Site selection methods of country park with priority of habitat protection in the second green isolated area of Beijing
-
摘要:目的 在中国快速城镇化背景下，北京市边缘地区的生态环境不断恶化，绿化隔离带成为控制北京市建成区无序扩张、改善城市生态环境的手段，在绿化隔离带范围内建设郊野公园是落实规划的有效途径。郊野公园的核心目标是在生态保育的同时提供少量的游憩活动，因此对于绿化隔离带范围内生境质量高的区域进行保护应作为郊野公园选址的基础原则。方法 本文在总结国内外学者相关研究的基础上，以北京市第二道绿化隔离地区为例，构建生境保护优先的郊野公园选址框架，利用InVEST评价模型对研究区域的生境质量进行评价，根据生境质量指数将生境划分为低生境、一般生境、中生境、高生境、极重要生境5个等级。以模型评价结果中极重要生境地区作为郊野公园选址的基础原则选取生境保护优先的备选区范围，叠加周边公园资源、已建和拟建郊野公园、土地利用规划、基本农田保护规划、城市道路网可达性和土地利用现状6个外部建设条件和内部开发条件的指标因子选出适宜建设的区域，再根据植被覆盖类型的空间数据划定所选区域内的生境斑块群类型，最终完成研究区域内生境保护优先型郊野公园的选址和分类。结果 不同类型的生境空间分布呈现一定差异性，根据不同生境划定混交林、灌丛、阔叶林或针叶林、农田、农田与纯林以及滨水6种类型的郊野公园，在通州区碱厂村、昌平区史家桥村、房山区梨村等村镇划定共41处以生境保护优先的郊野公园用地范围。结论 以生境保护优先的郊野公园选址方法具有明显的空间定量化优势，其评价结果可以为北京市第二道绿化隔离地区的郊野公园选址提供科学依据。
-
关键词:
- 风景园林 /
- 郊野公园选址 /
- 生境保护优先 /
- 北京市第二道绿化隔离带
Abstract:Objective Under the background of China’s rapid urbanization, the ecological environment in Beijing urban fringe areas is deteriorating. The green belt has become a means to control the disordered expansion of Beijing’s built-up areas and improve the urban ecological environment. The construction of country parks within the green belt is an effective way to implement the plan. The core goal of country parks is to provide a small amount of recreational activities with ecological conservation. It should be the basic principle to protect the area with high habitat quality within the green belts.Method On the basis of summarizing the relevant research of scholars at home and abroad, taking the second green belt area of Beijing as an example, this paper constructs a framework of country park site selection with priority of habitat protection, and uses the InVEST model to evaluate the habitat quality of research area. According to the habitat quality index, the habitat was divided into five grades: low habitat, general habitat, medium habitat, high habitat and extremely important habitat. Taking the most important habitat areas as the basic principle of country park site selection in the model evaluation results, the scope of priority alternative areas for habitat protection was selected, and the suitable construction area was selected by adding six external construction conditions and internal development conditions, including surrounding park resources, the built and proposed country parks, land use planning, basic farmland planning, road accessibility and current land use, and then according to the vegetation coverage type. Finally, the site selection and classification of country parks with priority of habitat protection were completed.Result According to different habitats, six types of country parks were defined: mixed forest, farmland, river, broadleaved forest or coniferous forest and shrub. A total of 41 rural parks with priority of habitat protection were demarcated in Jianchang Village of Tongzhou District, Shijiaqiao Village of Changping District, Li Village of Fangshan District and other villages and towns.Conclusion The evaluation results can provide a scientific basis for the location of country parks in the second green isolation area of Beijing. -
