不同空间布局对城市降雨径流的影响

[目的]探讨不同城市空间布局(包括分析绿地、建筑)分别到出水口不同水流长度、面积比等因素与降雨径流的关系,以优化城市典型下垫面的空间布局,实现城市雨水径流的控制。[方法]以漯河市中心城区为研究对象,基于2016年3月航拍影像,提取中心城区的土地覆被信息,利用SWMM模型分析研究区在不同降雨重现期的径流特征以及影响降雨径流的因素,并定量研究城市绿地、建筑不同空间分布格局对径流削减的影响。[结果]绿地、建筑面积比与径流系数呈极显著负相关,二者到出水口的水流长度对产流效应有较显著影响,绿地较建筑离出水口近的子汇水区径流系数较小,其中重现期为5a时,径流削减率最高可达到44.49%。[结论]结合水流长度、面积比等因素,合理安排绿地、建筑的规模及布局,可实现雨水空间再分配,从而达到削减径流的目的。     

漯河市规划区雨洪格局空间分布特征综合量化研究

[目的]探索城市雨洪格局空间分布规律,为海绵城市建设提供参考。[方法]建立GIS数据库,ArcGIS空间模拟与SCS-CN,SWMM模型相结合,定量分析20a重现期和2h,85.43mm降雨,漯河规划区产流和积水分布特征。[结果]研究区径流量和径流系数(相等)、径流体积、峰值流量、积水区域的自相关Moran's I系数分别为0.338(p0.001),0.142(p0.001),0.101(p0.001),0.918(p0.001),表明产流与积水分布均呈现显著集聚性,土地类型和管网分布对产流影响大于积水过程,而地形影响则相反;径流量和径流系数由中心向外递减趋势,径流体积与峰值流量受汇水区面积和城市管网分布影响;高产流风险区不透水面占该区域82.73%,径流系数0.7和不透水面70%的汇水区集中在城市中心;积水区用地类型以农业用地、城市绿地、道路用地为主,分别占总面积的36.56%,21.39%,21.82%,分布特征存在显著差异。[结论]城市地表结构变化与城市产流和积水分布关系密切,综合量化方法可以直观地反映城市雨洪格局特征与趋势。     

郑州绿地雨水资源有效利用途径研究

城市绿地对雨水的流失有显著的缓解作用,城市绿地的合理规划与建设对雨水资源的有效利用有巨大的影响。以郑州市为研究对象,基于2011年8月份TM影像,分析不同高程区间内郑州市区绿地面积、绿地斑块数量与汇水面面积的相关关系,同时结合气象观测资料,道路、公园、防护绿地分布资料等,对城市绿地对雨水资源有效利用提出合理的途径。结果表明:绿地面积、绿地斑块个数与汇水面均呈极显著正相关。因此,建议郑州市在增加绿地面积的基础上提高绿地斑块数量,在城市绿地设计多目标中实现雨水资源利用多目标,最终达到改善郑州水环境和减轻城市内涝灾害的目的。     

区位因素对绿地降低热岛效应的影响

城市热岛效应作为一种有害的环境问题,普遍存在于大中型城市中,主要是由城市化发展造成。城市发展既要考虑经济建设,又要注意保护生态环境,因此,应合理规划城市绿地的建设,使其能够平衡经济发展和生态环境的关系,有效的缓解热岛效应。在较大城市中,城市绿地的分布并非完全均质化,而是随着区位的不同而变化。了解绿地区位因素对生态环境的影响,可以优化绿地资源的配置,解决城市化建设与生态保护的矛盾。以北京市海淀区为研究区,以100 m×100 m的格网为评价单元,从绿地需求的角度选取多种评价指标,构建绿地需求度综合指数,并根据结果将研究区划分为高绿地需求区、中绿地需求区和低绿地需求区3个生态区位。对不同生态区位绿地对周边环境降温的效果进行研究,得到了不同生态区位的最佳绿地斑块面积范围分别为高绿地需求区1.4~22 hm~2、中绿地需求区1.6~24 hm~2、低绿地需求区0.24~17 hm~2,其结果可以为绿地的区域优化建设提供一定的参考。     

