基于RSEI模型的石家庄生态环境质量评价

对石家庄地区的生态环境质量进行评价,对于该地区的生态环境治理和保护有重要意义.故选取2001-2018年之间5个时间点的Landsat TM和Landsat-8 OLI影像,通过提取绿度、湿度、干度和热度4项指标,结合主成分分析得到遥感生态指数RSEI,从而对石家庄地区的生态环境质量时空演变进行分析.结果表明:2001-2018年,石家庄RSEI指数略有上升;研究区大部分区域为RSEI等级为良和优的地区,占比从73.31％提高到了77.72％,变好的区域集中于石家庄西部山地地区;石家庄RSEI和NDVI、NDSI关系相较于WET、LST更为密切.石家庄生态环境质量整体较好,应继续增加绿化面积,实现生态环境保护和经济的协调发展.     

顾及PM2.5浓度遥感生态指数模型的沧州市区生态环境质量动态监测分析

针对空气中颗粒物对城市生态环境存在影响,在遥感生态指数的基础上,加入反映颗粒物PM2.5浓度的差值指数(DI),采用主成分分析法耦合绿度、湿度、干度、热度和PM2.5浓度指标,构建新型遥感生态指数RSEInew.通过对比RSEI与RSEInew第一主成分贡献率和平均相关度,建立基于RSEInew模型的沧州市区生态评估模型,对该区域2000-2019年生态环境质量进行监测分析.结果表明:RSEInew第一主成分更好的集中了各指标的特征,比RSEI更能综合代表生态质量情况;绿度指标NDVI和湿度指标WET为正值,对生态环境质量起积极作用;干度指标NDBSI、热度指标LST和PM2.5浓度指标DI为负值,对生态环境质量起消极作用,研究区生态质量主要受绿度影响,其次是干度和PM2.5浓度,湿度影响最小;2000-2019年,沧州市区生态环境质量维持在一般水平,整体呈现下降趋势,降幅约8.3％,主要由于市区原有植被被建设用地代替,生态质量变好的区域主要分布在中部,说明积极推进中心城区裸露地块增绿等环境保护工作,改善了中心老城区的环境质量;依据多元线性回归模型预测,未来增加0.159单位的NDVI,减少0.391单位的NDBSI或0.413单位的DI,就会使沧州市区的生态环境质量提高0.1单位,说明增加绿地覆盖是改善沧州市区生态环境的最有效方式.     

山地城市河流土地利用结构对水质的影响--以重庆市为例

以重庆主城区6条次级河流为研究区域,运用遥感和地理信息系统计算研究区土地利用构成,借助相关性分析和冗余分析等数理统计手段,分析监测断面汇水区内不同尺度土地利用结构与水质指标间的相关关系.结果表明:研究区土地利用结构以建设用地和林地为主,未利用地和农业用地所占面积比例较少;研究区土地利用结构对各水质指标有重要影响,其中建设用地和农业用地对河流水质恶化具有明显的作用,河流沿岸林地布局能显著改善水质,但随着雨季的到来林地将成为硝态氮的来源.冗余分析进一步证实土地利用类型对水环境有一定影响.研究成果对重庆市河流水环境管理具有重要的实际指导意义,并可为山地城市河流水环境研究提供借鉴.     

