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      農業論文

      武漢市水生態基礎設施空間格局研究

      時間:2021年01月22日 所屬分類:農業論文 點擊次數:

      [摘 要]快速城鎮化與全球氣候變化下,城市內澇問題頻發。水生態基礎設施能在升級城市防澇能力的同時滿足城市空間品質提升的需求,其布局結構、規劃應用理論面臨發展契機。文章以減輕澇災為導向,采用源匯景觀理論分析框架,通過確定水生態基礎設施與水文過程

        [摘 要]快速城鎮化與全球氣候變化下,城市內澇問題頻發。水生態基礎設施能在升級城市防澇能力的同時滿足城市空間品質提升的需求,其布局結構、規劃應用理論面臨發展契機。文章以減輕澇災為導向,采用“源—匯”景觀理論分析框架,通過確定水生態基礎設施與水文過程之間的耦合關系,將水生態基礎設施劃分為“源、流、匯”3種景觀要素;依據土地利用類型、地表高程等景觀特點和暴雨天氣下的實際狀況綜合識別出現狀“源、流、匯”要素;利用疊加分析方法尋找現狀水生態基礎設施空間布局存在的問題,將結果轉譯為空間布局優化策略。文章通過構建面向規劃實踐的水生態基礎設施結構體系識別、分析、優化的方法流程,以期對防澇減災及水生態基礎設施規劃理論研究形成一定補充,同時為提升水生態基礎設施在緩解城市內澇中的應用提供一定參考。

        [關鍵詞]水生態基礎設施;空間格局;“源—匯”理論;“源、流、匯”景觀;緩解澇災

      生態學報

        0引言

        近年來,我國城市內澇的問題日益嚴峻。2016年7月,武漢市持續1周的累計降雨造成了城市大面積內澇,除了在中心城區形成200多個澇漬點外,還造成了機場高速公路的垮塌,全市12個區75.7萬人受災[1]。內澇不僅導致城市交通中斷、公共設施損壞、房屋被淹和各種次生災害與社會問題的產生,還阻礙了經濟、環境和社會的可持續發展。如何通過城市規劃設計來預防內澇出現、緩解內澇影響已成為當前城市發展面臨的重要議題之一。

        生態論文范例:淺析城市道路綠化景觀提升生態設計方法

        1水生態基礎設施的概念與內涵

        “水生態基礎設施”(WaterEcologicalInfrastructure,以下簡稱為“WEI”)是一種出于保障水生態系統服務目的的基礎性空間結構(景觀格局),涵蓋了自然水生態系統和生態化的水工基礎設施[2]。這是一種以承擔水文過程為核心的生態基礎設施,重點關注水生態紅線的科學劃定,而不是河道和水域的邊界[3],具體可以將其理解為:由阻斷、消納、引導地表徑流的自然或人工空間載體所構成的一系列能恢復城市良性水文循環的空間網絡體系。

        國外對于內澇緩解途徑的研究主要集中于可持續排水系統、綠色雨水基礎設施及低影響開發體系等理念[4-6],這些理念都強調將雨洪控制、水文調節與城市景觀的規劃設計相結合,從源頭削減徑流量,并在徑流排放過程中促進雨水下滲、凈化與再利用[7-8]。國內在此基礎上提出很多符合我國國情的內澇緩解途徑,如海綿城市、水生態基礎設施等理念[9-12]。

        通過對國內外減澇途徑的梳理,發現水敏性城市設計、綠色基礎設施、綠色雨水基礎設施和水生態基礎設施等理念均強調對宏觀水文循環過程的把控[13-16],其技術體系核心都是為了恢復水文循環過程的完整性。隨著研究的不斷深入,這些理念所關注的尺度呈現擴大的趨勢,如基于流域尺度構建包括自然水體、城市給排水和雨水管理等多種系統在內的綜合水循環鏈,但目前許多學者認為宏觀尺度的累積效應尚未得到充分解析[17],仍需繼續研究完善。

        2引入“源—匯”景觀理論進行

        水生態基礎設施規劃的適宜性空間格局與生態過程關系原理是將生態學研究轉化為景觀生態規劃設計所必需的“空間語言”,被廣泛應用于空間格局優化中。“源—匯”景觀理論是基于景觀生態學中對景觀格局與生態過程的研究所產生的,最早由陳利頂等學者[18]提出。為表示空間單元或要素在景觀生態過程中的不同作用,這一方法將動態的景觀生態系統劃分為三大要素:“源”“流”“匯”。其中,物質遷出的單元被視為“源”;接納遷移物質的聚集場所被稱為“匯”;要素的交換過程被視為“流”。作為景觀生態學中定量化研究景觀格局與生態過程的基本理論,其在景觀格局空間優化研究中發揮著重要作用,已成為生態空間規劃和調控的重要方法之一[19]。

        例如,胡凱富等學者[20]將其應用于城市綠地的空間格局之中,依據研究區的生態環境特征和土地利用現狀類型,對綠地空間格局的斑塊—廊道—基質進行識別;韋薇等學者[21]基于“源—匯”景觀理論,從坡度、降水和地勢等因素上探討了影響水源地養分流失的景觀類型的特征,并通過“減源增匯”的布局調控方法來指導區域總體規劃用地的合理布局。由此可見,“源—匯”景觀理論的發展已較為成熟,被學者們廣泛應用于解析景觀系統結構與生態過程的對應關系,是解析景觀生態服務功能的重要分析視角。