城市绿地空间径流下渗与海绵设施参数研究

[目的] 对城市绿地空间径流下渗特性与海绵设施参数进行研究,为城市建成区绿地空间海绵设施构建提供理论支持。[方法] 以江西省南昌市为例,通过土壤颗粒级配和SPAW(Soil-Plant-Air-Water)模型演算获取土壤特性参数;利用单环现场实测结合Matlab拟合霍顿(Horton)入渗公式,获取初始、稳定入渗率与衰减系数;通过HYPROP2与HYPROP-Data Evaluation Software(HYPROP-DES)测定土壤水张力以及非饱和导水率。[结果] 现场入渗开始5～10 min后基本达到稳定入渗过程,且稳定入渗率大部分低于100 mm/h;入渗过程受水文土壤分组差异以及人为扰动等影响较大;土壤在完全饱和状态下约需7 d可以恢复到初始状态的下渗速率;基于RECARGA模型构建了海绵城市理念下绿地空间海绵设施改建技术路线。[结论] 3种方法推演绿地土壤下渗过程可提高海绵设施关键参数设计精度。模型演算过程需考虑初始含水率与现场因素影响。     

基于GIS和LID的雨水集蓄技术研究——以山东省滨河小镇营丘镇为例

[目的]研究山前冲洪积平原滨河中小型镇区洪涝灾害频发,排水不畅,雨水资源利用不充分等问题,为雨水集蓄设施在中小型镇区的合理规划和应用提供参考。[方法]选择山东省潍坊市营丘镇区为研究对象,根据研究区当前排水现状和土地利用情况,基于GIS技术提出了"汇水区划分、用地类型提取、计算调蓄容积、建立技术体系、确定施工时序"的规划步骤。[结果]综合采用"透水铺装+下凹式绿地+植草沟、简易生物滞留池+湿塘、雨水湿地"的雨水综合蓄集利用系统并规划其布局,通过引入水文敏感指数,规定了镇区汇水区海绵城市建设时序。[结论]探索性地将雨洪利用工程技术与镇区景观规划相结合,低影响开发综合设施的实际调蓄能力大于设计雨水调蓄容积,实现了镇区雨水资源的蓄集利用。     

城市绿地降温增湿效应与其结构特征相关性研究

在太原市区选择2类10个不同结构特征的绿地为研究样本,利用HOBO Pro温、湿度数据采集器对绿地水平和垂直方向上温湿度变化进行测定,研究绿地绿量、叶面积指数、绿地面积、周长面积比4个绿地特征要素与绿地降温增湿效应之间的相关性。结果表明,在水平方向上,绿地降温增湿效应与绿地面积、绿量显著正相关,与绿地周长面积比值显著负相关;在垂直方向上,绿地降温增湿效应与绿量显著正相关,降温效应与叶面积指数显著正相关,增湿效应与叶面积指数正相关性不显著。绿地绿量是衡量绿地生态效益的关键因子,应将其作为绿地系统评价体系的一项重要指标。从城市绿地规划与建设的角度看,在增加绿地面积和提高绿量的同时,一方面要重视大面积斑块的绿地,提高其在绿地系统中的比重,另一方面根据绿地用途相应地选择不同的形状,使城市绿化改善城市生态环境的效应得到充分发挥。     

多雾霾城市绿地空气净化服务与景观格局的关系——以河南省安阳市区为例

[目的] 探究多雾霾城市绿地景观格局对空气净化服务的影响,为城市绿地景观的结构优化和布置提供理论指导。[方法] 基于河南省安阳市区2009和2019年土地利用数据,测算城市绿地景观对二氧化硫SO₂,氮氧化物NO_X、可吸入颗粒物PM₁₀的净化效能,并从空间角度探索景观格局与空气净化服务之间的关系。[结果] ①2009—2019年安阳城市绿地景观面积共减少3 492.18 hm²,主要去向为建设用地。香农多样性指数、景观形状指数、蔓延度指数分别由0.572 7,44.272 1,78.98%变更为0.875 8,90.334 5,66.88%。②2009—2019年初、末期空气净化服务价值分别为5.65,26.70亿元,滞尘功能价值比例从97.19%提高到99.07%,林地景观对总价值的贡献从88.99%提升到94.54%。③绿地景观空气净化服务高、中、低值区呈现镶嵌分布状态,研究时段初期生态价值低值区偏多,末期中、高值区增多。④2009年香农多样性指数、景观形状指数、蔓延度指数与空气净化服务价值的双变量莫兰指数为0.281,0.458,-0.305,而2019年相应值为0.403,0.411,-0.408。[结论] 城市绿地景观多样性的增加以及景观形状的复杂化会提升空气净化服务,而绿地景观的蔓延度下降则起抑制作用。     

