基于驱动力-压力-状态-响应模型的黄河流域甘肃段生态系统健康评价

基于驱动力-压力-状态-响应(DPSR)模型和熵权-变异系数综合赋权法对2010—2020年黄河流域甘肃段57个区(县)生态系统健康进行评价,分析各流域及各区(县)生态系统健康等级时空演变及障碍因子,有助于发现生态系统问题并提出合理的管理恢复策略。结果表明,2010—2020年黄河流域甘肃段生态系统健康状况整体显著提升,2013—2016年生态系统健康状况较差,2016年后健康状况得到明显改善。黄河干流流域1健康程度较高且健康值变化幅度最大,洮河流域健康状况改善较大,其余流域健康程度低且健康值涨幅较小。在整体准则层层面,黄河流域甘肃段驱动力、压力指数波动增长,状态与响应指数持续上升,表明2010—2020年黄河流域甘肃段生态系统健康状况得到稳定改善。人口增长、人均水资源量、建设用地比例和工业固体废物综合利用率等是影响黄河流域甘肃段生态系统健康等级变化的主要因素。优化土地利用、促进人口均衡分布、推动水资源均衡分配以及加强生态环境保护与修复是促进黄河流域甘肃段绿色发展与生态屏障建设的有效措施。     

黄土高原地区水资源承载力动态变化及灰色拓扑预测——以山西、陕西、宁夏、甘肃四省为例

研究水资源承载力对促进区域水资源的合理开发和保证经济可持续发展具有十分重要的作用.文章采用模糊综合评价方法,以水资源利用率、降水量、人均占有水量和生态用水量作为评价因素,首次对黄土高原水资源承载力进行了大尺度综合评价,并建立灰色拓扑预测模型对其动态变化进行预测,在此基础上提出了黄土高原水资源可持续利用对策.结果表明:黄土高原四省水资源承载力在1994-2004年间总体上呈缓慢上升趋势,水资源开发潜力呈微弱增大趋势;但值得注意的是,黄土高原水资源开发已有一定规模,其水环境仍十分脆弱,需要进一步作好节水和水资源的保护工作.     

基于承载力提升视角的村镇资源环境承载力评价研究：以北京大兴区采育镇为例

资源环境承载力评价是一系列国土空间规划的基础,是空间管控底线的重要组成部分。以北京大兴区采育镇作为案例区进行村镇尺度承载力评价探索,建立基于"驱动力-压力-状态-影响-响应"即DPSIR模型的承载力综合指标体系,分析镇内资源环境状况,得到各村承载力评价分级结果和基于承载力提升的空间规划方案评估结果。结果表明,采育镇内各村资源环境状态存在较大差异,这主要是由于各村人口密度、用地集约程度差异导致,也与各村用地结构、经济发展模式直接相关。该研究对未来小尺度承载力评价思路提出展望,同时为其他地区小尺度资源环境承载力评价提供参考。     

基于压力—状态—响应概念框架的可持续水资源管理指标体系研究

基于压力－状态－响应概念框架,充分考虑可持续隶资源研究的特点和目标,提出持续水资源管理指标体系,并应用于深圳东部供水水源工程可持续管理的评价。     

重庆市生态足迹时间序列动态特征及其驱动因子分析

生态足迹是近年来广泛用于评价区域发展可持续性的重要方法.基于生态足迹计算模型,利用自然资源和能源消费的统计数据,对重庆市1997-2005年的人均生态足迹序列进行了计算;在此基础上,根据区域社会经济发展与生态足迹变化的作用机理选择了6个社会经济发展相关指标作为自变量,运用主成分回归方法,建立了人均生态足迹的驱动因子分析模型,揭示了驱动生态足迹序列变化的主要因素.计算结果显示,直辖以来,重庆市人均生态足迹总体呈上升趋势,由1997年的1.1244hm2增加到2005年的1.490 3 hm2,而由于耕地占用等原因,人均生态承载力却在逐年减少,从1997年的0.507 5 hm2减少到2005年的0.465 2 hm2,导致该地区人均生态赤字逐年扩大,呈相对不可持续发展状态.驱动力分析模型表明:重庆市社会经济发展对人均生态足迹增长具有强烈的驱动作用.直辖以来,一方面随着工业化、城镇化进程的加快以及消费水平的提升,人均生态足迹也相应同步增长;而另一方面,由于目前的产业和工业结构调整力度有限,因此它们尚未有效发挥降低区域生态足迹的作用.     

