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北京水系多藻类生态动力学模型

北京水系多藻类生态动力学模型
北京水系多藻类生态动力学模型

ISSN 1000-0054CN 11-2223/N

清华大学学报(自然科学版)J T singh ua Un iv (Sci &Tech ),2009年第49卷第12期

2009,V o l.49,N o.12w 20

http://qhx bw.chinajo https://www.wendangku.net/doc/566416148.html,

 

北京水系多藻类生态动力学模型

贾海峰, 张岩松, 何 苗

(清华大学环境科学与工程系,北京100084)

收稿日期:2009-02-14

基金项目:国家自然科学基金资助项目(50878113,50209007);

高等学科创新引智计划资助项目(B07002)

作者简介:贾海峰(1967—),男(汉),副教授。

E-mail:jhf@tsingh https://www.wendangku.net/doc/566416148.html,

摘 要:为了预防和控制城市水系富营养化,开发了针对城市水系、可模拟不同藻类的生态动力学模型。该模型描述了浮游植物、磷、氮和溶解氧4个子系统动力学关系;模拟了溶解氧、碳生化需氧量、氨氮、硝酸盐氮、有机氮、磷酸盐、有机磷7项水质指标和4种藻类指标。以北京城区四海段水系2003、2004年夏季的监测数据,进行了参数率定和模型验证。结果表明:该模型能够预测该水系营养物变化与藻类生长,可用于水华预警和水系环境管理评估。关键词:生态动力学模型;城市水系;多藻类;水华中图分类号:X 52

文献标识码:A

文章编号:1000-0054(2009)12-1992-05

Multi -species algae ecodynamic model

for the Beijing water system

JIA Haifeng ,ZHANG Yanson g ,HE Miao

(Department of Environmental Science and Engineering ,

T s inghua University ,Beij ing 100084,China )Abstract :An ecodynam ic model w as d eveloped to d escribe the water quality an d ecological ch aracteristics of urban river sys tems to reduce eu troph ication an d improve the control in urban river s ystem.T he model simu lates 11state variables:dis solved ox ygen (DO),carbonaceous BOD (C BOD),am monia nitrogen (NH 3),n itr ate nitrogen (NO 3),organ ic nitrogen (ON),inorg anic phos phorus (PO 4),organic phosp horus (OP),and 4ph ytoplank ton s pecies (PHYT1

4).T he m odel w as applied to the Sihai section of the

Beijin g river sys tem,w here ser ious algae blooms have appeared in recen t years.The parameter calib ration and model validation were done us ing field data for the su mmer seas ons of 2003and 2004.T he model accurately reflects the water quality and phytoplank ton ch anges,and can be us ed to predict algae b looms and to as sess river sys tem envir on mental management.

Key words :ecodynamic model;urban river;multi-s pecies algae;

algae blooms

近年来,城市水系普遍受到了污染和生态破坏,富营养化严重,水华爆发时有发生,影响了城市水系功能的发挥。为了进一步认识城市水系生态环境问题,保护城市水环境,有必要研究和建立城市水系的

水生态动力学模型。

然而,城市水系具有其区别与自然河流、以及湖泊的特征。与自然河流相比,城市水系受人类活动的

影响更强烈,受闸坝控制,水流滞缓,富营养化程度高,藻类爆发可能性大,藻类生长动态常常是关注的重点。而与湖泊水库相比,城市水系水流状况复杂,水体的空间不均匀性显著,水动力学条件对水质及生物因子存在较大影响。

一般来说,河流水环境模型模拟的主要是自然条件下水体内水质指标的动态变化,比如溶解氧(DO )、五日生化需氧量(BOD 5)、营养物等水质指标;但对水体生态系统,或未做考虑,或进行了较大简化。较为典型的水质模型为美国EPA 开发的W ASP 模型[1]

。而另一方面,随着水生态问题的出现,很多以湖泊水库水生态系统为研究对象的模型被开发出来。此类模型对水生生态系统内部的动力学关系描述很精细,但是对模拟对象水动力学条件

和水质动态的描述较为简单[2-4]

。典型的水生态模型为澳大利亚西澳大学水研究中心开发的CAEDYM 模型[2]。

针对城市水系的这些特性,本研究在对现有的水质模型与生态模型分析基础上,开发了城市水系多藻类生态动力学模型,用于模拟城市水系的富营养化动态,支持城市水系富营养化的预防和控制。

1 研究技术路线

本研究针对城市水系的特点,以城市水系水质指标动态和藻类生长为主要模拟对象,进行了城市水系多藻类生态动力学模型的构建和应用。研究技术路线如图1所示。在模型构建中,参考经典的水

质模型WASP和生态模型CAEDYM,进行了模型概念设计与源代码编写。在此基础上,以北京城区富营养化严重的典型水系——四海段(西海、后海、前海、北海)为研究对象,通过空间数据、水质及水生生物监测数据、气象及蒸发渗漏数据、水量数据、底质及污染源数据的收集和整理分析,设定了模拟指标,进行水系的时空概化,并利用实测数据进行模型参数率定和模型验证,服务于水系富营养化预防和水华预警管理。

图1 技术路线

2 模型构建

2.1 模型设计

1)物质迁移转化原理

基于质量守恒原理,考虑了水体中物质的输入输出、输移、和转化,在考虑三维的情况下,对任一水质指标,其迁移转化基本方程为:

C

t=-

x(U x C)-

y(U y C)-

(U z C)+

x E x C

x+

y E y

C

y+

z E z

C

z+ S L+S B+S K.

式中:C表示水质指标质量浓度;U x、U y、U z为水流流速;E x、E y、E z为河流纵向、横向和垂向扩散系数;S L为点源和非点源负荷,正为源,负为汇;S B 为边界负荷项(包括上游、下游、底部和大气环境); S K为动力学转换项,作为水体物质的转换项。

如果仅考虑纵向一维情况,假设横向与垂向物质均匀,纵向的物质迁移转化基本方程可简化为:

t(AC)=

+E x A 式中:A为过流断面面积。

基本方程的边界条件为随模拟时间变化的污染物进出量,由用户设定。

2)模型生物化学作用原理

为能够反映城市水系富营养化严重,并一般以蓝藻、绿藻、硅藻、隐藻4种藻类占优势地位的特点,本模型模拟11项指标,即水质指标氨氮(NH3)、硝酸盐氮(NO3)、磷酸盐(PO4)、碳生化需氧量(CBOD)、溶解氧(DO)、有机氮(ON)和有机磷(OP),生态指标藻类1(PHYT1)、藻类2 (PHYT2)、藻类3(PHYT3)、藻类4(PHYT4);这11个指标分为4个相互作用的子系统,即浮游植物动力学子系统、磷循环子系统、氮循环子系统和溶解氧平衡子系统,以浮游动物(ZOO)为生态系统的重要边界条件,参照WASP[1]模型原理,并针对浮游植物动力学关系进行改进,得到这4个系统之间的相互转换关系,如图2所示。这11项水质及水生态指标相互作用构成了浮游植物动力学、磷循环、氮循环和DO平衡。具体的动力学反应方程见文[1-2]。

