供需视角下雨洪调节关键区识别及规划策略研究

雨洪调节服务供需测度对识别易涝区域、合理配置自然资源、优化雨洪安全格局具有重要意义。目前的研究多从供给或需求单一角度聚焦中心城区雨洪调节能力,而全域尺度雨洪调节服务供需测度实证研究较少,雨洪调节服务供需空间分布特征和影响供需平衡的关键驱动因子有待探究。以湖北省通城县为例,通过SCS-CN模型量化县域生态空间雨洪调节服务供给能力,利用洪水脆弱性指数评估社会经济对雨洪调节服务的需求水平,进而识别县域雨洪调节服务供需空间分布特征及失衡关键区域;结合斯皮尔曼相关系数分析和冗余分析,探究影响供需失衡的关键因子,并考虑人口密度和建设用地面积对雨洪调节服务供需的影响,从“宏观-中观-微观”3个尺度构建雨洪安全格局。研究结果表明:①县域内雨洪调节服务供需空间存在显著的分异情况,因此需要从整体角度构建和优化雨洪安全格局;②中心建成区是雨洪调节服务供需失衡最严重的区域,需要采取雨洪安全管控和修复措施;③县域内雨洪调节服务供需失衡的关键影响因子是人口密度,与雨洪灾害风险等级呈负相关。研究成果可为识别雨洪调节服务供需失衡区域以及优化国土空间规划体系下多尺度雨洪安全格局提供量化支持和依据。

流域国土空间水资源承载力评价及保护方法研究

量化测度水资源承载力并制定相应的水资源保护措施,对于区域国土空间可持续发展极为重要。运用DPSIR框架,评价了梁子湖流域的水资源承载力,并对评价结果进行空间落位。基于评价结果,使用FLUS模型模拟未来发展趋势,划定了区域国土空间功能优势区,并综合评价模拟结果,确定了梁子湖流域的水环境保护格局。从量化测度和情景模拟两个方面构建了一套切实可行的流域国土空间水资源保护规划技术路径,可为区域水资源保护目标导向下国土空间规划与生态保护提供参考。

基于生态网络优化对比的国土空间生态修复策略研究

生态网络构建有助于整合破碎绿地斑块,识别国土空间生态修复过程中的关键区域并制定针对性措施,为生态型国土空间整治提供方法与技术支撑。然而,目前基于自然资源与土地利用现状构建的单一时空情景生态网络,忽略了网络与城市发展的动态变化,其稳定性与连通性缺乏验证反馈,契合城市发展的合理网络优化方案尚不明晰,生态保护措施难以适应未来城市空间的发展变化。在构建现有生态网络的基础上,对未来城市土地利用扩张情况进行预测,从生态源地、廊道、节点的动态修复视角设置增加生态踏脚石、清除生态障碍点和保护关键生态夹点3种网络优化情景,通过网络连通性分析对3种修复情景进行优化效应评估。结果显示,3种修复情景中,消除生态障碍点对生态网络的优化作用最明显,是未来生态网络构建与优化的主要关注方向。以通城县为例,判定了生态网络的最佳优化方案,提出适应现状地域特征、面向未来发展方向的生态安全格局,从生态资源要素与城市发展动态演替的视角为生态格局优化提供新思路,为生态型国土空间综合整治提供科学技术方法。

多尺度嵌套的复合生态安全格局构建与管控路径——以湖北省通城县为例

国土空间提供多样的生态系统服务功能且存在权衡协同关系,如何基于复合生态安全格局保障国土空间生态安全,并在实践中实现有效的空间管控,是当前研究的核心问题。通过分析当前生态安全格局构建存在的问题,提出多尺度嵌套的复合生态安全格局构建与管控路径,并以湖北省通城县为例,通过生态系统服务功能量化和生态网络要素识别,优化单功能生态网络的构建路径,进而构建多功能复合的生态安全格局。在此基础上,以绿色空间为切入点,探究复合生态安全格局嵌套衔接的跨尺度空间管控方法,以实现生态安全格局由宏观区域尺度向城区中微观尺度的有效传导与衔接。

