長(zhǎng)江三角洲地區(qū)城市化對(duì)流域水系與水文過程的影響

內(nèi)容概要

《長(zhǎng)江三角洲地區(qū)城市化對(duì)流域水系與水文過程的影響》針對(duì)長(zhǎng)江三角洲地區(qū)城市化快速發(fā)展所引起的流域下墊面、河流水系以及水文過程的變化，系統(tǒng)開展了城市化發(fā)展下的水文效應(yīng)研究。書中首先基于不同時(shí)期遙感影像解譯，對(duì)比分析了城市化對(duì)流域下墊面的影響；通過不同時(shí)期地形圖疊加，探討了城市化對(duì)河流水系的影響。其次借助長(zhǎng)系列降雨徑流資料，揭示了城市化對(duì)降雨徑流的影響；通過對(duì)平原水網(wǎng)地區(qū)水位過程的變化分析，探討了城市化對(duì)水位過程的影響。在此基礎(chǔ)上，基于城市化小流域?qū)嶒?yàn)觀測(cè)以及水文模型的計(jì)算分析，模擬預(yù)測(cè)了城市化對(duì)降雨徑流與暴雨洪水的影響；并通過景觀格局、水生態(tài)環(huán)境變化研究，分析了城市化對(duì)生態(tài)環(huán)境的影響。
《長(zhǎng)江三角洲地區(qū)城市化對(duì)流域水系與水文過程的影響》可為我國(guó)城市化發(fā)展對(duì)流域水文、水資源與水環(huán)境影響的研究提供參考，也可供地理、水利、生態(tài)、環(huán)境科學(xué)、資源與可持續(xù)發(fā)展等相關(guān)領(lǐng)域的科學(xué)研究人員、工程技術(shù)人員、管理決策人員及大專院校、科研院所師生使用和參考。

