所占的比例呈逐渐减小趋势;③北京地区历年的粮食虚拟水含量总和整体呈现下降趋势,蔬菜虚拟水含量总和略呈增长趋势,但是二者虚拟水含量的总和呈现下降趋势,这与北京市近年来的农业种植结构调整政策是相符合的.     

2015～2017年北京及近周边平房燃煤散烧及其污染排放遥感测算

利用2015~2017年8~9月2 m级高分辨率遥感影像，对北京市平原区平房面积和分布进行遥感监测，其中2017年增加北京周边地区（廊坊、保定）的监测，获取平房信息，并利用平房采暖面积调查、燃煤量入户抽样调查等技术手段，估算了北京及周边地区平房燃煤总量，同时结合排放因子，测算了燃煤PM_2.5、SO₂、NO_x的排放量.结果表明2015~2017年，北京市平原区平房燃煤量大幅度下降，燃煤总量下降了75%，煤改电（气）措施效果显著.现阶段（2017年）北京城六区、南部平原城乡地区基本实现"无煤化"，燃煤散烧主要集中在北部平原区，其中昌平、顺义区燃煤量均超过30万t，平谷、延庆区的燃煤量在15万t以上.从空间分布来看，2015年燃煤量空间呈环状分布，2016年呈半环状，燃煤集中在位于环面区域的昌平、顺义、通州、大兴区.2017年各区平房燃煤所产生的大气污染物排污量差别明显，其中昌平区的SO₂和NO_x排放量最高，分别为1113.3 t和279.2 t.2017年保定、廊坊市煤改清洁能源工作初见成效，但燃煤总量依然较大，煤质差、使用方式粗放，燃煤强度由北至南逐渐增大.保定、廊坊市平原区燃煤量分别约为1043万t和407万t.保定市近郊村庄燃煤量普遍较少，北市、南市和新市区村庄燃煤量均低于5万t.廊坊市平原区燃煤量空间分布较为平均，其中文安县平原区燃煤量最多，为69万t，大厂回族自治县燃煤量最低.     

北京湿地生态系统重要服务功能及其价值评估

论文基于北京市湿地资源调查数据,重点评估了湿地调蓄洪水、供给水源、净化水质、蒸发降温和维护生境等重要生态服务功能及其价值。结果表明,2014年北京市湿地面积5.14×10⁴ hm²,其中46%为自然湿地,并集中分布在密云、房山和门头沟等远郊区。北京市湿地生态系统年均调蓄洪水20.75×10⁸ m³、供给水源9.44×10⁸ m³、净化水体污染物（COD）4.22×10⁴ t、蒸发吸热3.03×10¹² kJ,并维护着较高质量生境0.96×10⁴ hm²,其经济价值分别为158.95×10⁸、11.89×10⁸、1.69×10⁸、4.21×10⁸和10.84×10⁸元。虽然这些重要生态系统服务的78%来自于北京市远郊区的湖库与河流湿地,但是主城区湿地同样提供着重要的生态服务功能,且受益人群数量较高,因而更需重点保护。     

北京市污水资源化利用现状及其对策分析研究

北京是水资源严重匮乏的城市,水资源短缺已经成为制约北京经济社会可持续发展进程的重要因素.污水资源化将城市污水进行加工处理,转化为达标的、可供人们二次利用的合格水资源,既能增加水源,又能减少水环境污染,是解决北京目前水资源紧缺问题的最为有效的途径.文章梳理了近年来北京市污水资源化利用的发展现状,指出了北京市污水资源化利用所面临的困境,并提出了加快北京市污水资源化利用的对策.     

