黄河流域由于自然环境、地理区位的特殊性,其人居环境处于不断变化的复杂过程中,并且始终面临着严峻挑战。而人居环境空间与自然、社会各要素的耦合过程,源于人地关系变化进程中呈现出的动态、综合、系统性的适应机制。因而揭示系统适应性机制是解决黄河流域人居环境困境的关键。为此,本文以“地方性与适应性”为视角,邀请来自黄河流域青海、甘肃、宁夏、内蒙古、陕西、山西、河南、山东等省区的专家学者,从自然地理、社会经济、城乡发展、遗产保护等视角解读黄河流域的人居环境特征,并为适应中国新型城镇化路径寻找可持续策略。核心观点如下：总体而言,黄河流域的人居环境适应性具有多尺度空间关联性和历史地理依赖性;黄河流域承担着重要的生态功能,但不同区段的自然环境面临着土地盐碱化、水土流失、环境污染等问题,需要推动人地耦合关系的绿色化;黄河流域特别是上游沿线聚落具有鲜明的开放性、民族文化多样性和交融性特色,多民族协同共荣发展是必由之路;黄河中上游因复杂的自然环境形成了窑洞等特殊的聚落空间,在快速城镇化进程中面临着转变和消失,留住传统聚落的文化基因,亟需分级分类推进其演化进程;黄河流域城市群的内外辐射带动是流域全境高质量发展的基础,城市结构的优化提升是推动高质量发展的重要途径,实现可持续发展还需要科技创新和产业结构转型升级。
黄河上游的河湟谷地是人类活动历史悠久的地区之一,是黄河沿线耕地开垦的最西端,聚落和耕地重建对黄河流域人类活动和全球变化研究具有重要的现实意义。通过梳理大量历史文献资料,建立了北宋后期（1117年）河湟谷地聚落和耕地数据库,以聚落空间分布为基础,运用网格化模型,重建了北宋后期河湟谷地耕地格局。结果表明：（1）北宋后期河湟谷地聚落集中分布在黄河、湟水河干流沿岸海拔相对较低、坡度较缓的河流冲积和洪积平原。（2）河湟谷地的耕地总面积为304.67 km2,分配有耕地的网格仅占全区的16.16%,垦殖率最高的网格仅为24.16%,其中,湟水河谷耕地分布网格约占全部的74.06%,黄河干流约占25.94%,说明北宋后期耕地开垦主要集中在湟水河流域。（3）从聚落分布的海拔高度来看,大部分耕地网格分布在海拔2600 m以下的川水地区,说明当时耕地分布范围不大,海拔高度极大地限制了耕地的分布,耕地主要分布在灌溉条件相对优越的地区。（4）基于聚落重建耕地空间格局,其结果符合耕地随聚落分布的事实,更具有可靠性。
地处黄河中游的无定河流域,是典型的过渡地带和生态脆弱地区。通过分析流域城镇格局的历史发展过程,以及这一过程中的人地耦合关系,结果表明：流域城镇枢纽地区,在唐代及以前为弓形,城镇空间布局的影响因素以自然因素为主;唐末以后为三角形,城镇空间布局的影响因素以人文因素为主。当代流域城镇格局继承了历史发展的脉络,但城镇发展动力主要是长城沿线的资源开发和城镇建设,这些活动对局部地区的植被覆盖产生了冲击型影响;同时以退耕还林、防风治沙等为代表的生态保护政策也已经显现出积极的效果。建议流域的城镇发展要合理确定人口与建设用地的发展规模、集中在榆横和靖边等主要城镇周边布局,并且以河流为骨架构建生态屏障。
黄河变迁史上的第三次大改道导致黄河突发北徙,彻底改变了泛滥区城市的自然和人文环境,是开展复杂人地耦合系统研究的理想区域。利用水平横剖面法、数理统计与GIS手段相结合的方法,探索黄泛城市的数目、时空变化特征和适应性类型。结果表明：（1）黄河7个行河期的决溢泛滥,产生29座受灾城市;（2）受灾城市总体分布广泛,但又相对集中分布在黄河决口所形成的洪积扇顶部附近,地势低洼的冀中平原以及黄、御等河流交汇处;（3）黄泛城市主要呈现出避河患迁城、因河患省并、原址加固防御、直接湮废四种适应性类型,以避河患迁城型居多,占45%;（4）朝廷政策和城市规模是影响城市在黄河突发灾害下的空间分异和适应性举措的重要人文因素。黄泛区受灾城市具有重要的地方性保存和可持续发展演进模式。建议将其纳入“黄河流域生态保护和高质量发展”国家战略,作为讲好黄河故事的重要区域。