書籍目錄

前言第一章 概述1.1 城市化與水文過程1.2 國(guó)內(nèi)外研究進(jìn)展1.3 主要研究?jī)?nèi)容與方法1.3.1 研究?jī)?nèi)容1.3.2 研究方法1.4 主要成果簡(jiǎn)述1.4.1 研究分析途徑1.4.2 研究成果分析第二章 長(zhǎng)江三角洲地區(qū)城市化與流域下墊面變化特征分析2.1 區(qū)域概況2.1.1 區(qū)域位置2.1.2 自然地理特征2.2 城市化進(jìn)程分析2.2.1 城市化指標(biāo)2.2.2 城市化進(jìn)程2.3 下墊面特征的遙感信息提取2.3.1 數(shù)據(jù)源的選取2.3.2 下墊面特征的提取2.4 城市化進(jìn)程中的下墊面變化2.4.1 總體下墊面時(shí)空變化特征2.4.2 各區(qū)域下墊面變化分析2.5 小結(jié)第三章 長(zhǎng)江三角洲地區(qū)城市化進(jìn)程中水系格局變化3.1 武澄錫虞區(qū)與陽(yáng)澄淀泖區(qū)城市化進(jìn)程中水系格局變化3.1.1 水系提取、分級(jí)與指標(biāo)選取3.1.2 水系變化特征分析3.1.3 水系演變影響因素分析3.2 杭嘉湖區(qū)城市化進(jìn)程中水系格局變化3.2.1 水系提取分析3.2.2 水系特征變化3.2.3 河網(wǎng)結(jié)構(gòu)變化3.2.4 水系演變影響因素分析3.3 浦西區(qū)和浦東區(qū)城市化進(jìn)程中河道水面變化3.3.1 水系提取分析3.3.2 河道變化分析3.4 秦淮河區(qū)城市化進(jìn)程中水系格局變化3.4.1 水系提取分析3.4.2 評(píng)價(jià)分析指標(biāo)分析3.4.3 水系變化與影響因素分析3.5 鄞東南平原區(qū)城市化進(jìn)程中水系格局變化3.5.1 水系提取分析3.5.2 水系變化特征3.5.3 水系演變影響因素分析3.6 城市化發(fā)展對(duì)水系衰減影響分析3.6.1 影響因素分析3.6.2 河流保護(hù)分析3.7 長(zhǎng)三角水系變化特征第四章 長(zhǎng)江三角洲地區(qū)城市化對(duì)降雨徑流的影響4.1 城市化對(duì)降雨的影響4.1.1 資料與站點(diǎn)的選擇4.1.2 城市化對(duì)年雨量的影響4.1.3 城市化對(duì)汛期雨量的影響4.1.4 城市化對(duì)冬季雨量的影響4.1.5 城市化對(duì)不同量級(jí)降雨的影響4.1.6 城市化對(duì)降雨影響的趨勢(shì)分析4.1.7 不同時(shí)期降雨集中度和集中期比較4.2 城市化對(duì)太湖平原產(chǎn)水量的影響4.2.1 土地利用變化與流域產(chǎn)水量4.2.2 月產(chǎn)水量計(jì)算模型4.2.3 產(chǎn)水量變化與太湖水位4.3 城市化對(duì)徑流的長(zhǎng)期影響4.3.1 苕溪流域概況4.3.2 數(shù)據(jù)基礎(chǔ)4.3.3 西苕溪模擬分析結(jié)果4.3.4 東苕溪模擬分析結(jié)果4.4 小結(jié)第五章 長(zhǎng)江三角洲地區(qū)城市化對(duì)河網(wǎng)水位及水系調(diào)蓄能力的影響5.1 太湖腹部區(qū)城市化進(jìn)程中水位過程變化5.1.1 水文變異指標(biāo)分析5.1.2 河網(wǎng)極值水位時(shí)空變化5.1.3 水位歷時(shí)曲線分析5.2 太湖腹部區(qū)水位變化與城鎮(zhèn)化的關(guān)系5.2.1 研究區(qū)水系與水位分形之間關(guān)系5.2.2 水位變化對(duì)城鎮(zhèn)化的響應(yīng)5.3 太湖腹部區(qū)水系調(diào)蓄能力變化5.3.1 調(diào)蓄能力的地區(qū)差異5.3.2 不同年代調(diào)蓄能力的變化5.3.3 不同等級(jí)河道的調(diào)蓄能力差異5.4 長(zhǎng)江三角洲其他地區(qū)水位過程變化5.4.1 秦淮河地區(qū)5.4.2 奉化江流域5.4.3 杭嘉湖地區(qū)5.5 小結(jié)第六章 城鎮(zhèn)化小流域水文實(shí)驗(yàn)觀測(cè)與計(jì)算分析6.1 城鎮(zhèn)化水文實(shí)驗(yàn)方法6.2 城鎮(zhèn)化水文實(shí)驗(yàn)區(qū)的選擇與設(shè)計(jì)6.2.1 城鎮(zhèn)化小區(qū)的暴雨洪水實(shí)驗(yàn)6.2.2 不同類型小流域?qū)Ρ葘?shí)驗(yàn)觀測(cè)6.3 實(shí)驗(yàn)觀測(cè)成果與分析6.3.1 城鎮(zhèn)化小區(qū)的實(shí)驗(yàn)觀測(cè)與計(jì)算分析6.3.2 城鎮(zhèn)化實(shí)驗(yàn)小區(qū)暴雨洪水模擬6.3.3 不同類型實(shí)驗(yàn)區(qū)觀測(cè)結(jié)果分析6.4 小結(jié)第七章 城鎮(zhèn)化水文效應(yīng)的模擬與預(yù)測(cè)7.1 流域城鎮(zhèn)化長(zhǎng)期水文效應(yīng)的模擬與預(yù)測(cè)7.1.1 模擬模型的建立7.1.2 城鎮(zhèn)化水文效應(yīng)的模擬分析7.1.3 城鎮(zhèn)化水文效應(yīng)的預(yù)測(cè)分析7.2 流域城鎮(zhèn)化對(duì)暴雨洪水的影響7.2.1 暴雨洪水模型的建立7.2.2 城鎮(zhèn)化下暴雨洪水模擬7.2.3 城鎮(zhèn)化對(duì)暴雨洪水影響預(yù)測(cè)分析7.3 小結(jié)第八章 長(zhǎng)江三角洲地區(qū)城市化對(duì)生態(tài)環(huán)境的影響8.1 研究區(qū)概況及城市化特征8.1.1 杭嘉湖地區(qū)概況8.1.2 杭嘉湖地區(qū)城市化特征8.2 城市景觀格局變化8.2.1 城市化綜合水平8.2.2 景觀動(dòng)態(tài)變化分析8.2.3 城市化與景觀動(dòng)態(tài)變化的關(guān)系研究8.3 城市水環(huán)境變化8.3.1 城市周邊區(qū)域水環(huán)境概況8.3.2 控制站點(diǎn)的水質(zhì)情況8.3.3 城市環(huán)境熵值模型8.4 城市化對(duì)生態(tài)系統(tǒng)健康的影響8.4.1 主要指標(biāo)的計(jì)算8.4.2 生態(tài)系統(tǒng)的健康評(píng)價(jià)8.5 城市化對(duì)濕地生態(tài)的影響8.5.1 城市化對(duì)濕地景觀格局的影響8.5.2 城市化對(duì)濕地生態(tài)環(huán)境需水的影響8.5.3 城市化對(duì)濕地綜合生態(tài)安全的影響8.5.4 杭嘉湖地區(qū)“城市-濕地”系統(tǒng)耦合協(xié)調(diào)分析8.6 城市化過程中的生態(tài)環(huán)境效應(yīng)第九章 結(jié)論與展望9.1 主要結(jié)論9.2 展望分析參考文獻(xiàn)

