基于改进粒子群算法和元胞自动机的城市扩张模拟——以南京为例

为合理利用多智能体算法解决城市扩张动态模拟问题,基于地理学理论和社会学规律对粒子群算法进行有针对性的改进,提出分段式粒子群算法(SPSO),并结合元胞自动机模拟复杂时空过程的能力,构建出适用于城市扩张模拟的地理元胞自动机SPSO-CA。在SPSO-CA中我们利用多时像的土地利用数据、交通路网数据和地形数据,挖掘出1995~2000年南京城市扩张的土地转换规则。再由此规则实现1995~2008年的南京市城市扩张过程的动态模拟。最后对比SPSO-CA、PSOCA及NULL模型结果得:SPSO-CA总精度86.3%,Kappa系数为0.792,Moran’s I为0.078,PSO-CA总精度83.6%,Kappa系数为0.755,Moran’s I为0.054,NULL模型总精度81.9%,Kappa系数为0.741,真实的Moran’s I为0.072。这表明无论是总精度还是空间一致性,SPSO-CA都优于PSO-CA和NULL模型,即用SPSO-CA模拟城市扩张是可行的。     

基于生态足迹的武汉城市圈生态承载力评价和生态补偿研究

在推进新型城镇化和生态建设的背景下,客观定量评价区域生态环境状态,是当前我国生态建设重要而紧迫的任务之一。高密度的人类活动会对自然生态系统产生超负荷的压力,通过生态承载力的分析能够定量测度这种状况,为区域可持续发展提供借鉴意义。基于生态足迹模型,计算了2008年和2013年武汉城市圈各县域单元的生态足迹/承载力,并进行了时空变化分析。研究发现武汉城市圈各县域单元的生态足迹和生态承载力在空间上存在显著的差异性,生态足迹逐年增加,生态承载力的变化相对较小,出现两级分化的现象。根据生态足迹/承载力进行跨区县生态补偿测算,得到2008年和2013年武汉城市圈48个县域的转移支付情况,表明如果运用财政转移支付的手段,整个区域能够达到生态系统供给和需求动态平衡的目标,缓解武汉城市圈的生态压力,实现武汉城市圈的可持续发展。     

基于混合指标值TODIM方法的东营市生态系统健康评价

城市生态系统健康评价是城市可持续发展以及城市生态文明建设的需要。在当今各种"城市病"频发的背景下,研究城市生态系统健康水平,不仅有利于协调城市发展与城市生态系统健康之间的矛盾,而且对于指导城市建设规划编制,监控城市生态环境的可持续发展具有重要的现实意义。鉴于此,论文在原有的城市生态系统健康评价指标的基础上,通过基于混合指标值的TODIM方法评价东营市2007—2013年间的城市生态系统健康状况,并分析活力、组成结构、恢复力、维持生态系统服务功能以及生态系统认知的构成指标对城市生态系统健康状况的影响。为了避免主观判断对城市生态系统健康评价的不确定性,文章采用兼顾客观信息和主观信息的组合权重赋权法确定各个指标的权重;根据东营市城市生态系统健康评价指标的特性和数据特点,建立了混合多属性决策TODIM方法的数学模型;采用扩展的TODIM方法对东营市城市生态系统健康状况进行评价,并分析了各个指标在城市生态发展过程中的作用。研究表明:(1)东营市的城市生态系统健康状况一直向好,由脆弱状态逐渐过渡到亚健康状态,但是生态状况仍然不容乐观,距离健康状态仍有较大的差距;(2)环保投入力度不足、污染物排放量增加、产业结构仍不完善、建成区人口密度过高等成为制约东营市城市生态系统健康发展的突出问题。文章提出了相应的对策建议,以促进城市生态系统的健康发展。     

某高密度街区大气颗粒物质量浓度分布特征实测研究

为研究城市高密度街区大气颗粒物浓度分布特征,2019年秋季对上海市某高密度街区道路大气颗粒物浓度、空气温度、相对湿度、地理位置、车辆与道路图像视频信息进行了同步移动在线监测,并结合街区内固定站数据和后向轨迹模拟结果,总结了影响街区大气颗粒物浓度变化的主要因素。结果表明:城市大气颗粒物背景拟合值处于较低水平时,街区内的大气颗粒物浓度变化和影响因素易被识别;机动车污染源对大气颗粒物浓度贡献大,其中大型机动车的影响明显;户外施工和道路清扫会引起大气颗粒物浓度上升,其中PM₁₀上升更明显;交通密度大的十字路口大气颗粒物浓度通常较高;城市高架的盖状结构会阻碍大气颗粒物在垂直方向上的扩散,引起局部大气颗粒物浓度上升;街区内高大浓密的乔木对近地面的大气颗粒物屏蔽效果不理想,甚至有助于颗粒物累积;早晚高峰时段大气颗粒物浓度较非高峰时段高。     

