城市生态--生产--生活空间功能定量识别与分析

城市生态--生产--生活空间功能定量识别与分析

李广东, 方创琳

Quantitative function identification and analysis of urban ecological-production-living spaces

Guangdong LI, Chuanglin FANG

表3 生态空间功能定量测度模型

Tab. 3 Quantitative measure model for ecological space function

功能类型	公式	解释	来源
气体调节功能	$\begin{matrix} V_{i, O_{2}} = V_{i, O_{2_NPV}} \times \{r \times {(1 + r)}^{t} / [{(1 + r)}^{t} - 1]\} \\ V_{O_{2_NPV}} = \frac{(V_{1} O_{2} + V_{2} O_{2})}{2} \times \frac{1}{{(1 + r)}^{t}} \\ V_{1} O_{2} = Q O_{2} \times S_{1} O_{2} \\ V_{2} O_{2} = Q O_{2} \times S_{2} O_{2} \\ Q O_{2} = 1.2 \times \sum^{} NP P_{i} \end{matrix}$	$\begin{matrix} V_{i, O_{2}} \end{matrix}$ 为第i种土地利用的释放氧气单位年价值量; $\begin{matrix} V_{i, O_{2_NPV}} \end{matrix}$ 为释放氧气的净现值;V₁O₂为采用造林法测算的释放氧气价值;V₂O₂为采用工业制氧法测算的释放氧气价值;r为社会折旧率,t可以视为土地利用用途不变的时间,此处r为0.07,t为10;QO₂为氧气释放物质量,一般通过NPP(净初级生产力)来计算;1.2是生产1 g植物干物质能释放氧气的数量;S₁O₂为氧气单位释放量的造林成本(元/t),由1989年造林成本为260.9元/t C (参见中国林业统计年鉴,1990年),可以推算出2009年的价格为646.29元/t C;S₂O₂为氧气单位释放量的工业制氧成本(元/a),1991年工业制氧成本为0.4元/kg (参见中国统计年鉴,1992年),可以推算出2009年价格为0.99元/kg;NPP_i是第i种植被单位面积净初级生产力.	[32-33]
气候调节功能	$\begin{matrix} {V_{i,}}_{C} = V_{i, C_NPV} \times \{r \times {(1 + i)}^{t} / [{(1 + r)}^{t} - 1]\} \\ V_{i, C_NPV} = (V_{i, C_market} + V_{i, C_social}) \times \frac{1}{{(1 + r)}^{t}} \\ V_{i, C_market} = (Q_{A, i} + Q_{B, i} + Q_{S, i}) \times \frac{NP P_{i}}{NP P_{mean}} \times C_{c} \\ V_{i, C_social} = (Q_{A, i} + Q_{B, i} + Q_{S, i}) \times Cost (P_{s}) \end{matrix}$	V_i_,_C为单位碳固定和储存的年价值;V_i_,_C_{_NPV}为单位碳固定和储存的净现值;r为社会折旧率;t可以视为土地利用用途不变的时间;V_i_,_C_{_markrt}为市场价值;V_i_,_C_{_social}为社会价值;Q_A_,_i是第i类土地利用方式单位面积地表碳固定和储存量;Q_B_,_i为单位面积地下碳固定和储存量;Q_S_,_i为单位面积土壤有机碳固定和储存量;C_c为瑞典碳税率,40.5美元/t,换算为人民币为251.72元/t (2009年);Cost(P_s)为碳固定和储存的社会成本.Q_A_,_i,Q_B_,_i和Q_S_,_i的单位面积数量值参考Leh等的研究;Cost(P_s)参考InVEST的设定方法,100美元/t(2009年)左右,换算为人民币为621元/t.	[34-35]