研究历史时期黄河流域城市的空间格局演变,能够更好地理解人居环境的特点和发展脉络,对当今黄河流域生态保护、城镇发展有重要的现实价值。采用哈佛大学CHGIS数据库中城市时间序列数据,以及历史人口数据、流域和高程数据,通过实证分析,梳理黄河流域城市时空格局演变过程与影响因素。研究发现：（1）城市数量变化可划分为五个阶段。（2）一级延续稳定区,以今安阳为中心的河南北部城市高密集区和以今西安为中心的关中城市高密集区;以今济南、太原、洛阳为中心的次高密集区。二级延续稳定区分为五条重要的城市带,即渭河城市带、汾河城市带、鲁中山地北麓城市带、太行山东麓城市带及运河城市带。（3）城市重心迁移的平均距离为32 km,人口重心迁移的平均距离为95.78 km,城市和人口的分布有着较密切的联系。（4）气温、降水、高程、与河流的距离、黄河下游河道的变迁等自然因素,以及战争、都城转移和人工运河等人文因素共同影响了历史时期黄河流域城市的时空格局。
通过研究系统耦合协同评价体系,构建一个适宜大区域的评价生态文明建设和城市化情况的指标体系,借助该指标体系,从时空两个维度分析黄河经济带2008—2016年生态文明建设和城市化耦合协调发展状况、格局及空间关系。实证结果表明：（1）2008—2016年,黄河经济带生态文明建设成效并不显著,压力依然很大;城市化有所提升,但发展速度依然偏慢。两方面均不存在明显的龙头城市,且空间差异明显。（2）2008—2016年,研究区生态文明建设与城市化处于低度耦合阶段,协调度处于轻度失调状态,生态文明建设普遍滞后于城市化,表现出明显的空间异质性和行政指向性。（3）协调度表现出一定的空间依赖,存在一定的空间溢出效应,地理临近的区域更容易受高协调度区域的影响。
在“黄河战略”和推动供给侧结构性改革的双重背景下,考察沿黄城市商业空间格局对推动黄河流域城市经济高质量发展意义重大。以沿黄省会城市为例,通过核密度估计、标准差椭圆方法分析其商业空间结构,进而通过叠加分析方法探讨等级商业空间服务能力。结果表明：（1）市区人均社会消费品零售总额自黄河上游到下游总体呈现递增趋势,济南是典型的积极消费型城市;（2）沿黄省会城市商业空间格局呈现出串珠型、单核心型、基础网络型、成熟网络型;（3）城市商业空间结构越成熟,空间服务能力越强,济南市等级商业空间服务能力显著,郑州市最差。研究结果能够为新时期黄河流域高质量发展与国土空间规划提供科学参考。
通过构建包含时间趋势变量的超越对数生产函数形式的随机前沿分析模型,对黄河流域2008—2017年57个城市的土地集约利用效率与生态福利绩效进行了测度,借助偏离系数的耦合度模型、马尔科夫链以及地理探测器等方法从市域和省域层面探究了两者耦合度的动态演进规律,并阐明了耦合机理与驱动机制。研究发现：（1）各城市的土地集约利用效率稳中有进,而生态福利绩效却呈波动下降的态势,两者的耦合度经历了“先降后升”的阶段性演变过程。（2）大部分省份耦合度的变异系数表现出扩大的倾向,尚有近1/5的城市属于低发展度低协调度的耦合类型;耦合度在空间上呈现出“东北—西南”走向的分异格局,重心整体向西南方向移动,其类型演变以大概率保持原有类型和向相邻的类型转化为主。（3）在驱动因子探测中,经济发展解释力>自然条件解释力>社会文明解释力;因子交互作用以双因子增强效应为主,非线性增强效应为辅,且社会因子是最主要的交互对象。
城镇化是影响区域生态安全格局的重要因素,厘清城镇化与生态系统服务之间的关系,可为促进黄河流域生态保护与高质量发展提供决策参考。在分析2000—2018年黄河中游城镇化与生态系统服务时空格局的基础上,采用耦合协调度模型剖析了二者耦合关系的时空变化特征。研究发现：2000—2018年间,黄河中游地区综合城镇化水平提高72.24%,空间分布总体呈“南高北低”、以经济发达县区或城市群为中心向外递减的趋势;粮食生产、水源涵养、土壤保持和固碳服务量均呈增加趋势,且呈不同的空间分布态势;粮食生产、水源涵养、土壤保持和固碳服务与综合城镇化水平的耦合协调度总体呈上升趋势,但汾渭平原的耦合协调度普遍较低,而经济发达县区的耦合协调度普遍较高。
