不透水面与地表径流时空相关性研究

发布时间：2020-10-24 20:28

　　 随着城市化进程加快,城市不透水面不断增加,城市径流污染、内涝等问题频发,由此带来的损失日益增加,城市不透水面与地表径流的关系已成为全球关注的热点。因此,开展不透水面与地表径流时空相关性研究对于指导区域的城市化过程、指导区域发展规划和改善区域生态环境有重要意义。本文以杭州市主城区为例,提出结合双重指数的线性光谱分解方法获取不透水面盖度、植被盖度和土壤盖度,提高了传统线性光谱分解方法的精度。利用此方法提取杭州市主城区1990-2017年的不透水面盖度、植被盖度和土壤盖度,在此基础上计算相关的景观格局指数。接着,以结合双重指数的线性光谱分解方法提取的结果作为SCS-CN模型(Soil Conservation Service Curve Number Method)的数据输入模拟1990-2017年杭州市主城区的地表径流。最后,运用相关分析和回归分析的方法对不透水面景观格局指数与地表径流进行分析,研究不透水面与模拟地表径流的时空演变特征,得到不透水面与模拟地表径流的关系。为验证结果的区域适应性,选取北京市主城区作为验证区域。结果表明:1)本文提出的方法与结论有较好的区域适应性,不受南北方的地区限制,结合双重指数的线性光谱分解方法可有效提高提取不透水面、植被和土壤的精度,为SCS-CN模型提供高精度的数据输入;利用SCS-CN模拟地表径流的方法通过与内涝点的叠置得到间接验证,表明模拟地表径流有较高的准确性。2)杭州研究区近30年不透水面聚集度较高且呈增长趋势,增长速率趋于平稳,上城区和下城区不透水面面积占比最高,不透水面密集度最高,江干区、西湖区和拱墅区的增长速率和增长强度相对较大;杭州研究区近30年模拟地表径流不断增长,220-240mm的径流由中心城区向四周辐射,上城区和下城区模拟地表径流最高,与不透水面的演变趋势总体一致。3)不透水面的空间格局与模拟地表径流高度相关,不透水面的斑块破碎度和数量与地表径流呈负相关,斑块所占景观比例、斑块密度、斑块聚集等与模拟地表径流正相关,可通过合理控制相关景观指标、优化不透水面空间格局控制地表径流。在此基础上提出了防止城市内涝的建议:增加花园、绿地等用地类型;减少大面积不透水面斑块,可将不透水面划分成更多的小斑块等。
【学位单位】：中国地质大学(北京)
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2019
【中图分类】：TU984;TU992;X16
【部分图文】：

为了改善这种情况，2016年起杭州市开始着重进行“海绵城市”的建设。本文以杭州市主城区为研究区，包括上城、下城、西湖、江干、拱墅5个区。研究区位于杭州市东北部（图2-1），地势低平，城市河网密布，降水强度大，降水频率高，排水系统不完善，易发内涝。图 2-1 杭州研究区地理位置与卫星影像（Landsat-8 假彩色合成）2.1.2 北京研究区北京为我国的首都，城市中心为 39°54′N，116°25′E，属于北温带湿润大陆季风气候，夏天天气炎热而且雨水较多，冬天气温较低，空气湿度低，春天和秋

2 研究区介绍及数据预处理天的时间较短暂。北京三面环山，西北部地势高、东南部地势低，地形地貌决了北京城区易发内涝。近年来，北京经济迅猛发展，各种摩天高楼拔地而起，透水面迅速扩张。但北京市排水官网设施老化，导致遇到暴雨时不能及时处理水，著名的 7.21 北京特大暴雨事件导致 79 人死亡，1 万多间房屋倒塌……与同时北京还是极度缺水的城市，因此北京市亟需进行城市低影响开发，合理利雨水，以达到大雨时蓄水，缺水时可以放水的效果。为验证南北方城市差异对本文的方法和结论没有影响，选取北京中心城区作为南北区适应性的验证区，北京中心城区包括东城、西城、海淀、朝阳、石景和丰台 6 个区。

杭州研究区高程图
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本文编号：2854943