基于空气PM10,2.5降减、温湿改善的城市湖泊湿地与建成环境绿地耦合效应研究

With enormous heat capacity and strong evaporative characteristics, urban lake wetlands can improve regional environment through their unique microclimates. But the regional environmental effect can be disturbed by surrounding built-up underlying surface. In this project, the coupling effect of urban lake wetland and the green space within the confines of 500-m around the wetland on reducing PM10,2.5 and improving temperature-humidity is investigated, using individual-scale of quantitative measurement, numerical model and spatial interpolation respectively in spring , summer, autumn and winter, taking Wuhan city as an example. The coupling correlation and response characteristics between the green space composition, configuration and the effect on reducing air PM10,2.5 and improving temperature-humidity is explored. Data of land cover are extracted from Quickbird image of Wuhan city. Further it will establish systematic and scientific index evaluation on the ecological coupling effect of urban lake wetland and the surrounding green space. This project will provide scientific basis for the construction of human ideal settlement environment and wetland protection and planning.

城市湖泊湿地具有巨大的热容量和强烈的水分蒸发，对区域环境具有巨大的调节功能和环境效益。但受其周边建成环境硬质下垫面的影响，湖泊湿地的整体环境效应呈显著退化趋势。本项目以武汉城市为例，采用小尺度指标测试、数值模型与空间插值相结合的方法，从空气颗粒物(PM10,2.5)降减、温度、湿度改善角度对城市湖泊湿地与周边500m范围建成环境绿地空间的耦合效应进行定量化研究，分别测定与分析其在春、夏、秋、冬四季的环境效应，探明城市湖泊湿地周边建成环境绿地形态组成、布局结构与其降减空气PM10,2.5、改善温湿效应的耦合关联性及响应特征。在此基础上，建立城市湖泊湿地与500m范围建成环境绿地空间耦合效应评价指标，系统全面的评价城市湖泊湿地整体环境效应，为城市人类理想聚居环境的建设及合理的城市湿地规划与保护提供科学依据。

围绕最大限度的发挥城市湖泊湿地区域环境效应这一目标，本项目建立了湖泊湿地(功能源)—周边建成环境(强化与扩散径)—区域(效应场)模型，研究成果均围绕该模型中的关键组分及其相互作用渐次展开。项目以武汉为例，从空气PM10,2.5降减、温湿改善角度对城市湖泊湿地与周边500m范围建成环境绿地空间的耦合效应进行研究，分析其在春、夏、秋、冬四季的环境效应。结果表明：(1) 湖泊湿地-建成环境绿地耦合降减空气PM10,2.5的LWGS LUR模型拟合度良好；调控湖泊湿地面积和形状指数、周边绿地边缘复杂程度和斑块密度，是缓解空气PM10,2.5的有效途径；PM10,2.5受湖泊湿地与建成环境绿地指数影响在300m缓冲区内效果显著。(2) 湖泊湿地-建成环境绿地空气温湿度(T-RH)耦合效应模型解释能力良好；湖泊湿地-建成环境绿地对T-RH的作用能力为夏季(1.0℃-4.0%)、秋季(0.6℃-2.3%)、春季(0.6℃-1.8%)、冬季(0.3℃-1.4%)；作用范围为夏季(300m)、春季(300m)、秋季(200m)、冬季(200m)；作用梯度为夏季(3.3℃-13.3%/km)、秋季(3.0℃-11.5%/km)、春季(2.0℃-6.0%/km)、冬季(1.5℃-7.0%/km)。(3) 湖泊湿地周边建成环境绿地结构对空气PM10,2.5、温湿效应影响显著，夏季近湖泊湿地灌草、草坪绿地结构表现出较低的空气PM10,2.5浓度，乔灌草、乔草表现出较低的气温和较高相对湿度；冬季湖泊湿地周边乔灌草、灌草绿地具有较低的PM10,2.5浓度，复层绿地结构表现出较高气温和较低相对湿度。(4) 冬、春季公园绿地显著降减空气PM10,2.5浓度，对周边250、400m范围建成环境影响显著；空气PM10日均消减量最大值为47.2μg·m-3，PM2.5日均消减量最大值为15.5μg·m-3；春、夏、秋公园绿地对周边建成环境的降温增湿效应场主要分布在250-300m，日均降温最大值为2.1℃，增湿最大值为8%；冬季公园绿地对周边建成环境具有保温作用。基于以上成果，阐明了蓝绿空间对城市环境的作用方式与强度，以及生态服务的实现路径，揭示了蓝绿空间耦合生态效应的新机制，为城市蓝、绿复合型下垫面的环境效应系统优化与开放空间规划提供了重要的方法支持。