北京市饮用水源水重金属污染物健康风险的初步评价

对北京市城区8个区和郊区10个区、县120个样点的饮用水中Cu, Hg, Cd和As的浓度进行了调查研究,并应用目前美国环保局推荐的健康风险评价模型对北京市各区县饮用水中重金属所引起的健康风险作了初步评价.结果表明,城区8个区和郊区10个区、县重金属的平均浓度范围分别为Cu:0.81～6.96 μg·L^-1,Cd: 0.34～0.82 μg·L^-1,Hg: 0.10～0.74 μg·L^-1,As: 0.19～3.02 μg·L^-1.通过饮水途径所致健康风险中,As在通州区所引起的致癌风险最大(2.0×10^-5·a^-1),Cd在昌平区的致癌风险最大(2.3×10^-6·a^-1), 但均低于国际辐射防护委员会(ICRP)推荐的通过饮水途径最大可接受风险水平(5×10^-5·a^-1);在北京市通过饮水途径引起的非致癌健康风险中,Hg的风险最大,Cu次之,但是两者风险水平均在10-8～10^-9·a^-1,远低于ICRP推荐的最大可接受风险水平.     

长春市1998-2008年玉米虚拟水量动态变化研究

长春市玉米种植面积约占全市粮食种植面积的60%。通过对长春市1998-2008年玉米虚拟水量的计算与分析,探讨其时空分异规律,为长春市玉米生产的可持续发展提供科学依据。11年来长春市玉米虚拟水量呈现不断波动趋势,分别在1999年、2004年和2007年出现高峰值,2003年呈现最低值。对比分析1998年、2004年和2008年五县市区玉米虚拟水量的空间分布,1998年五县市区虚拟水量只分为四个等级,没有达到第五等级;2004年农安县达到第五等级,位居首位,榆树市虚拟水量仍然为第三等级,排名第2,德惠市和九台市均由第一等级上升为第二等级,排名第三,市区位于第一等级,排名最末。到2008年,榆树市由第三等级上升到第四等级,九台市由第二等级下降到第一等级,其他各县市区虚拟水量等级没有变化。     

江苏沿海地区可承载城乡建设用地能力及匹配性评价

城乡建设用地是土地利用的重要类型,确定区域可承载城乡建设用地能力即承载规模和承载边界对土地利用开发具有重要的指导意义。研究从生态限制与适宜性的角度尝试确定城乡建设用地的承载能力,选择地形条件、地质条件、土壤条件、陆域生物多样性保护和水生态保护5个方面的指标要素作为城乡建设用地空间扩展的生态约束条件,基于GIS空间分析方法和“水桶效应”原理,对江苏沿海地区综合生态适宜性和城乡建设用地可承载性进行评价,制作了综合生态适宜性和可承载性格局分布图,确定了江苏沿海地区城乡建设用地承载阈值及其分布,统计了各县市区可承载城乡建设用地丰度,比照江苏沿海地区现状建设用地分布图与城乡建设用地可承载性分布图,开展了可承载与现状城乡建设用地匹配性评价,核算了城乡建设用地承载潜力,得到江苏沿海地区、南通市、盐城市和连云港市承载潜力分别为14.37%、15.29%、12.58%和17.07%,从而为江苏沿海地区城乡建设用地的优化配置和差异化管理决策提供依据。     

基于熵权法和聚类分析法的成都市空气质量综合评价

传统方法在评价大气环境质量中存在因素较为单一等缺点,文章综合考虑多评价单元的多种指标,运用熵权系数法对成都市各区域AQI进行计算,以区域AQI年均值,区域年污染天数两个评价参数,构建成都市现阶段各区域空气质量状况的指标体系。同时利用聚类分析方法对成都市21个区县,根据空气质量指数AQI日均值进行结果验证。研究结果表明:郫县,青白江区和新都区综合评价等级最高,均在8.5以上,体现出这三个区域空气质量状况较差,综合评价等级较低的都江堰和蒲江县AQI年均值也较低,污染天数很少,其余区域的评分和其AQI以及污染天数均相符合,可以得出该综合评价模型可以很好的很客观的反映出各区域的空气质量状况。聚类分析呈现出较好的聚类效果,整个成都市各区域空气质量均值分布分为四大区域,较符合实际结果,可以为其他城市的空气质量综合评价提供一定的参考。