1970s以来巢湖流域水环境保护区景观生态脆弱性时空特征及驱动解析

加强流域生态核心区的景观生态脆弱性评价及驱动机制研究对于生态系统功能优化调控具有重要意义.以巢湖流域水环境保护区为主体,基于网格单元尺度,应用空间数据探索及地理加权回归(GWR)等工具,对1970-2015年间的研究区景观生态脆弱性时空演变特征及驱动机制进行分析.结果表明:1970-2015年间,巢湖流域水环境保护区内的土地景观类型表现为"两降三升"的变化趋势,其中,农地景观下降6.62%,建设用地景观增加6.26%;近45 a来,景观生态脆弱性均值从1970年的2.9347下降为2000年的2.6720,2015年又上升为2.7989,整体呈波动式下降趋势,景观生态脆弱性的空间分布具有显著的集聚特征; GWR回归系数显示各驱动因子对研究区景观生态脆弱性作用力不同,依次表现为:农地破碎度(FN)植被指数(NDVI)坡度(SLOP)土地利用程度(LUI),各因子的回归系数均存在空间非平稳性.其中,FN因子回归系数呈现由西向东逐渐增强趋势; NDVI因子回归系数的空间分布表现出从中部向两侧递减趋势; SLOP因子回归系数分布则由西向东依次递减; LUI因子回归系数表现出从东、南向西北逐渐减弱趋势.回归系数的空间分布特征显示出不同因子对景观生态脆弱性的影响作用具有各向异性.研究结果可为巢湖流域水环境保护区的生态恢复与土地利用及景观格局优化实践等提供决策支持.     

基于生态适宜性分析的湖泊保护与利用——以湖北斧头湖为例

为了湖泊生态系统健康及湖泊资源的可持续利用,需要根据湖泊的具体情况加强对湖泊生态系统的管理.建立在生态适宜性分析基础上的湖泊生态功能分区,可为科学合理地开发湖泊资源、协调湖泊生态系统结构与功能提供依据.以湖北省斧头湖为对象,在对斧头湖生态环境调查基础上,选取具有代表性的水质、生物及人为干扰因子;根据《地表水环境质量标准》(GB3838-2002)确定水质评价等级,采用专家论证法确定生物及人为干扰因子评价等级,建立起湖泊生态养殖适宜性评价等级体系;采用主成分分析法确定评价因子权重,并在GIS技术的支持下,采用因子叠加法,对斧头湖生态养殖适宜性进行综合评价.根据各区域生态养殖适宜性综合评价结果,同时考虑到湖泊生态环境和综合资源保护要求、斧头湖自然生态系统功能和生态渔业的可持续发展,可将斧头湖划分为极适宜区、高度适宜区、中度适宜区、轻度适宜区和较不适宜区;各适宜区面积分别占斧头湖总面积的12.04%、24.81%、49.65%、9.58%和3.92%.从湖泊生态系统保护及渔业的可持续利用角度看,极适宜区、高度适宜区适合开展生态养殖;中度适宜区和轻度适宜区要以生态恢复为主,可进行一定规模的放养养殖;较不适宜区应进行生态修复,不适宜进行各种开发活动.     

滇池东北岸生态修复区的环境效应--Ⅰ.抑藻效应

研究了滇池东北沿岸带生态修复区抑制蓝藻水华的功能,对比监测了修复区内外水体中chl.a浓度,通过原位围隔试验研究了修复区内聚集藻类的降解过程,测定了水生植被的遮光率及其对藻类光合作用的影响。结果显示,修复区具有捕获富集和分解消除漂浮性蓝藻的作用,同时能通过水生植物的遮荫作用抑制藻类光合作用。在蓝藻水华暴发期(7-10月)修复区内蓝藻大量聚集,chl.a最高浓度达到修复区外的29倍;聚集在修复区内的藻类在微生物作用下迅速降解,chl.a降解过程符合一级反应动力学方程,反应系数为k=0.2173(时间单位为天);修复区内挺水植被的遮光率可以达到90％以上,能降低植被区内水体中藻类光合作用强度60％左右。     