城市建设用地海绵化程度对地表径流水质的影响——以浙江省嘉兴市为例

[目的]探究海绵化程度与地表径流水质的关系,为缓解当前地表径流污染的海绵设施建设提供理论依据。[方法]以国家首批海绵城市试点嘉兴市为例,选取20个不同海绵化程度的项目为研究单元,建立可表征海绵设施类型、数量和布局等海绵化程度的指标,并采用冗余分析、偏最小二乘法、Origin拟合方程等方法进行分析。[结果]①样本中居住小区和公共建筑区域的水质均未满足地表水Ⅳ类及污水排放二级标准;已改造建设用地水质普遍优于未改造建设用地。②绿地和有效不透水下垫面(effective impervious area, EIA)比例是影响径流水质的关键因素,其中悬浮物(SS),生化需氧量(BOD_5)和化学需氧量(COD)是主要受影响指标。③为使径流水质达到海绵城市建设要求,不同海绵化程度下的用地需要管控的指标阈值有差异。[结论] EIA≈0时,绿地比例应不低于31%;EIA=0.04(TIA)~(1.7)时[其中TIA(total impervious area)为总不透水下垫面]绿地比例应不低于38.5%;EIA=TIA时,绿地比例应不低于47%;若维持现行的城市绿地比例(约为35%)建设标准,EIA比例应不超过9%。     

城市绿地土壤肥力质量综合评价方法初探

土壤肥力是影响城市绿地植物生长的关键因素,是绿地生态系统调节生态环境功能和发挥生态服务价值的重要保障。但目前对于绿地土壤肥力质量的研究较薄弱,关于绿地土壤肥力质量的综合评价缺乏统一的衡量标准,基本是沿用农业或林业土壤的评价方法,而城市绿地土壤受人为因素干扰严重,有其自身的特殊性。本文介绍了国内外土壤肥力质量评价方法及其研究现状,在对绿地土壤肥力质量评价指标、标准进行分析的基础上,构建了绿地土壤肥力质量综合评价方法,并利用该方法对上海绿地土壤肥力质量进行综合评价。结果表明:上海绿地土壤肥力质量以"一般"为主,肥力质量为"一般"的土壤面积占总土壤面积的比例高达89.25%,而肥力质量为"优"和"差"的土壤面积所占比例较少,这与其地上植物长势相一致。因此,本研究提出的土壤肥力质量综合评价方法可为城市绿地土壤质量标准体系的完善提供参考。     

深圳市主要公园及道路绿地土壤重金属含量状况比较研究

对深圳城市主要公园和道路绿地土壤Cu、Zn、Pb、Cd含量状况进行取样调查分析。研究结果表明,绿地土壤重金属含量与土地利用类型有关,表现为道路绿地土壤Cu、Zn、Pb平均含量高于公园绿地土壤,而Cd平均含量则相反。采用不同土壤重金属污染评价方法对深圳城市绿地土壤进行的环境质量评价均表明深圳城市绿地土壤Cd污染现象显著。在考察的四种重金属元素中,Zn含量与土壤有机质、pH有关,其中pH对Zn含量的影响相对较大;土壤Cu与Pb、Zn呈直线相关,表现出相互依存的关系。     

芜湖城市绿地表层土壤有机碳密度分布特征

研究城市绿地土壤碳密度的分布特征,有助于进一步了解城区绿地土壤碳固定与植被、人类活动的关系,对促进生态化城市建设有重要的意义。以芜湖市区绿地土壤为研究对象,多视角分析绿地表层土壤有机碳密度的分布特征。结果表明:芜湖市城区绿地表层土壤有机碳密度介于1.01~8.75 kg m~(-2)之间,并在垂直方向上随土壤深度增加而减小;不同植被类型下土壤有机碳密度均值差异显著,乔木灌木草本;不同绿地类型间,土壤有机碳密度均值排序为道路绿地公园绿地附属绿地生产绿地防护绿地街头绿地,以0~10 cm深度层差异显著;文教、居住、工业、商业4种城市功能区绿地土壤有机碳密度差异极显著,均值依次减小,各深度层变化态势一致;在相同土层深度下,土壤有机碳密度随绿地年龄的增加而增大。城市绿地土壤有机碳密度的空间差异是自然与人为因素共同作用的结果,不同利用方式/功能区下的人为活动干扰是造成其变化的主要原因。     

