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城镇化是衡量一个国家和地区经济社会发展的重要指标，也是促进社会发展、提高人民生活水平的必经之路，经过近50年的城镇化建设，我国目前已有约60%的人口生活在城市中。但是由于生态保护和可持续发展理念的滞后，我国在推进城镇化建设的过程中普遍存在着规划不合理、城市规模盲目扩张等问题，城市发展过程中积累了各种生态环境问题如城市区域水资源缺乏、雨水资源流失、径流污染增加、城市内涝灾害频发等城市水生态问题严重制约着城市区域的健康和可持续发展。
海绵城市被视为解决我国当前城市水生态问题的先进理念和有效措施，提倡城市与自然的和睦共存、和谐发展，以低成本的雨洪管理措施恢复城市水生态环境，进一步恢复整个地区和流域的生态系统平衡。我国政府从 2013 年起开始大力倡导和推进海绵城市建设，掀起了一系列海绵城市建设尝试和研究的热潮，但是大部分研究和实践都集中于我国中东部经济发达、湿润半湿润地区，对干旱半干旱区海绵城市建设的关注度远远不够。
全球干旱半干旱区面积约占土地总面积的36%，涉及80多个国家和40%的全球人口。而我国形势更加严峻，干旱半干旱区面积约占国土总面积的 50%，涵盖了内蒙古、华北、西北、西南的大片区域，这些区域不仅是我国重要的生态屏障，也是我国实施“一带一路”倡议的核心通道和众多节点城市所在区域，地理位置十分重要。与此同时，在全球气候变化的影响下，全球正面临着干旱区持续和快速扩张，以及气温增高、极端气象事件频发的趋势，而干旱半干旱区由于生态环境脆弱，灾害抵抗力弱，对气候变化和人类活动的响应十分敏感，必将面临更加严重的干旱和气候增温影响。因此，探索如何合理规划建设干旱半干旱区海绵城市，对于生态环境的保护和社会经济的发展都具有十分重大的意义。
本研究即以我国干旱半干旱区为研究区域，首先，从干旱半干旱区的城市建设面临的问题和挑战、海绵城市建设的内涵、集水农业和海绵城市建设结合机制和理论支撑的角度，探讨了基于集水农业理论的干旱半干旱区海绵城市建设的理念框架。其次，基于干旱半干旱区海绵城市建设的短期、中期、长期目标，分别从微观海绵单元尺度、中观城市尺度和宏观流域尺度三个层面提出了基于集水农业理论的干旱半干旱区海绵城市建设的方案设计。再次，选取兰州市作为实证分析区域，结合兰州市实际情况提出了兰州市海绵城市建设的设计思路，通过提取兰州市城关区新港城小区为范例小区，从小区和全市建设区域的角度分别进行了集水量预估和城市生态服务价值提升值的预测，对建设方案进行了可行性分析。最后，根据实证研究和海绵城市建设研究现状，提出干旱半干旱区海绵城市建设的对策建议。主要研究结果如下：
1、理论层面，干旱半干旱区城市建设要重点针对城市发展所面临的水生态问题，充分借鉴集水农业理论在干旱半干旱区解决水资源时空分布不均匀问题的丰富实践和理论经验，与海绵城市建设理念有机结合，以基本的低影响开发措施和海绵城市因地制宜的原则为支撑，以降水资源的收集、净化、储蓄、利用为主要内容，以改善干旱半干旱区城市水生态问题，构建基于集水农业理论的干旱半干旱区海绵城市建设的框架，从而实现干旱半干旱区打造宜居城市、构建生态流域的目标。
2、操作层面，微观尺度的干旱半干旱区海绵城市建设为具体的海绵单元建设，重点结合景观设计方案，增加城市绿化率，尽可能多地收集雨水资源；中观尺度的干旱半干旱区海绵城市建设，落脚点在于土地利用控制性规划和城市设计领域，形成实体的城镇海绵系统；宏观尺度的干旱半干旱区海绵城市建设，重点在着眼于流域的统一规划管理体系建设，构建流域层面的水生态安全格局。
3、实证方面，结合兰州市地域狭小、建筑密度高及地理和气候等特点，兰州市海绵单元建设应重点关注绿色屋顶建设，并充分挖掘其他海绵设施的建设潜力。研究显示，以兰州市2017年兰州市建成区面积和37%的建筑密度计算，理想条件下，发展绿色屋顶可以为兰州市增加 117.41km2的城市绿地面积。另外，如果加上配套地面雨水花园、自然绿地和道路系统等，兰州市海绵单元的总面积将达到207.01km2，对于生态系统服务价值所贡献的增加量约为3.64-3.89亿元，实施改造方案后兰州市的年集水量理想值可达 0.86 亿 m3，集水潜力略高于兰州市目前年均生态环境用水量。
4、建议层面，以问题为导向，提出干旱半干旱区海绵城市建设的相关对策建议：（1）转变城市发展理念，摒弃忽视生态只求发展的城市建设思想，树立城市与自然和谐共处的可持续发展理念；（2）建立更加严格的法律制度体系，为水资源利用、水环境保护和海绵城市建设提供法律保障；（3）加强基础台站建设，推动基础数据透明和公开；（4）科学规划、理性施工，坚持城市建设规划与节水设施和生态环境保护“三同时”，以问题为导向，建设中技术措施应与建设地条件相符合；（5）鼓励公众参与，汲取公众智慧，充分发挥公众监督作用；（6）创新投、融资模式，鼓励社会资本投入到海绵城市建设中来，实现共商共建共享的新局面。