近30年中国沿海围垦土地利用格局及其驱动机制

文章以近30年中国沿海地区围垦土地为研究对象,以1985年为基期,分为1985～1990年、1990～1995年、1995～2000年、2000～2005年、2005～2010年、2010～2016年六个时段,系统剖析了中国沿海围垦土地时空演变特征、格局与驱动机制,模拟分析了三种不同发展情景下的围垦土地利用变化及其社会经济、生态环境综合效应.结果表明:(1)近30年中国沿海地区围垦土地9310.6km2,设施农业用地、工矿用地与空闲地面积较大,分别占总围垦面积的42.1%、14.08%和13.9%;全国沿海土地围垦面积变化可划分为增长速率降低阶段、增长速率提升阶段、增长速率减缓阶段;(2)近30年土地围垦最终流向为耕地、农业设施用地与工矿用地,受政策、经济、人口的驱动影响明显,最终形成土地围垦的恶性循环;(3)在三种不同模拟情景下,生态环境效应下降,社会经济效应逐渐增加,珠江三角洲、长江三角洲和环渤海地区的社会经济效应的增速起点时间具有明显差异,分别为1990年、2000年和2005年.最后,深入探析了围垦土地利用问题产生的根源及成因,提出了实现沿海围垦土地可持续利用和加强沿海地区生态环境保护的对策与建议.     

过去300年中国土地利用、土地覆被变化与碳循环研究

历史时期的土地利用与土地覆被变化是影响陆地生态系统碳循环的重要因素。过去300年间,我国土地利用与覆被发生了较大变化,林地面积迅速减小,垦殖扩张明显,均对陆地生态系统的碳循环产生了重要的影响。采用通过第一手历史文献资料重建的历史土地数据,分析了过去300年我国土地利用变化的主要特征,研究表明：在研究时段,耕地面积持续增加,从清前期1661年的60.78×10^6hm^2增加到20世纪末的96.09×10^6hm^2;森林面积从1700年的248.13×10^6hm^2降至1949年的109.01×10^6hm^2。受土地利用与覆被变化影响,全国陆地生态系统的碳储量也随之变化。其中,地上植被破坏弓I起的碳排放大约为3.70Pg C;土壤有机碳排放介于0.80-5.84Pg C之间,最适估计为2.48Pg C;植被和土壤变化引发的碳排放总计达4.50-9.54Pg C,最适估算为6.18Pg C。这远小于国外学者估算所得的17.1-33.4Pg C的排放量。碳排放的空间分异明显,由于东北地区和西南地区的植被破坏相对较大,过去300年间这两个地区受土地利用与覆被变化影响的碳排放也较大,其余排放量从大到小依次为内蒙古地区、华南西部地区、新疆和青藏高原区;而作为历史上传统农区的华北地区和华东地区,土地利用与覆被变化对陆地生态系统碳储量影响相对较小。但是近年有关研究显示,目前全国自然植被活动增强,土地利用活动,特别是农林活动正对陆地生态系统碳储量产生比较明显的积极作用。     

基于土地利用动态变化的太湖地区景观生态风险评价

在GIS和RS技术支持下,以遥感数据和土地利用数据为基础,以行政区划为评价单元,定量分析太湖地区1990-2008年土地利用变化及其转化关系;从土地利用变化和景观结构角度构建景观生态风险评价模型,定量评价了研究区内景观生态风险的时空动态变化特征.结果表明:太湖地区景观生态风险分布与区内土地利用方式和强度具有较高关联.景...     

城市布局规模与大气环境影响的数值研究

为探索城市建设对局地及周边大气环境的影响,本文采用典型代表性天气条件,以北京主城区及其东部发展带小城镇群的发展变化为例,设计算例进行数值模拟.分析结果表明：城镇群建设发展通过地气的相互作用对局地环境产生显著影响,在本文选择的夏日晴好天气条件下,就1980～2004年城市区域布局状况,模拟域内北京城市用地增加19%,城市区域平均气温增加1.91℃,植被覆盖率减少20%,城市区域平均比湿减少3.3 g·kg^-1,并且城市发展的格局规模不同,对城市气象环境的影响程度也不同. 此外,由于地气多因子的相互影响和反馈作用,城建规模的变化对周边的环境也存在显著的影响,城建规模越大,对周边的影响越大．例如, (1) 北京主城区的存在对周边小城镇午间14:00近地面温度影响最大可达到1.2℃,混合层高度可增高150 m左右; (2) 城市建设在影响周边气象环境的同时,也改变了城市污染物的输送扩散能力,北京主城区的存在使周边小城镇PM10的允许排放总量减小18.02 t·d^-1,同时,随着周边小城镇城市规模的扩大,影响主城区PM10逐渐由净的输出转变为净的收入,小城镇群的存在对主城区PM10净收支的贡献率达到0.192 t·d^-1.     

