上海浦东新区城市化进程对水系结构、连通性及其调蓄能力的影响研究

发布时间：2017-04-09 14:21

  本文关键词：上海浦东新区城市化进程对水系结构、连通性及其调蓄能力的影响研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：长三角地区河道纵横交错,湖泊星罗棋布,属于典型的“江南水网”。区域内的上海和苏锡常等城市经济发展迅速,城市化水平较高。其中,浦东新区更是中国快速城市化的典型案例。然而,伴随城市化进程的却是高强度人类活动对河网水系造成的干扰,大量河道被城市建设用地所取代,水系形态和结构发生改变,河流连通受到阻碍。水系结构与河流连通状况直接关系河道调蓄能力大小,而河道的天然调蓄能力是城市应对洪涝灾害的关键因素之一。因此,开展长三角水系结构、河湖连通与河道调蓄效应研究,对于提高区域防洪排涝能力、建设海绵城市和生态城市具有重要意义。依托与南京大学合作承担的水利部公益性项目“改善长三角水系结构与河湖连通研究”(编号：201201072),本文选择以上海市浦东新区为研究区域(考虑遥感影像资料前后一致性,研究区域不包含南汇区),借助GIS网格化技术、遥感数据解译技术,综合运用时间序列分析、GIS空间分析和空间自回归模型等方法,对快速城市化进程中河网水系结构、河流连通以及区域调蓄能力变化特征进行研究,探讨水系结构变化主要驱动因素和影响河流连通的主要城市化景观要素,对比分析河网调蓄效应与区域暴雨径流量,从而为保护河网水系、提高区域防洪排涝能力提供论证依据。论文的主要研究内容和成果如下：(1)从数量指标和结构指标两方面总结了研究区域水系变化特征规律,并对河网水系变化的驱动因素进行了分析。结果表明：①受人类活动影响,研究区域的河道总体长度、数量和面积明显减少,河网密度、水面率、村级河道发展系数等五个结构指标呈逐年下降趋势。但不同等级河道之间的变化存在差异,村级河道在研究时段内持续消亡,而市区级河道的数量、长度和面积却有一定程度的增长,说明城市化过程中存在重视主干河道,忽略村镇级末端支流的现象。②研究时段内,区域减少的水域面积多被工业用地、居住用地和道路交通用地等建设用地所取代；从空间分布看,研究区域西部地区水域面积明显少于东南部,但东南部的水域面积变化比西部更显著。在2006-2010年间,尽管研究区域的河道面积基本实现占补平衡,但补偿措施多为拓宽原有河道,说明河网水系保护存在只注重水面率、忽视水系结构的现象。(2)基于GIS网格化技术,将研究区域划分为100个2700*2700米的单元格,从更为细致的空间以及时间尺度分析城市化发展下河流连通性的差异,并尝试采用空间自回归模型来分析探讨影响河网水系连通性的主要城市景观因子。结果表明：①研究时段内,用于表征水系连通性的指标连接率β和实际结合度γ均有一定程度的下降,73%单元格的连接率β和75%单元格的实际结合度γ都有所减少,浦东新区水系网状结构受到很大影响。②从空间差异上看,2010年浦东新区东南部地区河流连通状况明显好于西部地区,但东南部地区1989年至2010年间河流连通性下降程度也较其他部分更为显著。这与浦东新区自西向东的城市化发展进程相关。③基于GeoDa软件构建的空间滞后模型结果显示,河公共建筑用地斑块数(NP)与水域平均斑块面积(AREA_MN)是影响河网水系连通性变化的主要因素,道路交通用地平均斑块面积(AREA_MN)、工业用地最大斑块指数(LPI),以及城市工业用地、居住用地和水域的散布与并列指数(IJI)对连通性变化也有一定影响。浦东新区在进行新一轮城市发展规划时,可以将以上景观格局因素考虑在内,恢复和保护河网水系连通性。(3)利用河网水系调蓄能力表征参数估算了河道调蓄能力变化,通过修正后的SCS模型概算降雨径流量,并与河网单位面积可调蓄容量进行对比。结果表明：①河道天然调蓄能力整体呈逐年递减趋势,不同等级河道调蓄能力变化有较大差异,村镇级河道的调蓄能力下降最为明显,而市区级河道的调蓄能力却有所增加。研究结果充分反映了低等级河道不断减少导致区域整体河网调蓄能力下降的事实。②研究区不同年份的径流量呈增加趋势,而河网水系的单位可调蓄容量却不断降低,两者矛盾越来越突出。就此,提出提高区域防洪排涝能力的相关建议。
【关键词】：城市化 水系结构 河网水系连通性 土地利用 调蓄能力
【学位授予单位】：华东师范大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TV213.4;P343
【目录】：

• 摘要6-8
• ABSTRACT8-15
• 1 绪论15-25
• 1.1 研究背景与意义15-16
• 1.2 国内外研究进展16-22
• 1.2.1 水系形态与结构研究16-18
• 1.2.2 水系连通研究18-20
• 1.2.3 水系调蓄能力研究20-22
• 1.3 研究区域与研究内容22-23
• 1.3.1 研究区域22-23
• 1.3.2 研究内容23
• 1.4 数据基础与研究框架23-25
• 1.4.1 数据基础23-24
• 1.4.2 研究框架24-25
• 2 浦东新区水系数量与结构变迁25-41
• 2.1 研究方法25
• 2.2 全区河网水系数量变化25-31
• 2.2.1 总体变化25-28
• 2.2.2 各级河流变化28-31
• 2.3 全区河网水系结构变化31-34
• 2.4 河网水系变化驱动因素分析34-41
• 2.4.1 河道填堵变更情况分析35-38
• 2.4.2 水域与其他土地利用类型的转化38-41
• 3 浦东新区水系连通变化及影响因素分析41-51
• 3.1 研究方法42-45
• 3.1.1 河流连通性变化42-43
• 3.1.2 城市景观格局变化43-44
• 3.1.3 空间自回归模型44-45
• 3.2 河流连通性变化分析45-46
• 3.3 城市景观格局变化对水系连通性影响的空间分析46-49
• 3.3.1 全局空间自相关分析46-47
• 3.3.2 空间自回归模型的建立和检验47-48
• 3.3.3 模型结果分析48-49
• 3.4 讨论与建议49-51
• 4 浦东新区河网水系变化对调蓄能力影响51-63
• 4.1 河网调蓄效应研究方法51
• 4.2 河网水系调蓄能力分析51-55
• 4.2.1 调蓄能力总体变化情况51-52
• 4.2.2 不同等级河道调蓄能力差异52-55
• 4.3 河网调蓄效应与区域径流量比较55-59
• 4.3.1 城市降雨径流量计算55-58
• 4.3.2 城市降雨径流量与单位面积可调蓄容量的比较58-59
• 4.4 基于防洪排涝能力的水系保护对策及其他相关措施59-63
• 4.4.1 区域防洪排涝能力不足原因分析59-60
• 4.4.2 提高区域防洪排涝能力建议60-63
• 5 研究结论与展望63-67
• 5.1 主要结论63-66
• 5.2 问题与展望66-67
• 参考文献67-72
• 致谢72

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本文编号：295466