空间溢出视角下的城市水环境影响因素研究——以太湖流域城市为例

随着经济社会的发展,人类对城市水环境系统的结构与功能改造能力强劲,除自然因素外,水环境状态为人类污染行为与治理行为共同作用下的集中体现。为分析城市水环境效应,以太湖流域为例,基于PSR模型对流域各市2010～2018年的水环境状态进行测度,并检验其空间相关性,采用杜宾模型重点分析了社会经济发展等因素对城市水环境状态的影响以及其空间溢出效应。结果表明：2010～2018年间太湖流域各市的水环境状态均有不同程度的提升,相比而言,位于流域下游区域的嘉兴和上海的水环境状态较差;城市间的水环境状态存在着正向的空间溢出关系,具有“一荣俱荣,一损俱损”的现象;人口集聚对所在城市的水环境状态有负向效应,经济发展与外商投资为显著的正向效应;对周边区域的影响作用来看,人口集聚、科技创新和耕地面积的负向溢出显著,建设用地面积和产业集聚为正向溢出;太湖流域城市产业集聚发展趋于成熟,能实现经济与环境的协调发展;然而来自农业的面源污染是不可忽视的制约水环境改善的影响因素。最后,根据研究结果为城市水环境改善提出加强跨区域协同治理、引导城市土地集约式发展、加强农村水环境治理等政策建议。     

基于ESEF的水生态承载力评估——以太湖流域湖州市为例

以基于生态系统服务的生态足迹(ESEF)为基础的水生态承载力评估方法,综合考虑了水量支撑、水质限定和水生态稳定三方面特征,从而实现了足迹方法对水生态系统承载能力的有效表征。然而,如何界定水产品、水资源和水污染足迹以及承载力之间的关系,是目前研究的重点和难点。以太湖流域上游湖州市为例,探讨了在考虑或不考虑水质标准与环境功能分类的情况下,如何利用求并集法或求平均值法进行基于ESEF的水生态承载力评估。研究表明,两种方法均反映出湖州市人们对水生态系统服务的消费需求超出了当地水生态系统的供给能力,需求与供给之间的差距对当地水生态系统的可持续性造成影响。综合考虑水产品供给、水量支撑和水质保障三方面因素,湖州市水生态系统可承载的人口与经济规模为现状水平的95%;如果增加对水质标准和环境功能分类的考虑,则湖州市水生态系统的承载能力仅为现状水平的79%。虽然求并集法的计算结果更有说服力,但是求平均值法则提供了在更小尺度上研究的可能。     

基于变权灰色云模型的江苏省水环境系统脆弱性评价

水环境系统脆弱性是水资源利用与生态环境研究的热点问题,通过研究水环境系统的内在机理,综合考虑影响水环境系统脆弱性的资源、环境、经济、社会等因素,借助驱动力-压力-状态-影响-响应-管理（DPSIRM）框架构建水环境系统脆弱性评价指标体系。在此基础上,构建基于变权灰色云模型的评价方法,对2004~2014年江苏省水环境系统脆弱性进行评价。结果表明：2004~2014年水环境系统脆弱性指数由47.056提高到63.210,脆弱性等级由“重度脆弱”演化为“中度脆弱”,并长期维持在“中度脆弱的”等级,2014年出现了向“轻度脆弱”状态转变的趋势。分析各个子系统对水环境系统脆弱性影响程度可知,影响子系统和响应子系统对江苏省水环境脆弱性系统的影响程度逐年增加;而压力子系统和管理子系统对水环境系统脆弱性的影响程度逐年下降;其它子系统对水环境系统脆弱性的影响维持在一定水平小幅度波动。     