基于生境网络构建优化的生物多样性保护规划途径研究

城市绿色空间是承载生物多样性的关键,以其为基础构建生境网络有助于整合破碎绿地斑块,促进物种交流与迁徙,为生物多样性保护提供基础。现有生境网络构建过程中存在依赖单一模型、忽略区域实际物种情况、网络构建的工作路径尚未统一、输出成果难以与上位规划衔接并在规划层面进行实践应用等问题。在明确生物多样性保护规划工作内容与目标的基础上,综合运用生境质量分析、地理探测器、最小累积阻力模型等模型方法,识别区域生境源地和廊道,并在考虑区域指示物种的基础上补充重要生境节点,构建面向生物多样性保护的生境网络,系统优化了“源地识别-廊道模拟-节点提取-网络构建”的网络构建方法;以对接国土空间规划下的绿地系统专项规划为目标,将生境网络构建结果通过红线比对、绿地分类匹配等途径,从空间管控角度提出保护措施,实现与绿地系统规划的有效衔接,构建统一规范的生物多样性保护规划工作路径,以通城县为例验证工作路径的可行性,优化面向生物多样性保护的生境网络构建方法,为县域绿地系统规划与生物多样性保护规划提供科学依据。

梁子湖流域生态系统服务簇时空演变及其驱动力

生态文明建设背景下,明确流域生态系统服务及其相互作用关系的演变和驱动机制,对流域国土空间生态保护与可持续发展具有重要意义。以梁子湖流域为例,基于FLUS模型、Pearson相关性分析、自组织映射、地理探测器等方法识别流域2010—2030年土地利用变化情况,揭示流域生态系统服务及其相互作用关系的时空演变规律与驱动因素,并提出基于生态系统服务簇的流域生态空间保护的工作框架。结果发现:(1)2010—2030年,流域土地利用变化情况显著,整体表现为耕地和水体面积减少、林地和建设用地面积增加。(2)3种模拟情景中,仅生态保护情景时流域生态系统服务价值上升,其余均呈现不同程度的下降趋势。(3)流域各项生态系统服务之间存在权衡与协同关系,且协同关系占据主导地位。(4)流域共识别出6种生态系统服务簇,其中以食物生产为主导功能的服务簇面积占比最大;服务簇的识别结果与实际土地利用类型较为一致,但同类用地仍可提供多个具有不同主导服务功能的服务簇。(5)流域生态系统服务簇的分异是自然环境、社会经济与景观格局共同作用的结果,优化景观格局能一定程度上保护流域主导服务功能的稳定。

基于复杂网络的生态系统服务可供给网络构建及关键区识别--以湖北省为例

在经济增长和人口增加的双重压力下,生态系统服务供给和消耗之间的地理空间分离现象日益突显,凸显了对精细化生态管理的迫切需求,然而传统的保护区划定方法未能充分考虑生态系统服务的动态性和复杂性。聚焦于生态系统服务的流动性及其距离衰减特征,通过应用复杂网络分析,构建了一个基于生态系统服务供应能力的生态保护区划定框架。以湖北省为研究案例,面向城市生态系统服务功能的供需调控,结合生态系统服务流构建了生态系统服务可供给网络,并运用复杂网络结构分析与聚类算法,有效识别了关键的生态管理区域。结果表明,湖北省的生态服务网络呈现出多层次复杂结构,尤其是在空间分布上,各区域节点的服务供给能力和控制作用表现出显著差异性,突显了生态服务供给与需求之间的复杂交互关系。服务供给呈“西高东低”,服务需求则集中在中部城市化水平高的区域,网络中存在的不均衡、关键节点分布不均匀以及连通性和稳定性有待提升等问题亟待解决,尤其是中部地区的低连通性,可能对生态服务的流动性和效率构成限制。在此基础上,划定了生态系统服务优先保护格局分区和整体性的指导框架,将湖北省划分为生态保护区、源地连通区、保育提升区、人地协调区和生态恢复区。总的来说,本研究提出的方法不仅揭示了区域内生态系统服务的空间流动模式,还实现了生态系统服务可供给网络的量化评估,研究结果为湖北省提供了生态保护与资源配置的科学依据,并为跨区域生态资源管理和制定可持续的生态平衡策略提供了一个可实施的工作路径和政策参考。