        因此,水生態基礎設施作為保障水生態系統服務功能的基礎性空間結構,應用“源—匯”景觀理論對其空間格局進行分析優化具有較高的適宜性;诖,本研究采用“源—匯”景觀理論框架梳理水文過程和水生態基礎設施空間格局的耦合關系,從水生態基礎設施對于緩解城市內澇的有效作用角度出發,探索其空間格局的完整識別方法,結合城市現狀水生態基礎設施提出一般優化方法,并以武漢市為例進行實證探討。

        3水生態基礎設施規劃的思路與方法

        3.1基于“源—匯”景觀理論解析

        水生態基礎設施的構成要素在景觀生態學的研究范式中,將不可見的、復雜的各種景觀生態過程研究轉化為可見的、模式化的景觀空間格局研究,為以“空間語言”為工具的規劃設計體系開辟了應用生態學原理的途徑,即通過優化空間格局來控制生態過程[21]。本研究面向水生態基礎設施的減澇功能,從“源—匯”景觀理論分析視角探析水文過程與景觀格局間的關系及其相互間的支撐作用。在不同的生態過程發展中,“源”與“匯”的景觀類型亦會隨著生態過程的發展而發生變化。在景觀生態學中,如何判定“源—匯”景觀,需要結合具體的過程來分析[22]。

        針對水文過程,本研究根據水分在不同景觀類型中的運動規律來識別“源、流、匯”景觀。其中,“源”景觀是促進水分產生的景觀類型,以產生徑流為主導水文功能;“匯”景觀是阻礙、延緩或消滯水分流動的景觀類型,以截留、下滲、填洼為主導水文功能。對于水文循環過程來說,還有一 種景觀類型發揮的是傳輸功能,為徑流的運行提供了空間,包括物質流和能量流,本研究將其劃定為“流”景觀,是主要起到順暢運輸水分作用的景觀類型,以徑流為主導水文功能[23-29]。

        4武漢市水生態基礎設施空間格局實證分析

        4.1研究區域概況與實驗數據

        武漢市地處長江與漢水交匯處,全市江河縱橫、港渠交織、湖泊棋布,水面總面積達2118km2,占據市域面積的1/4,自建城起便是一部依水而優,又因水而困的城市發展史。水為武漢市帶來了繁榮,也為武漢市帶來了災難。武漢市作為城市內澇頻發的典型城市之一,2013年被列為全國31個重點防洪城市之一,2015年被選為首批海綿城市試點之一。但直至2018年雨季,武漢市中心城區仍有44個澇漬點。因此,本研究選取武漢市市域作為實驗研究對象。本研究運用到的數據有2013年武漢市市域范圍的數字高程數據(GDEMV210M分辨率)、2016年7月9日武漢市的實際淹沒情況影像圖(武漢市哨兵1號影像圖)、2017年武漢市市域高清谷歌衛星影像及武漢市在1年、5年、10年、20年一遇暴雨強度下的漬水風險圖。

        5結語

        本研究以水生態基礎設施為對象,主要探討減澇視角下的城市水生態基礎設施空間格局,旨在通過將水生態基礎設施真正有效地納入城市規劃體系,促進其發揮海綿體系的綜合雨洪管控效應;同時,以武漢市市域內的水生態基礎設施為實驗對象,采用“源、流、匯”景觀解析方法展開分析,構建了水生態基礎設施結構體系的識別、分析、優化的方法。本研究通過探索解析水生態基礎設施空間格局調控的方法,以期為規劃設計進一步響應城市水生態保護要求提供一定參考與依據,也在一定程度上豐富了宏觀尺度空間要素、結構布局的理論基礎。然而,目前的研究著重考慮了城市水生態基礎設施空間布局優化方法所指導的土地利用類型調整,但對于城市規劃中的其他限制因素與出發點的融合考慮不足,對于如何建立水生態基礎設施與各個層面的城市規劃體系的耦合途徑仍需進一步深化探索。

        [參考文獻]

        [1]陳曉玲,陳莉瓊,陸建忠.從武漢內澇看城市水生態管理及新型人地關系構建[J].生態學報,2016(16):4952-4954.

        [2]俞孔堅.美麗中國的水生態基礎設施:理論與實踐[J].鄱陽湖學刊,2015(1):5-18.

        [3]俞孔堅,轟偉,李青,等.“海綿城市”實踐:北京雁棲湖生態發展示范區控規及景觀規劃[J].北京規劃建設,2015(1):26-31.

        [4]DietzME.LowImpactDevelopmentPractices:AReviewofCurrentResearchandRecommendationsforFutureDirections[J].WaterAir&SoilPollution,2007(4):543-556.

        [5]PatakiDE,CarreiroMM,CherrierJ,etal.CouplingBiogeochemicalCyclesinUrbanEnvironments:EcosystemServices,GreenSolutions,andMisconceptions[J].FrontiersinEcology&theEnvironment,2011(1):27-36.

        作者:楊柳琪,周 燕,冉玲于,申利

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