水调节功能	$\begin{matrix} V_{i, a} = V_{w} \times \{r \times {(1 + r)}^{t} / [{(1 + r)}^{t} - 1]\} \\ V_{w} = Q_{t} \times P \times \frac{1}{{(1 + r)}^{t}} \\ Q_{t} = Q_{c} + Q_{l} + Q_{s} \\ Q_{c} = ε \times P_{y} \\ Q_{l} = G_{i} \times L_{i} \\ Q_{s} = h_{i} \times f_{i} \end{matrix}$	V_i_,_a为水源涵养单位年价值(元);V_w为水源涵养总价值(元);r为社会贴现率,t为项目运行年限(a),折现率一般为0.07,水库使用年限按20a计算;P为单位水库库容造价,根据1993-1999年《中国水利年鉴》平均水库库容造价为2.17元/t,推算得到单位库容造价为7.14元/t (2009年);Q_t为水源涵养总量;Q_c为树冠截水量; $\begin{matrix} ε \end{matrix}$ 为树冠截水率;P_y为年降水量;Q_l为枯枝落叶层持水量;G_i为枯枝落叶层干重;L_i为枯枝落叶层饱和持水率;Q_s为土壤层持水量;h_i为第i种土壤厚度;f_i为第i种土壤的粗孔隙率.	[36-37]
水和废物净化功能	$\begin{matrix} V_{x} = Cost (p) \times Retention \times \overset{T - 1}{\sum_{t = 0}} \frac{1}{{(1 + r)}^{t}} \\ Retention = AL V_{x} \times filtration \\ AL V_{x} = (\frac{λ_{x}}{λ_{\overset{?}{w}}}) \times po l_{x} \\ λ_{a} = \log (\sum Y) \end{matrix}$	V_x为水质和废物净化年价值量;Cost(p)为污染物处理成本,以最终污染物过滤量为单位,目前全国单位面积最终污染物处理成本为300元/t;Retention为污染物过滤量;r为贴现率,一般为0.07;T为污水处理厂使用年限,此处设为20a;ALV_x为调整后的污染物载荷量;filtration为污染物过滤能力;λ_x为径流系数 $\begin{matrix} λ_{\overset{?}{w}} \end{matrix}$ 为平均径流系数,通过两者计算水文敏感分值;pol_x为污染物产出系数;λ_α为地表径流系数计算的一般公式,其中Y为产水量.相关参数设定参考Leh等的研究附录.	[19, 34]
缓和突发事件功能	$\begin{matrix} V_{i, e} = V_{mean, i} \times f (v_inde x_{i}, R_{i}) \end{matrix}$	V_i,e为第i种土地利用缓和突发事件年价值;V_mean为TEEB全球范围内计算得到的第i类土地利用方式缓和突发事件年均值;v_index为第i类土地利用方式的脆弱性指数,用于说明第i类土地利用方式的整体状况,一般取值为0~1;R为第i类土地利用方式的恢复力,用于表征缓和突发事件的效率水平,一般取值为0~1.
授粉功能	$\begin{matrix} V_{i_hb} = \overset{n}{\sum_{i = 1}} (V_{i} \times D_{i} \times P_{i}) \\ D_{i} = (Y_{i 0} - Y_{it}) / Y_{i 0} \end{matrix}$	V_{i_hb}为每年农作物授粉产生的经济价值;V_i为农作物年产量;D_i为农作物昆虫授粉依存度;P_i为农作物产品价格;D_i为授粉依存度;Y_i₀为开放授粉区农作物产量;Y_ic为无授粉区农作物产量.	[38]
土壤保持功能	$\begin{matrix} S_{t} = ? M S_{r} - M S_{f} \\ MS (p_{t}) = β_{l} \times μ_{j} \times σ_{k} \times MS (p_{s}) \\ M S_{f} = \overset{k}{\sum_{l}} MS (p_{l}) / k \\ M S_{r} = \overset{h}{\sum_{j}} MS (p_{j}) / h \end{matrix}$ $\begin{matrix} V_{i, S} = ({V_{S}}_{1} + {V_{S}}_{2} + {V_{S}}_{3}) \\ \times \{r \times {(1 + r)}^{t} / [{(1 + r)}^{t} - 1]\} \\ {V_{S}}_{1} = R_{i} \times (1 / n_{i}) \times P_{i} \\ {V_{S}}_{2} = Cos t_{i} / (10^{4} \times ρ_{i} \times h_{i}) \\ {V_{S}}_{3} = 0.24 \times C / ρ_{i} \end{matrix}$	S_t为土壤流失减少量(m³/a);MS_r和MS_f分别为无植被覆盖和有植被覆盖的土壤侵蚀模数;MS(p_t)是第i类植被--土壤--坡度复合的土壤侵蚀模数的计算公式;β_l为植被参数(l =1, 2, 3, et al.6);μ_j为土壤参数(j =1, 2, 3, et al.5);σ_k为坡度参数(k =1, 2, 3);MS(p_S)为标准植被--土壤--坡度复合状态下的侵蚀模数;k和h分别为有植被和无植被总数;V_i_,_s为第i种土地利用的单位年价值(r和t的设置同前式);V_S₁为保持土壤养分的单位价值;R_i为单位质量土壤中养分(碱解氮,速效磷,速效钾)的平均含量(t);n_i为土壤中碱解氮,速效磷,速效钾分别在磷酸二胺和氯化钾中的含量,分别为14%,15%和60%;P_i为化肥(磷酸二胺,氯化钾)价格(元/t),2009年价格分别为3500元/t,2900元/t;V_S₂为减少废弃土地的单位价值;ρ_i为土壤容重(t/m³);h_i为土壤厚度(m);Cost_i为第i种土地利用方式单位面积的机会成本,或者第i种土地利用方式的年均收益(元/(hm²·a)).V_S₃为减少泥沙淤积的单位价值;C为单位库容造价(元/m³),2009年单位库容造价为7.02元/m³.	[32, 39]
养分循环功能	$\begin{matrix} V_{i, n} = NP P_{i} \times (\frac{N_{i} C_{1}}{R_{1}} + \frac{P_{i} C_{2}}{R_{2}} + \frac{K {}_{i}C C_{2}}{R_{3}} \\ + M_{i} C_{3}) \end{matrix}$	V_i_,_n为i种土地利用类型的单位面积养分循环年价值;NPP_i为年均净初级生产力;N_i,P_i,K_i,M_i分别为不同土地利用方式下土壤中氮磷钾和有机质的含量;C₁,C₂,C₃分别为磷酸二胺,氯化钾化肥,有机质价格(元/t),2009年价格分别为3500元/t,2900元/t和500元/t;R₁,R₂,R₃分别为磷酸二胺含氮量,磷酸二胺含磷量,氯化钾含钾量(%),分别为14%,15%和60%.	[40]
初级生产功能	$\begin{matrix} NPP = RDI \frac{r R_{n} (r^{2} + R_{n}^{2} + r R_{n})}{(R_{n} + r) (R_{n}^{2} + r^{2})} \\ \times \exp [- {(9.87 + 6.25 RDI)}^{0.5}] \times 100 \\ R_{n} = RDI \times r \times L \times 2.38 \times 10^{- 4} \\ RDI = 0.629 + 0.237 PER - 0.00313 PE R^{2} \\ PER = \frac{58.93 BT}{TAP} \end{matrix}$ $\begin{matrix} V_{i_NPP} = NP P_{i} \times P_{S} \times 1.474 \times 10^{- 6} \end{matrix}$	NPP为净初级生产力(gDWm^-2yr^-1);r为年均降水量(mm),RDI为辐射干燥指数;R_n为地表截获的净辐射量(Jcm^-1yr^-1);R_n可以通过PER计算得出,其中PER为蒸散率,通过BT年均温(0℃~30℃)和TAP年均总降水量计算,通过月数据算得;L为潜伏热(2503 Jg^-1);V_{i_NPP}为第i种土地利用类型的单位NPP年价值;NPP_i为净初级生产力;P_s为标准煤价格(元/t),2009年价格为元877元/t (1 g碳相当于2.2 g的有机物质,1 g的有机物质在燃烧释放的能量上相当于0.679 g的标准煤,而1 g碳相当于1.474 g (2.2×0.679)的标准煤).	[41-43]