图2 模型反应动力学关系图

3)模型的数值算法

多藻类生态动力学模型包含的动力学反应方程为偏微分方程组,需要采用数值算法进行求解,本研究采用目前计算水力学领域中最常用、格式简单、求解方便的显式有限差分法。其基本思想是用差商代替微商,对微分方程进行离散化,用包含有限多个未知量的差分方程去近似代替微分方程,从而将微分方程的求解问题转化为代数求解问题,最后求得微分方程问题的数值解。

用差分方程代替微分方程首先需要将模拟系统离散化,即对模拟对象在时间与空间上的离散化。在

1993

贾海峰,等: 北京水系多藻类生态动力学模型

时间尺度上,模型设定时间间隔 t,即模拟的时间步长。在空间尺度上,模型引入“单元格-界面”的概念。单元格是空间离散化的基本单元,假设其内部各种成分分布均匀。相邻单元格之间通过交换界面完成物质迁移扩散等交换,单元格与界面共同构成了水系网络。时间步长与空间网络划分时,要保证有限差分算法的计算稳定性。

2.2 模型程序的编译与运算评估

1)模型程序开发环境和编译

本模型的开发平台为Co mpaq Visual Fo rtran,模型采用模块化思想开发,主要模块全部以独立的.for文件储存,总计72个Fortran源代码文件。源程序通过编译生成可运行的.ex e文件,在Window s 操作系统下运行。

2)模型计算误差评估

为了对本次开发模型的计算结果合理性进行评估和验证,以北京市城区水系四海段为模拟对象,分别应用本次开发的多藻类生态动力学模型与已得到广泛应用的WASP模型[1,5]进行比较性模拟分析,以WASP模型模拟结果为基准,分析本模型的计算误差。

本模型与WASP模型采用相同的水动力条件与水质条件设置。在WASP模型中,将藻类作为一个整体设为状态变量;而在多藻类生态动力学模型中,将蓝藻、绿藻、硅藻、隐藻分别设为状态变量,4种藻类之和可代表藻类总量。比较多藻类生态动力学模型藻类总量模拟结果与WASP模型模拟结果的差值,即可分析本模型的数值运算误差。结果如表1所示。

表1 模拟结束时各单元格的藻类总量断面

/(m g L-1)

WA SP模型本模型

相对误差/%西海0.5740.566 1.34

后海0.5050.497 1.61

前海0.4370.429 1.93

北海0.3640.359 2.25

表1表明:本次开发的多藻类生态动力学模型相对于WASP模型的计算误差较小,西海、后海、前海、北海4个断面的相对误差最大仅为4.07%,因此可认为本模型的数值运算具有较好的准确度,可以用于具体城市水系多藻类生态动力学模型的建立。

3 北京典型城区水系水生态模型3.1 典型城区水系概况

模型应用的典型水系是位于北京中心城区的四海段(西海、后海、前海、北海),其水动力条件受闸坝控制,营养物浓度较高,总体水质劣于Ⅴ类,生态系统结构较为简单,蓝藻、硅藻、绿藻、隐藻是四海段的优势藻种,藻类生物量的季节性变化幅度较大,且曾经发生过大面积水华[6-8]。同时,四海段也是北京重要的景观湖泊与旅游资源,是中南海的上游水系,对其水质、观感的控制要求较为严格,十分必要建立模型对其水质与藻类种群变化趋势预测,服务于富营养化的控制和水华的预防。

3.2 模型时空概化

在收集和分析2003、2004年水系空间数据、气象资料、水量与蒸发渗漏量数据、底质实验数据、污染源统计资料、水质监测资料、主要藻类及浮游动物细胞密度监测资料的基础上,进行了北京城市水系四海段的模型概化。

1)时间概化。

在综合考虑典型水系浮游植物模拟需求,确定本次模拟以水文、水质和水生态状况的日变化为基础对水系水质和藻类动态进行模拟,同时考虑实际水文、水质、水生态数据可获得性,各指标以月为时间步长构成输入文件中的边界条件。

水动力学模拟和水生态动力学模拟计算时间步长的选择是在综合考虑计算稳定性、精确性和运行时间的基础上,采用参数率定的方式确定的。水动力学模拟的输出文件要作为生态动力学模型的水动力学条件直接使用,所以水动力学模型的输出步长要与生态动力学模型的模拟步长兼容。

2)空间概化。

空间概化需要考虑的因素包括:模拟范围、单元格类型、单元格大小、生态动力学模拟和水动力学模拟网络的兼容性等。

由于四海段呈念珠状分布,水系总长度大大超过宽度,从西海至北海的水质及水生态特性表现出了显著的空间差异性,因此对四海段水系作了自上游至下游的一维网络划分。如图3所示,概化的水系以铁灵闸为控制结点暨模拟水系起点,共划分为15个单元格,长度均为300m,平均宽度为178m,平均水深1.62m,水力坡度0.03‰。

1994清华大学学报(自然科学版)2009,49(12)

图3 空间概化后的四海段水系图

3.3 水动力学模拟

采用一维网络划分,采用WASP模型自带的DYNHYD模块进行模拟,该模型的输出结果可被多藻类生态动力学模型直接调用。将时空概化结果和边界条件及源汇项数据按DYNHYD模型的格式写入输入文件,设定完毕后即可开始模拟。模拟时间为20030301—20031031,20040301—20041031。

水动力学模型的可调整参数主要为Manning 糙率系数,其经验范围值一般为0.01~0.04,经过率定的四海段水系M anning糙率系数取0.01。水位的模拟值与实测值符合较好,模拟结果可以支持后续的生态动力学模拟。

3.4 水生态动力学模拟

本模型的参数包括扩散系数、颗粒物沉降速度、生物化学反应常数,其中仅生物化学反应常数就107个。由于模型系统复杂,参数众多,在本研究中,以文献调研成果为参照[1-5,9],采用试错法利用研究区水体的实测数据来率定参数。

参数率定的实测数据采用四海段2004-03—2004-10的各指标的现场实测值,并采用2003-03—2003-10的实测数据进行模型验证。依据实际监测断面位置,参数率定与模型验证共选取西海、后海、前海和南海4个典型断面。

模拟结果与实测值的误差采用中值误差评价。中值误差为

E=0.6745

∑x O-x P

x O

2

n-1

.