近年来海绵城市在国家的支持引导下发展迅猛，出台了一系列技术指导文件，并设立试点城市，逐步进行探索 [1]。我国海绵城市研究的热点主要集中在水体污染、城市排水、生态修复、低影响开发、水文安全、绿色城市等方向[2]。自2014年启动海绵城市国家计划以来，海绵城市试点城市的城市雨水管理规划实践需要大量的资金投入，由于海绵城市的建设是建立在技术与经济的可行性之上的，因此有必要对海绵城市建设的成本和效益开展研究[3]。
相关研究表明，相比于传统雨洪管理技术，LID的应用可降低15% ~ 80%的开发成本[4]。中国城市LID设施的成本效益存在区域差异[5]，可以基于成本效益优化LID的布局方式[6]。LID措施的经济效益主要来自减少暴雨径流排放许可费的直接效益和控制雨洪、减少雨污排放管道和后续水质净化费用等间接效益[7-8]，以及雨水径流通过LID措施如下沉式绿地入渗回馈地下水，也可以间接产生经济效益[9]，并且LID措施可在场地清理、管道安装和防腐上节约大量成本[10]。
综观之前的研究，国内关于海绵城市经济效益方面还有欠缺，目前国内对于公园绿地径流收集灌溉利用效益成本的研究较少，通常绿地灌溉方面的研究都没有与海绵城市的建设标准相结合，有一部分海绵城市经济研究中是以雨水灌溉利用作为效益的一部分，但又缺乏雨水径流收集的测算。
半湿润地区的降雨量小于蒸发量，绿地面临缺水的问题。半湿润地区的降雨多集中于夏季，夏季又是园林植物需水量较大的季节，因此在夏季收集径流用于植物灌溉，这一策略符合半湿润地区的降雨特征和园林植物的生理需要[11]。但是，这个问题在经济上是否可行和如何做到，让收集利用设施能够达到经济效益的最大化，用定性分析无法得出准确结论，需要用定量的方法做出详细的测算和深入的研究。
1. 研究区域概况
1.1 半湿润地区海绵城市建设的特殊性
半湿润地区是指干燥度为1 ~ 1.5的地区，包括大部分东北平原、华北平原以及黄土高原南部和青藏高原东南部，气候类型主要是温带季风气候和少部分的高原高山气候[11]。
半湿润地区具有明显的降雨特征，年降水量在400 ~ 800 mm，降雨主要集中在夏季，易造成短时间内的城市洪涝灾害，而在其他时间降雨量较少，水资源紧缺。因此，径流的收集与植物灌溉利用的需要存在时间差异，海绵绿地收集利用的可能性与效率相对较低[11]。
“渗、滞、蓄、净、用、排”是海绵城市背景下绿地建设策略的多种手段，在降雨量一定的前提下不同技术手段需由设计师进行选择，收集的径流量增加，渗透的径流量就会相应地减少，因此应根据绿地的立地条件来选择绿地建设的技术手段，将问题聚焦，将目标明确，针对半湿润地区场地的问题采用“渗、滞、蓄、净、用、排”中某一主导功能作为主要技术手段，场地内LID体系的功能将更加符合绿地自身需求[12-14]。
1.2 研究区域
迁安市位于河北省唐山市东北部，属于典型的半湿润地区气候，年平均气温10.5 ℃，年平均降雨量672.4 mm，雨季集中在夏季[15]。研究区域位于迁安市中心城区，总面积为371.870 hm2，其中东侧场地及外源场地面积为155.37 hm2，西侧场地面积216.505 hm2。按照迁安市相关部门要求，设计场地选取惠民大街与惠昌大街间的带状空间，面积为26.745 hm2，汇水区域位于滨湖东路东侧，面积为155.37 hm2，灌溉区域为东西侧场地范围内的公园绿地，面积为155.410 hm2（图1）。根据地勘显示滨湖东路绿地下层的土壤表层是层厚约为0.5 m的素填土；第2层是层厚约为0.6 m的中砂；第3层是层厚约为0.7 m的稍密卵石；第4层为密实卵石。表层耕土呈现松散状态，下层土壤渗透性能较好[13]。
2. 数据与方法
2.1 数据说明
本文研究区域为迁安市滨湖东路绿地，研究数据包括迁安市2014—2021年逐日降雨量数据和逐日温度数据（来源于中国地面国际交换站气候资料日值数据集）、2022—2024年逐日降雨量数据和逐日温度数据（通过cmip6预测得出）。城市雨洪管理LID技术的各项建造设计参数和成本数据主要参考文献包括住建部印发的《海绵城市建设技术指南——低影响开发雨水系统构建（试行）》[16]、《室外排水设计标准》[17]、《迁安市海绵城市专项规划（2015—2030）（修编稿）》[18]、《迁安市城市排水（雨水）防涝综合规划说明书》[19]、《迁安市中心城区雨水工程规划图》[20]、《国家建筑标准设计图集10SS705：雨水综合利用》[21]和《国家建筑标准设计图集05S804：矩形钢筋混凝土蓄水池》[22]。
2.2 研究方法
本文运用的主要研究方法包括控制变量法、容积法、对比分析法、统计分析法和文献查阅法。首先利用气象资料及相关文献资料分析研究区域的降雨类型及特征，然后依据城市雨洪管理LID技术相关规范及指南文件，确定设计情景下的不同雨水调蓄池数量1 ~ 27个共27种方案（根据研究区域径流调蓄容积和单个雨水调蓄池容积确定方案）；结合逐日降雨数据与逐日温度，计算园林植物灌溉净需水量、研究区域内园林植物总灌溉需水量；结合逐日降雨数据和径流系数，计算研究区域内雨水径流量，再根据设置的不同方案（不同数量的雨水调蓄池）得出雨水调蓄池收集量；最后计算研究区域内自来水灌溉成本和利用收集的雨水径流与自来水共同灌溉成本，得出后者相对于前者的节约成本。统计2014—2024年的计算结果，确定最佳方案。
2.2.1 调蓄容积计算
滨湖东路绿地设计以满足绿地基本功能为前提，以消纳内、外部雨水径流为目的，场地内部设置的“蓄用系统”是以利用为主要功能的低影响开发雨水系统[13,23-24]。
雨水径流控制量是雨洪管理视角下的滨水绿地空间布局的重要依据，根据国家和地方的海绵城市建设相关文件确定其径流控制率、设计降雨量，以此确定绿地的径流调蓄容积，为低影响开发体系预留相应的“海绵空间”[16]。低影响开发设施计算采用容积法[16]：
V=10HφF 式中：V为设计调蓄容积（m3），H为设计降雨量（mm），φ为综合雨量径流系数，F为汇水面积（hm2）。
设计中采用的综合径流计算公式[24]：
φ=(∑Sψ)/S 式中：S为面积，ψ为雨量径流系数。
根据《海绵城市建设技术指南》中提供的各汇水面雨量径流系数φ的取值范围，绿地取值为0.15、非铺砌的土路面取值为0.30、混凝土或沥青路面及广场取值为0.80[16]。
根据《迁安市海绵城市专项规划（2015—2030）（修编稿）》[18]滨湖东路绿地年径流总量控制率，场地外部为85%（设计降雨量为42.6 mm）、场地内部为76%（设计降雨量为29.6 mm）。根据《迁安市城市排水（雨水）防涝综合规划说明书》[19]和迁安市中心城区雨水工程规划图[20]，东侧内、外部汇水面积共计155.37 hm2，计算得到东侧场地低影响开发雨水系统调蓄容积为40 361.71 m3（表1）。其中：内部径流量为1 185.48 m3，外部径流量为39 176.23 m3。外部径流均由管网流入场地内，且外部径流高程较低、流速较快。如果由绿地承接外部径流容易导致绿地遭受冲刷，也不利于地表景观的营造，因此由雨水收集设施直接收纳径流。
