城市建筑和交通基础设施物质时空代谢机制研究——以北京市为例

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    41801222
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    22.5万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    D0112.区域可持续发展
  • 结题年份:
    2021
  • 批准年份:
    2018
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2019-01-01 至2021-12-31

项目摘要

The rapid urbanization in China is unprecedented in terms of both speed and scale during the past three decades. China has been one of the most populous countries in the world with more than half of its population now living in cities. The high volume of construction activities for fulfilling people’s dwelling and transport demands in cities have resulted the increasing need for materials and energy and led to a number of environmental pollution in soil, water, and atmosphere. The aim of this study is to explore the material metabolism on multiple spatio-temporal scales and its mechanisms in construction, use, and demolition processes of urban buildings and transport infrastructures. A material spatio-temporal metabolism model integrating the bottom-up material flows analysis (MFA) and the geographic information system (GIS) will be developed to simulate material stocks and flows in Beijing’s buildings and transport infrastructures from 1980 to 2015. Simulated results are used to compile a comprehensive material inventory, quantify spatio-temporal patterns, and identify key drivers, processes, and nodes. This dynamic and spatially explicit material metabolism model can be further used to simulate the responses of material demands and allocations under several urban development and management scenarios and find the optimal solution. Our results could support urban mining assessment and cycle economy, help understanding of material metabolism and mechanisms, and should be useful for designing effective policies for city management and sustainability.
中国近三十年的快速城市化进程使得半数以上人口居住在城市中。为了满足城市居民的居住、出行等需求,修建了大量的建筑和交通基础设施,导致了对物质和能源需求的增长并引发了大气、水、土壤污染等诸多环境问题。本研究以北京为例,探究城市建筑和交通基础设施在建设、使用至废弃过程中物质的时空代谢机制。通过结合物质流分析和地理信息系统等方法,建立物质时空代谢模型,模拟1980-2015年北京市建筑和交通基础设施及其关键构筑物质的代谢过程,编制高分辨率物质存/流量综合清单,揭示其时空格局和驱动机制,辨识主要驱动因子、关键过程与节点。最终依据城市发展与政策管理情景,模拟城市对物质需求和分配的时空响应,提出城市优化实践策略与措施。研究结果可为城市矿产评估、循环经济发展提供数据支撑,为深入认识城市代谢规律提供科学依据,为制定有效的城市管理和可持续发展策略提供有力支持。

结项摘要

城市化引发了大量物质材料的生产、使用和废弃,导致了资源结构性短缺、环境持续恶化等诸多问题。本研究通过结合物质流分析和地理信息系统,构建城市建筑物质代谢模拟模型并通过该模型:(1)在城市尺度揭示建筑在建设、使用至废弃过程中物质代谢时空格局和驱动机制,评价了城市代谢的“副产物”——固废的产排特征及其环境影响;(2)在城市群尺度刻画了物质存量与社会经济指标之间的关系,分析了资源使用的区域差异性,为资源的可持续利用提供了数据支撑;(3)在全国尺度揭示了我国近三十年来城市扩张从水平扩张转向垂直增长的转变,阐释了其背后的物质积累与依赖,并指出物质存量能够更好地将城市与其居民的“福祉”水平联系到一起从而为城市规划及政策制定提供更加清晰的目标和指引。项目构建了城市建筑物质代谢模型1套,申请了软件著作权1项;发表了学术论文11篇,其中在本研究领域主流期刊上发表SCI检索论文7篇、具有国际影响力的国内科技期刊论文1篇、中文核心期刊论文2篇;培养了研究生2名,项目负责人凭借该项目得以顺利晋升副研究员职称。

项目成果

期刊论文数量(11)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Impacts of landscape changes on local and regional climate: a systematic review
景观变化对当地和区域气候的影响:系统评价
  • DOI:
    10.1007/s10980-020-01015-7
  • 发表时间:
    2020-04-24
  • 期刊:
    LANDSCAPE ECOLOGY
  • 影响因子:
    5.2
  • 作者:
    Cao, Qian;Liu, Yupeng;Wu, Jianguo
  • 通讯作者:
    Wu, Jianguo
以材料“创造”土地?——中国城市化进程的一个重要特征
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    生态学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    李佳佳;刘宇鹏;韩骥;张超;陈伟强;张力小
  • 通讯作者:
    张力小
Characterizing three dimensional (3-D) morphology of residential buildings by landscape metrics
通过景观指标表征住宅建筑的三维 (3-D) 形态
  • DOI:
    10.1007/s10980-020-01084-8
  • 发表时间:
    2020-08-06
  • 期刊:
    LANDSCAPE ECOLOGY
  • 影响因子:
    5.2
  • 作者:
    Liu, Yupeng;Chen, Chong;Chen, Wei-Qiang
  • 通讯作者:
    Chen, Wei-Qiang
Material dependence of cities and implications for regional sustainability
城市的物质依赖及其对区域可持续性的影响
  • DOI:
    10.1016/j.regsus.2020.07.001
  • 发表时间:
    2020-09
  • 期刊:
    Regional Sustainability
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Liu Yupeng;Li Jiajia;Duan Linlin;Dai Min;Chen Wei-Qiang
  • 通讯作者:
    Chen Wei-Qiang
Construction and demolition wastes in Beijing: Where they come from and where they go?
北京建拆垃圾:从哪里来,又到哪里去?
  • DOI:
    10.1177/0734242x20980819
  • 发表时间:
    2021-04-01
  • 期刊:
    WASTE MANAGEMENT & RESEARCH
  • 影响因子:
    3.9
  • 作者:
    Chen, Chong;Liu, Yupeng
  • 通讯作者:
    Liu, Yupeng

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其他文献

南海U形海疆线的生态环境分区特征
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    --
  • 发表时间:
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  • 期刊:
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  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    刘宇鹏
  • 通讯作者:
    刘宇鹏
深圳城市扩展模式的时空演变格局及驱动力分析
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2014
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  • 作者:
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基于多重分形的膝关节摆动信号特征提取与分类
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    2017
  • 期刊:
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  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    徐一平;邱天爽;刘宇鹏
  • 通讯作者:
    刘宇鹏

其他文献

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城市建筑三维格局演化对建材需求和碳排放的驱动机制研究
  • 批准号:
    42271298
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  • 资助金额:
    50 万元
  • 项目类别:
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课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

        graph TD
          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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