基于雨洪安全格局的城市低影响开发模式研究

城市调蓄用地总量减少、泄洪网络被建设用地割裂、汇流用地与建设用地重叠等是造成城市内涝灾害的主要原因。本文尝试在产流源头、产流途径以及汇流地三个层面,充分利用原有自然雨洪调蓄系统,建立能够消纳极端暴雨水的城市低影响开发模式,以长沙市苏圫垸为例,基于地形数据、水文气象数据,运用ArcGIS空间分析和SCS水文模型,模拟极端降雨的雨洪淹没区和雨洪廊道,并建立雨洪安全格局。根据年径流总量控制率85%的海绵城市建设目标,结合模型模拟确定苏圫垸低影响开发设施位置及规模,即开发后应保留雨洪斑块面积228.2 hm²,控制水量107.5万m³,雨洪廊道面积51.5 hm²,控制水量10.1万m³。可为探索基于极端气候下内涝防控的海绵城市建设新模式提供参考。     

基于小尺度的城市暴雨内涝灾害情景模拟与风险评估

自然灾害情景模拟与风险评估是灾害研究的核心内容和热点问题之一,但城市自然灾害风险评估至今却缺乏统一的程序与范式。本文选择了城市频发的暴雨内涝灾害为研究对象,结合上海市静安区实证研究,提出了一套基于小尺度的城市暴雨内涝灾害风险评估的思路与方法。基于灾害风险的基本理念,从致灾因子分析、脆弱性分析和暴露分析三方面入手,探讨不同情景下的小尺度城市暴雨内涝灾害情景模拟与风险表达方式;提出了小尺度城市暴雨内涝灾害风险评估宜采用情景模拟和综合分析方法,充分考虑城市的内部地形特征、降水、径流和排水等因素,创建一个基于GIS栅格的城市内涝模型,并基于多种重现期灾害情景,更客观地模拟内涝积水深度和淹没面积;采用多次实地调查获得的内涝损失数据,拟合出居民房屋和室内财产的灾损曲线;利用灾损曲线评估脆弱性、暴露要素和损失,建立超越概率-损失曲线,创建了基于GIS栅格城市暴雨内涝灾害的风险评估模型与范式,为制订城市暴雨内涝灾害风险管理和规划奠定了基础。这亦为进一步开展小尺度城市自然灾害情景模拟和风险评估研究提供了一种新探索。     

沈阳市城市扩展与土地利用变化多情景模拟

利用基于遥感手段获取的沈阳市城市扩展与土地利用变化历史数据,对SLEUTH城市扩展模型进行校正,对未来(2005~2030年)不同管理情景下的城市扩展与土地利用变化过程进行模拟,并对其发展变化趋势和生态环境影响进行分析与比较。结果显示,在三种管理情景下,未来的沈阳市城市建设用地都将持续增加,大量的耕地资源被侵占;但不同管理情景下,城市景观格局和区域面临的景观生态风险却表现出明显差异。SLEUTH模型的模拟结果较好地反映了沈阳市不同土地利用政策、规划方案等对未来城市扩展和土地利用变化以及区域景观生态风险的潜在影响,同时也指出了当前城市增长管理政策中存在的不足之处。     

基于地理模拟方法的昆明市空间拓展情景分析简

改革开放以来,西部高原湖滨城市经历的快速城镇化进程给湖泊流域带来了较为严重的生态环境问题,未来城市空间发展政策的调整需要关注城市空间拓展对区域生态环境的影响。以位于滇池湖滨地区的昆明市为例,设定6种不用的城市空间拓展政策情景,应用SLEUTH模型预测了6种情景下未来20年的城市空间格局,采用空间指数和空间分析方法对预测结果进行了分析评价。结果表明：昆明市城市建成区具有典型的摊大饼式空间拓展模式,城市道路网对城市形态具有重要的影响。6种情景模式下未来昆明市建成区空间格局既有相似性,也表现出显著的差异。城市建设用地空间格局总体上呈集约、紧凑型的发展趋势。生态保护与城市发展管制相结合的政策情景对滇池湖滨地区的景观影响最小。多中心城市发展格局和城市发展管制相结合的政策情景对城市总体空间规模的控制具有明显的效果,但不宜在湖滨地区实施。滇池湖滨地区需要划定景观或生态保护区,严格禁止城市建设用地对湖滨用地景观的占用与分割。滇池湖滨以外的区域,适宜执行生态保护与城市发展管制相结合的多中心发展模式。     