在核算黄河流域生态系统服务供给、需求及供需均衡度的基础上,分析国土空间格局演变与供需均衡度时空变化的共变趋势,采用相关分析和分位数回归方法测度各类国土空间对均衡度的影响及区域异质性。结果表明：（1）黄河流域国土空间格局及生态系统服务供需时空差异明显。下游和中上游沿河县域生活生产用地密集分布且2000—2015年增幅明显,生态系统服务供给增加与耕地和林地的分布一致,需求增加与人口密度和建设用地分布一致。（2）均衡度的时空变异受到国土空间格局演变的影响。不同均衡度水平下国土空间对均衡度的影响程度不同,且区域差异显著。（3）根据对均衡度产生影响的国土空间不同,不同区域应合理布局用地和发展政策以促进生态系统有效管理。
黄河流域是我国重要的生态屏障和经济区,其上游水源涵养区对黄河流域的生态可持续发展起着决定性的作用。因此,科学统筹城乡发展、合理划定城市增长边界（UGB）,对于黄河流域生态保护与城市高质量发展具有重要意义。以黄河上游典型城市临夏回族自治州为研究对象,基于土地利用及相关遥感数据,运用遥感生态指数（RSEI）、生态敏感性分析评估了临夏回族自治州的生态质量,并在此基础上,结合CA-Markov对比分析了有无生态环境质量评价条件下未来城市增长边界发展情况。结果表明：（1）2005—2015年,临夏回族自治州生态环境整体较差且逐年下降,2015年生态质量（RSEI）结果降至最低（0.38）。同时,生态敏感性也从中度敏感变为低度敏感。（2）2005—2015年,研究区城市扩张面积增长6.04 km2,通过CA-Markov模拟得到的2030年城市建设用地规模为95.88 km2,超出规划面积3.2 km2,城市扩张未得到有效约束。（3）RSEI-CA-Markov模拟2030年的城市建设用地为90.36 km2,小于政府规划面积2.32 km2,符合城市可持续发展要求。因此,基于RSEI-CA-Markov划定的黄河上游生态脆弱地区UGB具有更强的城市管理能力,有利于引导和实现城市可持续发展,也可对中国其他生态脆弱城市生态—经济协调发展提供参考依据。
在分析生态保护与高质量发展耦合机理的基础上,以省域为研究单元评价黄河流域生态保护与高质量发展的耦合协调度,并与长江经济带进行对比;利用面板VAR模型定量考察黄河流域生态保护与高质量发展的交互响应关系。主要结论如下：（1）研究期内黄河流域生态保护指数和高质量发展指数均呈现增长的趋势,总体均呈现中下游地区高于上游地区的格局。（2）研究期内黄河流域生态保护与高质量发展的耦合协调度整体呈现增长的态势,其中2003—2011年耦合协调度小于0.5,属于拮抗阶段;2012—2017年耦合协调度处于0.5~0.7之间,属于磨合阶段;耦合协调度总体呈现下游>中游>上游的空间格局,在省域层面山东和陕西的耦合协调度最大,宁夏和青海的耦合协调状况最差。（3）黄河流域的生态保护指数略高于全国平均水平,但低于长江经济带;高质量发展指数和耦合协调度都低于全国平均水平,与长江经济带的差距更大。（4）黄河流域生态保护与高质量发展两个子系统都存在正向累进效应和惯性发展特征,并且两者对于自身的影响程度都呈现逐步下降的态势,其中高质量发展对自身的影响程度下降更为明显;黄河流域生态保护与高质量发展具有正向促进作用,但由于生态保护和高质量发展水平偏低且内部发展不均衡,造成二者的作用机制不显著。
黄河上游地区生态环境脆弱,水土流失和土地退化等生态环境问题不断威胁着生态系统健康与人居环境质量。为探究黄河上游生态功能区生态环境安全状况,本文基于2000年、2010年和2018年的土地利用数据,借助生态系统服务模型、生态风险模型,定量分析了生态系统服务价值和生态风险指数的时空演变规律,并通过Z-score标准化的方法建设了四类生态分区。结果表明：（1）研究期内,各土地利用类型均发生不同程度变化,其中建设用地由于耕地和草地的转入增加最显著,增长面积为118 km2,增长率为46.36%。（2）研究区总体服务价值变化程度较小,生态系统服务以调节服务为主且草地提供价值最高。高服务价值区主要分布于临夏州西南部和卓尼县等植被覆盖度较高的地区。（3）研究区生态风险水平总体偏低,整体呈现“南北两端高、中间低”的分布特征,其中低、较低生态风险区占总面积的76%以上。（4）四类生态分区均发生了较小的变化,表明生态分区处于较为稳定的发展状态。不同生态分区的空间分布连续性差,其中以高生态系统服务价值—高生态风险区（I）最为典型。通过生态系统服务与生态风险（价值—风险）建设生态分区,可为协调区域人地关系与明确未来发展方向提供理论基础。