基于演化博弈理论的流域生态补偿研究——以太湖流域为例

进入21世纪以来,在中国经济快速发展的同时,生态环境也进一步恶化,转变经济增长方式、保护生态环境、实行环境污染问责制势在必行,生态补偿作为生态环境治理的有效手段被广泛关注。流域水资源的整体性及资源外部性等特征要求上下游要共同承担生态环境保护,如何建立合理的上下游之间生态补偿标准模型,成为流域管理中急需解决的问题。本文以流域生态治理为研究对象,通过上下游地方政府博弈情景设定,建立演化博弈理论模型,说明在地方政府自主选择过程中对于社会最优的环境保护(保护—补偿)策略不会达到稳定均衡状态,必须引入上级监督部门约束因子,才能确定出最优环保(保护—补偿)策略状态稳定时的惩罚金范围。基于设定模型,以太湖流域为例,建立非参数回归计量模型,通过局部线性回归的方法,计算出超标每吨化学含氧量(COD)的惩罚金额至少为1.95万元,说明在现有的1.50万元的惩罚金额下最优保护—补偿策略是非稳态均衡策略,对于流域生态环境治理具有较强的实际应用价值。     

基于相对承载力的区域可持续发展研究——以江苏省为例

采用相对承载力的研究思路和计算方法,分析了1996～2005年相对土地资源承载力、相对经济负载力和综合承载力及其演化过程,在此基础上分析了江苏省可持续发展存在的问题,提出了可持续发展的对策。结果表明：①综合承载力从1996～2005年一直处于富余状态,并且有逐年上升的趋势。相对经济负载力一直处于富余状态,而相对土地资源承载力却始终处于超载状态;相对经济负载力对综合承载力的贡献大于相对土地资源承载力,相对经济负载力的提高是综合承载力快速提高的原因。②区域富余状态差异明显,苏南地区处于极度,苏中地区处于轻度,而苏北地区处于超载。③相对土地资源承载力与相对经济负载力的不协调发展是江苏省可持续发展战略中需要重点解决的问题。④大力发展经济、合理利用资源、促进区域协调发展是实现可持续发展的关键。     

基于改进模型的区域生态足迹动态分析——以江苏省南通市为例

20世纪90年代以来,生态足迹模型作为定量化可持续评价的重要理论方法得到了广泛的应用。基于传统生态足迹模型,结合遥感产品净初级生产力数据,构建了基于净初级生产力的生态足迹模型,调整了均衡因子和产量因子,并增加了污染物账户。在此基础上,应用传统模型和改进后的模型分别计算了南通市2000~2013年的生态足迹。结果表明:(1)传统生态足迹模型和改进模型下的南通市2000~2013年人均生态足迹都是稳步增长的,改进后的模型变化较小;(2)南通市2000~2013年生态承载力虽有所波动,但整体上呈下降趋势;(3)南通市连续14年出现生态赤字,从2000年的0.308 6 hm~2/人上升到0.587 7 hm~2/人,生态系统处于不安全状态,生态系统的稳定性降低。可见,改进的生态足迹模型能更准确地反映研究区自然资源利用状况。最后,针对南通市生态不安全状况,从土地结构、能源消费等方面提出减少生态足迹的建议。     

基于正态云模型的区域矿产资源可持续力评价

矿产资源是人类生存和社会可持续发展的基础,研究区域矿产资源的可持续力发展水平、能力和发展趋势,不仅仅是个地区问题,更应是资源保障问题,因而对我国资源承载能力和可持续发展具有十分重要的意义。针对当前区域矿产资源可持续力定量测度研究较少,且现有评价方法不能同时兼顾指标的模糊性与随机性的难题,该研究将正态云模型引入区域矿产资源可持续力综合评价。从资源、经济、环境(含人口)三方面构建矿产资源可持续力评价指标体系,基于正态云模型结合改进的层次分析法,不仅使得指标特点得以保真,而且各指标权重的计算量也大大减少,提高了评价方法的适用性。以湖南省2010—2015年间的矿产资源为研究对象,进行矿产资源可持续力定量测度。结果显示,6年间,湖南省矿产资源可持续力状态虽然始终处于III级(一般)状态,但可持续力综合值从2.600 0上升到3.070 8,区域矿产资源可持续力水平有日趋增加态势;个别评价指标仍处于较弱状态,单位GDP能耗量、万元工业产值中矿业产值比率、人口密度单因子得分值均2.5,表明这些指标相对较弱,有待进一步采取相关措施进行改善。该评价结果与实地调研基本吻合,表明该方法是可行的。本方法在定量评价中能兼顾随机性和模糊性,且计算过程简便,结果可靠,能为矿产资源定量评价提供参考。     