式中:n为监测数据个数;x O为水质变量监测值; x P为水质变量模拟值。

现以前海断面为例进行说明,各模拟指标模拟值与实测值的比较如图4所示。参数率定与模型验证误差统计表见表2。通过参数率定和模型验证,可以看出模型模拟结果虽然还由于各种原因存在一定误差,但已能够较好地反映水中N、P等营养元素,以及蓝藻、绿藻等藻类的变化趋势,能够满足富营养化管理与水华预测的要求。

表2 前海参数率定与模型验证的误差统计表

参数率定模型验证

[DO] mg L-1

[T N]

mg L-1

[T P]

mg L-1

[T P HY T]

!g L-1

[DO]

mg L-1

[T N]

mg L-1

[T P]

mg L-1

[T P HY T]

!g L-1

均值 14.08 2.290.13117.4514.17 3.350.32179.10均方差 5.850.820.1044.928.34 1.950.1172.81中值误差/%32.8925.5136.0020.2837.2840.5918.2821.44

4 结 论

针对城市水系的特征,参照国内外常用的水质模型和水生态模型,构建了城市水系多藻类生态动力学模型,能够模拟7项水质指标(DO、CBOD、NH3、NO3、ON、PO4、OP)和4种主要藻类的变化规律,比W ASP和CAEDYM等模型更适用于模拟水体流动状况复杂、富营养化状况严重、需要重点关注藻类变化的城区水系。并以北京市典型水系四海段为案例,通过模拟水系的时空概化、参数率定和模型验证,建立了北京市水系四海段的水动力学和水生态动力学模拟模型,能够模拟优势藻类种群各自地生长变化规律,可以支持城市水系的水生态环境管理。

1995

贾海峰,等: 北京水系多藻类生态动力学模型

图4 前海断面各指标模拟值和实测值

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1996清华大学学报(自然科学版)2009,49(12)

北京市生态安全格局

作者:俞孔坚王思思马强 经历近三十年来的快速发展,我市面临这一系列资源环境制约,国土生态安全面临威胁:水资源严重短缺,河湖调蓄能力明显下降;土地后备资源不足,节约性和集约化利用程度有待提高;建成区“摊大饼”式扩张,城市空间结构不尽合理;景观破碎化趋势明显,绿色空间尚没有形成有机系统等[1-3]。如何从空间上协调社会经济发展和生态环境保护的关系,实现精明增长与精明保护的双赢,已经成为紧迫而现实的问题。鉴于上述问题,《北京市土地利用总体规划(2006-年)》提出的规划重点之一便是构建首都生态空间保护体系。此次规划修编中将城市生态安全格局(Ecological Security Pattern)理论和方法引入土地规划中,与传统的生态区划式生态空间保护体系的构建不同,城市生态安全格局更加强调维护城市生态系统结构和过程健康与完整。在我国,生态安全格局被认为是实现区域或城市生态安全的基本保障和重要途径[4-9]。 1 生态安全格局的概念 生态安全格局以景观生态学理论和方法为基础,通过对各种生态过程(包括城市的扩张、物种的空间运动、谁和风的流动、灾害过程的扩散等)的分析和模拟,来判别对这些过程的安全与健康局有关建议以的景观元素、空间位置及空间联系,这种关键性元素、战略位置和联系所形成的格局就是生态安全格局[10-11]。生态安全格局旨在解决如何在有限的国土面积上,以最高效的景观格局、维护土地生态过程、历史文化过程、游憩过程等的安全与健康的问题。针对北京是生态问题,重点研究综合水安全格局、地质灾害安全格局、生物保护安全格局、文化遗产安全格局和游憩安全格局,并将他们整合为总体综合生态安全格局,形成北京市国土生态保护和未来城市可持续发展的生态基础设施。 2北京市生态安全格局 2.1 综合水安全格局 快速城市化导致城市水文过程的根本改变:人口的快速膨胀导致水资源严重短缺;不透水铺装面积的增加知识内涝频发;雨水资源大量流失,亟待深度开发利用;地下水采补失衡,引起湿地萎缩;工程化措施对水文过程造成负面影响。城市水系统和水环境的完整与健康已成为制约北京可持续发展的关键环节。本文已恢复天然水文过程和维护城市雨洪安全为目标,运用ArcGIS空间分析技术,对洪水、地表径流等过程进行分析和模拟,构建洪水安全格局和雨水安全格局,并考虑地表和地下水源保护以及地下水补给,叠加形成综合水安全格局。

生态学实验指导汇总

实验一鱼类对温度、盐度耐受性的观测 【实验目的】 (1)认识并练习判断生物对生态因子耐受性范围的方法。 (2)认识不同鱼类对温度、盐度等因子的耐受限度和范围不同,这种不同的耐受性与其分布生境和生活习性密切相关,加深对Shelford 耐受性定律的理解。 (3)认识影响鱼类耐受能力的因素。 【实验器材】 1、实验动物:鲤鱼(Cyprinus carpio)、鲫鱼(Carassius auratus)等。 2、设备与试剂 光照培养箱、温度计、天平、加热棒、容纳箱、玻璃棒等 【方法与步骤】 1、观察动物对高温和低温的耐受能力 (1)建立环境温度梯度(5℃,室温20~25℃,35℃)。 (2)对实验动物称重,并记录其种类、驯化背景等。 (3)将鲤鱼和鲫鱼各6条分成一组,分别暴露在5℃、室温和35℃下30分钟。观察行为。如果正常,则停止观察;如有异常,则观察在该温度条件下动物死亡数达到50%时所需要的时间。如果动物明显不动,则可认定死亡。 注:将动物放入低温(高温)环境中后,如果动物马上出现死亡,说明温度过低(或过高),应适当提高(降低)2~3℃再观测。同时观察并比较室温条件下各鱼的行为。

(4)将鱼类在高温和低温出现死亡的温度条件下死亡率随时间的变化记录在表1-1中。 表1-1 极端温度下不同鱼类死亡率随时间的变化 2 观察不同淡水鱼类对盐度的耐受能力 (1)建立盐度梯度(20‰,30‰,40‰)。 (2)对实验动物称重,并记录其种类、驯化背景等。 (3)将鲤鱼和鲫鱼各6条分成一组,分别放入20‰,30‰,40‰的盐度环境中,同上观察其行为30分钟。如果正常,则停止观察;如有异常,则继续观察在该条件下动物死亡数达到50%时所需要的时间。如果动物明显不动,则可认定死亡。 (4)将鱼类在各盐度条件的死亡率随时间的变化记录在表1-2中。 表1-2鱼类对盐度的耐受性观测结果记录表