表 1 滨湖东路东侧绿地雨水径流控制量Table 1. Amount of rainwater runoff control on the east side of Binhu East Road设计降雨量
Design rainfall/mm汇水区域名称
Name of catchment area汇水面积/hm2
Catchment area/ha综合雨量径流系数Comprehensive rainfall
runoff coefficient设计调蓄容积
Design storage capacity/m3总计
Total/m342.6 外部汇水面（汇流入东侧场地）External catchment surface (flow into the east site) 地块1 Plot 1 15.30 0.15 ~ 0.80 4 330.93 40 361.71 地块2 Plot 2 60.42 0.15 ~ 0.80 18 118.41 地块3 Plot 3 35.10 0.15 ~ 0.80 10 660.65 滨湖东路
Binhu East Road10.00 0.80 3 408.00 阜安大街
Fu’an Street3.40 0.80 1 158.72 惠兴大街
Huixing Street4.40 0.80 1499.52 29.6 内部汇水面
Internal catchment surface滨湖东路绿地（东侧）
Binhu East Road greenland (east side)26.75 0.15 1 185.48 2.2.2 植物灌溉需水量计算
园林植物灌溉需水量是指为了满足植物净需水量和为抵消水量分布不均匀而施加于园林植物的水量。园林植物需水量通常通过园林系数法进行计算，公式 [25]为：
PWR=ET0×KL 式中：PWR为园林植物需水量（mm/d），ET0为参考作物腾发量（mm/d），KL为园林系数。
参考作物腾发量（ET0）通常通过区域常规观测气象数据作为依据（月降雨量/日数），在气象数据资料缺失的情况下也可利用平均气温对参考作物腾发量进行预测。
ET0=0.187t+2.6757 式中：t为月平均温度（℃）。
园林系数（KL）计算公式为：
KL=KsKdKmc 式中：Ks为园林植物种类因子；Kd为园林植物密度因子；Kmc为园林小气候因子。
将不同类型植物的各因子值（表2）带入园林系数计算公式中，可以得到各园林植物的园林系数（表3）。
表 2 各类园林植物系数相关指标Table 2. Indexes related to the coefficients of various garden plants植被类型
Vegetation type种类因子
Type factor（Ks）密度因子
Density factor（Kd）小气候因子Microclimate factor（Kmc） 长势好
Good growth长势一般
Average growth长势差
Bad growth长势好
Good growth长势一般
Average growth长势差
Bad growth长势好
Good growth长势一般
Average growth长势差
Bad growth乔木 Tree 0.90 0.50 0.20 1.30 1.00 0.50 1.40 1.00 0.50 灌木 Shrub 0.70 0.50 0.20 1.10 1.00 0.50 1.30 1.00 0.50 地被植物
Ground-cover plant0.90 0.50 0.20 1.10 1.00 0.50 1.20 1.00 0.50 乔−灌−草
Tree-shrub-grass0.90 0.50 0.20 1.30 1.00 0.60 1.40 1.00 0.50 冷季型草
Cool season grass0.80 1.00 1.00 0.60 1.20 1.00 0.80 注：表2来源于参考文献[25]。Note: Tab. 2 is cited from reference [25]. 园林植物的需水量在自然条件下主要包括有效降雨量和人工灌溉补水量，因此单位面积园林植物灌溉需水量，即单位面积园林植物净需水量。其计算公式[26]如下：
PWRnet=Ki(PWR日−Re日) 式中：PWRnet为植物净需水量（m3）；Ki为浇灌补偿系数，取Ki = 2.7[26]；PWR日为植物日需水量（m3）；Re日为日有效降雨量（mm/d）。
有效降雨量指的是植物在灌溉季节内实际上能够利用的降雨量。日有效降雨量计算表达式：
Re日=Rh日×RF日 式中：Rh日为历史降雨量（mm/d）；RF日为有效雨量系数（%），通常为0.50 ~ 1.00。
由于基于长时段平均历史数据预测未来降雨的不确定性，通常在规划园林植物的用水需求时，可以认为不超过50%的历史降雨量是有效降雨，故研究范围内应取0.50作为有效降雨量系数[25]。
将滨湖东路绿地东、西侧的内、外场地范围内的公园绿地作为本次研究的灌溉区域，共155.41 hm2，根据单位面积植物灌溉净需水量计算公式可以确定灌溉区域植物灌溉总需水量。迁安市相对湿度为62%，夏季最热月（7月份）气温为25.2 ℃；参考作物腾发量（ET0）最大范围为5.08 ~ 6.35 mm/d。由于缺少气象数据，通过月平均气温可以预测参考作物腾发量（ET0），同时根据不同园林植物类型确定园林系数（KL）（表3），由此可确定灌溉区域2014—2024年间每周的园林植物灌溉需水量。
表 3 各园林植物的园林系数Table 3. Landscape coefficients of each garden plant植被类型
Vegetation type种类因子
Type factor （Ks）密度因子
Density factor（Kd）小气候因子Microclimate factor（Kmc） 园林系数
Garden coefficient（KL）乔木 Tree 0.90 1.30 1.40 1.64 灌木 Shrub 0.70 1.10 1.30 1.00 地被植物
Ground-cover plant0.90 1.10 1.20 1.19 乔−灌−草
Tree-shrub-grass0.90 1.30 1.40 1.64 冷季型草
Cool season grass0.80 1.00 1.20 0.96 注：表3来源于参考文献[25]。Note: Tab. 3 is cited from reference [25]. 根据每周园林植物灌溉需水量计算可得2014年园林植物灌溉需水量为865 115.94 m3；2015年园林植物灌溉需水量为851 546.84 m3；2016年园林植物灌溉需水量为798 995.80 m3；2017年园林植物灌溉需水量为996 174.02 m3；2018年园林植物灌溉需水量为889 347.78 m3；2019年园林植物灌溉需水量为630 720.81 m3；2020年园林植物灌溉需水量为784 066.80 m3；2021年园林植物灌溉需水量为646 583.98 m3；2022年园林植物灌溉需水量为623 288.49 m3；2023年园林植物灌溉需水量为741 634.92 m3；2024年园林植物灌溉需水量为589 183.65 m3。