南京城市化进程对大气边界层的影响研究

为了研究城市化进程对城市边界层结构的影响，通过高分辨率的卫星遥感资料获得土地利用类型,以及地表反照率、植被指数等地表参数，以南京为例，运用数值模拟手段进行了研究，结果显示这是一种可行的手段.数值模拟结果表明，随着城市的发展，城市反照率减小、植被减少、地表湿度减小，蒸发耗热减少，感热通量增加140 W/m2，城市波恩比增加.地表和大气之间热量交换加强，湍流热量通量增大了一倍，湍流交换发展加剧，14：00混合层高度抬高了500 m.地表湍流水汽通量和空气中水汽含量都减小，这也使更多的热量用于加热地表和大气，使地温、气温的日变化幅度增加.     

城市地震应急对策支持系统研究

从地震灾害学理论和地震应急工作需求出发,讨论了应急工作的内容和层次,提出了应急目标和应急资源的定义;并对城市地震应急对策支持系统的总体设计、功能模块、数据库、模型库以及系统的实现方法等方面进行了探讨。     

城市冠层结构热力效应对城市热岛形成及强度影响的模拟研究

本文在城市边界层预报模式中耦合了一个单层冠层模式,此模式能够体现城市冠层结构和人为热源对城市热岛的共同作用.通过传统平板模式和城市冠层模式的模拟结果与自动气象站观测资料对比发现,耦合了城市冠层模式的模拟结果与观测资料更为吻合,尤其能够较好地模拟出城市地区夜间地面的气温变化情况.对北京城市区域的模拟结果进行分析,白家庄地区冠层建筑物使得城市地区气温白天下降,夜晚上升,不考虑人为热源作用时,城市冠层使得白家庄站地面气温白天最低下降2.5℃,夜间气温最大升高为4.7℃.针对模拟区域较小的理想算例模拟结果分析表明,城市冠层模式能够很好地模拟城市地区地表能量平衡关系,体现城市冠层对长短波辐射的封截以及热量存储能力,全天平均净辐射通量由传统模式的43.38 W/m²变为84.19 W/m²,热存储通量白天最大值为278.04 W/m²,夜晚最大释放热存储通量为160.35 W/m².冠层建筑物和人为热源对夜间城市热岛强度的贡献分别为70.65％和29.35％.城市冠层建筑物对夜间城市热岛的形成起决定性作用.     

城市抗震应急指挥信息系统框架研究

根据我国城市地震应急信息管理的发展需要，本文提出了建设抗震应急指挥信息系统的框架。并对各子系统的建设目的和功能以及建设内容做了较详细的介绍。     

北京城市化进程对城市热岛的影响研究

利用1971～2000年北京20个气象观测站逐日４个时次（02:00、08:00、14:00、20:00）的温度资料,选取具有代表性的城区和郊区多个站点的平均值对北京城市化进程对城市热岛效应的影响、城市热岛强度的日变化和长期变化进行了研究.分析结果指出：（1）北京城市热岛强度和总人口对数呈线性相关关系,其长期变化相关系数为076;（2）北京城市建成区的范围与城市热岛影响范围呈同步变化趋势;(3)不同时次城市热岛强度的长期变化指出,北京城市热岛强度以平均每10年022℃的速率加剧,其中1999年北京热岛强度达113℃（夜间,02:00）;(4)夜间热岛强度明显大于日间.就10年平均而言, 20世纪80年代和90年代夜戒热岛强度均超过05℃;(5)一天4个时次热岛强度的季节变化趋势基本一致,均表现为冬季强、夏季弱.并且,夜间02:00时热岛最强,中午14:00时热岛最弱.     

