以河道景观评价为目标层, 以生态性、社会性和艺术性指标作准则层, 以水质、物种多样性、水体透明度、防洪效应、水景利用率、景观可达性、色彩美感度、形态美感度以及地域文化性作为指标层, 构建城市河道景观评价指标体系。利用层次分析法(AHP)确定各指标层的权重, 利用距离指数法构建评价模型。以昆明市盘龙江为例, 利用该模型对盘龙江上中下游景观环境进行评价。将定量评价与定性评价相结合, 对城市水系景观环境规划设计提供指导, 构建水景观规划新模式, 以期为实现科学景观规划设计提供参考。

为了解决生态压力指数法参数繁多、计算量大、难以进行多区域评价以及因计算过程包含主观因素而导致评价结果偏差等问题, 构建一种简单易行、科学有效的生态压力评价方法。选取生态压力评价相关指标, 建立径向基函数网络(RBFN)模型, 根据目前已有的生态压力指数计算结果, 进行模型训练和检验, 分别对2008年和 2013年中国31个省、自治区和直辖市的生态压力进行评价, 并利用GIS软件, 对评价结果进行可视化表达。结果显示, 中国有一半的地区处于极不安全的生态压力状态, 北京一直是全国生态压力最大的地区; 2008—2013年, 有22个省级行政区的生态压力变大; 生态压力最大的是华北地区, 生态压力最小的是西北地区。

针对湖泊氮磷循环的3个关键过程: 源过程、去除过程和内部转化过程, 识别不同过程(如底泥释放、反硝化等)对湖泊的影响机制及其对富营养化的贡献, 总结对比湖泊氮磷循环及其关键过程的实验与模型等不同研究方法的优劣。基于文献综述分析提出, 未来的研究需将机理模型、实验观测及室内模拟结合起来, 通过机理模型定量表征氮磷循环的物质平衡, 辅以实验观测识别关键过程, 通过室内模拟实验分析循环关键过程的影响因素与响应机制。这种多层次多手段的研究方法体系可以为湖泊氮磷循环的深入探究提供技术支持。

基于区间模糊线性规划方法, 综合考虑区域人均GDP、人均水资源量和人均污水排放量, 构建区域适度人口规划模型, 并以青海省西宁市为案例开展研究。结果表明, 分别在低、中、高满意度情景下, 2020年西宁市适度人口为别为[282.16万, 324.00万], [241.94万, 282.88万]和[220.32万, 261.93万], 同时发现, 可利用水资源总量不足将是限制区域人口发展的主要因素。

鉴于河流污染通量估算和水质趋势分析受到水质、流量数据缺乏的限制, 基于ESTREND和LOADEST模型, 利用低频采样获得离散型水质数据, 对滇池宝象河进行水质趋势分析和污染通量估算。结果表明: 1) 营养物质(NH₃-N, TN和TP)在0.05概率水平下呈显著上升趋势, 氮已经成为制约宝象河水质的重要因素; 2) TSS浓度呈现显著下降趋势, 年均下降率达到 12.34%; 3) 流量调节水质和非流量调节水质出现相同的趋势, 表明水质变化受流量的影响很小, 主要由污染物排放量变化引起; 4) 通过方程的系列检验, 利用离散水质数据和连续的日流量数据建立回归方程是有效的, 可以用于污染入湖通量的估算; 5) 由于非点源污染的增加,大多数污染物雨季的入湖负荷高于旱季; 6) ESTREND和LOADEST模型对于解决低频、离散型水质数据的水质趋势分析和通量估算是一个有效的方法, 可以推广应用于其他流域, 其分析结果能够为流域总量控制方案的制订和评估提供有力的科学依据。

以滇池流域为例, 基于1990和1999年TM遥感影像解译数据, 分析流域土地利用类型的动态变化程度, 并基于马尔可夫模型定量分析土地利用转化的方向。采用GIS中多标准评价(MCE)方法, 结合元胞自动机?马尔可夫(CA-Markov)模型, 对2008年土地利用变化进行模拟和预测, 预测结果与实际解译结果的Kappa系数达 0.7338, 表明预测结果可信。在此基础上, 运用CA-Markov 模型对2017和2026年的土地利用空间格局变化进行模拟, 结果表明, 该流域土地利用变化快, 生态恢复和重建的压力很大。2008?2026年, 耕地、林地、水域和未利用地面积将有所减少, 草地和建设用地面积将迅速增加; 与1990?2008年相比, 草地、水域和未利用地的变化趋势相反, 而耕地、林地和建设用地变化趋势相同。建设用地在原有基础上往外扩展, 水域变化则较小。林地资源虽然有所减少, 但仍然是流域主要的用地类型。建设用地扩张明显增加了滇池非点源污染的负荷。土地利用不合理是造成目前滇池水质退化的主要原因之一, 并将加剧未来流域的水环境和水生态压力。因此, 保有足够的人均耕地, 降低施肥强度, 提高土地利用水平, 保留足够量的生态用地, 节约集约利用建设用地, 是降低该区域非点源污染潜力的重要措施。研究结果可为流域土地利用合理规划管理、生态恢复和经济发展政策的制定提供科学支持。