基于蚁群优化算法的城市生态用地空间规划模型

城市生态用地规划是城市生态系统保护的重要基础和前提。针对传统空间规划方法的不足,提出基于蚁群优化算法的城市生态用地空间规划模型。研究对蚁群优化算法的空间禁忌策略、选择策略进行改进,考虑了城市生态用地的生态效益和空间集约性,在规划目标函数中引入生态适宜性、空间紧凑度和最邻近距离指数,并设计最邻近距离指数的栅格计算方法。以广州市为例,分别模拟城市生态用地占广州市面积15%,30%和50%情景下的生态用地规划方案,取得了较好的效果。研究表明：基于蚁群优化算法的城市生态用地空间规划模型能够合理的对城市生态用地的空间布局进行配置,明显提高了城市生态用地生态效益和空间集约性。     

基于地理模拟方法的昆明市空间拓展情景分析

改革开放以来,西部高原湖滨城市经历的快速城镇化进程给湖泊流域带来了较为严重的生态环境问题,未来城市空间发展政策的调整需要关注城市空间拓展对区域生态环境的影响。以位于滇池湖滨地区的昆明市为例,设定6种不用的城市空间拓展政策情景,应用SLEUTH模型预测了6种情景下未来20年的城市空间格局,采用空间指数和空间分析方法对预测结果进行了分析评价。结果表明：昆明市城市建成区具有典型的摊大饼式空间拓展模式,城市道路网对城市形态具有重要的影响。6种情景模式下未来昆明市建成区空间格局既有相似性,也表现出显著的差异。城市建设用地空间格局总体上呈集约、紧凑型的发展趋势。生态保护与城市发展管制相结合的政策情景对滇池湖滨地区的景观影响最小。多中心城市发展格局和城市发展管制相结合的政策情景对城市总体空间规模的控制具有明显的效果,但不宜在湖滨地区实施。滇池湖滨地区需要划定景观或生态保护区,严格禁止城市建设用地对湖滨用地景观的占用与分割。滇池湖滨以外的区域,适宜执行生态保护与城市发展管制相结合的多中心发展模式。     

昆明市主城区城市内涝短临预警指标研究

结合2000~2016年昆明国家气候基准站的气象资料,综合分析了造成昆明城市内涝的气候因素、地理环境和人类活动等因素,通过对2016年44例昆明主城区城市内涝过程与相应时段内涝点附近自动气象站逐小时降雨资料进行统计分析有,短时强降水是造成城市内涝的主要原因,其中1~2 h最大累积降雨量与城市内涝的关系最密切,并给出了城市内涝短临预警指标,根据积水深度将城市内涝分为一般性风险、较高风险、高风险、很高风险4个等级。     

长株潭都市圈城市空间演化情景预测及其耕地影响分析

长江经济带建设是新时期中国经济社会发展的重大战略之一。城市群国土空间的合理规划与科学管理对长江经济带健康、可持续发展具有重要的意义。位居长江中游的长株潭都市圈经历了快速的城镇化过程,城市扩展对区域资源与环境产生了深刻的影响,但目前该区域国土空间格局及变化预测的研究不足,城市空间扩展对耕地保护的影响尚不明确。本文基于极限学习的城市扩展元胞自动机模型,在自然增长、规划发展、生态优先三种城市发展情景下,模拟预测了2030年长株潭都市圈城市空间格局,分析了城市空间演化对耕地面积及其空间分布的影响。研究结果表明：(1)在自然增长、规划发展、生态优先三种城市发展情景下,2030年长株潭都市圈建设用地将分别达到1295.08、1166.44、1104.78 km²。在三种城市发展情境下,长株潭都市圈建设用地均以边缘增长为主,向外扩展延伸,城市一体化趋势显著;(2)在自然增长、规划发展、生态优先三种情景下,2030年长株潭都市圈耕地将分别减少到2088.30、2134.94、2199.45 km²。城市建设用地的扩展导致区域耕地面积的减少,从粮食安全与可持续...     