国土尺度生态安全格局

进入工业时代以来,随着人口的激增和工程技术的不断进步,人类以前所未有的规模和速度改变着自然环境,导致许多生态环境问题的出现[1]。尤其在我国,快速的人口增长和大规模的快速城市化进程对资源环境带来巨大压力[2]。同时受全球气候变暖和不合理土地利用活动共同影响,我国出现冰川后移、冻土退化、湿地萎缩、水土流失[3]、沙漠化[4]、洪涝灾害加剧[5]、生物多样性下降[6]和水源涵养能力降低等诸多生态环境问题[7,8],生态安全已成为科学研究和可持续发展战略的重点关注领域。 我国学者针对生态安全议题开展了大量的研究,尤其在生态安全评价理论与方法方面进行了卓有成效的研究[9-14],但区域景观格局优化与调控方面的研究仍处于探索阶段。近年来提出的景观安全格局[14,15]、区域生态安全格局[16]理论与实践为抽象的生态系统服务概念和可实施的空间规划之间建立了沟通的平台,并开展了部分探索性的研究[17-22]。在国家政策制定层面,我国在自然区划、农业区划基础上相继开展的生态区划[23]、生态功能区划[24]和主体功能区划[25]等工作都对国土与区域尺度空间格局调控有积极的推动作用。新出台的《城乡规划法》[26]和新修订的《全国土地利用总体规划纲要》[27]也将生态保护作为重要内容。在当前生态要素分部门进行管理的行政体制下,如何构建一个在操作层面上能与生态区划、主体功能区划、土地利用规划、城市规划相衔接的综合性概念、框架和工具成为科研和实践领域亟待解决的问题。 国际上国土尺度的保护规划研究起步较早。美国早在1915-1916年由景观规划师曼宁(Manning W.H.)开展的国土规划(National Plan)旨在制定资源综合保护与利用战略,并提出以自然资源和自然系统为基础的土地分类思想[28]。从1950年代逐渐兴起的以绿色廊道(Greenway)运动为代表的生态网络规划建设逐渐成为自然资源保护规划的新热点[29],如美国绿色廊道体系全面实施后将会提供220,000 km 的绿色廊道和大约5亿hm2受保护的绿色空间[30]。欧洲也出现绿色廊道、生态网络、生境网络、洪水缓冲区等概念[31,32]。亚洲的新加坡等国也陆续开展绿色廊道规划研究[33]。我国的防护林体系建设也可看作为国土尺度的绿色廊道网络[34]。1990年代以来在国内外逐渐兴起的生态(绿色)基础设施概念[35-37]正日益成为自然资源保护和空间规划领域广泛认可的新 工具,并在美国马里兰、明尼苏达、伊利诺斯、佛罗里达、佐治亚、阿拉巴马、密西西比、南卡罗莱纳、田纳西、肯塔基等州相继开展相关规划研究[36]。我国也在浙江台州[38]、山东威海[39]、菏泽[40]等地进行了生态基础设施规划的探索研究。这些研究为各种尺度上开展生态安全格局规划提供了很好的借鉴案例。 本文从我国面临的主要生态问题出发,旨在初步探讨国土尺度生态安全格局的基本构架,从水源涵养、洪水调蓄、沙漠化防治、水土保持、生物多样性保护5个主导生态系统服务功能出发,在对单一生态过程的分析与评价基础上进行叠加与综合,初步构建保障生命支持系统健康与安全的国土尺度生态安全格局框架。

柔性多体系统的运动变形描述

柔性多体系统的运动变形描述 柔性多体系统运动的描述方式,按其所选取的参照系不同,可分为绝对描述和相对描述两种类型[]。绝对描述以某一个指定的惯性系为参考系,系统中每一个物体在每一个时刻的位形都在此惯性系中确定。而在相对描述中对每一个物体都按某种方式选定一个随动参考系,物体的位形是相对于自己的动参照系确定的。这些参照系通常是惯性的。这两种描述方式导致两种不同的动力学模型。相对描述的显著优点在于处理物体变形很方便。它的一个缺点是在各加速度项中出现整体刚性运动和变形之间的耦合,这种耦合导致质量阵中出现与变形坐标有关的项。这些项的存在大大增加了动力学方程数值求解的难度,并且是引起数值病态的主要原因之一。 【补充】相对描述方法特别适合于由小变形物体所组成的系统。此时可以适当地选取动参考系,使得物体相对于动参考系的运动(变形)总是小的。这样,对小变形可按通常的线性,例如进行模态展开和截断等。将描述变形的弹性坐标和描述刚性运动的参数合起来,作为系统的广义坐标,就可以按通常的离散系统分析动力学方法建立动力学方程。相对描述方法的核心问题为物体变形与整体刚性运动的相互作用。这种相互作用可以通过规范场论的方法完全确定。于是动力学方程分为互相耦合的两类,一类控制物体的整体刚性运动,另一类控制物体的相对变形。 [] 陆佑方.柔性多体系统动力学.高等教育出版社.1996 对于如何描述系统变形模式方面,大致有下列三种方法。 1 经典的瑞利-里兹(Reyliegh-Ritz)法 这个方法是对所研究的弹性体,构造一个假设位移场,该位移场必须满足相容性和完备性要求。若假设位移场用(,,)x y z Φ表示,并取12[...]n Φ=ΦΦΦ,称为里兹函数矩阵, 用以描述物体变形模式,则物体上各点的变形向量f μ可表示为 f f q μ=Φ 式中,()f f q q t =为对应的弹性变形广义坐标向量。 这是弹性连续力学近似解的最基本方法,但对于复杂形状、复杂边界和复杂载荷的情况,要构造出一个适合的位移场式非常困难的,甚至可能做不到。