基于灰色-马尔可夫藕合模型的区域建设用地需求预测

建设用地需求的中长期准确预测是当前土地资源规划和利用的重点和难点。本文将灰色和马尔可夫两种预测模型相结合,建立灰色-马尔可夫藕合模型,以广东省揭阳市为例,对1997到2010年间主要建设用地规模进行了需求预测,同时与其它几种常规的预测方法进行了比较。结果表明,人文驱动力相关预测法误差相对较大,其中国内生产总值(GDP)相关法准确度要优于人口相关法。趋势线法计算简单,预测准确度也相对较高,但只适于短期预测。灰色预测法精确度较高,计算需要模型的支持、专业性强。灰色-马尔可夫预测法由于是对灰色预测的偏离值进行了纠正,因而准确度最高。尽管该方法需要大量数据的支持,计算量大,但仍是值得推荐的高准确度的区域建设用地的专业预测方法。     

珠江三角洲城市群生态安全评价及态势分析

着眼于珠三角地区生态环境问题,进行城市群生态安全评价及预测研究,以掌握珠三角城市群生态安全时空分异,为地区生态安全维护与管理决策提供参考。基于PSR模型,从资源、环境、人口和社会经济等方面选取15个指标,构建珠三角城市群生态安全评价指标体系;利用加权平均法对珠三角各市及城市群1978—2015年的生态安全状况进行综合评价;采用回归分析方法构建预测模型,对珠三角城市群未来7年生态安全水平进行预测。结果表明,(1)区域内生态安全呈现出东、西和中部的分异,中部明显低于东、西部。(2)珠三角城市群生态安全呈现逐渐下滑态势,较严重的是广州、深圳和珠海市,评价值基本在0.39~0.72之间,处于较安全向不安全等级变化,广州以2008年和2012年为临界点;其余城市(区域)则由较安全下滑至临界安全;未来7年内生态安全趋势不容乐观。(3)惠州和江门市的生态安全曲线波动频繁,在0.43~0.76之间,但变化幅度居中。(4)各城市生态系统子系统承受的压力、做出的响应以及呈现的状态各具特色。未来珠三角各市需因地制宜地采取环境整治措施,以促进城市群朝着可持续方向发展。     

基于Boston矩阵的江苏省秸秆焚烧压力-状态-响应评价

构建了江苏省农作物秸秆露天焚烧引起雾霾污染的压力-状态-响应(PSR)模型,运用Boston矩阵方法分析江苏省13个地级市2010-2012年的农作物秸秆露天焚烧压力、状态和响应3个指标,研究表明,江苏省秸秆禁烧工作成效显著,占半数城市秸秆焚烧减排压力仍较大,多数城市在秸秆资源综合利用方面还存在较大提升空间.南京市需重点关注农作物秸秆的综合利用,提高秸秆综合利用水平;苏南地区秸秆利用率较高,资源利用的提升空间有限,需继续推行秸秆禁烧政策;苏中地区秸秆资源利用途径单一,拓宽资源利用渠道是工作重点;苏北地区秸秆焚烧污染现实压力较大,严格的秸秆禁烧政策与资源的综合利用需同时并进.     

基于RS和GIS的生态系统健康评价

生态系统健康评价可以认识区域生态系统健康状况、识别生态环境问题,为制定科学的生态保护对策提供依据,对提高可持续发展和环境管理具有重要的指导作用。文章由压力-状态-响应（P-S-R）概念模型建立了生态系统健康评价指标体系和评价模型,运用RS和GIS技术及统计学分析法,形成程序化、系统化的生态系统健康评价技术方法体系,并以高平市为案例,运用定量的方法对其生态系统健康进行综合评价及分级研究,通过对压力、状态、响应评价结果及健康综合评价结果的分析,结合高平市生态系统健康的自然条件状况与人类活动影响,探讨了影响区域健康的因素,为高平市资源的合理利用与保护提供科学依据。结果表明该技术对生态系统健康评价是切实可行的。     