2.2.3 雨水调蓄池径流利用量计算
雨水调蓄池是一种雨水收集设施，收集的径流可用于园林植物灌溉。蓄水池设计参考国家建筑标准设计图集10SS705《雨水综合利用》 [21]和国家建筑标准设计图集05S804《矩形钢筋混凝土蓄水池》[22]，采用钢筋混凝土结构，为了将园区分为等量的灌溉面积，雨水调蓄池采用统一容积和规格，容积为1500 m3，规格为25 000 mm（长） × 15 000 mm（宽） × 4 000 mm（高）。雨水调蓄池直接与雨水管网相连，超量径流可以溢流到下一个蓄水池中。因为无法确定雨水调蓄池个数变化对节约成本的影响，需设置多个方案进行比选。根据场地调蓄容积40 361.71 m3和单个雨水调蓄池容积1500 m3得出需要27个调蓄池，因此设计27个方案；依次增加调蓄池个数，最后对其结果进行统计分析，得出最优方案。
雨水调蓄池收集量与汇水区域雨水径流量相关。当汇水区域雨水径流量小于雨水调蓄池总容积时，雨水调蓄池收集量 = 汇水区域雨水径流量；当汇水区域雨水径流量大于雨水调蓄池总容积时，雨水调蓄池收集量 = 雨水调蓄池总容积。雨水径流量计算采用容积法：
V′=10H′φ′F′ 式中：V′为雨水径流量（m3）；H′为降雨量（mm）；F′为汇水面积（hm2）；φ′为公园绿地径流系数，根据《室外排水设计标准》[17]，φ′取值0.1 ~ 0.2。
雨水调蓄池径流利用量由雨水调蓄池收集量和植物灌溉需水量共同决定，当雨水调蓄池收集量大于植物灌溉需水量时，雨水调蓄池利用量 = 植物灌溉需水量；当雨水调蓄池收集量小于植物灌溉需水量时，雨水调蓄池利用量 = 雨水调蓄池收集量。
2.2.4 成本计算
收集每次降雨的径流，径流回收后经过简单的过滤，利用收集的径流进行植物灌溉，从而减少自来水灌溉，节约市政供水，减少经济支出[27]。
计算研究区域自来水灌溉成本和利用收集的雨水径流与自来水共同灌溉成本。
自来水灌溉成本的计算公式为：
T1=W1×w 式中：T1为所有都用自来水灌溉所需的成本（元）；W1为园林植物灌溉量（m3）；w为迁安市水费，迁安市当前水费为5.05元/m3 。
计算利用收集的雨水径流与自来水共同灌溉成本的公式为：
T2=T3+T4 式中：T2为利用收集的雨水径流与自来水共同灌溉成本（元）；T3为利用收集的雨水径流灌溉成本（元）；T4为总需水量−利用径流灌溉的量，即剩余部分的自来水灌溉成本（元），当收集的雨水径流小于植物灌溉需水量时，剩余部分采用自来水灌溉。
T3=(W3/Q)×N×p 式中：W3为调蓄池径流利用量（m3）；Q为4G50KDFZ-B自控自吸泵流量，取10 m3/h；N为4G50KDFZ-B自控自吸泵功率，取7.5 kW；p为迁安市电费（元/（kW·h）），迁安市当前电费为0.52元/（kW·h）。
T4=W4×w 式中：T4为当收集的雨水径流小于植物灌溉需水量时剩余部分采用自来水灌溉的成本；W4为园林植物灌溉量（m3），除去收集的雨水径流灌溉部分。
根据下面公式计算节约成本：
T=T1−T2 式中：T为节约成本（元）。
2.2.5 建设及维护成本
LID设施的建设需要资金投入作为支撑，因此成本是LID建设的重要考量因素[3]。LID设施的造价参考本项目的预算清单，每个调蓄池配备4G50KDFZ-B自控自吸泵，该型号水泵参数如下：Q（流量） = 10 m3/h，N（功率） = 7.5 kW。建设成本根据迁安市滨湖东路集雨型绿地的预算清单，雨水调蓄池建设单价为388 690.7元，自吸自控泵建设单价6 750.0元。
LID设施的维护方式和次数参考《海绵城市建设技术指南》[16]，雨水调蓄池内易有沉积，每年需两次清淤、检修，每次清淤约有50 mm淤泥堆积，自吸自控泵需对潜水轴检修。维护成本根据河北省预算定额中维护价格取费，每立方米清淤单价需442.0元，自吸自控泵每次检修需635.0元。研究区域内LID设施造价维护情况见表4。
表 4 LID设施及其配件造价维护表Table 4. Cost maintenance table of lid facilities and their accessories名称
Name建设单价/元
Construction unit price/CNY维护单价/（元·a−1）
Maintenance unit price/(CNY·year−1)雨水调蓄池 Rainwater storage tank 388 690.70 16 575.00 自控自吸泵 Self-control self-priming pump 6 750.00 1 270.00 3. 结论与讨论
3.1 结 论
通过控制变量——雨水调蓄池的个数，从1个雨水调蓄池开始依次增加1个，直到27个雨水调蓄池；搭建模型计算2014—2024年共11年的结果，最终得出27个方案的年平均调蓄池收集量、年平均径流利用率和年平均节约成本（表5、图2）。
表 5 2014—2024年年平均调蓄池收集量与节约成本Table 5. Annual average collection volume of regulation and storage tank and cost savings from 2014 to 2024方案
Plan年平均调蓄池收集量Average annual storage pool collection/m3 年平均径流利用率
Average annual runoff utilization rate/%年平均节约成本/（元·a−1）
Average annual cost saving/(CNY·year−1)方案1 Plan 1 34 123.38 44.95 71 908.34 方案2 Plan 2 58 951.48 36.84 101 114.15 方案3 Plan 3 78 271.25 30.35 109 667.28 方案4 Plan 4 93 944.53 25.63 110 661.16 方案5 Plan 5 106 598.61 22.66 110 661.16 方案6 Plan 6 116 944.00 20.69 110 661.16 方案7 Plan 7 125 803.95 19.24 110 661.16 方案8 Plan 8 133 404.79 18.14 110 661.16 方案9 Plan 9 139 876.88 17.31 110 661.16 方案10 Plan 10 145 352.78 16.66 110 661.16 方案11 Plan 11 150 115.53 16.14 110 661.16 方案12 Plan 12 154 119.79 15.72 110 661.16 方案13 Plan 13 157 221.16 15.42 110 661.16 方案14 Plan 14 160 084.80 15.18 110 661.16 方案15 Plan 15 162 763.84 14.96 110 661.16 方案16 Plan 16 165 218.39 14.76 110 661.16 方案17 Plan 17 167 532.34 14.58 110 661.16 方案18 Plan 18 169 215.16 14.47 110 661.16 方案19 Plan 19 170 851.52 14.35 110 661.16 方案20 Plan 20 172 450.50 14.25 110 661.16 方案21 Plan 21 173 464.57 14.17 110 661.16 方案22 Plan 22 174 277.92 14.12 110 661.16 方案23 Plan 23 174 893.48 14.07 110 661.16 方案24 Plan 24 175 358.54 14.04 110 661.16 方案25 Plan 25 175 629.89 14.02 110 661.16 方案26 Plan 26 175 766.26 14.01 110 661.16 方案27 Plan 27 175 902.62 14.00 110 661.16 ![]()