基于景观安全格局分析的生态用地研究_以北京市东三乡为例_俞孔坚

基于景观安全格局分析的生态用地研究 * ———以北京市东三乡为例 俞孔坚 乔 青 **  李迪华 袁 弘 王思思 (北京大学景观设计学研究院,北京100083) 摘 要 借助较为成熟的景观安全格局理论和方法,根据自然、生物和人文过程的分析,可判 断和规划对某种生态过程具有战略意义的景观安全格局,即维护某种生态过程的最小生态用地(包括格局和面积).本研究从土地的地表属性和空间属性2个方面界定了生态用地的概念,将其定义为:在不同空间尺度上,对维护关键生态过程和提供生态系统服务具有重要意义的生态系统(土地单元)及其空间部位.以北京东三乡为例,分析了基于雨洪管理和生物保护需求的生态用地,得出该区低、中、高3种安全水平下的生态用地分别占研究区总面积的20.4%、31.1%和48.6%.结果表明,基于关键生态过程的景观安全格局分析是生态用地定量研究的有效方法,该方法对城市规划和土地规划等具有重要参考价值.关键词 生态用地 景观安全格局 土地利用规划 北京东三乡文章编号 1001-9332(2009)08-1932-08 中图分类号 Q 149 文献标识码 A E c o l o g i c a l l a n d u s e i n t h r e e t o w n s o f e a s t e r n B e i j i n g :Ac a s e s t u d y b a s e d o n l a n d s c a p e s e c u r -i t y p a t t e r n a n a l y s i s .Y UK o n g -j i a n ,Q I A OQ i n g ,L I D i -h u a ,Y U A NH o n g ,W A N GS i -s i (G r a d u -a t e S c h o o l o f L a n d s c a p e A r c h i t e c t u r e ,P e k i n g U n i v e r s i t y ,B e i j i n g 100083,C h i n a ).-C h i n .J .A p p l .E c o l .,2009,20(8):1932-1939.A b s t r a c t :W i t h t h e w e l l -d e v e l o p e dt h e o r y a n d m e t h o d o l o g y o f l a n d s c a p e s e c u r i t y p a t t e r n ,a n d b y t h e a n a l y s i s o f n a t u r a l ,b i o l o g i c a l ,a n d c u l t u r a l p r o c e s s e s ,i t 's p o s s i b l e t o j u d g e a n d p l a n t h e l a n d -s c a p e s e c u r i t y p a t t e r n o f d e f i n i t e e c o l o g i c a l p r o c e s s ,i .e .,t o m a i n t a i n t h e m i n i m u me c o l o g i c a l l a n d u s e o f t h i s e c o l o g i c a l p r o c e s s b o t h i np a t t e r n a n d i n a r e a ,w h i c h i s o f s t r a t e g i c s i g n i f i c a n c e . F r o m t h e a s p e c t s o f l a n d c o v e r a g e a n d s p a t i a l q u a l i t y ,t h i s p a p e r d e f i n e d t h e e c o l o g i c a l l a n d u s e a s t h e e c o s y s t e m(l a n d u n i t )a n d i t s s p a t i a l p o s i t i o n t h a t h a v e i m p o r t a n t s i g n i f i c a n c e i n s a f e g u a r d i n g c r i t i -c a l e c o l o g i c a l p r o c e s s e s a n dp r o v i d i n gc r i t i c a l e c o s y s t e m s e r v i c e s .T a k i n g t h r e et o w n s i ne a s t e r n B e i j i n g a s a ne x a m p l e ,t h e e c o l o g i c a l l a n du s e b a s e do ns t o r m w a t e r m a n a g e m e n t a n db i o l o g i c a l c o n s e r v a t i o n w a s a n a l y z e d .I n t h e s t u d y a r e a ,t h e e c o l o g i c a l l a n d u s e a t l o w ,m e d i u m ,a n d h i g h s e -c u r i t y l e v e l s o c c u p i e d 20.4%,31.1%,a n d 48.6%o f t h e t o t a l ,r e s p e c t i v e l y ,i n d i c a t i n g t h a t t h e l a n d s c a p e s e c u r i t y p a t t e r n a p p r o a c h b a s e d o n c r i t i c a l e c o l o g i c a l p r o c e s s e s w a s a n e f f e c t i v e t o o l i n t h e q u a n t i t a t i v e s t u d y o f e c o l o g i c a l l a n d u s e ,h a v i n g i m p o r t a n t r e f e r e n c e v a l u e f o r u r b a n a n d l a n d p l a n -n i n g .K e y w o r d s :e c o l o g i c a l l a n du s e ;l a n d s c a p es e c u r i t y p a t t e r n ;l a n du s ep l a n n i n g ;t h r e et o w n s i n e a s t e r n B e i j i n g C i t y . *北京市国土资源局朝阳分局委托项目(北京市东三乡土地利用规 划)资助. **通讯作者.E -m a i l :q i a o 1979@126.c o m 2009-01-13收稿,2009-06-10接受. 自然生态系统及其生态过程可为人类提供赖以生存的自然环境条件和效用,维持与保育生态系统服务是实现区域可持续发展的基础 [1-2] .自然生态 系统服务具有调节功能、生命支持功能、生产功能和审美启智功能等[3-4] ,但长时间以来,生态系统功能 并未引起人们足够的重视,并因此导致了一系列的生态问题,尤其是在当今中国的快速城市化过程中,自然生态系统提供服务的能力面临着严重损害.在此背景下,一个很中国化的概念———“生态用地”被提出(在国际学术语境中,“生态用地”一词本身并 应用生态学报 2009年8月 第20卷 第8期 C h i n e s e J o u r n a l o f A p p l i e dE c o l o g y ,A u g .2009,20(8):1932-1939 DOI :10.13287/j .1001-9332.2009.0306

多柔体系统动力学建模理论及其应用

收稿日期:20010226 作者简介:仲 昕(1973-),女(汉),山东,博士生E 2m ail :xinzhong 99@sina . com 仲 昕 文章编号:100328728(2002)0320387203 多柔体系统动力学建模理论及其应用 仲 昕,杨汝清,徐正飞,高建华 (上海交通大学机器人研究所,上海 200030) 摘 要:以往对机械系统进行动力学分析,要么将其抽象为集中质量—弹簧—阻尼系统,要么将其中的每个物体都 看作是不变形的刚性体,但如果系统中有一些物体必须计及其变形,就必须对机械系统建立多柔体模型。本文阐述了柔性体建模理论,并用汽车前悬架多柔体模型进行举例说明。结果表明多柔体模型的仿真结果较多刚体动力学模型的仿真结果更接近道路试验数据结果,充分验证了多柔体建模的必要性和有效性。关 键 词:多柔体模型;柔性体建模理论中图分类号:TH 122 文献标识码:A D ynam ic M odeli ng of M ulti -Flex ible Syste m ——Theory and Applica tion ZHON G X in ,YAN G R u 2qing ,XU Zheng 2fei ,GAO J ian 2hua (In stitu te of Robo tics ,Shanghai J iao tong U n iversity ,Shanghai 200030) Abstract :In dynam ic analyses of a m echan ical system ,it is often ab stracted as a cen tralized m ass 2sp ring 2damper system ,o r every part in the system is regarded as a rigid body .How ever ,if som e parts defo rm obvi ou sly and their defo rm ati on m u st be taken in to con siderati on ,the m echan ical system m u st be modeled as a m u lti 2flex ib le body .In th is paper ,the flex ib le body modeling theo ry is demon strated firstly .T hen ,an examp le of modeling a k ind of au tomob ile’s fron t su spen si on as a m u lti 2flex ib le system is show n .F inally ,it is show n that the si m u lati on resu lts of m u lti 2flex ib le dynam ic model agree w ith the road test data mo re than tho se of m u lti 2rigid dynam ic model do .T hu s ,it is fu lly testified that u sing m u lti 2flex ib le body theo ry to model is necessary and effective .Key words :M u lti 2flex ib le body ;F lex ib le body modeling theo ry 机械系统一般是由若干个物体组成,通过一系列的几何约束联结起来以完成预期动作的一个整体,因此也可以把整个机械系统叫做多体系统。如果将系统中每个物体都看作是不变形的刚性体,则该系统称为多刚体系统;若系统中有一些物体必须计及其变形,则称之为多柔体系统或柔性多体系统。 随着当今世界经济的飞速发展和市场全球化,降低成本、提高质量、缩短开发周期、最大限度地减轻产品质量、确保操作者的安全性、舒适性等等已成为企业生存和发展的关键,因此必须考虑各零部件的柔性(弹性和塑性)以提高仿真分析的精度。多柔体系统动力学是研究物体变形与其刚性整体运动相互作用或耦合,以及这种耦合所导致的独特的动力学效应。这是多柔体系统动力学的核心特征。对机械系统的建模也由多刚体模型向多柔体模型发展。应用多柔体系统动力学的建模理论和方法,可以实现精确建模、虚拟设计、动力学仿真分析与优化、系统匹配、整体性能预测 等等。多柔体系统动力学的研究对象大致有两方面,即宇 航、大型空间站和高速轻型机械(特别是高速地面车辆)[1,2]。 1 计算方法1.1 广义坐标的选择 用刚体i 的质心笛卡尔坐标和反映刚体方位的欧拉角 作为广义坐标q i =[x ,y ,z ,7,Η,Υ]T i ,q =[q T 1,…,q T n ]T 即每个刚体用六个广义坐标描述。由于采用了不独立的广义坐标,系统动力学方程是最大数量但却高度稀疏耦合的微分代数方程,适于用稀疏矩阵的方法高效求解[3]。1.2 刚体系统动力学方程的建立 应用拉格朗日待定乘子法,多刚体系统的动力学方程为 d d t 5T 5q αT -5T 5q T +5T q p +ΗT q αΛ-Q =05(q ,t )=0 Η(q ,q α,t )=0(1) 式中:T 是系统能量,T =12 (v T M v +w T Iw );5(q ,t )=0为第21卷2002年 第3期5月机械科学与技术 M ECHAN I CAL SC IEN CE AND T ECHNOLO GY V o l .21M ay N o.3 2002