基于NANI模型, 采用中国大陆358个地区级市行政单元的统计数据和本土参数, 核算中国大陆市域尺度的人类活动净氮输入量(NANI)。结果表明: 2010年中国大陆地区NANI总量达到45.15 Tg, 折合单位面积输入强度为4716 kg/km², 是全球平均水平的3倍; 在氮源结构上, 氮肥施用是最大的输入源, 占输入总量的65.0%, 其他依次为食品/饲料净输入(21.4%)、大气沉降(7.3%)和作物固氮(6.5%); 在空间分布上, 市域单元的NANI分布呈现明显区域化特征, 耕地或人口集中的地区NANI强度偏高; 与省域尺度数据对比发现, 市域数据在识别重点控制区域上具有明显优势, 市域尺度数据能够以更小的区域控制面积实现更大的氮源输入控制量。

应用基于主成分绝对得分的源解析模型(APCS-MLR)和结构方程模型(SEM)识别滇池富营养化的关键影响因子, 定量描述叶绿素a (Chl a)浓度与关键影响因子的关系, 并与神经网络模型(ANN)分析结果进行对比, 检验此结果的可靠性。模型结果表明, 影响滇池富营养化发生的最关键影响因子为物理因子(T > DO > SD > pH), 其次为营养物质(NH₃-N); 在当前观测的高氮高磷水环境下, 营养物质的浓度变化对Chl a浓度的影响并不显著, 但相对而言, 控氮比控磷可能更为有效。

利用数值试验的方法考察了风险显性区间数线性规划(REILP)模型最优解的稳健性问题, 即其最优解在决策者对不同约束条件存在偏好的情况下是否一致。数值案例一为基于污染物总量控制的土地利用规划问题, 目标是在污染物排放总量符合约束的前提下实现不同农业种植组合的收益最大化; 数值案例二为基于污染物总量控制的水资源优化分配问题, 目标是在污染物排放总量满足约束的前提下, 企业间水资源利用分配所获得的效益最大化。 数值试验结果表明, REILP的解在某些情况下呈现稳健性特征, 但在另一些情况下则呈现出最优解随着决策者对约束条件偏好的不同而产生变化的特征。REILP模型的这种特点表明, 在实际应用中, 建模人员需要特别分析最优解对决策者偏好的响应, 从而产生有效稳健的决策支持。此外, REILP解对决策者偏好的变异性也使其具备能够在不确定性条件下产生多种替代方案的能力。

在总结流域问题现状及流域管理决策需求的基础上, 基于仿生学原理, 类比人的思维特征和决策过程, 提出了包括流域信息获取、输入- 输出因果关联模拟以及优化决策等步骤在内的智能流域管理模式, 并对比分析了智能流域管理和传统流域管理的差异性。提出了智能流域管理的4个关键问题: 管理目标的确定、基于智能因子关联与流动的模型开发与信息获取、非线性响应特征与流域决策模型的计算需求、流域系统的不确定性与决策适应性演化, 构建了智能流域管理的模型框架, 并通过案例展示了模型框架中的重要进展与预期决策支撑作用。

鉴于累积环境影响评价在区域规划环评中的重要性和必要性, 提出包括规划描述、影响识别、尺度确定、因果分析、评价基准、情景构建、累积评价与预警、减缓措施以及适应调控等主要步骤在内的累积环境影响评价方法框架。同时, 考虑到累积环境影响的不确定性和动态性特征,采用情景分析和系统动力学模型相结合的方法, 模拟、分析和评价区域规划在时间和空间尺度上的累积环境影响。基于该方法框架,以郑州航空港地区总体规划为例,开展了评价区域环境空气和地表水环境质量的累积环境影响评价和预警实证研究。设计了基准情景、零方案情景、规划方案情景以及改善型情景 4 种情景模式, 分别对规划方案实施的区域水环境、大气环境的累积影响做出评价;并提出包括生态空间格局调控优化、产业结构调控与布局优化以及污染防治等在内的减缓措施,以及跟踪监测评估与适应性反馈调控对策。