基于缓解热岛效应的万州区城市绿地系统规划研究

当前,我国处于高速城市化阶段,城市热岛效应已成为城市气候与环境问题之一。随着遥感技术的发展,可反演计算出城市热岛参数。以重庆市万州区城市绿地系统为例,通过定量遥感技术分析城市热岛效应。从绿地系统规划角度提出解决城市热岛的规划方案及治理对策:保护万州山水本底,合理布局绿地空间;提升绿地总量,达到生态园林城市指标;优化绿地布局,热岛区域规划大型绿地;构建绿色风廊,缓解城市热岛和污染;串联城市绿地开放空间,构建城市绿道;鼓励开展垂直绿化和屋顶绿化,增加三维绿量。     

基于MCR模型的昆明市中心城区地表径流网络构建与分布特征研究

[目的] 探索城市雨洪空间格局的新思路,分析地表径流网络结构与时空分布特征,为海绵城市建设提供具有针对性的规划依据。[方法] 建立GIS数据库,将最小累积阻力（MCR）模型与空间自相关分析结合,定量分析云南省昆明市中心城区地表径流网络结构与空间格局。[结果] ①研究区域潜在地表径流受沿程阻力和局部阻力影响呈网状分布,共计1 274条,成本率为0.83,网络结构复杂,汇流过程具有显著方向性;②子汇水区径流连通阈值为19.16,重力大于阈值时汇水区间出现断流;③径流路径单元密度随子汇水区间重力增加而降低,6个不同重力条件下区域径流分布都呈显著聚集性,但随重力增加而递减,即汇水区之间重力越大越易产生汇流。[结论] MCR模型与空间自相关分析相结合能直观地反映不同降雨阶段地表径流汇流网络与分布特征。     

深圳城市绿地土壤水库特征及影响因素

研究深圳城市绿地土壤水库特征及其相关影响因素,为海绵城市建设和城市绿地水土保持提供参考。针对不同类型绿地(交通、公园、小区)在不同深度土层(0—30 cm,30—60 cm)分析了土壤水库特征,并探究了土壤理化性质对土壤水库特征的影响。结果表明:深圳城市绿地土壤死库容及滞洪库容较低,但有效库容较大,约占总库容的68%,这表明深圳城市绿地土壤有较大的水分存蓄空间;交通绿地的总库容及死库容显著高于小区绿地、公园绿地(p0.05),公园绿地死库容显著高于小区绿地(p0.05),说明不同类型绿地的不同利用方式可影响绿地土壤死库容;深圳城市绿地土壤压实较为严重,透气性能差,非毛管孔隙度较低;土壤容重、孔隙度、毛管孔隙度、非毛管孔隙度、砂粒含量显著影响土壤水库,改善土壤理化性质能显著提高土壤水库库容;深圳绿地土壤死库容较低,有效库容较大,未来可考虑降低土壤压实、提高砂粒含量、改良土壤理化性质来大幅度提高土壤水库库容。     

基于遥感数据的银川市城市公园对城市热环境降温效应分析

[目的] 研究宁夏回族自治区银川市城市公园对城市热环境降温效应的影响,为改善城市热环境措施的制定提供科学依据。[方法] 基于Landsat 8数据反演了银川市城区17个公园的地表温度,利用景观格局和缓冲区分析方法,探讨城市公园斑块特征和景观空间结构特征对城市内部热环境的响应规律,定量分析城市公园对周边环境降温效应的辐射范围和变化幅度,研究典型公园水域景观的热环境效应。[结果] ①银川市公园景观斑块特征差异较为显著且对其内部温度影响明显,其内部温度与面积、周长呈显著负相关,而与周长面积比呈显著正相关。②公园内部温度与公园景观构成、斑块形态特征和景观空间分布特征关系密切,降温效应与绿地和水体面积显著负相关,与公园景观形状指数、绿地景观形状指数、不透水面形状指数以及水体聚集度指数显著负相关。③17个公园景观对周边热环境降温效果较为显著,拟合结果显示最大降温影响距离主要分布在200—300 m之间,总体上对100 m区域范围内降温效果最为明显。④面状水域能够有效降低水域周边地表温度,比线状水域对城市热岛效应具有更好的降温效果。[结论] 在城市公园规划和设计时,应综合权衡公园斑块和景观空间结构特征对其降温效果的影响,适当增加公园和绿地斑块边界形状的复杂度,进而更好地改善城市热环境。     