基于控制单元的水环境容量核算研究——以锦江流域为例

水环境容量核算是流域水环境容量总量分配的重要依据,关系到流域水质目标的实现。控制单元作为流域水环境管理的一个基本实施单位,以其为基础开展水环境容量核算,对于科学制定控制单元容量总量分配具有重要意义。以江西省锦江流域为例,根据水环境容量核算的基本原理,结合锦江流域的污染状况、水质现状和水环境功能区划,对流域各控制单元COD和氨氮的水环境容量进行分析,结果表明,控制单元的水环境容量与其内排污口的分布及功能区水质目标密切相关,COD的水环境容量以高安控制单元的最大,为 21 811 t/a;其次为上宜控制单元,为 21 168 t/a;再次为新丰控制单元,为 14 493 t/a;万载控制单元的最小,为 7 607 t/a。氨氮的水环境容量在各控制单元的分布特征与COD的略有不同,以上宜控制单元的最大,为790 t/a;其次为高安控制单元,为664 t/a;再次为新丰控制单元,为462 t/a;万载控制单元的最小,为303 t/a     

流域过境水对流域水循环的影响——以太湖流域地表水平衡为例

流域水循环是流域生态系统的核心,其中流域过境水是流域水循环的一个重要要素。通过对大量有关太湖流域水文资料的流域水平衡分析,初步探讨太湖流域过境水对流域水循环的影响。结果显示太湖流域是长江流域中受过境水强烈影响的一个子流域。在太湖流域,流域过境水的引入扩大了流域水循环总的通量,影响了流域水循环的路径,改变了流域水循环水的配置格局。同时水循环作为流域内物质运输的介质,流域过境水的引入对太湖流域内物质的运输有不可忽视的影响,其中最重要的就是影响了污染物的运输,增加了污染物在太湖当中的沉积与滞留     

基于产业细化和多要素约束的白洋淀流域水环境承载力系统动力学模拟与调控

为达到水环境承载力和区域经济协调发展的目的,运用系统动力学方法构建了包括17个细化工业类型在内以及受水资源、水污染、水生态多要素约束的白洋淀流域水环境承载力系统动力学模型,通过敏感性分析获得了32个敏感指标,同时结合当地实际发展需求,通过设置6种适用于白洋淀流域的水环境承载力调控情景,得到2017～2035年白洋淀水环境承载力情景模拟与调控结果：(1)如果维持现状,人口和经济的增长会导致各方面对水资源需求增多、水体污染加剧,2020年以后将出现水资源缺口,并且缺口将进一步增大,2021年以后同时会出现水污染加剧的状况。(2)与现状情景相比,单独采取产业结构调整措施或水环境保护措施可使得未来一段时间内白洋淀流域水环境超载情况改善10.78%或10.42%,GDP增加0.22%或0.26%;如果采取更严格的水环境保护措施,改善效果将更好为34.56%,但是GDP会减少5.06%,经济发展受到较大限制;因此,考虑经济和环境协调发展的可持续发展型情景方案更优,GDP增加0.22%时对水环境超载情况改善更为明显为16.23%。(3)综合以上分析,必须统筹规划,大力发展高端高新产业和服务业,合理调...     

