城镇化背景下土地利用变化对河流水环境的影响

发布时间：2018-06-15 00:52

本文选题：太湖西苕溪流域 + 城镇化　；参考：《南京大学》2015年硕士论文

【摘要】：太湖流域作为城市化快速发展的地区之一,频繁发生的水污染现象使得区域环境的可持续发展面临威胁。强烈的人类活动不仅使得其土地利用结构和功能发生改变,也直接影响了河流景观格局以及流域水环境系统的健康发展。在此背景下,如何寻求一个基本流量来维持河流生态系统的正常更新循环并协调人类对水资源的需求量成为一个热点问题,同时在了解区域水环境现状的基础上,探究城镇化下土地利用变化与河流水质的响应关系,也能为日后的城市规划以及水环境保护提供理论基础。本文以太湖流域西苕溪为研究对象,从多学科研究角度出发,综合运用水文学、生态学、景观生态学等研究方法,以水环境为主线,以环境流量作为切入点,综合利用土地利用以及水质数据,借助ArcGIS、冗余分析等软件,考虑到人类活动的强烈干扰和流域的环境特征,在河流的水环境评价分区分功能,水量评价中引入人类活动及用水指标,水质评价中选取适合于有机污染比较严重的综合水质标识指数法,并创新性的加入客观熵权法赋多指标权重对其进行修正,以定量角度研究水量丰富地区的环境流量综合评价,同时对流域不同空间尺度下的土地利用结构现状、土地利用类型、格局的变化特征以及二者与水环境的响应关系进行了较为系统的探析,力争弥补该区域相关研究的不足,并在此基础上给出了城镇化下流域水环境质量的调控措施。(1)剖析了流域水环境现状首先对西苕溪流域2010年的水环境特征进行识别,采用Spearman筛选适宜的水质指标,发现TN、BOD5和DO测值常低于地表水功能区划最低值,且汛期的整体水质状况呈现劣V类不达标,非汛期呈现Ⅲ类基本达标。进而在此基础上,本文选用修正后的环境流量评价分析方法进行水质水量综合计算,结果发现从水量角度看浒溪与西苕溪干流不达标,水质角度看西苕溪干流严重不达标,也即综合评价水环境现状为:除浒溪和西苕溪干流之外,其余的子流域水环境综合评价均达标,而针对西溪而言,新修正后的综合水质标识指数法中水质因子TP的指标权重变大,对比旧有的评价方法,熵权法赋指标权重更充分考虑了各个子流域之间的相互联系,相比于均值法和传统加权法,结果更具合理性。(2)识别了城镇化背景下土地利用变化特征采用GIS分析技术对西苕溪流域2001年和2010年的土地利用数据进行叠加分析,从时间上讲,城镇用地快速增加,占比由0.76%增加到8.87%,而林地则大幅度减少,由82.32%降低到67.86%;而在空间上,5个子流域基本都保持有城镇用地增加而旱地和林地的面积减少的趋势,尤其是西溪的城镇用地由0.08hm2骤然增加到23.93hm2,其局部相对变化率是远超过整个区域城镇用地变化率的,且整个流域突出表现为城镇用地由旱地和林地大量转入。(3)探讨了城镇化背景下土地利用变化与水质的响应关系为了探讨流域土地利用变化与河流水质的响应关系,首先利用GIS获取不同空间尺度的土地利用类型面积比,由景观格局分析软件计算不同空间尺度下各个子流域的土地利用格局指标,进而采用冗余分析法和构建回归模型,结果表明①土地利用类型与河流水质存在明显的尺度性依赖,表现为城镇用地、水田和旱地与除DO外的所有水质因子呈现正相关,林地则恰好相反,且汛期和非汛期表现的规律一致,不存在季节性差异,即城镇面积的增加将造成不透水面的增加,水质恶化,而林地的面积增加则能改善水环境质量;②土地利用格局与河流水质的相关性表现为汛期和非汛期一样的规律,即多样性指数(SHDI)、斑块结合度(COHE)以及斑块散布与并列指数(IJI)在不同空间尺度下与除DO以外的水质指标负相关,而斑块密度(PD)与平均形状指数(SH_MN)则与之呈现正相关。也即PD和SH_MN越大,越有利于河流水质的改善;而COHE越大,SHDI、IJI越复杂,可能会导致河流水质的劣化。(4)提出了水环境综合调控措施结合西苕溪流域的自然环境与旅游发展现状,可划分部分景观保护区,加强面源污染如生活污水等的排放,加强集中治理,加快城市污水管网的安装,同时进一步控制城市旅游陆源污染。
[Abstract]:This paper takes Xitiaoxi River in Taihu basin as the research object , and studies the relationship between land use change and river water quality . In this background , it is possible to search for a basic flow to maintain the normal renewal cycle of river ecosystem and to coordinate the development of water environment . ( 1 ) The water environment characteristics of Xitiaoxi river basin are identified firstly by analyzing the present situation of water environment in Xitiaoxi basin . In this paper , it is found that the index weight of water quality factor TP in Xitiaoxi river basin is more reasonable than that of Huxi and Xitiaoxi . ( 3 ) The relationship between land use change and water quality is discussed in this paper . In order to study the relationship between land use change and river water quality , the paper uses GIS to acquire land use pattern area ratio of different spatial scales .
【学位授予单位】：南京大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：X52

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