提高城市资源环境效率对流域高质量发展具有重要意义。采用基于非期望产出的SBM超效率模型和Malmquist-Luenberger指数,对2000年、2005年、2010年、2015年和2017年黄河流域地级以上城市的资源环境效率进行测算,并结合核密度函数分析其时空特征,应用Tobit模型测度城市资源环境效率的主要影响因素,以期为黄河流域资源环境提质增效提供有效参考。结果表明：近年来,黄河流域城市资源环境效率大致呈“U”型变化趋势,总体水平不高,非DEA有效城市的数量远多于DEA有效城市;城市全要素生产率呈下降态势,效率变化和纯技术效率变化呈改善趋势;产业结构和政府干预力度与资源环境效率呈正相关,经济发展水平、城镇化水平、能源消耗水平和环境治理水平对资源环境效率具有负向作用。
生态效率是区域发展质量和人地协调程度的综合体现。采用TOPSIS法测度2003—2017年黄河流域37个资源型城市的生态效率,借助泰尔指数、全局空间自相关和热点分析揭示其时空演变规律,利用面板Tobit回归模型探寻关键驱动因素。结果表明：（1）黄河流域资源型城市生态效率总体上以2007年为分水岭,先平稳、后上升;不同城市生态效率的增速和增幅差异较大,下游城市明显高于中、上游城市,再生型城市明显高于成长、成熟和衰退型城市。 （2）城市间生态效率差异大小先略微下降、后持续上升;生态效率空间格局由随机分布向集聚分布演变,低值集聚区从山西、河南交界处向山西中、北部移动,高值集聚区分布具有空间粘性,一直位于下游山东境内。（3）产业转型、科技创新、基础设施完善和区位条件对生态效率改善具有显著正向驱动作用,外向型经济、资源依赖和环境规制抑制生态效率提高,城镇化、工业化和外资利用对生态效率演变的影响不显著;不同类型资源型城市生态效率改善的主要驱动因素存在异质性。
立足流域主体功能优化概念内涵,系统性解析流域各类主体功能目标,基于流域主体功能评价指标体系建立以主体功能优化为目标导向的流域主体功能水资源分配机制,通过遗传算法求解多目标优化模型得到2017年黄河流域9省、自治区的四类水资源分配方案。研究结果表明：（1）流域主体功能实现水资源分配机制,使黄河流域最大可能节水23.01亿m3。（2）流域主体功能水资源分配机制给黄河流域主体功能实现分别带来4344.48亿元的生产功能增量、991.35亿元的生态功能价值增量,可多承载8194.84万人口。（3）减少宁夏和山东的农业用水及内蒙古工业用水分配对黄河流域水资源优化分配至关重要。
黄河水沙变化关乎黄河流域生态安全和全流域的高质量发展。近年来黄河水量出现大幅锐减,制约了当地社会经济和下游可持续发展。量化气候变化和人类活动对径流量减少的贡献对于解析黄河水沙变化动因具有重要意义。由于研究尺度和研究方法的不同,径流量变化的因素和影响程度存在较大差异。本文采用MK趋势检验和双累积曲线法系统分析黄河中游河龙区间四个典型流域（皇甫川、窟野河、无定河、延河）1960—2015年间水文要素的变化趋势,利用Budyko水热平衡方程阐明气候变化和人类活动对流域径流变化的作用。结果表明：1960—2015年皇甫川、窟野河、无定河、延河流域径流量均显著下降（P<0.01）,且径流量均在1979年和1999年前后发生突变,而降水量变化不显著。同基准期（1960—1979年）相比,P2时期（1980—1999年）气候变化对径流减少的贡献率达64%~76%;随着退耕还林还草工程的大规模实施,P3时期（2000—2015年）人类活动成为径流减少的主要影响因素,其贡献率达71%~88%。