图 2 2014—2024年年平均调蓄池收集量与节约成本Figure 2. Annual average collection volume of regulation and storage tank and cost savings from 2014 to 2024年平均调蓄池收集量随调蓄池个数的增加而增大，最大年平均调蓄池收集量为方案27（175 902.62 m2）。年平均径流利用率随调蓄池个数的增加而降低，最大年平均径流利用率为方案1（44.95%），见图2。方案1（设计1个雨水调蓄池）的年平均径流灌溉节约成本为71 908.34元；方案2（设计2个雨水调蓄池）的年平均节约成本为101 114.15元；方案3（设计3个雨水调蓄池）的年平均节约成本为109 667.28元；方案4（设计4个雨水调蓄池）的年平均节约成本为110 661.16元；方案5（设计5个雨水调蓄池）至方案27（设计27个雨水调蓄池）的年平均节约成本不再增加，皆为110 661.16元。
由计算结果可知，从方案4开始，随着雨水调蓄池的增加年平均节约成本不再变化，取方案1到方案4计算建设成本、维护成本和节约成本之间的关系。
假设第N年，建设成本（C1） + 维护成本（C2） = 节约成本（C3），根据公式C1 + C2 × N = C3 × N，计算得出结果。方案1：约第7.4年时，建设成本（C1） + 维护成本（C2） = 节约成本（C3），从第8年开始效益为54 063.34元/年。方案2：约第12.1年时，建设成本（C1） + 维护成本（C2） = 节约成本（C3），从第13年开始效益为65 424.15元/年。方案3：约第21.2年时，建设成本（C1） + 维护成本（C2） = 节约成本（C3），从第22年开始效益为56 132.28元/年。方案4：约第40.3年时，建设成本（C1） + 维护成本（C2） = 节约成本（C3），从第41年开始效益为39 281.16元/年。从最快获得效益出发，建议选择方案1。从长期效益出发，建议选择年效益更多的方案2。
3.2 讨 论
半湿润地区的降雨具有极强的季节性，其径流收集与植物灌溉需水无法做到完全匹配。如果将绿地定位为收集径流并利用径流进行植物灌溉，本文建议按照植物的单周最大灌溉需水量作为雨水收集池的总容量，在满足灌溉需求的条件下减少建设资金的投入，提高雨水收集设施的利用率。
由于研究条件所限，本文未能获取到现场径流的实测数据，数据的精确度未经过比对核算；径流储存设施的成本会根据材料选择的不同产生很大差异，本文仅根据施工预算清单中的造价进行成本测算，未能针对不同材料的造价进行比对。本次研究效益计算中未考虑通货膨胀等经济因素的影响，实际节约灌溉费用与雨水收集利用建设费用持平的时间可能比研究结果更长。海绵城市的建设要求为城市绿地增添了新的功能，也带来了一些问题与困惑，关于在半湿润地区回收雨水径流用于植物灌溉的可能性，从经济方面的考量可以提供一个新的思路，帮助设计师和决策者更加理性地面对雨水径流的处理问题，从有益于绿地的角度推动海绵城市建设健康发展。
-
![]()
图 5 以生境保护优先的郊野公园选址结果
Figure 5. Site selection results of country park with priority of habitat protection
表 1 威胁源的影响范围及权重
Table 1 Influencing scope and weight of threating source
威胁因子
Threating factor最大影响距离
Maximum influencing distance/km权重
Weight衰退线性相关性
Regression linear correlation耕地 Farmland 0.50 0.50 0.00 道路 Road 1.50 0.50 1.00 铁路 Railway 0.50 0.50 1.00 居民点 Residential area 1.00 0.70 0.00 工业用地 Industrial land 1.00 1.00 0.00 
下载: 导出CSV
表 2 生境对威胁源的敏感度
Table 2 Sensitivity of habitat type to threating source
地类
Land type自然属性
Natural property耕地
Farmland道路
Road铁路
Railway居民点
Residential area工业用地
Industrial land阔叶林 Broadleaved forest 1.00 0.50 0.50 0.50 0.55 0.70 针叶林 Coniferous forest 1.00 0.50 0.50 0.50 0.55 0.70 混交林 Mixed forest 1.00 0.50 0.50 0.50 0.55 0.70 水域 Water area 1.00 0.70 0.70 0.70 0.75 0.90 采伐迹地 Clear-cutting forestland 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 辅助生产林地 Auxiliary production forestland 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 苗圃地 Nursery garden 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 疏林地 Open woodland 0.00 0.30 0.30 0.30 0.35 0.50 未成林造林地 Forestland with immature forest 0.00 0.30 0.30 0.30 0.35 0.50 其他灌木林地 Other shrub land 0.90 0.50 0.50 0.50 0.55 0.70 注：自然属性指对应地类固有的敏感度。Note: natural property refers to the inherent sensitivity of corresponding land class.
