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城市土地利用的生態(tài)環(huán)境效應(yīng)分析論文
改變地貌是人類活動(dòng)影響環(huán)境的重要特征之一，在氣象模式中無(wú)法完全真實(shí)重現(xiàn)現(xiàn)實(shí)世界的復(fù)雜土地利用類型，取而代之的方法是將土地利用進(jìn)行分類，定義不同土地利用之特性，如反照率、土壤可用濕度、發(fā)射率、粗糙長(zhǎng)度、熱慣性，利用這些地表特性，將土地利用的影響加入氣象模式中，仿真不同土地利用之地表與大氣間的水氣、熱量、動(dòng)量傳遞作用。因?yàn)榈乇韽?qiáng)迫之影響，造成能量收支的差異，近而影響到氣象場(chǎng)，長(zhǎng)期下來(lái)則會(huì)影響到氣候[1].土地利用相關(guān)研究多為短期個(gè)案實(shí)驗(yàn)，但除了個(gè)案研究外，土地利用反應(yīng)人為活動(dòng)對(duì)于自然環(huán)境的影響，以長(zhǎng)期氣候觀點(diǎn)而言，土地利用的變化 （ 如城市擴(kuò)張 ） 對(duì)于長(zhǎng)期的區(qū)域氣候仿真是否也會(huì)造成明顯的影響，值得進(jìn)一步來(lái)探討。
1 城市土地利用的現(xiàn)狀分析
通過(guò)土地利用結(jié)構(gòu)、土地利用程度及土地利用生態(tài)環(huán)境效應(yīng)分析，總結(jié)土地利用特點(diǎn)，揭示土地利用的基本趨勢(shì)和存在問(wèn)題，是土地利用現(xiàn)狀評(píng)價(jià)的核心。在此基礎(chǔ)上，對(duì)土地質(zhì)量作出科學(xué)評(píng)定，提出調(diào)整土地利用結(jié)構(gòu)和布局以及提高土地利用經(jīng)濟(jì)、生態(tài)和社會(huì)效益的建議和途徑[2].
1.1 土地利用特點(diǎn)的概括
1.1.1 區(qū)域土地利用現(xiàn)狀特點(diǎn)區(qū)域可以是行政區(qū)域，也可以是自然區(qū)域，或者依據(jù)評(píng)價(jià)的對(duì)象確定的區(qū)域，但不包括城市規(guī)劃區(qū)。區(qū)域內(nèi)以農(nóng)業(yè)用地為主，城市建設(shè)用地只占很小的比例。通過(guò)對(duì)區(qū)域土地利用結(jié)構(gòu)、布局、動(dòng)態(tài)變化、開(kāi)發(fā)利用程度、生態(tài)環(huán)境效應(yīng)和人地關(guān)系等方面的綜合分析，并與其它區(qū)域?qū)φ毡容^，概括出區(qū)域區(qū)別于其他區(qū)的特殊性[3].
1.1.2 城市土地利用現(xiàn)狀特點(diǎn)城市規(guī)劃區(qū)范圍第二、第三產(chǎn)業(yè)高度密集，人口和各種設(shè)施高度聚集，以人工生態(tài)系統(tǒng)為主的地區(qū)，土地利用特點(diǎn)明顯不同于農(nóng)業(yè)用地[4].由于城市土地供給的有限性，要求人們必須節(jié)約集約利用。通過(guò)對(duì)城市用地?cái)?shù)量結(jié)構(gòu)、空間布局、功能結(jié)構(gòu)、土地的供給與動(dòng)態(tài)變化、投入產(chǎn)出效益等的分析，概括出城市土地利用的現(xiàn)狀特點(diǎn)。
1.2 土地利用存在問(wèn)題的分析
總體而言，所謂土地利用問(wèn)題就是社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展對(duì)土地利用的要求與限制影響土地利用的自然、社會(huì)和經(jīng)濟(jì)諸因素之間存在的矛盾[5].