海绵城市被视为解决我国当前城市水生态问题的先进理念和有效措施，提倡城市与自然的和睦共存、和谐发展，以低成本的雨洪管理措施恢复城市水生态环境，进一步恢复整个地区和流域的生态系统平衡。我国政府从 2013 年起开始大力倡导和推进海绵城市建设，掀起了一系列海绵城市建设尝试和研究的热潮，但是大部分研究和实践都集中于我国中东部经济发达、湿润半湿润地区，对干旱半干旱区海绵城市建设的关注度远远不够。
全球干旱半干旱区面积约占土地总面积的36%，涉及80多个国家和40%的全球人口。而我国形势更加严峻，干旱半干旱区面积约占国土总面积的 50%，涵盖了内蒙古、华北、西北、西南的大片区域，这些区域不仅是我国重要的生态屏障，也是我国实施“一带一路”倡议的核心通道和众多节点城市所在区域，地理位置十分重要。与此同时，在全球气候变化的影响下，全球正面临着干旱区持续和快速扩张，以及气温增高、极端气象事件频发的趋势，而干旱半干旱区由于生态环境脆弱，灾害抵抗力弱，对气候变化和人类活动的响应十分敏感，必将面临更加严重的干旱和气候增温影响。因此，探索如何合理规划建设干旱半干旱区海绵城市，对于生态环境的保护和社会经济的发展都具有十分重大的意义。
本研究即以我国干旱半干旱区为研究区域，首先，从干旱半干旱区的城市建设面临的问题和挑战、海绵城市建设的内涵、集水农业和海绵城市建设结合机制和理论支撑的角度，探讨了基于集水农业理论的干旱半干旱区海绵城市建设的理念框架。其次，基于干旱半干旱区海绵城市建设的短期、中期、长期目标，分别从微观海绵单元尺度、中观城市尺度和宏观流域尺度三个层面提出了基于集水农业理论的干旱半干旱区海绵城市建设的方案设计。再次，选取兰州市作为实证分析区域，结合兰州市实际情况提出了兰州市海绵城市建设的设计思路，通过提取兰州市城关区新港城小区为范例小区，从小区和全市建设区域的角度分别进行了集水量预估和城市生态服务价值提升值的预测，对建设方案进行了可行性分析。最后，根据实证研究和海绵城市建设研究现状，提出干旱半干旱区海绵城市建设的对策建议。主要研究结果如下：
1、理论层面，干旱半干旱区城市建设要重点针对城市发展所面临的水生态问题，充分借鉴集水农业理论在干旱半干旱区解决水资源时空分布不均匀问题的丰富实践和理论经验，与海绵城市建设理念有机结合，以基本的低影响开发措施和海绵城市因地制宜的原则为支撑，以降水资源的收集、净化、储蓄、利用为主要内容，以改善干旱半干旱区城市水生态问题，构建基于集水农业理论的干旱半干旱区海绵城市建设的框架，从而实现干旱半干旱区打造宜居城市、构建生态流域的目标。
2、操作层面，微观尺度的干旱半干旱区海绵城市建设为具体的海绵单元建设，重点结合景观设计方案，增加城市绿化率，尽可能多地收集雨水资源；中观尺度的干旱半干旱区海绵城市建设，落脚点在于土地利用控制性规划和城市设计领域，形成实体的城镇海绵系统；宏观尺度的干旱半干旱区海绵城市建设，重点在着眼于流域的统一规划管理体系建设，构建流域层面的水生态安全格局。
3、实证方面，结合兰州市地域狭小、建筑密度高及地理和气候等特点，兰州市海绵单元建设应重点关注绿色屋顶建设，并充分挖掘其他海绵设施的建设潜力。研究显示，以兰州市2017年兰州市建成区面积和37%的建筑密度计算，理想条件下，发展绿色屋顶可以为兰州市增加 117.41km2的城市绿地面积。另外，如果加上配套地面雨水花园、自然绿地和道路系统等，兰州市海绵单元的总面积将达到207.01km2，对于生态系统服务价值所贡献的增加量约为3.64-3.89亿元，实施改造方案后兰州市的年集水量理想值可达 0.86 亿 m3，集水潜力略高于兰州市目前年均生态环境用水量。
4、建议层面，以问题为导向，提出干旱半干旱区海绵城市建设的相关对策建议：（1）转变城市发展理念，摒弃忽视生态只求发展的城市建设思想，树立城市与自然和谐共处的可持续发展理念；（2）建立更加严格的法律制度体系，为水资源利用、水环境保护和海绵城市建设提供法律保障；（3）加强基础台站建设，推动基础数据透明和公开；（4）科学规划、理性施工，坚持城市建设规划与节水设施和生态环境保护“三同时”，以问题为导向，建设中技术措施应与建设地条件相符合；（5）鼓励公众参与，汲取公众智慧，充分发挥公众监督作用；（6）创新投、融资模式，鼓励社会资本投入到海绵城市建设中来，实现共商共建共享的新局面。