下载: 导出CSV
表 3 生境保护优先的郊野公园选址评价指标
Table 3 Evaluation index of country park site selection with priority of habitat protection
指标类别
Indicator category指标因子
Index factor选取依据
Selection basis数据来源/计算方法
Data source or calculation method生境质量
Habitat quality生境质量指数
Habitat quality index生境退化程度评价现状栖息地质量
Assessment of habitat degradation degree and current habitat qualityInVEST模型评估的生境质量空间矢量数据
Spatial vector data of habitat quality assessed by invest model外部建设条件
External construction condition周边公园资源
Surrounding park resource避免与周边已经或拟建的其他公园距离较近
Avoid being close to other parks having been or will be built around政府部门信息绘制的空间分布矢量数据
Spatial distribution vector data drawn by government information城市道路网可达性
Accessibility of urban road network依据道路网密度评价郊野公园可开发条件
Evaluation of exploitable conditions of country parks based on road network densityArcGIS分析城市过境交通线路公交站1 km和
2 km覆盖范围的空间矢量数据
ArcGIS analysis of spatial vector data of 1 km and 2 km coverage of urban transit bus stops已建和拟建郊野公园
Built and planned country park避免选址于城市已建和规划拟建的郊野公园
Avoid site selection in the country parks built or planned in the city政府部门信息绘制的空间分布矢量数据
Spatial distribution vector data drawn by government information基本农田保护规划
Protection planning of basic farmland依据城市基本农田保护规划分析郊野公园可建设区域
According to the protection planning of urban basic farmland, the construction area of country park is analyzed基本农田规划的空间矢量数据
Spatial vector data of basic farmland planning内部开发条件
Internal development condition现状用地情况
Current land use condition依据城市现状分析郊野公园可建设区域
Analysis of construction area of country park based on the current situation of cityGoogle Earth解译的现状用地空间矢量数据
Current land use spatial vector data interpreted by Google Earth用地规划
Land use plan依据上位规划用地类型(水体、农田、林地、建设用地)分析郊野公园可建设区域
According to the upper planning land type (water, farmland, woodland, construction land), the construction area of country park is analyzed城市用地规划的空间矢量数据
Spatial vector data of urban land use planning植被覆盖类型
Vegetation cover type主导群落类型
Dominant community type依据群落类型(混交林、阔叶林、针叶林、灌丛、农田)提供的植物物种丰富度
Plant species richness based on community type (mixed forest, broadleaved forest, coniferous forest, shrub, farmland)遥感数据解译的植被类型空间矢量数据
Spatial vector data of vegetation type interpreted from remote sensing data
下载: 导出CSV
表 4 北京市二道绿隔地区各等级生境质量比例
Table 4 Percentage of each habitat level in the second green isolated area of Beijing
生境等级
Habitat level面积
Area/km2占比
Proportion/%低生境 Low level habitat 1 029 38.1 一般生境 General level habitat 454 16.8 中生境 Medium level habitat 110 4.1 高生境 High level habitat 987 36.6 极重要生境 Extremely important habitat 116 4.3
下载: 导出CSV
表 5 生境斑块群的分类及规划建议
Table 5 Classification and planning suggestions of habitat patch groups
生境类型
Habitat type生境斑块面积/hm2
Habitat patch area/ha规划建议
Planning proposal超大型山地混交林生境
Habitat of super large mountain mixed forest150 ~ 300 核心保护、适度游憩
Core protection, moderate recreation大型农田生境
Large scale farmland habitat50 ~ 150 破碎整合、统筹利用
Fragmentation, integration and overall utilization中型河流生境
Medium river habitat20 ~ 50 连接廊道、沿岸拓宽
Connecting corridor and coastal widening小型针叶林或阔叶林生境
Small-scale coniferous or broadleaved forest habitat10 ~ 20 内部控制、边缘开发
Internal control, edge development微型灌丛生境
Micro shrub habitat0 ~ 10 增补乔木、提升结构
Adding arbor and upgrading structure
下载: 导出CSV
-
[1] 欧阳志云, 李伟峰, Paulussen J, 等. 大城市绿化控制带的结构与生态功能[J]. 城市规划, 2004, 28(4):41−45. doi: 10.3321/j.issn:1002-1329.2004.04.010. Ouyang Z Y, Li W F, Paulussen J, et al. The structure and ecological function of greenbelt in mega-city[J]. Urban Planning, 2004, 28(4): 41−45. doi: 10.3321/j.issn:1002-1329.2004.04.010.
[2] 朱江. 我国郊野公园规划研究[D]. 北京: 中国城市规划设计研究院, 2010. Zhu J. Study on the planning of country park in China[D]. Beijing: China Academy of Urban Planning and Design, 2010.
[3] 邓毅. 景观生态学视角下城市生态公园的选址布局研究[J]. 建筑科学, 2008(3):165−169. doi: 10.3969/j.issn.1002-8528.2008.03.044. Deng Y. Research on urban eco-park location & layout from viewpoint of landscape ecology[J]. Building Science, 2008(3): 165−169. doi: 10.3969/j.issn.1002-8528.2008.03.044.
[4] 冯一凡, 郭灿灿, 赵鸣. 山水城市视角下北京“二道绿隔-郊野公园环”选址研究[J]. 北京规划建设, 2019(4):106−110. Feng Y F, Guo C C, Zhao M. Study on the site selection of “two greenways-country park ring” in Beijing from the perspective of landscape city[J]. Beijing Planning Review, 2019(4): 106−110.
[5] 周媛, 石铁矛, 胡远满, 等. 基于GIS与多目标区位配置模型的沈阳市公园选址[J]. 应用生态学报, 2011, 22(12):3307−3314. Zhou Y, Shi T M, Hu Y M, et al. Location selection for Shenyang urban parks based on GIS and multi-objective location allocation model[J]. Chinese Journal of Applied Ecology, 2011, 22(12): 3307−3314.
[6] 高玉平. 上海市物种多样性优先保护地与郊野公园体系构建研究[D]. 上海: 华东师范大学, 2007. Gao Y P. Species diversity conservation and the country park system in Shanghai Priority areas construction[D]. Shanghai: East China Normal University, 2007.
[7] 王鑫, 李雄. 数据驱动的城市近郊郊野公园选址: 以北京北郊森林公园为例[J]. 中国园林, 2015, 31(7):21−25. doi: 10.3969/j.issn.1000-6664.2015.07.005. Wang X, Li X. The site selection of country parks in the city suburbs driven by data in the case of North Beijing Suburb Forest Park[J]. Chinese Landscape Architecture, 2015, 31(7): 21−25. doi: 10.3969/j.issn.1000-6664.2015.07.005.
[8] 杨亦松. 北京市西南郊地区: 二道绿隔地区郊野公园体系构建研究[J]. 北京规划建设, 2019(5):130−133. Yang Y S. Southwest suburb of Beijing: study on the construction of country park system in the second green belts[J]. Beijing Planning Review, 2019(5): 130−133.
[9] Lambert D. The history of the country park, 1966−2005: towards a renaissance?[J]. Landscape Research, 2006, 31(1): 43−62. doi: 10.1080/01426390500448567.
[10] Andrew M, Wendy T. Towards a country parks renaissance [R/OL]. York: the Urban Parks Forum and the Garden History Society, 2004 [2020−03−18]. http://publications.naturalengland.org.uk/publication/6056830258118656.
[11] 邢忠, 汤西子, 顾媛媛, 等. 城市边缘区生境保护规划与管控: 美国圣克拉拉谷地的经验[J]. 国际城市规划, 2020, 35(2):111−121. Xing Z, Tang X Z, Gu Y Y, et al. Habitat protection planning and management in urban fringe: lessons from Santa Clara Valley, the United States[J]. Urban Planning International, 2020, 35(2): 111−121.
[12] 蓝斌才. 公园环京城 绿色促发展: 北京市城市绿化隔离地区郊野公园环建设[J]. 绿化与生活, 2009(3):10−12. Lan B C. Green development of parks around the capital: construction of country park ring in urban green isolated area of Beijing[J]. Greening and Life, 2009(3): 10−12.