灰色关联分析在中国农村家庭碳排放影响因素分析中的应用

农村家庭碳排放影响因素分析的研究对于合理发展农村经济,有效制定农村减排政策具有重要的指导意义.根据IPCC参考方法、生活碳排放研究方法和投入产出基本方法,计算了1995—2010年中国大陆31省区农村人均家庭碳排放量.通过因子分析方法,剔除农村人均家庭碳排放量不显著相关的影响因素,利用灰色关联分析方法对影响农村人均家庭碳排放量的显著相关影响因素进行评价,得出不同驱动因子对碳排放的关联度.结果表明,(1)从时间上看,1995至2010年,农村家庭碳排放呈现出逐渐上升趋势,1995年农村的人均家庭排放量为C 0.170 t?人-1,增加到2010年的0.504 t?人-1,同比增长196.90%.(2)从空间看,东部地区的农村家庭碳排放远远高于中部、东北和西部地区的农村家庭碳排放.(3)从地区差异看,位于东部地区的上海市农村人均家庭碳排放远远高于位于西部地区的内蒙古,1995年上海市农村人均家庭碳排放为C 0.454 t?人-1,而内蒙古为0.145 t?人-1;2010年上海市农村人均家庭碳排放为C 1.351 t?人-1,而内蒙古为0.498 t?人-1.(4)利用灰色关联分析,经济水平指标中的农林牧渔总产值与农村人均家庭碳排放的关联度为最大,为0.9824,因此对农村家庭碳排放的影响最大,而人口指标中的农村人口比例与农村人均家庭碳排放的关联度最小,为0.5702,因此对农村家庭碳排放的影响最小.     

城镇地区生态安全评价及对策——以上海崇明岛为例

从区域生态安全内涵出发,基于可持续发展理论、自然—经济—社会复合生态系统理论和压力(pressure)—状态(state)—响应(response)概念模型,从资源环境负荷、生态环境状态、人类社会响应3方面构建城镇生态安全评价指标体系。选择上海崇明岛处于核心地位且代表着不同城镇化水平(较高、中等、较低)的城桥镇、堡镇、陈家镇为研究对象,通过实地调研、监测、实验分析等方式获取指标数据,应用层次分析法(AHP)确定指标权重,并通过综合指数模型进行安全评价。评价结果表明:3个城镇生态安全综合评价结果为城桥镇(0.773 3)>陈家镇(0.762 8)>堡镇(0.749 0),社会经济的发展对资源环境的负荷较小,生态环境现状水平良好,但人类响应措施滞后;随着城镇化进程的加快,部分生态环境要素可能有恶化趋势,现已进入预警状态。     

北京城市空间扩展的生态环境响应及驱动力

城市土地利用变化及其生态环境响应是全球环境变化研究的重要组成部分,是可持续发展研究的核心问题。大都市作为人口和产业密集地区,城市土地利用变化剧烈,由此带来的生态环境问题更为显著。在新型城镇化建设背景下,研究大都市城市空间扩展及其生态环境响应,对提高大都市土地利用效能,转变经济增长方式和实现可持续发展具有重要指导意义。文章基于北京市遥感影像数据及相关社会经济数据,构建北京市空间扩展的生态环境响应评价指标体系和模型,对1995─2010年北京市空间扩展的生态环境响应进行了综合评价并分析其驱动力。研究认为:1995─2010年北京市各区县空间扩展的社会经济压力指数不断增大,首都功能核心区和城市功能拓展区各区县社会经济压力指数上升幅度最大,城市发展新区和生态涵养发展区各区县上升趋势较为平缓;除东城区和西城区外,各区县土地利用状态指数有所下降,降低幅度较大的区县有通州、顺义、大兴、平谷和昌平,较小的区县有朝阳、海淀、丰台、石景山和密云;除通州和大兴外,各区县空间扩展的生态环境响应指数均呈上升趋势,净变化量较大的区县主要位于首都功能核心区,生态涵养区和城市发展新区各区县净变化量较小;除通州、顺义、延庆和昌平外,各区县城市空间扩展的生态环境响应综合指数均有所提高,其中东城、西城、海淀和朝阳净变化量较大,顺义、平谷和怀柔净变化量较小,空间格局表现出"中心低、外围高、东南低、西北高"的特征;人口增长、城市化、经济发展、建设用地高速扩展、生态用地减少等对北京城市空间扩展的生态环境响应具有重要影响。     

基于1998—2017年夜间灯光数据的粤港澳大湾区核心区城市建成区时空动态研究

随着城市化进程的推进,城市扩张加剧了人地关系的矛盾,调整和优化城市空间格局成为城市发展的重要举措。基于DMSP-OLS和NPP-VIIRS夜间灯光数据,利用GIS空间分析方法和城市扩张指标,揭示了粤港澳大湾区核心区城市建成区1998—2017年间的时空变化过程,并定量分析了其驱动机制。结果表明:研究区城市建成区面积总体呈现上升趋势,但扩展速度呈现明显的下降趋势。整体上,粤港澳大湾区核心区城市建成区的紧凑度随时间推移而降低,分形维数虽处于波动状态,却基本保持不变。1998—2017年间,粤港澳大湾区核心区城市建成区扩张在空间分布上呈"西北—东南"方向,重心逐渐向西北移动。此外,城市扩展模式呈现"扩散-凝聚-扩散"的波动状况。自然因素和社会经济因素均与城市建成区的扩展具有明显的相关关系,并且在不同时期其影响程度也存在差异。     