感潮平原中心城区河道近自然生态修复技术的应用

针对感潮平原中心城区河道存在往复流现象带来的水质波动、生态岸线差、生态系统稳定性不足等问题,开展以基于生物屏障技术耦合水生动植物生态系统构建为主的全面系统的近自然生态修复集成技术及示范研究。注重源头削减和末端综合治理,通过集成构建河道水质稳定技术、海绵设施生态岸线、优化水生态系统措施等技术体系,并选取上海市中心城区典型河道进行示范应用及效果跟踪。结果表明,修复后河道水质和感官效果得到了极大提升,化学需氧量(COD)、氨氮、总磷、浊度/悬浮物(SS)各均值较未处理河道水质均值分别降低约23%、41%、35%、51%/52%,5大类抗生素除了洁霉素、克林霉素和磺胺吡啶外均未检出,河道水质从在地表水IV类水质上下波动稳定达到IV类(总氮指标除外)。     

我国典型城市PM_(2.5)空间分布均匀性分析

随着空气质量新标准的实施,从2013年开始我国部分城市先期开展了PM2.5的例行监测,从中选取不同区域的典型城市,分析了PM2.5在环境中的分布情况。分析结果表明:典型城市PM2.5日均值相对标准偏差(RSD)范围为13%~26%,平均值为18%;我国南方城市PM2.5空间分布均匀性优于北方城市,北方城市冬、春季节PM2.5分布的均匀性较差,南方城市夏季PM2.5分布的均匀性较差;PM2.5的空间分布均匀程度与PM10接近,但明显优于其他气态污染物。综合分析认为,目前我国国家监测网内PM2.5监测点位的代表性能够满足城市空气质量监测与评价工作需要。     

基于生态位理论的京津冀城市生态文明评价

生态文明评价体系是明确生态文明建设现状、定位生态文明建设存在问题的关键。从城市群视角出发引入生态位理论,界定生态文明位内涵,构建涵盖社会子系统生态位—经济子系统生态位—资源环境子系统生态位共29项指标的城市生态文明评价指标体系,并提出相对生态文明位和生态经济指数的二维模型,测算京津冀城市群6个案例城市在2007—2011年的生态文明建设水平、趋势以及地位。结果显示,2011年北京生态文明水平(相对生态文明位)最高,邢台生态文明水平最低,石家庄、秦皇岛、承德、天津生态文明水平分别排名第2、第3、第4、第5。2007—2011年,北京、承德、邢台生态文明水平呈现波动下降趋势,而秦皇岛、石家庄、天津呈现小幅上升趋势;但生态经济指数测算显示,北京的经济社会发展对于生态资源环境的占用消耗大,承德有较好的经济发展潜力。并基于该二维模型,将京津冀城市生态文明建设分为4种类型:发展失衡型、相对和谐型、高质量发展型、资源环境优势型,分别确定城市生态文明建设重点,为京津冀协同发展提供了指导依据。     

城中村雨水污水完善改造方案浅析

结合深圳盐田区城中村污水完善改造设计及施工服务中所遇到的问题,提出为彻底解除雨水污水混流现象而采取的措施和方法,以作为今后城中村雨水污水分流制改造过程中的借鉴或参考。     

基于微生物生物完整性指数的北京市城市河道生态系统健康评价

生物完整性指数（IBI）是河道生态系统健康评价的重要且被广泛应用的指标,然而,基于水体中分解者微生物群落构建IBI评价标准的研究较少。针对北京市城市河道生态系统健康状况开展评价,探索微生物生物完整性指数(M-IBI)评价流程与标准构建方法。基于沉积物中微生物Illumina高通量测序信息,筛选出关键环境因子（水质指标TN、TP、NH₃-N、NO₃-N和NO₂-N）确定候选生物指标,根据判别能力分析结果,确定Shannon指数、拟杆菌门（Bacteroidota）相对丰度、绿弯菌门（Chloroflexi）相对丰度、蓝藻门（Cyanobacteria）相对丰度、COD_Cr耐受属相对丰度和NH₃-N清洁属相对丰度6个指标,提出了指标标准化公式和健康评价标准。结果表明,以自然水体为补水的永定河各采样点评价结果均为健康状态,其他3条以城镇再生水厂出水为补水的河道中,清河4个采样点为健康至亚健康状态,凉水河5个采样点为健康至一般状态,大龙河4个采样点为亚健康至一般状态。M-IBI可以有效区分不同程度的受损点位,较合理地评价城市河道生态系统健康状况。

     

Estimation of Cumulative Frequency Distribution for Carbon Monoxide Concentration from Wind-Speed Data, in Buenos Aires (Argentina)

In this article we apply and test a methodology to estimate cumulative frequency distribution for air pollutant concentration from wind-speed data. We use the inverse relationship after Simpson et al. (Atmospheric Environment, 19, 75–82, 1985) between the opposing percentile values in the statistical distributions for air pollutant concentrations and wind-speed data. This relationship is valid, irrespective of the statistical distributions of both variables, if an inverse relationship between them is also applicable. The available data are five years of 8-h average carbon monoxide concentration and 8-h mean wind-speed, observed in Buenos Aires (Argentina). The performance of the obtained empirical expressions in estimating cumulative frequency distributions for 8-h CO is statistically evaluated. The results show that it is possible to obtain an acceptable cumulative frequency distribution for 8-h CO concentration at the site if the cumulative frequency distribution for wind-speed is known. Q–Q plots show a good agreement between estimated and observed values. From our data, the mean relative error of the estimations was found to be as much as 8.0%.