基於水環境基礎設施可持續性的城市空間增長模式研究

《基於水環境基礎設施可持續性的城市空間增長模式研究》是依託清華大學，由劉毅擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：基於水環境基礎設施可持續性的城市空間增長模式研究
• 依託單位：清華大學
• 項目負責人：劉毅
• 項目類別：面上項目

項目摘要

本研究圍繞國家推進新型城鎮化的重大戰略需求，分析總結過去十年中國主要地級城市空間增長規模、用地類型及強度的變化規律，研究快速城鎮化背景下城市水環境基礎設施規模、結構和布局的演變特徵，識別不同城市空間增長模式對於水環境基礎設施的關鍵影響；綜合運用複雜系統建模理論和方法，分別研發基於土地利用變化的城市空間增長動態模擬模型、基於多目標最佳化的水環境基礎設施規劃模型，集成開發基於地塊尺度的城市空間增長-水環境基礎設施綜合模擬系統；將該系統套用於若干典型城市，定量模擬案例城市未來十年空間增長速度和用地強度情景下水環境基礎設施結構和布局的變化回響，評估和比較不同水環境基礎設施規劃方案的投資費用、環境效益、系統彈性等特徵；以提高水環境基礎設施可持續性為目標，從規模理性增長、空間合理利用、用地集約高效等方面提出城市空間增長模式選擇的對策建議，為國家和地方科學制定城鎮化戰略提供研究支撐。

結題摘要

如何選擇合理的城市空間增長模式，提高水環境基礎設施系統的可持續性，確保城市中長期的水環境安全，是今後國家推進新型城鎮化面臨的重要挑戰。 本研究建立了2000-2013年中國地級市城市發展與水環境基礎設施資料庫，基於此分析了全國284個地級城市空間、人口、經濟和社會四方面城市化的時空特徵，以及污水處理設施、雨污水收集管網、節水和再生水設施三方面的水環境基礎設施時空特徵，並利用相關性分析的方法識別了城市空間增長模式對水環境設施的影響。結果顯示，我國城市化水平總體呈現東高西低，南高北低的趨勢，東西差異更為明顯，全國城市的空間、人口、經濟和社會城市化都呈現明顯的集簇現象，城市密集區逐漸形成；城市水環境設施水平呈現“中高周低”的特徵，東西部差異明顯，不同地區在管網建設、污水處理廠建設及提高設施利用率等方面需要有不同的側重；相關性分析結果顯示，空間城市化、經濟城市化指標對水環境設施水平影響最大，雨污水收集設施指標對城市化回響最為明顯。 運用複雜系統建模理論和方法，分別研發了基於分散式元胞自動機的城市土地利用變化及空間增長模型、基於多目標最佳化的水環境基礎設施規劃模型，並分別在蕪湖-馬鞍山城市區域及昆明市北排水片區進行參數率定和模擬套用。考慮到實際案例數據獲得難、代表性有限等局限性，本研究稍作調整，構建虛擬城市作為研究對象，通過提取和概化中國小城市的空間特點，設定虛擬城市相關參數，集成開發了基於虛擬城市地塊尺度的城市空間結構-水環境基礎設施綜合模擬系統，定量模擬了不同城市外輪廓形態、人口布局方式、空間擴張方式、用地布局方式下分流制雨水和污水系統性能的回響規律，評估和比較了不同水環境基礎設施規劃方案的生命周期成本、環境有效性、系統適應性等特徵；以提高水環境基礎設施可持續性為目標，從規模理性增長、用地集約高效、空間合理利用等方面提出城市空間增長模式選擇的對策建議，為國家和地方科學制定城鎮化戰略提供研究支撐。