Page 92 - 《环境工程技术学报》2022年第5期

· 1448 · 环境工程技术学报 第 12 卷

生 成 ， 以 上 数 据 均 来 自 地 理 空 间 数 据 云 网 站 （2）水土保持
（http://www.gscloud.cn/）；气象数据包括降水量、气 水土保持是生态系统通过其结构与过程减少由
温、日照时数的气象站点数据，以及蒸散发量的栅格 于水蚀所导致的土壤侵蚀的作用。采 用 RUSL 方
E
数据，主要用来计算水源涵养功能和植被净初级生 程的水土保持服务模型 [13 ] 估算生态系统水土保持功
产力，数据来自中国气象数据网站（https://data.cma. 能。计算公式如下：
cn/）；土壤数据主要包 括 201 年土壤质地、重金属 SC = Ap−Ar = R× K × L×S −R× K × L×S ×C × P
5
（2）
污染数据，交通数据包 括 201 年道路网、地铁站点
8
2
式中： SC为土壤保持量，t/(hm ·a)； Ap为潜在土壤侵
和高速路口等，地表水环境质量和地质灾害数据用
蚀 量 ，t/(hm ·a) ； Ar为 实 际 土 壤 侵 蚀 量 ，t/(hm ·a)。
2
2
来评估生态敏感性，湖库库容数据用来评估洪水调 2
K
R 为降水侵蚀力因子，MJ·mm/(hm ·h·a）； 为土壤可
蓄功能重要性，均从当地自然资源管理部门获取。
蚀性因子，t·hm ·h/(hm ·MJ·mm）；L、 为地形因子
2
2
S
1.3 研究方法
（ 为坡长因子， 为坡度因子），m； 为植被覆盖因
L
S
C
1.3.1 生态源地识别
子； 为水土保持措施因子。
P
生态源地是生态空间中对区域生态安全有重要 （3）固碳释氧
意义，具有提供生态系统服务、阻碍生态系统退化及 固碳释氧功能包括固碳和释氧能力 [14] ，由于植
具有辐射功能的特殊斑块。综合生态系统服务重要 被净初级生产力（NPP）与碳吸收具有显著的线性相
性和生态敏感性评价结果，选取重要区域作为生态 关关系，因此，采 用 NP 来表征固碳释氧功能。NPP
P
源地。 估算模型 [15 ] 如下：
1.3.1.1 生态系统服务重要性评价 NPP(x,t) = APAR(x,t)×ε(x,t) （3）
武汉市地理位置特殊、气候条件与土壤环境孕 式中：APAR(x，t 为像 元 x 在 t 月吸收的光合有效辐
)
育了其独特的生态系统。因此，基于已有研究成果， 射，gC/(m ·月)；ε(x，t 为像 元 x 在 t 月的实际光能利
2
)
结合武汉市的主体功能定位和自然环境与社会经济 用率，gC/MJ。
状况，主要选取水源涵养、水土保持、固碳释氧、洪 （4）洪水调蓄
水调蓄、生物多样 性 5 类生态系统服务功能建立评 暴雨洪涝是武汉市常见的自然灾害，湖泊和水
价模型， 对 5 类生态系统服务进行重要性评价，最后 库在降低洪水危害、保障区域防洪安全方面共同发
采用多因子加权求和模型 [11 ] 对生态系统综合服务功 挥着重要作用，洪水调蓄评估模型包括湖泊调蓄能
能重要性进行分析和评价。 力和水库调蓄能力评估。针对武汉市境内面积大于
2
（1）水源涵养 1 km 的湖泊进行湖泊洪水调蓄能力分析，其估算公
[16]
水源涵养是生态系统（如森林、草地等）通过其 式如下 :
特有的结构与水相互作用，对降水进行截留、渗透、 lnC r = 0.9969lnLK+0.7683 （4）
3
r
蓄积，并通过蒸散发实现对水流、水循环的调控。根 式中：C 为湖泊可调蓄水量，m ；L K 为湖泊水面面
2
积，m 。
据水量平衡原理构建水量平衡方程，方程中各收入
武汉市的大中型水库调蓄能力评估公式如下 ：
[16]
项、支出项和蓄水变量随地区不同而不同，水源的主
（5）
C f = 0.28C o
要来源是降水，而输出的方向主要是地表径流和蒸
4
3
式中：C 为水库防洪库容，10 m ；C 为水库总库容，
o
f
发等。采用水量平衡方程 [12 ] 计算陆地水源涵养功
4
3
10 m 。根据水库总库容推算水库防洪库容，进而对
能，计算公式为：
水库洪水调蓄能力进行评估。
j
∑
TQ = (P i −R i −ET i )× A i ×10 3 （1） （5）生物多样性
生境维持重要性评价常用来反映区域生物多样
i=1
3
式中： TQ为总水源涵养量，m ； 为 i类生态系统多年
性，因此使 用 InVES 模型评估生境维持重要性 ，
[17]
P i
T
平均降水量，mm； R i为 i类生态系统多年平均地表径
公式如下：
流量，mm； ET i 为 i 类生态系统蒸散发量，mm； A i 为 [ D z ab ]
2
i类生态系统面积，km ； j为生态系统类型的数量。其 Q ab = H b 1− D +k z （6）
z
ab
R i P i ×α，α
中， = 为地表径流系数，不同生态系统类型 式中： Q ab 为生境类型 b 中 a 栅格的生境质量指数；
的地表径流系数不同，一般来说，植被覆盖越高的地 H b 为生境类型 b 的生境适宜度，取值 为 [0，1]； 为半
k
方，地表径流系数越小。 饱和常数，取最大生境退化度 的 1/2； 为归一化常
z