生态学实验报告

生态学实习报告 实习一森林群落的组成结构调查 一、实验目的 通过调查,初步掌握植物群落的调查方法及各统计指标的含义 二、工具备品 皮尺、钢卷尺、测绳、枝剪、粉笔、铅笔、标签、方格纸、调查表格、植物检索表等。 三、调查方法 全面踏查和样方法相结合。其基本步骤是: 全面踏查:对所要进行调查的植物被地全面踏查一遍,选定若干个具有代表性的区域作为(固定或)临时样地。 样地调查: (1)样地面积:森林:20*20平方米,其中:灌木样方五个,2*2平方米,草本样方五个,1*1平方米 (2)每木调查:具体按测树学方法进行。平均胸径大于8厘米者,2厘米一个径阶;小于8厘米者,1厘米一个径阶。 (3)植被及灌木调查: 植被调查在1*1平方米小样方中进行,下木调查在2*2平方米小样方中进行,乔木调查在实习中绘制树冠投影图。 植物名称:记录植物中名或学名,并采集有关植物标本(实习中只采集野外不能识别的标本。经鉴定后再将植物名称填入,但在鉴定前要填入代号)。由于标本不完整,鉴定有困难时可暂时填入**科或**属的一种。如苔草属的一种。 层次:可根据植物高度划分为几个层次。若一种植物分布在几个层次中,按其分布情况记入分布最多的层次中 层次盖度:即该层次植物投影面积占该样方面积的百分比。 按植物自然情况进行测定。范围指最低高度到最高高度。如果植物最低为0.3米,最高为1.5米,则记为0.3-1.5米。

多度:指该植物投影面积占该样地面积的百分比。用德鲁提的多度等级进行分级。 分布:指丛生、片状、稀疏、单株等。 (4)统计及报告: 按测树学统计林木组成和平均胸径。 植被统计频度和多度。 描述群落的组成结构特征。 四、实验数据 表1森林群落类型调查表 一、样地基本概况 标准地面积:20*20 平方米地点名: 调查日期:2015.05.26 海拔:150米 经纬度:坡位:半山腰 坡度:15.2°森林类型:天然林 生态系统类型: 森林生态系统林分郁闭度:80% 二、地质、土壤调查 土壤类型:壤土母岩类型:砂岩、砾岩、岩石风化残积土壤厚度:一米以上岩石露头:10% 土壤A层厚度:棕色枯落物厚度:1.5cm 土壤颜色:棕色土壤质地:黄棕壤 土壤侵蚀状况:很少排水状况:良好 三、经营历史与人为活动状况:

景观安全格局

摘要:景观中有某种潜在的空间格局,被称为生态安全格局(Security patterns,简称SP), 他们由景观中的某些关键性的局部,位置和空间联系所构成。SP对维护或控制某种生态过程有着异常重要的意义。SP的组分对过程来说具有主动,空间联系和高效的优势,因而对生物保护和景观改变来说具有重要的意义。生物的空间运动和栖息地的维护需要克服景观阻力来完成. 所以,阻力面(流动表面)反映了生物扩散和维持的动态. SP可以根据流动表面的空间特性来判别。一个典型的生物保护安全格局由源,缓冲区,源间联结,辐射道和战略点所组成,这些潜在的景观结构与过程动态曲线上的某些门槛相对应。本文揭示了一般流动表面模型的点和线的特征与景观生态学和保护生物学中的景观结构间的关系,证实了生态过程动态与趋势中某些门槛值的存在以及应用这些门槛值定义SP的可能性。SP可作为捍卫生物安全,维护生态过程的相对高效的空间战略。 关键词:景观安全格局,生物保护,生态规划,景观生态,空间分析 引言 有一些基本的景观改变和管理措施被认为是有利于生物保护的,包括核心栖息地的保护、缓冲区、廊道的建立和栖息地的恢复等(Frankel and Soule, 1981; Harris, 1984; Noss and Harris, 1986; WRI et al. 1992; Smith and Hellmund, 1993; Forman, 1995;俞孔坚,李迪华,1997)。问题是如何定义缓冲区,如何设廊道或在何处引入栖息地斑块,才能最有效地影响生态过程,实现生物保护目的。这些问题对自然保护区的管理和规划以及更大范围内的景观或区域生态规划都具有战略意义,而在国际上引起重视。 比较而言,有两类生态过程,垂直生态过程和水平生态过程。前者发生在某一地域单元之内,过程之状态直接反应其所依赖的资源的分布,如发生在某一地域单元内的地质,水文,植被和动物群落之间的生态过程。在处理这种垂直生态过程时,景观规划专业已发展了一整套完整的生态规划方法,集中体现为适宜性和可行性分析模型,它最早可以追溯到生态和规划家Patrick Geddes 或更早(见Faludi, 1987; Steiner et al 1987)。这一模式到I. McHarg (1956,1981)发展到了高峰,并被称为"千层饼"模式。对垂直生态过程的控制可以直接通过资源本身的改变来完成。水平生态过程则是发生在景观单元之间的流动或相互作用,如物种的空间运动,干扰和灾害的空间扩散。他们的空间动态很难通过"千层饼"模式来表达。 生态学家和地理学家发展了众多的模型来描述水平生态过程(见Olsson, 1965, Bartlett, 1975; Sklar和Costanza, 1990),如引力模型(Gravity model) 和潜在模型(Potential model)。更具体的模型诸如树木种子的扩散模型(Johnson, 1988; Frelich 等1993)。虫害扩散和火灾漫延模型(见Sklar and Costanza, 1990)。这些模型都可以形象地用潜在表面(Potential surface,Warntz, 1966)或趋势表面(Trend surface)(Chorley and Haggett, 1968)通过等值线来表达,如表示动物空间运动的潜在可能性和可达性表面(Surface of accessibility)。所以,要改变景观以控制水平生态过程,一条可能的途径是通过潜在表面判别和设计某种高效的景观格局。 在19世纪Reech等人工作的基础之上,理论地理学家Warntz对流动表面进行了较全面的研究(1957, 1966, 1967)。他将表面用四种点的特征:峰(Peak)、陷(Pit)、关(Pass)和鞍(Pale);两种线的特征:谷线(Course)