我国在快速城市化和交通飞速发展过程中产生了一系列交通引发的环境问题。环境可持续交通管理是一种崭新的管理方式, 为交通环境管理提供了可行的方向。作者详细阐述了环境可持续交通的概念、特征、管理对象与目标, 提出了环境可持续交通管理的预测-评价-优化-管理决策的一体化方法体系, 丰富了环境可持续交通的理论与方法,为城市交通环境管理提供科学依据。

采用特征价格法, 分析了北京市 2003?2006 年包括楼盘所在区域的土地交易价格、容积率、公交线路数及楼盘距商业中心、火车站、医院和学校等的距离 10 项参数指标, 以及 3 项非参数指标对房地产交易价格的影响。利用相关分析和 t 检验筛选出主要影响因素, 并通过因子分析和多元统计分析识别出各主要影响因素对于房地产交易价格的影响程度。研究结果表明, 北京市房地产交易价格主要受土地交易价格、到市中心距离、容积率、轨道交通和文体配套设施 5 种因素的影响。其中, 土地交易价格对楼盘交易价格具有十分明显的提升作用, 而容积率则是导致交易价格下降的最主要因素。

运用 1995 年以来的中国航空统计数据, 分析了中国城市体系格局和时间变迁。其主要方法包括数据描述及重力模型和模糊参数等定量方法。得到如下结论:目前中国城市体系中, 前两位的枢纽城市大多为中心城市或城市群;上海、北京两大全球城市强化了在全国的枢纽机场的地位; 特大城市群间的航空流反映了长三角地区的经济中心城市强盛的区域带动势头;机场的复合流量枢纽度方面, 北京的得分最高, 其次是厦门、西安等;1995?2004 年枢纽度变化情况也能够清晰反映出城市的竞争力。

构建了基于出行结构的城市客运交通环境系统优化模型。在系统分析的基础上, 使用系统动力学方法模拟城市客运交通环境系统的发展;建立线性优化模型求解在城市的资源环境等约束条件下, 以交通综合效率最大化为目标的最优出行结构;根据二者的结果, 设计城市交通发展的不同情景, 进行二次模拟;建立灰色关联评价模型对情景分析结果进行综合评价, 在社会经济条件支撑、政策可行、资源环境压力最小化的前提下, 得到城市客运交通环境系统出行结构的优化结果。最后通过北京市的案例研究, 验证了模型的有效性。

用有机地球化学方法研究贵州中西部地区煤岩的生烃机理和生烃模式。石英小玻管热模拟实验和红外光谱对贵州盘县晚二叠世煤的分析表明, 盘县煤的干酪根类型为Ⅲ型, 主要成分是均质镜质体和丝质半丝质体, 主要生成物是短链烃, 显著生烃的起始温度约为300 ～350 ℃。

利用基于GIS平台的长期水文影响模型(long-term hydrological impact analysis, L-THIA GIS)，选取太湖上游的西苕溪流域作为研究区域，在验证L-THIA模型在该流域径流模拟有效性的基础上，利用不同时期(1985年和2000年)土地利用状况变化分析城市化对径流的影响；并应用情景分析的方法预测未来不同的土地利用变化所导致的径流变化情况。研究结果表明：城镇用地产生的径流量要大于非城镇用地；1985?2000年城市建设用地面积扩张75%，径流系数相应增加了1.4% ；未来城市建设用地的不断扩张；当城市面积分别达到流域面积的25%和45%时，径流系数将可能达到0.68和0.79。因此，城市扩张导致的不透水面积的增加将成为改变区域水文效应主要因素之一，需要进行合理的城市和土地利用规划限制城市的盲目扩张。

针对我国西部地区人地复合系统的特征，将分形方法引入区域经济系统的研究中，通过对区域内城市间经济联系强度模型的推导，确定了其在空间的分形特征。并以新疆阿克苏地区为例，计算了区域内城市(也包括县)间的经济联系强度；对比分形的自相似性基本特征，分析了阿克苏地区经济联系强度的空间分布情况，得到了对区域规划有指导作用的启示。