基于最小累积阻力模型的农村居民点用地生态适宜性评价——以都江堰市为例

农村居民点用地是乡村聚落景观的重要组成部分,其新建或重建过程从空间上来看是其与内部和周围环境之间相互竞争控制与覆盖的过程。在我国城市化加速推进的背景下,农村居民点用地却不降反升,其空间布局与扩张对自然生态环境的影响及反馈还考虑不足。借鉴景观生态格局的相关理论与方法,运用最小累积阻力模型,以都江堰市为例进行农村居民点用地的生态适宜性评价与分析。结果表明：（1）近十年来,研究区各土地生态适宜性分区空间分布相对集中,生态较适宜与高度适宜区域有一定程度的收缩,而较不适宜与不适宜区域则扩张明显,“一减一增”的鲜明对比表明人类活动对当地景观生态格局的干扰在明显增强;（2）不同时间段农村居民点用地的生态适宜性变化存在明显差异,在生态不适宜区,农村居民点的数量与面积始终保持了较高的增长势头,而中等适宜及以上等级区域的农村居民点数量与面积则经历了先增加后减少的变化趋势;（3）农村居民点用地的生态适宜性处于不断变化之中,2005~2010年和2010~2015年,分别有559.39和781.11 hm2的农村居民点生态适宜性等级发生了变化。研究结果对于加强当地重要生态景观单元的保护,协调人与土地、人与自然之间的矛盾,提高农村土地资源的利用效率和制定村庄建设发展规划等具有一定的实践指导意义。     

基于DEA模型的区域生态环境建设绩效评价——以江苏省苏州市为例

选取生态系统服务价值、生态绿当量、人均生态足迹赤字和环境质量综合指数作为区域生态环境质量表征指标,借助DEA模型对区域生态环境建设过程中劳动力投入、资金投入、技术投入和资源投入的绩效进行评价,结果表明:(1)苏州市10年来生态环境建设总体而言绩效良好,DEA有效年份占30%,弱有效年份占20%,无效年份占50%,并且无效年份的效率指数都在0.97以上;(2)导致苏州市最近5年生态环境建设DEA无效的原因主要是乔资源投入不足,生态用地成为区域生态环境建设刚性约束;(3)通过调整生态环境建设要素投入比例,各种生态环境指标值都将有所提高,区域生态环境质量也将显著改善;(4)地区生态环境建设绩效下降还受地区人口数量增加、人均生态占用增长、生态环境累积效应影响.最后从促进区域社会经济与生态环境协调发展的角度提出相关建议.     

基于DEA模型的区域生态环境建设绩效评价——以江苏省苏州市为例 

选取生态系统服务价值、生态绿当量、人均生态足迹赤字和环境质量综合指数作为区域生态环境质量表征指标，借助DEA模型对区域生态环境建设过程中劳动力投入、资金投入、技术投入和资源投入的绩效进行评价，结果表明：（1）苏州市10年来生态环境建设总体而言绩效良好，DEA有效年份占30％，弱有效年份占20％，无效年份占50％，并且无效年份的效率指数都在0.97以上；（2）导致苏州市最近5年生态环境建设DEA无效的原因主要是资源投入不足，生态用地成为区域生态环境建设刚性约束；（3）通过调整生态环境建设要素投入比例，各种生态环境指标值都将有所提高，区域生态环境质量也将显著改善；（4）地区生态环境建设绩效下降还受地区人口数量增加、人均生态占用增长、生态环境累积效应影响。最后从促进区域社会经济与生态环境协调发展的角度提出相关建议。     