基于雨洪综合管理的上海临港新城降雨径流水文模拟

针对当前城市严峻的雨洪生态环境问题,在多目标雨洪控制利用的视角下,确定了径流削减、洪涝控制、水质保障、雨水资源化利用的雨洪综合管理体系.基于GIS平台,结合上海市临港新城总体规划愿景,建设研究区雨洪综合管理GIS数据库.在两级集水区层面,对研究区未来的地表径流产流、洪水与内涝淹没、径流污染负荷进行了空间模拟,进而判别出研究区的径流削减重点控制区域、洪水与内涝高危区域、水质保障重点控制区域,并通过雨水资源化利用需求分析,确定了研究区雨水回收利用重点区域的雨水存储设施建设规模.结果表明:1)LEED标准降雨事件下,开发后相比开发前,研究区径流产流总量增加了637 776.87 m3 (23.44％);两级集水区中,径流削减重点控制区域分别占研究区总面积的43.10％、55.05％.2)研究区分别有10.61％、26.98％的用地存在较高的洪水和暴雨内涝风险.3)WQv标准降雨事件下,研究区NHa-N、TP、TSS 3种污染物的总负荷量分别达2.27 t、1.03 t、797.33 t;两级集水区中,水质保障重点控制区域分别占研究区总面积的39.24％、18.52％.本研究可为后续的城市雨洪综合管理提供依据,对城市水资源的可持续发展具有重要意义.     

基于最大熵模型的深圳市内涝影响因素分析及内涝风险评估

城市内涝是最常见的自然灾害之一,深入剖析其影响因素并进行风险评估对内涝防治具有重要意义。以往研究表明,城市内涝是由自然因素(如地形)和人为因素(如土地利用)共同引起的。在土地利用方面,相关学者主要关注二维空间因素对内涝的影响,较少顾及土地利用的三维建筑格局。此外,在研究方法的选取上,尽管已有学者利用随机森林、神经网络等模型对内涝影响因素进行研究,然而传统方法在负样本(不发生内涝的地点)的选取上存在不确定性。为解决这2点不足,论文引入最大熵(MAXENT)模型,以深圳市为研究案例,通过MAXENT剖析各潜在影响因子与内涝风险的关系。结果表明,影响内涝风险的主导环境因子为不透水面比例、绿地比例、人口密度、暴雨峰值雨量、地表起伏度。而对内涝发生有重要影响的三维因子为容积率、建筑形状系数、平均高度。通过MAXENT评估的内涝风险结果可知,深圳潜在高风险区的面积约为491 km²,占市域面积的24.58%,主要位于龙华区、南山区、龙岗区北部、光明区、福田区。进一步对潜在高风险区进行空间自相关分析,结果发现过往并不存在内涝点的南山区北部、福田区西部、罗湖区中部等部分区域风险概率出现高—高集聚现象,表明上述地区的内涝风险会受到周围地区的正向影响,因此在内涝的监测与防治中应当重点关注高风险地区以实现更精准的防控。由于内涝风险评估是城市灾害管理的重要组成部分,因此论文提出的相关建议不仅可作为防灾减灾的重要参考依据,还能为国土空间规划的优化提供新思路。     

黄河流域城市群扩张的时空格局演化及情景模拟——以呼包鄂榆城市群为例

黄河流域城镇扩张对区域景观格局影响显著,城市群人口聚集与增长引发了流域“人-地”矛盾和“空间冲突”等一系列生态环境问题。基于土地利用数据和FLUS模型对2025年和2035年呼包鄂榆城市群城镇化与土地利用时空演化特征进行多情景模拟预测。结果表明：① 1990—2018年呼包鄂榆城市群整体发展水平较低,建设用地面积经历了“平稳增加-缓慢增加-急剧增加”的变化过程,区域总体以草地为主,其占土地总面积的50%以上,其次是未利用土地和耕地,林地和建设用地次之。② 城市群扩张最剧烈地区在空间上主要发生在呼和浩特市、包头市等城市主城区,且扩张模式以外延式扩张为主,扩张来源主要是耕地、草地等生态用地。③ 三种情景模拟发现,2025年和2035年区域土地利用变化的空间结构和特征差异明显。自然发展情景下,城市扩张不受约束,高速增长占据了大量生态用地;加入生态约束条件很好的控制了对草地和林地的占用;经济发展情景下,城市扩张将进一步占据更多的未利用土地和耕地。本研究通过城市群扩张时空格局演化及情景模拟分析,尝试为区域规划、城市空间规划和区域生态空间保护提供多角度、多情景和可选择的政策决策参考。     

基于情景模拟的上海中心城区建筑暴雨内涝暴露性评价

由于城市的快速发展和土地利用覆被变化,由暴雨或台风引起的内涝已成为全球研究的热点。潜在的内涝风险危及建筑及室内财产安全。文章应用简化内涝模型模拟上海市中心城区不同情境下的积水情况,并根据每幢建筑室内进水深度对其进行暴露性分级。然后分析、评价了上海市中心城区建筑不同情境下的暴雨内涝灾害暴露性。研究结果发现:仓储和旧式住宅是最易暴露在内涝灾害中的建筑类型;总体上,杨浦、普陀和徐汇区是政府最需要采取安全措施的区域,长宁和虹口区处于中等暴露性水平;同时,内涝对黄浦、静安、卢湾和闸北区影响很小。研究结果可为地方政府改善内涝风险管理提供参考依据。     