[13] Sharp R, Chaplin-Kramer R, Wood S, et al. User’s guide of assessment and trade off of ecosystem services (Invest)3.2.0[Z]. Palo Alto: Stanford University, 2014.
[14] Polasky S, Nelson E, Pennington D, et al. The impact of land-use change on ecosystem services, biodiversity and returns to landowners: a case study in the State of Minnesota[J]. Environmental Resource Economics, 2011, 48(2): 219−242. doi: 10.1007/s10640-010-9407-0.
[15] 唐尧, 祝炜平, 张慧, 等. InVEST模型原理及其应用研究进展[J]. 生态科学, 2015, 34(3):204−208. Tang Y, Zhu W P, Zhang H, et al. A review on principle and application of the InVEST model[J]. Ecological Science, 2015, 34(3): 204−208.
[16] Lehm D K, Matlock M D, Cummings E C, et al. Quantifying and mapping multiple ecosystem services change in West Africa[J]. Agriculture, Ecosystems & Environment, 2013, 165: 6−18.
[17] Terrado M, Sabater S, Chaplin-Kramer B, et al. Model development for the assessment of terrestrial and aquatic habitat quality in conservation planning[J]. Science of the Total Environment, 2016, 540: 63−70. doi: 10.1016/j.scitotenv.2015.03.064.
[18] Sallustio L, de Toni A, Strollo A, et al. Assessing habitat quality in relation to the spatial distribution of protected areas in Italy[J]. Journal of Environmental Management, 2017, 201: 129−137. doi: 10.1016/j.jenvman.2017.06.031.
[19] Moreira M, Fonseca C, Vergílio M, et al. Spatial assessment of habitat conservation status in a Macaronesian Island based on the InVEST model: a case study of Pico Island (Azores, Portugal)[J]. Land Use Policy, 2018, 78: 637−649. doi: 10.1016/j.landusepol.2018.07.015.
[20] 黄木易, 岳文泽, 冯少茹, 等. 基于InVEST模型的皖西大别山区生境质量时空演化及景观格局分析[J]. 生态学报, 2020, 40(9):2895−2906. Huang M Y, Yue W Z, Feng S R, et al. Spatial-temporal evolution of habitat quality and analysis of landscape patterns in Dabie Mountain area of west Anhui Province based on InVEST model[J]. Acta Zoologica Sinica, 2020, 40(9): 2895−2906.
[21] 北京市园林绿化局. 2020年建设30处环城森林公园[EB/OL]. [2020−02−18]. http://yllhj.beijing.gov.cn/. Beijing Municipal Bureau of Landscaping. 30 forest parks around the city will be built in 2020[EB/OL]. [2020−02−18]. http://yllhj.beijing.gov.cn/.
[22] 北林地景园林规划设计院有限责任公司. 北京绿化隔离地区公园环总体规划[EB/OL]. [2020−02−15]. http://www.bldj.com.cn/. Beilin Landscape Architecture Planning and Design Institute Co., Ltd. Overall planning of park ring in green isolated area of Beijing [EB/OL]. [2020−02−15]. http://www.bldj.com.cn/.
[23] 李方正, 刘阳, 施瑶, 等. 基于生态系统服务功能模拟演算的绿色空间规划框架: 以北京市浅山区为例[J]. 北京林业大学学报, 2019, 41(11):125−136. Li F Z, Liu Y, Shi Y, et al. Construction of green space planning framework based on ecosystem service function simulation: a case study of shallow mountain area in Beijing[J]. Jouanal of Beijing Forestry University, 2019, 41(11): 125−136.
[24] 国家地理信息测绘局. 北京市行政区划和城乡居民点空间分布矢量数据[EB/OL]. [2020−02−18]. http://www.ngcc.cn/ngcc/. National Surveying and Mapping Bureau. Vector data of administrative division and spatial distribution of urban and rural residential areas in Beijing. Website [EB/OL]. [2020−02−18]. http://www.ngcc.cn/.
[25] 冯舒, 孙然好, 陈利顶. 基于土地利用格局变化的北京市生境质量时空演变研究[J]. 生态学报, 2018, 38(12):4167−4179. Feng S, Sun R H, Chen L D. Spatio-temporal variability of habitat quality based on land use pattern change in Beijing[J]. Acta Ecologica Sinica, 2018, 38(12): 4167−4179.
[26] 吴纳维. 北京绿化隔离地区土地利用演变及规划实施机制研究[D]. 北京: 清华大学, 2016. Wu N W. Research on the land use changes and plan implementation mechanism of Beijing’s green belts[D]. Beijing: Tsinghua University, 2016.
[27] 杨宇琼. 北京市郊野公园体系研究及发展策略探讨[D]. 上海: 华中农业大学, 2010. Yang Y Q. Studies on the system and development strategies for country parks in Beijing[D]. Shanghai: Huazhong Agricultural University, 2010.
[28] 曹娜. 基于生态理念的城市发展空间模式研究: 以北京市绿化隔离地区为例[C]//多元与包容: 2012中国城市规划年会论文集. 北京: 中国城市规划学会, 2012: 288−295. Cao N. Study on the spatial pattern of urban development based on the ecological concept: taking Beijing green isolated area as an example[C]//Diversity and inclusiveness: proceedings of 2012 China urban planning annual conference. Beijing: China Urban Planning Society, 2012: 288−295.
[29] 张文静, 孙小银, 单瑞峰. 基于InVEST模型研究山东半岛沿海地区土地利用变化及其对生境质量的影响[J]. 环境生态学, 2019, 1(5):15−23. Zhang W J, Sun X Y, Shan R F. Effects of land use change on habitat quality based on InVEST model in Shandong Peninsula[J]. Environmental Ecology, 2019, 1(5): 15−23.
[30] 侯立文. InVEST栖息地质量模型参数赋值的探讨[J]. 环境与发展, 2017, 29(9):80, 82. Hou L W. InVEST habitat quality model parameter assignment discussion[J]. Environment and Development, 2017, 29(9): 80, 82.
[31] Peng J, Pan Y J, Liu Y X, et al. Linking ecological degradation risk to identify ecological security patterns in a rapidly urbanizing landscape[J]. Habitat International, 2018, 71: 110−124. doi: 10.1016/j.habitatint.2017.11.010.
