城市绿色雨水基础设施生态系统服务效能监测和评价研究

At present, the research and practice of urban green rainwater infrastructure (GSI) in our country exists some problems, including the lack of research on certain types of ecosystem services and the need for deeper research on the ecosystem services’ dynamic changes, site management and evaluation standards. This research will focus on Qingshan District and Sixi District in Wuhan, Hubei and try to establish a GSI information database of Wuhan by comprehensively using the methods of field investigation, experimental research and model simulation. The research will monitor the performance of 6 positive ecosystem services (hydrological regulation, water purification, biodiversity, climate regulation, aesthetic value and recreation value), and 4 negative ecosystem services （resource consumption, site pollution, pest breeding and potential adverse landscape） of the GSI and perform quantitative analysis and monetary value assessment. Then the research will analyze the spatial and temporal changes of ecosystem services and cost-benefits of the GSI based on the life-cycle process. The research will also discuss feasible monitoring and maintenance measures and try to build a performance-based assessment system of GSI to provide theoretical basis and practical experience for urban GSI planning, construction, operation and maintenance.

目前我国城市绿色雨水基础设施研究和实践中存在生态系统服务评估类型不够全面，生态系统服务时空动态变化研究不足，以及管理维护和评价标准缺失等问题。本项目拟以湖北省武汉市青山区和四新区为研究范围，综合使用实地调查、实验研究、模型模拟等方法，建立武汉市绿色雨水基础设施信息数据库，然后针对其水文调节、水质净化、生物多样性、气候调节、美学价值和游憩价值6项正向生态系统服务和资源消耗、场地污染、害虫滋生和潜在不良景观4项负向生态系统服务进行跟踪监测，量化统计和货币价值评估，并基于全生命周期过程，分析生态系统服务的时空变化和成本收益，探讨可行的管理维护措施，构建基于效能的绿色雨水基础设施评价体系，以为城市绿色雨水基础设施的规划建设和运行维护提供理论基础和实践经验。

课题基于武汉市建成区、海绵城市建设示范区（青山海绵建设示范区，四新海绵建设示范区）和海绵建设重点项目（红钢城中学、冶金106街坊和南干渠游园）三项不同空间尺度，综合遥感监测数据，空间影像数据和实地调研数据，对其各类绿色雨水基础设施进行分析；基于地理信息系统建立了武汉市绿色雨水基础设施空间数据库，对其所提供的生态系统服务的货币价值和时空动态变化进行了评估；并针对不同绿色雨水基础设施的特点，建立了相应的评估指标和评价方法，构建了相应的管理维护和优化措施。.在武汉市建成区尺度，研究使用GEDI星载激光雷达数据反演三维绿量指标，结合实地调研数据，建立了武汉市建成区绿色雨水基础设施空间绿量模型，并基于Sentinel II 遥感卫星影像多年监测数据进行反演，对建成区内各类绿色雨水基础设施生态系统服务年效能变化进行了分析。.在海绵建设示范区尺度，基于武汉市青山海绵建设示范区和四新海绵建设示范区，使用高分遥感影像，地表高程数据和实地验证，划定基于街区尺度的子汇水区分布格局，以各子汇水区为计算单元，进行绿色雨水基础设施的生态系统服务效能评估。.在海绵建设重点项目尺度，研究选取三个典型区域红钢城中学、冶金106街坊和南干渠入口游园的绿色雨水基础设施，通过实地观测和模拟分析，量化分析建设前后各区域的绿色雨水基础设施变化及其相应各项生态系统服务的效能变化，并对可行优化策略进行了讨论。.在评估指标方面，研究提出了体素三维绿量，全景空间可视率等基于三维空间的绿色基础设施评估指标，并结合相关生态系统服务评估案例进行了探讨，可用于弥补传统生态系统服务评估中二维绿量指标的局限和不足，提升生态系统服务评估的准确性。