1.2.1 區(qū)域土地利用存在的問(wèn)題區(qū)域土地利用中存在的問(wèn)題包括[6]:土地利用是否充分，土地利用結(jié)構(gòu)和布局是否合理，土地利用方式是否科學(xué)，土地生產(chǎn)力和價(jià)值的發(fā)揮是否有效，土地開(kāi)發(fā)、利用、整治和保護(hù)措施是否持續(xù)等。
1.2.2 城市土地利用存在的問(wèn)題城市土地利用中問(wèn)題表現(xiàn)更為突出，主要表現(xiàn)為：城市用地規(guī)模增長(zhǎng)是否正常，城市土地利用結(jié)構(gòu)和布局是否合理，土地利用集約度是否適宜，土地的產(chǎn)出效益是否最佳等方面。改變土地利用后會(huì)使都會(huì)地區(qū)的可感熱通量、潛熱通量的比例改變。使用 CTCI 進(jìn)行仿真會(huì)有溫度高估的問(wèn)題，增加土壤濕度可有效改善此問(wèn)題，但須針對(duì)個(gè)別土地利用給定。人為熱源對(duì)于夜晚與清晨之邊界層發(fā)展與都市熱島效應(yīng)影響顯著，并且有增強(qiáng)白天環(huán)流與減弱夜間陸風(fēng)的效應(yīng)，使污染物擴(kuò)散能力減弱。地表-大氣間之能量交換為區(qū)域尺度下主要變化特征，因此區(qū)域氣候變化與整體大尺度之趨勢(shì)有所差異。和過(guò)去相比，現(xiàn)今的秋季海陸風(fēng)環(huán)流減弱，邊界層高度在白天與夜間皆有變低之趨勢(shì)，使通風(fēng)能力減弱，為影響空氣質(zhì)量的重要特征。
2 城市土地利用的生態(tài)環(huán)境效應(yīng)分析
不同城市土地利用空間結(jié)構(gòu)演變模式對(duì)生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生不同的作用強(qiáng)度與作用模式，主要包括對(duì)城市內(nèi)部大氣環(huán)境、水環(huán)境、固體廢棄物以及噪聲污染的影響和城市邊緣區(qū)自然生態(tài)系統(tǒng)向人工生態(tài)系統(tǒng)的轉(zhuǎn)變引起的區(qū)域生態(tài)環(huán)境影響[7].
2.1 塊狀集聚模式
處于城市發(fā)展初期，城市人口密度較低，城市面積不大，“中東鐵路附屬地”與“商埠地”將寬城子車站與內(nèi)城連為一體，由于城市基礎(chǔ)設(shè)施不夠完善導(dǎo)致城市內(nèi)部環(huán)境質(zhì)量如生活垃圾污染、地表水環(huán)境污染以及城市綠地建設(shè)不足等環(huán)境影響較大。但是，該時(shí)期城市環(huán)境中交通噪聲污染、城市大氣污染、城市熱島效應(yīng)問(wèn)題較小。該時(shí)期城市發(fā)展速度較緩，城市擴(kuò)張速度較慢，對(duì)城市邊緣區(qū)土地利用 / 覆被變化與區(qū)域生態(tài)環(huán)境影響不大。
2.2 單核同心擴(kuò)張模式
該時(shí)段城市發(fā)展速度較快、人口密度增加、城市擴(kuò)張速度加快，城市內(nèi)部空間結(jié)構(gòu)在不斷調(diào)整，城市內(nèi)部土地利用空間分異明顯，城市單中心不斷形成。該模式對(duì)城市環(huán)境影響較大，但是對(duì)城市邊緣區(qū)土地利用 / 覆被變化與區(qū)域生態(tài)環(huán)境影響較小[8].
2.3 軸向生長(zhǎng)模式
受城市對(duì)外交通的發(fā)展，便利的交通條件帶動(dòng)了交通沿線附近用地的開(kāi)發(fā)。該模式可以緩減城市內(nèi)部交通、環(huán)境等壓力，但是交通沿線城鄉(xiāng)土地利用轉(zhuǎn)換導(dǎo)致土地利用效率的低下，對(duì)城市邊緣區(qū)土地利用 / 覆被變化與生態(tài)環(huán)境影響較大。
2.4 組團(tuán)生長(zhǎng)模式
該模式可以緩減城市內(nèi)部交通、環(huán)境等壓力，可以極大地改善城市環(huán)境，但是對(duì)城市邊緣區(qū)土地利用 / 覆被變化與生態(tài)環(huán)境影響較大。該模式是解決當(dāng)前城市內(nèi)部交通、環(huán)境壓力的一種有效方式。
3 城市土地利用與生態(tài)環(huán)境協(xié)調(diào)發(fā)展的優(yōu)化措施
根據(jù)城市土地利用動(dòng)態(tài)變化基本規(guī)律與作用機(jī)制分析，提出建立“集約型”城市內(nèi)部空間結(jié)構(gòu)優(yōu)化方案與“理性”城市擴(kuò)張模式，以優(yōu)化產(chǎn)業(yè)空間結(jié)構(gòu)與土地利用空間結(jié)構(gòu)并重方式進(jìn)行。
3.1 加強(qiáng)城市科學(xué)規(guī)劃與空間管制策略
城市總體規(guī)劃是城市建設(shè)的總行動(dòng)綱領(lǐng)，是全市各個(gè)職能部門(mén)都應(yīng)該執(zhí)行和實(shí)施的。所以。城市規(guī)劃管理工作應(yīng)建立強(qiáng)有力的行政組織機(jī)構(gòu)，確保規(guī)劃的龍頭和權(quán)威地位，實(shí)施有效的宏觀調(diào)控與指導(dǎo)，以保障城市總體規(guī)劃的實(shí)施。
在城市總體規(guī)劃指導(dǎo)下，城市中心城區(qū)的建設(shè)同時(shí)進(jìn)行必要的外延擴(kuò)張，外延式擴(kuò)張建設(shè)應(yīng)加強(qiáng)城市的空間管制作用[9].
