杭州市西湖区土地利用变化与暴雨水问题耦合关系的生态系统弹性分析模型视角研究

The research on the Coupling of Land Use and Land Cover Change (LUCC) and hydrological effects focus on the forest, small watershed and urban green space mainly. The research findings focus on the impacts of green land cover on the runoff reduction. Research on the impact of LUCC on stormwater quantity management in urban has not appeared. The city is a compound ecosystem, in order to analyzing the coupling of LUCC and Urban Stormwater Problems (USPs) objectively, the relationship between LUCC and USPs need the comprehensive study. The Ecosystem Resilience Analysis Models (ERAM) presents a new method to solving the problems. The research plan is as follows. First, take Xihu district in Hangzhou as a example, take the rainfall which cause the USPs to the Xihu district as the disturbance, based on the ERAM and remote sensing image of Xihu district.Second, Study on the algorithm of SP, RD and RE in ERAM and the land use types of Xihu district. Thirdly, study on the modeling of SP, RD and RE in ArcGIS software. At last, the data, thematic map and conclusion of coupling of LUCC and USPs can be acquired. Meanwhile, explore to set up a method of obtaining the data, thematic map of coupling of LUCC and USPs.

目前LUCC对地表水文影响(水量)研究主要集中在森林、中小流域与城市绿地三方面，成果为地表绿色覆被系统径流管理能力与价值估算，对城市化进程导致LUCC对暴雨径流管理能力影响的研究少见。同时，城市是一个人工与自然复合的生态系统，对其LUCC与暴雨水问题(USPs)间关系只进行城市绿地(土地利用类型之一)雨水径流调蓄能力的研究，并不能全面解析城市LUCC与USPs的关系。 生态系统弹性分析模型(ERAM)提供了一个解决这一问题新视角。本项目以杭州西湖区为例，基于ERAM，以造成西湖区USPs的24 h累积降雨量均值作为干扰，利用遥感图像，研究ERAM的SP、RD与RE算法，杭州西湖区土地利用类型划分，及杭州西湖区SP、RD与RE在ArcGIS中建模运算，取得西湖区LUCC对其雨水管理功能影响的同空间、多年度的数据与专题图，解析两者耦合关系；同时探索一个解析城市LUCC与USPs关系新方法。

土地利用/覆被变化(Land Use and Land Cover Change, LUCC)必然带来生态系统结构改变，进而影响生态系统的服务功能。不同类型的地表土壤具有不同的渗蓄雨水能力；不同的城市土地覆被造成的干扰对地表土壤渗蓄雨水能力具有直接影响。研究城市LUCC与地表渗蓄管理雨水效能变化的相关性；寻找指导与测算城市LUCC造成的雨水管理效能变化的工具与方法具有切实意义。. 在实例研究方面：定量研究杭州市、杭州市各区LUCC与地表土壤自然渗蓄雨水量空间绩效的差异。结果得出：杭州市土地非农利用趋势明显，22年间建设用地面积净增846.4km2、耕地面积净减803.6km2。1991年、2000年、2013年杭州市地表土壤总的渗蓄雨水量分别为2.91亿吨、2.71亿吨、2.39亿吨，呈现明显的下降趋势。杭州市8个城区除了余杭区、上城区以外，其余各区的地表土壤自然渗蓄雨水量均呈现单边下降的趋势；余杭区呈现先升后降，上城区呈现先降后升的趋势。杭州市各个区单位面积地表土壤渗蓄雨水效能的变化趋势与各个区地表土壤自然渗蓄雨水量的变化趋势相一致。余杭区、萧山区、西湖区地表土壤渗蓄雨水的绩效排在杭州市全部城区的前三位。但是，地表土壤渗蓄雨水总量大，并不代表单位面积土壤渗蓄雨水的效能高，地表管理、抵抗降雨，避免城市雨水问题发生的能力强。. 在指导与测算LUCC带来雨水管理效能变化的方法、工具研究方面：综合性成本收益分析法（Comprehensive Benefit-Cost Analysis）可以用于科学、全面的评估城市、城市分区尺度及至地块尺度的绿色雨水基础设施（Green Stormwater Infrastructure）的涵盖经济、社会与环境效益的总经济绩效，进行城市灰色雨水基础设施与绿色雨水基础设施实施绩效的对比研究。可持续性场地倡议（Sustainable Sites InitiativeTM）工具是一个用于指导与评价场地尺度可持续性景观实践的工具，它涵盖了规划、设计、建造与评价可持续景观实践与绩效（包括雨水管理实践与绩效）全部内容。定量树冠截留降雨量为核心建立的树木雨水水量管理绩效评估工具，可以实现对城市树木、城市绿地/森林的雨水管理量、管理效益的定量化、高效率的管控。它可以分为树木雨水水量管理效益计算工具与树木雨水积分工具2种。