基于生态足迹模型的贵州省仁怀市可持续发展及其影响因素研究

为探究仁怀市生态承载力变化特征,筛选影响可持续发展的关键因素,基于生态足迹模型分析了2010—2018年贵州仁怀市人均生态足迹、人均生态承载力及生态盈亏,同时选择生态足迹指数、生态压力指数、生态协调系数和万元GDP生态足迹4项指数和6项因子对仁怀市可持续发展状况与影响因素进行研究。结果表明,2010—2018年仁怀市处于生态赤字状态,人均生态足迹和人均生态承载力均呈先降后升趋势,人均生态足迹由1.5 hm~2·人~(-1)升至1.8 hm~2·人~(-1),增幅为20%,人均生态承载力由0.94 hm~2·人~(-1)升至1.08 hm~2·人~(-1),增幅为14.89%;仁怀市人均生态足迹和人均生态承载力分别以耕地和林地贡献为主,分别占人均生态足迹的81%和人均生态承载力的79%;仁怀市生态足迹指数为-76.96%～-59.22%,生态压力指数为1.59～1.77,生态足迹指数和生态压力指数分别处于第3和第5等级,区域可持续发展存在挑战;仁怀市生态足迹增长的驱动因素主要有人口数量、特色产业、污染排放等。该研究结果有助于了解仁怀市特色产业发展与生态足迹之间的内在联系,为同类型地区可持续发展提供借鉴。     

基于生态足迹模型的区域可持续发展定量评估——以东江流域东源县为例

可持续发展定量评价方法研究是当前可持续发展研究的前沿和热点.生态足迹分析模型是通过对区域人口对自然利用程度的测度,确定区域的发展是否处于生态承载力范围之内.运用生态足迹理论和计算方法,采用2004-2007年东源县统计年鉴、历年年初土地面积、2002世界粮农组织(FAO)和世界自然基金会(WWF)的相关数据,对重点饮用水源地--东源县14 a(1994-2007年)来人均生态足迹和人均生态承载力进行实证计算和分析.结果表明:2007年的东源县人均生态足迹需求为0.856 1 hm~2·cap~(-1),而实际人均生态空间面积(均衡承载力面积)为1.641 8 hm~2·cap~(-1),人均生态盈余为0.588 7hm~2·cap~(-1).14 a来东源县的生态承载力总体上几乎都是大于生态需求(除了1995年、1996年生态需求略大于生态供给外),处于生态盈余状态且生态盈余呈现稳中增长的趋势,区域生态系统处于一种相对可持续状态.其中,林地生态承载量最大,生态盈余最多,呈现逐年减少的态势;耕地生态承载量次之,生态足迹最大,生态赤字大,生态压力严重;水域和草地的生态压力逐年增大.     

长沙综合枢纽蓄水后望城饮用水源地水质变化及其评价

为了解长沙综合枢纽蓄水后对望城饮用水水源地水环境的影响,于2014年1月—2017年12月测定了望城饮用水水源地监测断面水体中化学需氧量等23个指标,运用综合指数法、污染物分担率、营养状态综合指数法分析了长沙综合枢纽蓄水后望城饮用水水源地水环境中6类水环境参数的变化.结果表明,长沙综合枢纽蓄水后望城饮用水水源地水环境质量整体呈下降趋势,水环境污染水平呈逐年上升的趋势,主要受NH_3-N、TP、生化需氧量、As、Pb和粪大肠菌群影响;无机污染物中TN、TP、COD_(Mn)营养物质的综合营养状态指数在2015—2017年呈上升趋势,与污染物超标状态、综合污染指数和污染物分担率变化趋势一致.健康风险评价发现,望城饮用水水源地2014—2017年水体总健康风险分别为7.93×10~(-5)、4.89×10~(-5)、3.80×10~(-5)、3.63×10~(-5),呈逐年下降趋势,仅2014年高于国际辐射防护委员会(ICRP)的最大可接受风险水平.总体上讲,降低饮用水源地水环境中致癌物质Cr~(6+)与As以及非致癌物质中NH_3-N与氟化物能有效地控制饮水途径的总健康风险.研究结果对促进长沙综合枢纽库区水环境安全进一步提升提供了科学指导.     

