煤炭资源型城市绿色基础设施时空演变规律及其优化模型研究

As the important life support system in the city, Green Infrastructure (GI for short) makes great significance in maintaining and improving urban ecosystem services and human well-being, as well as promoting the sustainable development. However, affected by dual effects of rapid urbanization and mining activities, the GI structure of coal based city is constantly in changes, which lead to function degradation of overall urban ecology and living environment is damaged. Therefore, carrying out the research on the structure and function of GI under the interference of coal mining activities and establishing the optimization model of GI structure based on ecosystem service functions are keys to promote the sustainable development of coal resource based cities. Dividing study phases into 3-4 periods on account of development characteristics, this study takes four typical coal resource based cities: Xuzhou, Huaibei, Zaozhuang, and Yongcheng as the samples, using ArcGIS technologies and landscape metrics analysis, ecosystem service indicators, grid method and stepwise regression analysis to research on evolution laws of GI structure in each period, evaluate the total amount and change characteristics of GI ecosystem service functions. So as to find the relationships between functions and structures of GI ecosystem functions and construct structure optimization model of GI in coal resource based city.

城市绿色基础设施(GI)作为城市中重要的生命支持系统，对维持和改善城市生态系统服务与人类福祉、促进可持续发展具有重要意义。然而煤炭资源型城市的GI受到开采活动和快速城市化的双重影响，结构不断变化，导致城市整体生态功能不稳及退化，人居环境受损。因此，研究煤炭开采干扰下城市GI的结构与功能演变规律及其相互关系，基于生态系统服务功能的提升建立城市GI结构优化的方法，是促进煤炭资源型城市可持续发展的关键。本研究以黄淮平原典型煤炭资源型城市徐州市、枣庄市、淮北市、永城市为对象，基于ArcGIS平台，采用景观指数分析、生态系统服务指标评估、网格法及逐步回归分析相结合的综合方法，将煤炭资源型城市发展特征划分3-4个研究时段，研究各时段城市GI结构演变规律，评估相应时段GI的不同类型生态系统服务功能总量并揭示其变化特征，进而确立GI生态系统服务功能与结构参数之间的函数关系，构建煤炭资源型城市GI优化模型。

黄淮平原地区是我国东部重要的煤炭资源产区，分布大量的煤炭资源型城市，但由于国家能源战略中心的迁移，资源枯竭型城市比重大。同时在《全国主体功能区规划》中该地区又是我国重点进行工业化和城镇化地区，人地矛盾尖锐。长期的矿产资源开发、城镇化扩张以及农业发展对此类城市的生态空间形成了强烈的干扰，显著的改变了当地原有的生态网络，威胁着城市的生态安全。随着我国生态文明建设的深入推进，构建城市的绿色基础设施系统（GI），完善城市的生态安全屏障成为黄淮平原地区煤炭资源型城市当前面临的紧迫任务。本课题的完成能够为此类城市开展GI规划提供重要的决策参考，对维持和改善城市生态系统服务与人类福祉、促进可持续发展具有重要意义。. 课题着眼于黄淮平原煤炭资源型城市GI系统构建，主要研究内容包括以下三个部分：第一，结合徐州、枣庄、淮北和永城四个案例城市，揭示了不同阶段煤炭资源型城市GI结构的特征、内在驱动机理及其时空演变规律；第二，在识别煤炭资源型城市GI本底要素的基础上，完成了对不同生态系统服务需求导向下的GI构建的优先级评价；第三，基于GI生态系统结构和服务功能之间关系的研究，构建了煤炭资源型城市GI结构优化策略。课题研究结果表明：第一，不同发展阶段，GI结构演化的特征和驱动力机制有显著的时空分异性。整体上，GI的景观格局具有显著的不稳定性且呈加剧破碎化的趋势，这一过程中采矿活动、城镇化和农田复垦是影响GI结构演变的主要驱动力。第二，不同需求下GI构建的优先级存在显著的时空差异性，综合服务下GI构建的高优先级区是调节服务、支持服务和文化服务需求协同的结果，是城市中各种人地矛盾集中的爆发点。第三，以多等级核心区和廊道GI网络的形式构建了煤炭资源型城市GI系统。同时基于对调节服务、支持服务和文化服务的统筹协同，实现了综合服务需求下的GI系统构建。. 项目研究过程中，课题组共发表学术论文共计25篇，包括SCI检索论文4篇，EI检索论文2篇，中文核心检索论文13篇。项目研究共培养博士研究生4人，硕士13人；举办国际会议5次，课题组成员参加国内外学术会议共计25人次，出国交流1人次，邀请国外专家来华交流9人次。