刚柔耦合动力学的建模方法

第42卷第11期 2008年11月 上海交通大学学报 JOU RN AL O F SH AN G HA I JIA OT O N G U N IV ERSIT Y Vol.42No.11 Nov.2008 收稿日期:2007 10 08 基金项目:国家自然科学基金资助项目(10772113);高等学校博士学科点专项科研基金资助项目(20040248013) 作者简介:洪嘉振(1944 ),男,浙江宁波市人,教授,博士生导师,研究方向:多体系统动力学与控制.电话(T el.):021 ********; E mail:jzhong@s https://www.wendangku.net/doc/566416148.html,. 文章编号:1006 2467(2008)11 1922 05 刚柔耦合动力学的建模方法 洪嘉振, 刘铸永 (上海交通大学工程力学系,上海200240) 摘 要:对柔性多体系统动力学研究的若干阶段和研究现状进行回顾,对已有的刚柔耦合动力学建模方法进行总结.为了对已有的建模方法进行评价,提出了5项指标:科学性、通用性、识别性、兼容性和高效性,指出现有的建模方法尚无法满足工程实际应用的需要,应研究满足全部评价指标的刚柔耦合动力学建模方法.文中对今后柔性多体系统刚柔耦合动力学的几个研究方向进行展望,包括理论建模、计算方法和试验研究等方面. 关键词:刚柔耦合系统;动力学;建模方法;评价指标中图分类号:O 313 文献标识码:A Modeling Methods of Rigid Flexible Coupling Dynamics H ON G J ia z hen, L I U Zhu y ong (Department of Engineering M echanics,Shanghai Jiaotong Univ er sity,Shanghai 200240,China)Abstract:A brief review about several phases and present status o f flexible multi bo dy dynamics w as given and the ex isting m odeling m ethods o f r ig id flex ible coupling dynam ics w ere sum marized.Five indexes,in cluding scientific index,g eneral index,identifiable index,compatible index and efficient index ,w ere pro posed to evaluate the ex isted mo deling methods.It show s that the ex isted m odeling metho ds can no t satis fy the actual needs of eng ineer ing application and new modeling m ethod w hich satisfies all the evaluating index es should be inv estig ated.T he r esearch tar gets including modeling theor y,com putational methods and exper im ents w er e sugg ested for the rigid flexible co upling dynamics o f the flex ible multi body sys tems. Key words:rigid flex ible coupling sy stem s;dy nam ics;mo deling methods;evaluating index 柔性多体系统是指由多个刚体或柔性体通过一定方式相互连接构成的复杂系统,是多刚体系统动力学的自然延伸.考虑刚柔耦合效应的柔性多体系统动力学称之为刚柔耦合系统动力学,主要研究柔性体的变形与其大范围空间运动之间的相互作用或相互耦合,以及这种耦合所导致的动力学效应.这种耦合的相互作用是柔性多体系统动力学的本质特 征,使其动力学模型不仅区别于多刚体系统动力学,也区别于结构动力学.因此,柔性多体系统动力学是 与经典动力学、连续介质力学、现代控制理论及计算机技术紧密相联的一门新兴交叉学科[1 3],它对高技术、工业现代化和国防技术的发展具有重要的应用价值. 根据力学的基本原理,基于不同的建模方法,得

生态学实验的方案(元素类)

生态学实验方案(元素类) 南方林业生态应用技术国家工程实验室

前言 为科研工作提供参考,提高效率,规范实验方法,制定此实验方案。 本实验方案是在中科院南土所及田大伦教授研究的基础上,经多次实践检验,结合本实验室实际情况,加以补充完善而成,可确保其正确指导性及实际可操作性;实验步骤在保证完整充实的基础上,力求简化、层次清晰、一目了然;对容易忽视或误操作部分予以划线突出显示。 由于个人研究范围限制,本材料重点偏向于土壤/植物元素测定,未涉及其他方面,如水、微生物等,希望得到相关研究人员的支持补充! 欢迎大家提出宝贵建议和意见! 目录 1.土壤/植物有机碳测定 2.土壤/植物全氮测定 3.土壤全磷测定 4.土壤速效氮测定 5.土壤速效钾测定 6.土壤速效磷测定 7.土壤硝态氮测定 8.土壤铵态氮测定 9.待测液制备 10.大量元素测定 11.微量元素测定

土壤/植物有机碳测定精简 (重铬酸钾水合加热法) 1:溶液配制 (1)1mol/L 重铬酸钾:重铬酸钾105度烘干2小时,用1L 烧杯称取49.04g ,搅拌完全溶解,容量瓶定容1L ; (2)0.5mol/L 硫酸亚铁:用1L 烧杯称取140.0g 硫酸亚铁溶于400ml 水中,加15ml 浓H 2SO 4,冷却后容量瓶定容1L ; (3)硫酸亚铁标定:抽取重铬酸钾10毫升放入三角瓶中,加10毫升水,加浓硫酸3毫升和指示剂2滴,用硫酸亚铁溶液标定,M FeSO4 =(1.0×10)/V FeSO4 . 2:实验步骤 (1)用500毫升三角瓶称0.5g 左右土样(精确到0.0001)(植物样品0.0200g ); (2)加入10 毫升重铬酸钾溶液,摇晃均匀; (3)加入20毫升浓硫酸 ,小心摇晃均匀;(小心缓慢加;可以用25毫升量筒) (4)静置30分钟; (5)加入220毫升蒸馏水; (6)加3-4滴邻菲罗啉指示剂,用硫酸亚铁滴定,橙黄至蓝绿至终点砖红;记录硫酸亚铁体积; 3:结果计算 C 有机碳(%)=%10033.1003.0100.100???-??泥土干重 )(V V V [V 0 :滴定空白用去FeSO 4体积(一般20毫升左右);V :滴定样品用去FeSO 4体积;] 土壤/植物全氮测定精简(凯氏定氮) 1:溶液配制 (1)混合加速剂:硫酸钾: 硫酸铜:硒粉=100:10:1混合研细,过80网筛; (2)指示剂:0.5g 溴甲酚绿和0.1g 甲基红溶于100毫升酒精; (2)40%氢氧化钠:一瓶500g 氢氧化钠溶于1250毫升蒸馏水;(无需称量) (3)20g/L 硼酸:20g 硼酸溶于1L 水中;加上述指示剂10毫升; (4)0.02mol/L 盐酸:84毫升浓盐酸稀释至1升配置1mol/L 盐酸;取1mol/L 盐酸20毫升稀释至1升,即0.02mol/L ; 2:实验步骤 (1)称土2g (植物是0.02g )(精确万分之一)至凯氏管;加2g 左右加速剂(无需精确);加5毫升浓硫酸(植物是3毫升);(做空白2份,不加土,其他均同) (2)消煮:380度150分钟;(开机长安最左侧按钮几秒钟,闪动界面,设置成150,其他任何参数勿动!水龙头打开) (3)蒸馏:开机,选择自动,参数设置,逐项修改;稀释水10毫升;硼酸20毫升;氢氧化钠30毫升(植物20毫升);时间4:30;淋洗水5毫升;关防护门,确认开始; (4)滴定:0.02mol/L 滴定,蓝绿至无色,微红终点,记录盐酸体积; 3:结果计算 N(%)=100014.0)(0???-烘干土重 C V V [C 为盐酸浓度;V 为滴定盐酸体积;V 0为空白]