基于生态-经济权衡的京津冀城市群土地利用优化配置

探索生态保护与经济发展的权衡关系,并利用该权衡关系协调土地利用优化配置是解决城市群经济与生态协调发展难题的重要途径,已成为目前的一个研究热点。论文针对京津冀城市群生态友好型协同发展的需求,设置生态系统服务价值最大化和经济价值最大化2种优化目标,每种目标下再设置“生态保护”“统筹兼顾”“粮食安全”和“经济发展”4种土地利用情景,采用CLUE-S模型模拟2025年京津冀城市群在不同情景下的土地利用空间配置格局,及其生态系统服务价值、经济价值在不同目标的各种情景下的变化。研究结果表明：相比2015年,2025年在不同目标不同情景下,各类土地利用面积的数量变化和空间格局均有较大不同,且生态目标和经济目标下不同情景的土地利用配置不同。生态系统服务价值在生态目标生态保护情景下最大,为14423.58亿元;而经济价值则在经济目标经济发展情景下最大,为96771.49亿元。从土地利用变化的空间分布上来看,生态用地中林地与草地的增加多出现在坝上高原和燕山与太行山山地,水体的增加则主要分布在东部沿海地区。研究认为,生态效益与经济效益间存在权衡关系,基于生态-经济权衡的土地利用优化研究结果对未来京津冀城市群生态实践工作有较大的参考价值。     

Land use and land cover change in Greater Dhaka, Bangladesh: Using remote sensing to promote sustainable urbanization

This study evaluates land use/cover changes and urban expansion in Greater Dhaka, Bangladesh, between 1975 and 2003 using satellite images and socio-economic data. Spatial and temporal dynamics of land use/cover changes were quantified using three Landsat images, a supervised classification algorithm and the post-classification change detection technique in GIS. Accuracy of the Landsat-derived land use/cover maps ranged from 85 to 90%. The analysis revealed that substantial growth of built-up areas in Greater Dhaka over the study period resulted significant decrease in the area of water bodies, cultivated land, vegetation and wetlands. Urban land expansion has been largely driven by elevation, population growth and economic development. Rapid urban expansion through infilling of low-lying areas and clearing of vegetation resulted in a wide range of environmental impacts, including habitat quality. As reliable and current data are lacking for Bangladesh, the land use maps produced in this study will contribute to both the development of sustainable urban land use planning decisions and also for forecasting possible future changes in growth patterns.     

Impact of economic development on wetlands in Hangzhou Bay Industrial Belt

Based on Landsat TM images in 2005 and urban planning data of 2005–2020 in Hangzhou Bay Industrial Belt, this paper studied the potential risk of the planned urban construction land extension to the wetlands by employing a GIS spatial analysis method. The results show that: (1) The wetland resources are widely distributed and diverse, with a proximal distribution to present urban construction lands spatially. (2) From 2005 to 2020, the urban construction lands will expand vastly and rapidly, and will take over large areas of wetlands that are mostly the ponds and the aquiculture water areas in the reclamation areas of Hangzhou Bay south coast. Moreover, this change will be spatially uneven obviously, e.g., the most serious recessions of the wetlands are concentrated in Ningbo city, Hangzhou city and Cixi city. (3) Overall, the potential risk to wetlands is very high, and will keep increasing with the trend of urbanization. (4) The quantity and spatial pattern of the planning urban construction land have substantial impacts on the wetland loss. Therefore, some policies and regulations are suggested to coordinate the relationship between urban economic development and wetland resource protection such as adjusting the construction land planning, compensating for wetland occupation as well as constructing wetland parks.     