城市蓝绿景观格局对雨洪调蓄功能的影响

近年来,城市内涝问题频发,引发了社会强烈关注。现有研究多从灾害成因角度聚焦于景观格局变化对洪涝产生的影响,蓝绿景观格局与雨洪调蓄功能的响应关系尚待进一步探讨分析。以武汉市江夏区为研究区域,通过对比连续晴天及雨后情景下的遥感影像结果,建立了淹没转移变化矩阵表征调蓄状况,结合以往研究与斯皮尔曼相关系数分析的结果,选取了面积周长比、形状指数、分形维数、近圆指数、边缘对比度5个景观指数,运用二元Logistic回归分析,探究了景观格局对雨洪调蓄功能的影响。结果表明:1)分维指数对雨洪调蓄能力的发挥有直观的作用,城市存量布局优化中需要着重注意对蓝绿空间自然形态的保护;2)雨洪调蓄功能与蓝绿空间聚集度指标之间没有显著关联,蓝绿空间的复合程度对雨洪调蓄能力的影响有待更精细化的研究。研究结果为蓝绿空间景观格局的调蓄效能理论提供了量化支持,可为今后城市洪涝治理和景观格局优化研究提供一定的思路。

流域生态空间保护规划方法与实践——以梁子湖流域生态空间保护与利用规划为例

针对当前国内流域生态空间保护规划存在的问题,以梁子湖流域生态空间保护与利用规划为例,探究基于生态系统服务价值时空演变特征与驱动因子探测的流域生态空间保护规划方法。量化评估梁子湖流域的生态系统服务价值,分析其时空演变特征,在此基础上构建生态空间保护格局并划定分区,同时利用地理探测器识别生态系统服务价值时空演变的驱动因子,提出基于驱动因子探测的规划引导措施,以期为生态空间保护规划提供新的思路。

基于元胞自动机模拟城市扩张下的绿色基础设施布局演变与内涝风险评估——以武汉市为例

武汉作为中国中部地区城镇化发展最为迅速的城市之一,提供重要生态系统服务功能的绿色基础设施面临建设用地扩张下的空间置换、总量缩减、结构破碎等问题。以武汉市绿色基础设施雨洪调蓄功能为切入点,通过遥感影像解译结合地形、土地利用等数据对武汉市域内的绿色基础设施进行空间格局及水文区位分析;通过构建模拟城市扩张的元胞自动机模型,整合城镇建设用地增长的发展引导约束条件与空间控制约束条件作为运算规则,计算转换概率来模拟城市的扩张;以此分析城市扩张所带来的不同类型绿色基础设施的格局演变与内涝风险。研究发现在城市扩张过程中武汉市水文关键区位敏感性高且易被侵占,建成区将面临雨洪调蓄功能降低所带来的内涝风险。城市扩张与用地的博弈难以避免,绿色基础设施作为发挥城市雨洪调蓄功能的天然载体,其结构完整性对于城市水文过程良性循环起本底作用。保护在城市发展过程中敏感性高、易被侵占且具有关键水文功能的区域,根据风险程度建立多级控制体系,对于武汉市绿色基础设施保护及内涝防治具有重要意义。

基于水文过程的城市湖泊雨水利用系统的构建方法研究——以武汉梦泽湖为例

城市开发使天然湖泊的供水源大量受阻,导致湖泊在数量与面积上的大幅减少。而湖泊的减少,又加剧了城市内涝的发生。为了改变这种状况,众多城市开始营建人工湖,而兴建的城市人工湖又需要大量的市政补水来填充,实际上城市内涝也未得到有效缓解。本文在研究城市水文过程的基础上,以武汉市梦泽湖的应用研究为例,提出湖泊雨水利用系统的构建方法,予以最大效率地利用雨水来补充城市人工湖水源,同时减少城市内涝的发生。