大连市环境负荷预测分析

为探讨区域环境与城镇化、区域环境与工业化之间既相互促进又相互制约的动态关系,应用对比分析法,以参照区的污染物排放强度为衡量标准,构建相对环境负荷指数模型及其综合评价方案,提出了区域环境系统安全状态判断标准。据此针对2000—2012年大连市环境负荷进行实证分析,结合未来中国及大连市国民经济与社会发展规划及有关环境保护规划目标,对2016—2020年及2020—2025年2个时段内研究区环境负荷响应进行预测。结果表明,随着居民生活水平及治污技术水平不断提高,研究区环境负荷阈值整体提高;生活源"三废"排放加剧了区域环境负荷,工业源"三废"排放对区域环境负荷的负面影响相对不明显;人口-环境负荷指数先降后升并有加重趋势,工业-环境负荷指数稳中有降。预计2016年之后研究区环境系统仍将处于相对安全的蓝色预警状态,但系统负荷下降趋势逐步放缓,因此有必要及时、合理地掌控城市化发展速度。     

黄河三角洲农作物秸秆资源综合评价——以东营市为例

基于《东营市统计年鉴》(2004—2013年)和《山东省统计年鉴》(2014年)的统计数据,对东营市秸秆资源产量、密度特点及时空分布特征进行分析,并建立灰色预测模型对秸秆资源的未来变化进行预测。结果表明,2004—2013年间,东营市年均秸秆资源产量为147.51万t,并呈现波动上涨的趋势;秸秆资源区域分布中,广饶县所占比例最大,为53.61%,其余从大到小依次为利津县、垦利县、东营区和河口区;不同县(区)秸秆资源的来源结构略有差异,但均以玉米、小麦和棉花为主;秸秆资源密度和人均占有秸秆资源量均呈现自北向南逐渐增大的变化趋势。最后,运用GM(1,1)模型对未来10 a东营市秸秆资源产量进行预测,结果表明东营市秸秆产量将持续增长,2020年可达154.611万t。     

基于机器学习的武汉城市圈土地生态安全格局识别与优化策略

为明晰武汉城市圈土地生态安全格局,从经济、社会和自然3个维度构建土地生态安全评价体系,在机器学习框架Keras中利用BP神经网络对2010—2017年武汉城市圈土地生态安全水平进行评价,在此基础上,利用ArcGIS软件对评价结果进行空间识别,并提出相应土地生态安全优化策略。结果表明:(1)2010—2017年武汉城市圈土地生态安全水平小幅下降,长期处于临界安全状态,其中土地自然生态安全状况不断恶化,土地经济生态安全状况持续改善,土地社会生态安全水平增减变化差异较大。(2)武汉城市圈土地生态安全变化存在明显空间差异,土地自然生态安全水平下降较大区域主要集中在西部和南部;黄冈和黄石土地经济生态安全水平小幅下降,其他城市安全水平均有不同程度上升;土地社会生态安全水平变化较大,武汉和潜江上升1个安全等级,仙桃和孝感下降1个安全等级,咸宁下降2个安全等级。(3)研究区土地自然生态安全状况恶化的主要原因为人均耕地、耕地面积比例、森林覆盖率持续下降以及工农业废水和废弃物排放总量持续上升;土地经济生态安全状况持续改善的主要原因为工农业生产效率、居民收入和第三产业占比持续上升;土地社会生态安全系统的影响因素较多。     

村镇土地资源集约利用评价与影响因素分析——以四川省葛仙山镇为例

土地是人类生存和发展的基础,土地利用水平与人类社会的经济、社会和环境效益紧密相关。目前,随着我国城镇化水平的快速发展,城镇土地利用方式正在从粗放外延式向集约内涵式转化,而农村地区由于不合理的土地利用方式,大部分土地集约利用水平低,土地利用效率低。因此,研究农村土地集约利用状况,对转换目前农村土地利用方式并促进农村的可持续发展至关重要。基于行政村空间尺度,利用四川省彭州市2006年土地利用变更调查数据和葛仙山镇社会经济统计数据,运用模糊评价法和因子分析法,对四川省葛仙山镇20个行政村土地资源集约利用水平进行评价,并对影响因素进行因子分析。结果表明：从总体来看,葛仙山镇土地资源集约利用水平较低,属于低度集约利用水平,各行政村之间没有明显的空间差异性,受地形和区位等因素影响,北部丘陵山区的土地资源集约利用水平低于南部平原坝区。因子分析表明提高土地利用程度和土地投入水平是促进葛仙山镇土地资源集约利用水平的两个首要解决问题。尤其是减少北部丘陵山区人均农村居民点面积,提高对建设用地的利用强度,加大对土地的资金投入和人力资源投入,进一步挖掘北部丘陵山区的土地利用潜力,提高土地利用的强度,是葛仙山镇提高土地集约利用总体水平的首要任务。同时,还需加强葛仙山镇村镇土地整理的力度,多途径挖掘土地利用潜力,扩大人均耕地面积,提高土地的可持续利用程度。