长春市各级交通路线对城市功能用地变化的作用效应关系研究

利用长春市中心城区2003年、2013年土地利用现状图,运用廊道效应原理与ArcGIS空间分析功能,揭示了交通系统“快速化”背景下长春市各级交通路线对城市功能用地演替的作用效应关系。研究发现：轻轨、主干路、快速路对商服用地的吸聚效应依次增强,快速路沿线商服用地主要用于专业化市场建设,轻轨沿线商服用地用作综合性商场开发;快速路对沿线居住用地吸聚强度大于主干路,轻轨对沿线居住用地具有近距离排斥效应;在市中心区,快速路、主干路、轻轨对工业用地的排斥强度依次增强,但随着由中心至外围的过渡,快速路的排斥效应将转化为吸聚效应。各级交通路线对沿线城市功能用地作用效应的差异性,一定程度上推动了长春市城市地域结构的演变。     

CLUE-S模型的改进在亚热带城市边缘区的应用——以福州市仓山区为例

由于土地利用矛盾突出和地理位置独特,城市边缘区是中国目前土地利用变化最为剧烈的地域单元,是土地利用变化研究关注的热点区域,在土地资源的可持续利用、规划的科学制定上也具有重要意义．本研究以中国典型的亚热带城市边缘区——福州市仓山区为研究对象,引入Tietenberg资源分配模型改进目前国际上广泛应用的CLUE-S土地利用动态模拟模型的非空间需求模块,在研究区土地利用变化驱动机制分析的基础上,选择合适参数回溯了研究区2004年的土地利用现状、模拟了2020年的土地利用时空变化格局,拟合精度良好（Kappa指数为0．72）．研究结果表明：以Tietenberg资源配置模型作为CLUE—S模型的非空间需求计算方法在一定意义上是合理的,同时,模拟结果也进一步证明了城市边缘区以非农建设用地占用耕地为主的用地矛盾．在此基础上,对该区域发展合理的用地空间布局提出了针对性的建议,该方法和成果可以作为城市边缘区制定土地利用规划和发展管理政策的参考依据．     

城市更新对房地产市场的时空影响效应:基于杭州市的实证研究

以杭州市为例,采用双重差分法研究城市更新对房地产市场的时空影响效应。研究结果发现： 城市更新在不同阶段对周边住宅价格产生的影响效应不同,项目建设和运营期分别对周边房价产生28.6%和32.0%的推升作用; 城市更新对周边住房价格的影响在空间上存在显著差异,对城市边缘区的提升作用比核心区高23.0%; 城市更新对周边房价影响随着距离增加显著降低,距离城市更新项目中心2.0 km以内、2.0~3.5 km范围对房价的推升作用分别为41.9%、24.9%和9.1%。最后建议政府完善房地产市场微观调控,建立完善长效机制。     

Rainfall-runoff risk characteristics of urban function zones in Beijing using the SCS-CN model

Urbanization significantly increases the risk of urban flooding. Therefore, quantitative study of urban rainfall-runoff processes can provide a scientific basis for urban planning and management. In this paper, the built-up region within the Fifth Ring Road of Beijing was selected as the study area. The details of land cover and urban function zones (UFZs) were identified using GIS and RS methods. On this basis, the SCS-CN model was adopted to analyze the rainfall-runoff risk characteristics of the study area. The results showed that: (1) UFZs within different levels of runoff risk varied under different rainfall conditions. The area ratio of the UFZs with high runoff risk increased from 18.90% (for rainfall return period of 1a) to 54.74% (for period of 100a). Specifically, urban commercial areas tended to have the highest runoff risk, while urban greening spaces had the lowest. (2) The spatial characteristics of the runoff risks showed an obvious circular distribution. Spatial cluster areas with high runoff risk were mainly concentrated in the center of the study area, while those with low runoff risk were mainly distributed between the fourth and fifth ring roads. The results indicated that the spatial clustering characteristic of urban runoff risk and runoff heterogeneity among different UFZs should be fully considered during urban rainwater management.     

环杭州湾城市规划及产业发展对湿地保护的影响

根据浙江省环杭州湾产业带2005 年TM 影像和2005-2020 年城市规划数据, 利用GIS 空间分析方法, 分析了规划期间建设用地扩展对湿地的侵占威胁, 并对湿地退缩的潜在风险 进行分析。结果表明： ① 环杭州湾产业带湿地资源丰富, 类型多样, 分布广泛, 现状建设用地在空间上与湿地交错分布, 关系十分密切。② 未来15 年, 城市建设用地扩展规模大、速 度快, 将侵占大面积湿地, 主要是分布在杭州湾南岸湿地围垦区的坑塘、养殖水面类湿地;宁波、杭州、慈溪是湿地退缩最严重的区域。③ 由于现状建设用地与湿地空间分布紧密相关, 湿地被建设用地侵占的潜在风险整体上较大, 且随着建设用地的扩展, 对湿地的侵占有加剧的趋势。④ 建设用地增长幅度及其规划布局对湿地减少有重要影响, 应通过调整建设用地规划、湿地占用补偿、城市湿地公园建设等措施, 加强湿地保护。