[32] 褚琳, 张欣然, 王天巍, 等. 基于CA-Markov和InVEST模型的城市景观格局与生境质量时空演变及预测[J]. 应用生态学报, 2018, 29(12):4106−4118. Chu L, Zhang X R, Wang T W, et al. Spatio-temporal evolution and prediction of urban landscape pattern and habitat quality based on CA-Markov and InVEST models[J]. Chinese Journal of Applied Ecology, 2018, 29(12): 4106−4118.
[33] 姚云长. 基于InVEST模型的三江平原生境质量评价与动态分析[D]. 长春: 中国科学院东北地理与农业生态研究所, 2017. Yao Y C. Evaluation and dynamics analysis of habitat quality based on InVEST model in the Sanjiang Plain[D]. Changchun: Northeast Institute of Geography and Agroecology, 2017.
[34] 王蓓, 赵军, 胡秀芳. 基于InVEST模型的黑河流域生态系统服务空间格局分析[J]. 生态学杂志, 2016, 35(10):2783−2792. Wang B, Zhao J, Hu X F. Spatial pattern analysis of ecosystem services based on InVEST in Heihe River Basin[J]. Chinese Journal of Ecology, 2016, 35(10): 2783−2792.
[35] 王大伟, 戚红年, 戴军. 基于模糊层次分析法的小城镇公共空间选址评价[J]. 金陵科技学院学报, 2018, 34(1):50−54. Wang D W, Qi H N, Dai J. Site selection of public space in small town based on FAHP method[J]. Journal of Jinling University of Science and Technology, 2018, 34(1): 50−54.
[36] 张金光, 赵兵. 基于可达性的城市公园选址及布局优化研究[J]. 南京林业大学学报(自然科学版), 2018, 42(6):151−158. Zhang J G, Zhao B. Location and layout optimization of urban parks based on accessibility[J]. Journal of Nanjing Forestry University (Natural Sciences Edition), 2018, 42(6): 151−158.
[37] 王思杰. 城市游憩视角下北京二道绿隔郊野公园布局优化研究[D]. 北京: 北京林业大学, 2019. Wang S J. Optimization on the layout of country parks in the second green belt of Beijing from perspective of urban recreation[D]. Beijing: Beijing Forestry University, 2019.
[38] Kareiva P, Talliis H, Ricrtts T H, et al. Natural capital: theory and practice of mapping ecosystem services[M]. Oxford: Oxford University Press, 2011.
[39] 北京市发展和改革委员会. 北京市通州区与河北省三河、大厂、香河三县市协同发展规划 [EB/OL]. (2016−05−09) [2020−03−18]. http://fgw.beijing.gov.cn/. Beijing Municipal Commission of Development and Reform. Coordinated development planning of Tongzhou District of Beijing and Sanhe, Dachang and Xianghe counties of Hebei Province[EB/OL]. (2016−05−09) [2020−03−18]. http://fgw.beijing.gov.cn/.
[40] 北京市人民政府. 北京城市总体规划(2016—2035)[EB/OL]. [2020−03−16]. http://www.beijing.gov.cn/. Website of Beijing Municipal People’s Government. General urban planning of Beijing(2016−2035)[EB/OL]. [2020−03−16]. http://www.beijing.gov.cn/.
[41] 吴颖. 郊野公园规划研究[D]. 武汉: 华中农业大学, 2008. Wu Y. Preliminary study on the country park plan[D]. Wuhan: Huazhong Agricultural University, 2008.
[42] 石崧, 凌莉, 乐芸. 香港郊野公园规划建设经验借鉴及启示[J]. 上海城市规划, 2013(5):62−68. doi: 10.3969/j.issn.1673-8985.2013.05.013. Shi S, Ling L, Le Y. The experience and enlightenment of Hong Kong Country Parks planning and construction[J]. Shanghai Urban Planning Review, 2013(5): 62−68. doi: 10.3969/j.issn.1673-8985.2013.05.013.
[43] 李信仕, 于静, 张志伟, 等. 基于港深郊野公园建设比较的城市郊野公园规划研究[J]. 城市发展研究, 2011, 18(12):32−36, 61. doi: 10.3969/j.issn.1006-3862.2011.12.006 Li X S, Yu J, Zhang Z W, et al. The urban country park planning research based on the comparison in Hongkong and Shenzhen[J]. Urban Studies, 2011, 18(12): 32−36, 61. doi: 10.3969/j.issn.1006-3862.2011.12.006
-
期刊类型引用(8)
1. 张元梅，孙桂丽，鲁艳，李利，张志浩，张栋栋. 昆仑山北坡两种优势荒漠灌木的生物量预测模型. 干旱区研究. 2024(02): 284-292 . 
百度学术
2. 赵秀英，庞志，于凤强，张建华，杨建军，郝彦卿，白小琴，杨蓉，黄鹏，谢丕青，王佳濛，杨海峰. 柠条锦鸡儿种子产量预测模型研究. 山东农业大学学报(自然科学版). 2024(04): 557-565 . 百度学术
3. 郭玉东，张秋良，陈晓燕，张榕，宝朝鲁门，阿日宾巴雅尔，斯庆毕力格，王颖. 库布齐沙漠地区人工灌木林生物量模型构建. 西北农林科技大学学报(自然科学版). 2022(04): 74-82 . 百度学术
4. 段菁，云海英，李鑫，滕飞，纳青. 基于CASA模型的内蒙古地区草地生产力估测. 林业调查规划. 2022(03): 133-138+155 . 百度学术
5. 朱雅丽，张景路，张绘芳，地力夏提·包尔汉，廉佳佳. 天山中部锦鸡儿生物量分析及模型构建. 林业资源管理. 2022(05): 129-135 . 百度学术
6. 刘江，袁勤，张立欣，代香荣，刘向阳，丁茹，叶丽娜. 库布齐沙漠北缘不同人工灌木林地土壤肥力质量状况. 西北林学院学报. 2021(02): 46-53 . 百度学术
7. 黄小娟，侯扶江. 高寒典型草原主要物种的株高和盖度预测种群和群落地上生物量. 生态学报. 2021(12): 4942-4952 . 百度学术
8. 张殿岱，王雪梅. 塔里木盆地北缘绿洲-荒漠过渡带典型植物地上生物量估测. 生态学杂志. 2019(10): 3211-3220 . 百度学术
其他类型引用(7)
计量
- 文章访问数: 1387
- HTML全文浏览量: 312
- PDF下载量: 67
- 被引次数: 15