滨海旅游环境承载力评价与量化测度研究——以山东半岛蓝色经济区为例

旅游环境承载力是区域旅游可持续发展的重要评判依据,目前国内外旅游环境承载力研究方法和技术手段仍显不足,多以静态评价分析为主,缺乏动态预测研究,旅游环境承载力定量研究的技术与方法尚需深入探索。本文结合滨海旅游的自身特点,构建由资源、生态、经济、社会四个承载子系统构成的滨海旅游环境承载力评价体系,按照评价体系的层次结构构造判断矩阵,采用层次分析法确定评价指标权重,运用物元评价模型和灰色预测模型,对山东半岛蓝色经济区滨海旅游环境承载力水平进行量化测度与系统分析。结果表明,半岛蓝色经济区滨海旅游环境各个承载子系统存在一定的承载差异,滨海旅游资源和生态环境承载能力较强,滨海旅游经济和社会环境子系统还有较大的承载空间;从时序变化上看,滨海旅游环境综合承载能力不断提高,并呈现可持续的运行态势;从空间差异上看,青岛、烟台、潍坊和威海四个城市滨海旅游环境承载状态处于"良好"等级,而东营、日照和滨州三个城市滨海旅游环境承载状态处于"一般"等级。因此,提高区域整体承载潜力,平衡地区承载差异,对于促进半岛蓝色经济区滨海旅游资源有序开发和滨海旅游产业合理布局具有重要的现实意义。     

聚落景观格局的空间粒度转换响应及其机理分析——以江苏省镇江地区为例

以镇江地区第二次土地调查（2009年）1〖DK〗∶10 000土地利用现状数据为主要数据源,运用GIS和景观格局分析方法,研究了按照中心属性值法和面积最大法从现状数据粗化为30 m、100 m、500 m和1 000 m栅格和矢量数据的聚落景观格局变化特征及机理。结果显示：最大面积值法生成数据各景观类型的面积相对误差较大,特别是其它土地,在空间粒度为1 000 m时消失,中心属性值法在空间粒度转换中的面积相对误差较小,并且是随机的;在聚落景观变化方面,研究区斑块密度、聚集度指数和斑块结合度指数降低,分维数、最大斑块指数和平均邻近距离升高,说明聚落景观斑块破碎化降低、斑块面积扩大并趋于成片成团、空间分布更为离散等特征;聚落景观格局变化表明最大面积值法突出整体分布规律,中心属性值法突出聚落景观的空间分布特性;基于最大面积值法的聚落景观格局的空间粒度转换响应与其斑块面积结构和空间邻接有所关联     

丘陵山区都市边缘农村居民点土地利用空间特征分析——以重庆两江新区为例

分析丘陵山区都市边缘的农村居民点土地利用空间特征,对于科学认识自然条件与社会经济发展交错影响下的新型农村人地关系具有重要意义。以重庆市两江新区为例,从居民点用地规模特征、居民点空间分异特征、居民点分形特征以及居民点空间格局四方面对农村居民点土地利用空间特征进行了分析。结果表明:两江新区农村居民点用地规模表现出明显的地域差异,在区域内部,受高程、坡度、地质灾害分布、水系、城镇和交通的影响,农村居民点用地表现出较强的空间分异特征,其中有相当一部分居民点的交通及基础设施条件亟待改善;两江新区内农村居民点分形维数介于1.12~1.53之间,由西南向东北方向逐步增大,围绕城市呈现"扇形圈层结构"特征,距离城镇越远农村居民点斑块结构越复杂;从居民点空间格局来看,两江新区镇域尺度上的农村居民点呈现出集聚、均匀与随机3种分布状态,图斑尺度的居民点受地形约束总体上呈条带状分布,在此基础上城镇发展的极化作用吸引农村居民点向城镇集中,形成若干聚集区。研究结果可为丘陵地区开展土地整治及模式探讨、土地利用规划筹提供参考。     

基于MCR模型的农村居民点布局适宜性分区及优化模式研究——以南京市六合区金牛湖街道为例

农村居民点布局适宜性分区是实现布局优化的基础,也是改善农村生产生活条件、实现耕地占补平衡、统筹城乡发展的重要途径。以南京市六合区金牛湖街道为例,利用GIS技术分析了研究区农村居民点分布现状,采用最小累积阻力模型（MCR）实现了农村居民点布局适宜性分区,从而为农村居民点整理项目实施和村镇建设规划提供了科学依据。研究结果表明：（1）金牛湖街道农村居民点现状在整体上存在“布局松散、面积零碎”的问题;各村（社区）之间地域差异明显、分布不均衡;在空间布局上呈现出沿“低坡度、低高程、交通便利”地带分布的显著特征;（2）按农村居民点布局适宜性程度,可将金牛湖街道划分为5种适宜性分区。其中,高度适宜区占街道总面积的165%,总体上能满足农村居民点用地需求;（3）基于农村居民点现状分析及适宜性分区结果,将各村（社区）划分为“就地城镇化”、“内部整改”、“逐步迁村并点”3种优化模式,并从宏观层面上提出优化路径     