生物保护的景观生态安全格局

生物保护的景观生态安全格局 俞孔坚,生态学报,1999,Vol.19, No.9:8-15 摘要 景观中有某种潜在的空间格局,被称为生态安全格局(Security patterns,简称SP), 他们由景观中的某些关键性的局部,位置和空间联系所构成。SP对维护或控制某种生态过程有着异常重要的意义。SP的组分对过程来说具有主动,空间联系和高效的优势,因而对生物保护和景观改变来说具有重要的意义。生物的空间运动和栖息地的维护需要克服景观阻力来完成. 所以,阻力面(流动表面)反映了生物扩散和维持的动态. SP可以根据流动表面的空间特性来判别。一个典型的生物保护安全格局由源,缓冲区,源间联结,辐射道和战略点所组成,这些潜在的景观结构与过程动态曲线上的某些门槛相对应。本文揭示了一般流动表面模型的点和线的特征与景观生态学和保护生物学中的景观结构间的关系,证实了生态过程动态与趋势中某些门槛值的存在以及应用这些门槛值定义SP的可能性。SP可作为捍卫生物安全,维护生态过程的相对高效的空间战略。 关键词:景观安全格局,生物保护,生态规划,景观生态,空间分析 引言 有一些基本的景观改变和管理措施被认为是有利于生物保护的,包括核心栖息地的保护、缓冲区、廊道的建立和栖息地的恢复等(Frankel and Soule, 1981; Harris, 1984; Noss and Harris, 1986; WRI et al. 1992; Smith and Hellmund, 1993; Forman, 1995;俞孔坚,李迪华,1997)。问题是如何定义缓冲区,如何设

廊道或在何处引入栖息地斑块,才能最有效地影响生态过程,实现生物保护目的。这些问题对自然保护区的管理和规划以及更大范围内的景观或区域生态规划都具有战略意义,而在国际上引起重视。 比较而言,有两类生态过程,垂直生态过程和水平生态过程。前者发生在某一地域单元之内,过程之状态直接反应其所依赖的资源的分布,如发生在某一地域单元内的地质,水文,植被和动物群落之间的生态过程。在处理这种垂直生态过程时,景观规划专业已发展了一整套完整的生态规划方法,集中体现为适宜性和可行性分析模型,它最早可以追溯到生态和规划家Patrick Geddes 或更早(见Faludi, 1987; Steiner et al 1987)。这一模式到I. McHarg (1956,1981)发展到了高峰,并被称为"千层饼"模式。对垂直生态过程的控制可以直接通过资源本身的改变来完成。水平生态过程则是发生在景观单元之间的流动或相互作用,如物种的空间运动,干扰和灾害的空间扩散。他们的空间动态很难通过"千层饼"模式来表达。 生态学家和地理学家发展了众多的模型来描述水平生态过程(见Olsson, 1965, Bartlett, 1975; Sklar和Costanza, 1990),如引力模型(Gravity model) 和潜在模型(Potential model)。更具体的模型诸如树木种子的扩散模型(Johnson, 1988; Frelich 等1993)。虫害扩散和火灾漫延模型(见Sklar and Costanza, 1990)。这些模型都可以形象地用潜在表面(Potential surface,Warntz, 1966)或趋势表面(Trend surface)(Chorley and Haggett, 1968)通过等值线来表达,如表示动物空间运动的潜在可能性和可达性表面(Surface of accessibility)。所以,要改变景观以控制水平生态过程,一条可能的途径是通过潜在表面判别和设计某种高效的景观格局。

完整版《北京城市总体规划(2016年-2035年)》

完整版《北京城市总体规划(2016年-2035年)》 来了! 2017-09-29 23:56 《北京城市总体规划(2016年-2035年)》总则第1条指导思想(略) 第2条主要规划依据(略)第3条规划范围 本次规划确定的规划区范围为北京市行政辖区,总面积为16410平方公里。 第4条规划期限 本次规划期限为2016年至2035年,明确到2035年的城市发展基本框架。近期到2020年,远景展望到2050年。 第一章落实首都城市战略定位,明确发展目标、规模和空间布局第一节战略定位第5条北京城市战略定位是全国政治中心、文化中心、国际交往中心、科技创新中心第二节发展目标(略)第三节城市规模第14条严格控制人口规模,优化人口分布 按照以水定人的要求,根据可供水资源量和人均水资源量,确定北京市常住人口规模到2020年控制在2300万人以内,2020年以后长期稳定在这一水平。 1.调整人口空间布局 通过疏解非首都功能,实现人随功能走、人随产业走。降低城六区人口规模,城六区常住人口在2014年基础上每年降低2—3个百分点,争取到2020年下降约15个百分点,控制在1085万人左右,到2035年控制在1085万人以内。城六区以外平原地区的人口规模有减有增、增减挂钩。山区保持人口规模基本稳定。2.优化人口结构 形成与首都城市战略定位、功能疏解提升相适应的人口结构。制定科学合理的公共服务政策,发挥公共服务导向对人口结构的调节作用。加快农村人口城镇化进程。积极应对人口老龄化问题。提升人口整体素质。采取综合措施,保持人口合理有序流动,提高城市发展活力。 3.改善人口服务管理 构建面向城市实际服务人口的服务管理全覆盖体系,建立以居住证为载体的公共服务提供机制,扩大基本公共服务覆盖面,提高公共服务均等化水平。在常住人口2300万人控制规模的基础上,考虑城市实际服务人口的合理需求和安全保障。 4.完善人口调控政策机制 健全分区域差异化的人口调控机制,实现城六区人口规模减量与其他区人口规模增量控制相衔接。加强全市落户政策统筹,建立更加规范的户籍管理体系,稳步实施常住人口积分落户制度。强化规划、土地、财政、税收、价格等政策调控作用,加强以房管人、以业控人。强化主体责任,落实人口调控工作责任制。 5.转变发展方式,大幅提高劳动生产率 到2020年全社会劳动生产率由现状19.6万元/人提高到约23万元/人。 第15条实现城乡建设用地规模减量第16条降低平原地区开发强度(略)第四节空间布局第17条构建“一核一主一副、两轴多点一区”的城市空间结构为落实城市战略定位、疏解非首都功能、促进京津冀协同发展,充分考虑延续古都历史格局、治理“大城市病”的现实需要和面向未来的可持续发展,着眼打造以首都为核心的世界级城市群,完善城市体系,在北京市域范围内形成“一核一

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