3.2 加強(qiáng)城市基礎(chǔ)設(shè)施等支撐體系建設(shè)與用地功能結(jié)構(gòu)的優(yōu)化配置
強(qiáng)化城市交通網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的梳理與基礎(chǔ)設(shè)施的充分利用，發(fā)揮其對(duì)產(chǎn)業(yè)發(fā)展需求與城市重要功能結(jié)構(gòu)建構(gòu)的支撐作用，使支撐體系結(jié)構(gòu)與用地功能結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)配置最優(yōu)，從而提升城市的整體運(yùn)行效率。進(jìn)一步完善主城區(qū)核心經(jīng)濟(jì)功能，重點(diǎn)發(fā)展現(xiàn)代服務(wù)業(yè)、高科技產(chǎn)業(yè)，優(yōu)化傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)。加強(qiáng)主城區(qū)文化、教育、科研、金融保險(xiǎn)、會(huì)展、旅游、商業(yè)等城市職能，全面提升城市綜合競(jìng)爭(zhēng)力[10].
3.3 加強(qiáng)城市景觀生態(tài)規(guī)劃、建立生態(tài)城市
更換地表后影響了溫度、風(fēng)速與邊界層高度。臭氧濃度對(duì)于大氣環(huán)境的變化十分敏感，臭氧濃度升高與溫度上升、風(fēng)速減低有關(guān)，其中最重要的影響因子為邊界層高度的變化。有些地區(qū)雖然白天溫度上升、風(fēng)速減低，但因邊界層高度增加太多，稀釋近地面臭氧，因此更換土地利用后白天臭氧濃度些微減少。通過(guò)采用景觀生態(tài)的規(guī)劃，可以讓城市在工程建設(shè)與生態(tài)環(huán)境協(xié)調(diào)發(fā)展。
3.4 提高土地利用的集約程度和綜合價(jià)值
臭氧濃度對(duì)于大氣環(huán)境的變化十分敏感，臭氧濃度升高與溫度上升、風(fēng)速減低有關(guān)，其中最重要的影響因子為邊界層高度的變化。有些地區(qū)雖然白天溫度上升、風(fēng)速減低，但因邊界層高度增加太多，稀釋近地面臭氧，因此更換土地利用后白天臭氧濃度些微減少。夜間邊界層高度降低，大氣低層的通風(fēng)能力減低，使臭氧殘留于低層大氣而無(wú)法向高層擴(kuò)散，導(dǎo)致更換土地利用后平均夜間臭氧增加量 （15ppb） 大于白天。
3.5 走出了一條土地生態(tài)資源可持續(xù)利用道路
土地生態(tài)資源利用總體規(guī)劃是在一定區(qū)域內(nèi)，根據(jù)國(guó)家社會(huì)經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展的要求和當(dāng)?shù)刈匀�、�?jīng)濟(jì)、社會(huì)條件對(duì)土地生態(tài)資源的開(kāi)發(fā)、利用、治理、保護(hù)在空間上和時(shí)間上所作的總體安排和布局，具有綜合性、長(zhǎng)期性、戰(zhàn)略性、強(qiáng)制性特征，是土地生態(tài)資源利用管理的“龍頭”和保障土地生態(tài)資源安全的首要屏障。環(huán)境生態(tài)規(guī)劃建設(shè)，土地利用形態(tài)控制了反照率、土壤濕度、粗糙長(zhǎng)度與氣孔阻力等參數(shù)，經(jīng)由地表與大氣間的能量交換，進(jìn)而影響可感熱通量、潛熱通量、地表溫度等氣象變量，土地利用雖然僅是 WRF 模式中眾多給定下邊界條件之一，但對(duì)于氣象模擬的結(jié)果有顯著影響，可見(jiàn)土利用的重要性。
4 結(jié)論
土地利用常常會(huì)引起許多自然現(xiàn)象和生態(tài)過(guò)程的變化，如大氣環(huán)境、土壤環(huán)境、水環(huán)境、生物多樣性以及景觀生態(tài)格局的變化。因此，土地利用變化的生態(tài)環(huán)境效應(yīng)成為研究的主要內(nèi)容。土地利用的生態(tài)環(huán)境效應(yīng)分析主要是研究土地利用是否充分利用了自然環(huán)境條件，是否改善了環(huán)境條件。
例如，可通過(guò)比較自然生態(tài)系統(tǒng)的生產(chǎn)潛力和人工生態(tài)系統(tǒng)的生產(chǎn)能力，來(lái)判斷利用自然條件的程度；對(duì)比自然生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與人工生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，判斷是否改善了環(huán)境條件等。因此，從某種意義上說(shuō)，土地質(zhì)量狀況本身就是土地利用生態(tài)環(huán)境狀況的反映。必須要加強(qiáng)土地利用與生態(tài)環(huán)境的協(xié)調(diào)發(fā)展，才能造福子孫后代。
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