湖域工业初始排污权纳什议价模型研究——以江苏省太湖流域纺织行业为例

针对湖域工业初始排污权定价问题,文章从多利益相关者合作视角出发,结合我国现阶段基本国情,利用合作博弈理论构建了基于多利益相关者合作的湖域工业初始排污权纳什议价(Nash-Bargaining)定价模型。即在满足湖域水环境排污权总量控制及区域产业规划调整方案的前提下,通过政府主体与行业主体之间考虑议价能力系数λ影响的Nash-Bargaining,求解符合价格约束的行业初始排污权价格的最大满意解。其中,价格约束通过求解行业治污成本函数的Aumann-Shapley值给出。并以江苏省太湖流域纺织染整行业为例,针对湖域工业点源氨氮初始排污权定价问题,对比分析了Nash-Bargaining定价模型与江苏省太湖流域现行氨氮类资源价格,结果表明:议价能力系数λ对Nash-Bargaining定价模型影响显著,λ的合理区间为0.5≤λ≤0.7,现行氨氮初始排污权价格对应于0.3<λ<0.4时的情况,不利于初始排污权资源的可持续利用;现行氨氮初始排污权价格的标准化系数ξ=0.91,以λ=0.6时的价格为例,Nash-Bargaining定价模型所给出的价格的标准化指数ξ=0.85,具有比现行价格更强的资源补偿性能,考虑到太湖流域污染现状,Nash-Bargaining定价模型所得价格可行性更强。因此,建议适当调高氨氮初始排污权价格。     

基于资源环境承载力与开发建设适宜性的国土开发强度研究——以江苏省为例

以江苏省为研究区域,运用特尔斐法、线性拟合预测、Kaya分解模型和多要素空间叠置分析等方法,测算未来各地市基于资源环境承载力与开发建设适宜性的可承载国土开发强度,进而识别影响区域建设用地扩张的限制性因素。结果表明：（1）不同资源环境要素对江苏省建设用地扩张的约束作用呈现显著差异,水资源对国土开发的承载水平总体稍高于环境承载水平,而碳峰值承载水平为三者最低;（2）“不适宜”开发区主要分布在湖泊湿地和沿海滩涂地区,“适宜”开发区则以苏锡常环太湖一线、宁镇扬盐沿长江一线和滨海沿线为轴带集聚分布;（3）各地市未来可承载国土开发强度呈现地域性、时间性和结构性差异,苏南地区主要面临环境和碳排放的双重约束,苏中和苏北则受水、环境和碳排放的交替约束。国土开发强度承载水平预测可为制定区域差异化的用地规模调控与生态保护政策提供理论与数据支撑。     

基于协调发展视角的区域发展差异研究——以江苏省为例

20世纪90年代以来,区域差异研究成为学术界和政府管理者关注的热点领域.长期以来学者们主要以单一经济指标或复合经济指标作为衡量因子,分析区域经济差异时空演变及差异背后的自然、社会、经济驱动机理.从可持续发展的角度看,区域发展不单是区域经济的发展,而应是社会、经济与资源环境三方面的协调.基于这一理解,从可持续协调发展人手,建立了区域发展综合评价指标体系,选取了表征社会进步、经济发展和资源环境支持3个方面的27个因素作为评价指标,分析了区域综合发展的测算方法,提出了综合发展指数和发展协调指数.在案例分析中运用所设计的测度方法对江苏省内县级行政单位的综合发展进行了评价和分析.