城市绿地类型对土壤线虫多样性的影响及生物指示值分析

【目的】为探讨城市绿地土壤线虫群落多样性特征以及生物指示意义，揭示不同绿地类型中土壤线虫群落的生物多样性和功能多样性分布规律。【方法】调查道路绿地、居住绿地、公园绿地和风景名胜区绿地中土壤线虫群落特征，分析线虫群落的生物多样性和功能多样性特征并利用生物指示值法分析线虫物种指示值。【结果】研究调查发现线虫共46属，不同绿地类型明显改变了线虫群落生物多样性和功能多样性（p＜0.05）；风景名胜区绿地的生物多样性水平最高，其次为公园绿地，居住区绿地最低；线虫成熟度指数和线虫通路指数在道路绿地中最低，在居住绿地和公园绿地中增加，风景名胜区中最高（p＜0.05）。Aphelenchoides、Cylindrolaimus以及Epidorylaimus是道路绿地的指示生物；Bastiania是公园绿地的指示生物；Leptonchus、Monhystera和Clarkus是风景名胜区绿地的指示生物。【结论】不同城市绿地对线虫群落多样性产生了明显的影响，研究结果进一步明确了线虫类群对城市生态系体绿地生境的指示意义，为城市生物多样性保护提供了理论依据。     

吉林省低山丘陵区地形因素对坡耕地侵蚀沟分布的影响

[目的]研究吉林省低山丘陵地貌内侵蚀沟与地形因素关系,从而发现地形因素对侵蚀沟发育及分布影响,为侵蚀沟综合治理与土地利用规划提供科学参考。[方法]采用RTK测量系统对东辽县辽河源镇境内坡耕地中25条侵蚀沟进行了精准地面测量,基于1∶10 000地形图,利用ArcGIS软件生成数字高程模型(digital elevation model, DEM),将侵蚀沟测量数据与DEM数据相叠加,获取侵蚀沟与地形要素各特征值,对各特征值进行相关性研究。[结果]①研究区沟壑密度为5.99 km/km~2,沟谷占坡地面积比例为5.12%。侵蚀沟主要分布于坡地中下部的耕地内,处于强烈侵蚀状态;②沟谷占坡地面积比例随坡度的变化呈现先增加后减少的趋势,在坡度为6°～9°范围内达到最大值;③沟壑密度与汇水区平均宽度呈幂函数关系;④沟壑密度随3°～6°坡地占总汇水面积比例的增加而减少,随6°～9°坡地占总汇水面积比例的增加而增加;⑤侵蚀沟平均宽度与汇水区平均宽度及形状系数均存在线性正相关关系,相关系数分别达0.57和0.84。[结论]吉林省低山丘陵区侵蚀沟处强烈侵蚀状态,且有继续发展的趋势,6°～9°坡地是侵蚀沟分布的集中区域。     

北京地区不同设计暴雨强度下凹式绿地的减流效果

[目的]研究不同汇水面积的周边外来雨水径流,计算绿地产流过程的动态径流系数以及对径流的削减率。[方法]采用人工模拟的下凹式绿地,模拟绿地的不同暴雨强度。[结果](1)30%下凹式绿地面积比基本可以拦蓄3年,5年一遇暴雨,稳定后径流系数在0.30以下;(2)下凹式绿地面积比为20%时,雨水口高8cm和5cm时对3年,5年一遇暴雨产生的径流削减率均在40%以上,稳定后的径流系数均在0.90以上,且两种雨水口高度下的削减率差异不明显,相比之下5cm雨水口高度设计较8cm更为合理;(3)绿地的产流速率变化过程曲线呈"几"字形,汇水面积越大、暴雨强度越大,产流速率稳定时的峰值就越大,产流历时也越长。[结论]下凹式绿地对暴雨条件下产生的径流有很好的削减作用,其所占面积比越大,削减效果越好。     

城市不同功能区土壤重金属分布初探

在城市生态系统中,城市土壤重金属积累状况对城市绿地建设、城市区域环境质量及人类健康都有十分重要的影响[1]。国外研究证明城市土壤中重金属元素已有不同程度积累[2～6]。我国也有这方面的研究报道,但这些研究大都集中在研究重金属含量和单个污染物污染程度方面[7～10],一些