Site response effects on an urban overpass

Strong ground motion variability due to rapid changes in subsoil conditions may lead to different site responses, which in turn yields to beneficial or detrimental soil–foundation–structure interaction. This technical note presents the results of a seismic soil–structure interaction analysis conducted using a 2D finite difference model, developed with the program FLAC, of a critical section of a 60 km long strategic urban overpass, which is under construction in Mexico City, for a M_w 8.7 earthquake. Initially, the response of the free field was calibrated comparing the values obtained with FLAC, with those gathered using the computer code QUAD4M. Good agreement was observed between the results generated with these programs. Accelerations and displacements were determined at the upper deck and foundation of the urban overpass. Important seismic soil–structure interaction was observed along the overpass at the supports analyzed. This numerical study helps to gain insight regarding the site response ground motion incoherence effects that influence the dynamic behavior of this kind of structures during extreme events.     

Intra-annual variability of urban effects on streamflow

While considerable research has established the impacts of urbanization on streamflow, there has been little emphasis on how intra-annual variations in streamflow can deepen the understanding of hydrological processes in urban watersheds. This study fills this critical research gap by examining, at the monthly scale, correlations between land-cover and streamflow, differences in streamflow metrics between urban and rural watersheds, and the potential for the inflow and infiltration (I&I) of extraneous water into sewers to reduce streamflow. We use data from 90 watersheds in the Atlanta, GA region over the 2013–2019 period to accomplish our objectives. Similar to other urban areas in temperate climates, Atlanta has a soil-water surplus in winter and a soil-water deficit in summer. Our results show urban watersheds have less streamflow seasonality than do rural watersheds. Compared to rural watersheds, urban watersheds have a much larger frequency of high-flow days during July–October. This is caused by increased impervious cover decreasing the importance of antecedent soil moisture in producing runoff. Urban watersheds have lower baseflows than rural watersheds during December–April but have baseflows equal to or larger than baseflows in rural watersheds during July–October. Intra-annual variations in effluent data from wastewater treatment plants provide evidence that I&I is a major cause of the relatively low baseflows during December–April. The relatively high baseflows in urban watersheds during July–October are likely caused by reduced evapotranspiration and the inflow of municipal water. The above seasonal aspects of urban effects on streamflow should be applicable to most urban watersheds with temperate climates.     

改进TOPSIS模型在城市地震脆弱性评估中的应用

针对目前仅以城市单体为对象研究城市地震灾害脆弱性,而忽视城市内部不同区域间存在特征差异的问题,选择威海市区作为研究对象,将研究范围细化至22个街道(镇),建立城市小区域地震灾害脆弱性评价模型。从人口、经济、建筑物和生命线系统4个方面选取17个指标构建城市地震脆弱性评价指标体系,应用主客观结合的三角模糊熵法和改进TOPSIS模型,计算出研究区域的相对贴近程度并进行排序,将威海市区划分为4个不同脆弱性等级。结果表明:改进TOPSIS模型能够从整体上对城市地震灾害脆弱性进行评级分区,为城市内部有针对性的制定防震减灾策略提供一个全新的思路。     

基于GIS技术的城市地震应急能力研究

研究以绵阳市为例,选取城市人口密度、固定应急避难场所服务区范围、派出所服务区范围、医院服务区范围、消防队服务区范围及重大危险源爆炸范围等6项基本因子,利用GIS技术和层次分析法（AHP）对城市地震灾后应急能力进行研究。得到的绵阳市地震灾后应急能力主要结论有2个。（1）处于中低灾害应对能力的区域占总研究区面积的60.28%,表明:绵阳市二环路内整体灾害应急能力偏低,防灾减灾风险较大。（2）灾后应急能力较弱的地区主要为园艺山片区、南河片区、小枧片区以及二环路东西沿线。研究成果可为绵阳市制定城市专项防灾规划提供指导和建议,研究分析方法亦可为国内其他城市的防灾研究提供借鉴。