章節(jié)摘錄

第一章  概  述1.1  城市化與水文過程水文過程是氣象因素與下墊面條件共同作用的結(jié)果。隨著城市化的快速發(fā)展，流域下墊面土地利用方式與河流水系形態(tài)結(jié)構(gòu)產(chǎn)生了較大變化，流域內(nèi)的降雨徑流形成規(guī)律發(fā)生改變，最終導(dǎo)致流域水文過程的變化。由此，引發(fā)了洪澇災(zāi)害現(xiàn)象頻繁發(fā)生、河流水質(zhì)惡化等一系列水文、水資源與水環(huán)境問題。當(dāng)前城市化發(fā)展對(duì)流域下墊面、河流水系以及水文過程的影響已成為人們十分關(guān)注的問題。長(zhǎng)江三角洲是當(dāng)前世界上最大的三角洲之一，也是世界上最大的都市圈（城市化群）之一。它以約占全國(guó)1%的土地和6%的人口，創(chuàng)造了全國(guó)17%的國(guó)內(nèi)生產(chǎn)總值（GDP），是我國(guó)經(jīng)濟(jì)最發(fā)達(dá)的地區(qū)之一。然而，隨著經(jīng)濟(jì)的迅猛發(fā)展，工業(yè)化及城鎮(zhèn)規(guī)模的不斷擴(kuò)大，洪澇災(zāi)害以及水環(huán)境惡化問題也隨之加劇。長(zhǎng)江三角洲地區(qū)洪澇災(zāi)害頻發(fā)及水環(huán)境惡化現(xiàn)象的出現(xiàn)，與該區(qū)氣象因素、下墊面條件、自然地理狀況以及人類活動(dòng)密切相關(guān)。其中，地理特征和流域水系特點(diǎn)決定了其洪澇多發(fā)性，而區(qū)域內(nèi)河網(wǎng)密度大幅度減小、河網(wǎng)結(jié)構(gòu)趨于簡(jiǎn)單，導(dǎo)致了該區(qū)洪澇災(zāi)害頻繁發(fā)生、水污染狀況不斷加劇。此外，氣候變化和土地利用/覆蓋變化使得該區(qū)水循環(huán)過程發(fā)生較大改變，而城市化所引起的河流水系變化則對(duì)洪水過程產(chǎn)生顯著影響，同時(shí)河流水系功能衰減與河道淤積也使得河流自凈能力下降。在各種因素的綜合作用下，長(zhǎng)江三角洲地區(qū)洪澇災(zāi)害頻繁發(fā)生，水環(huán)境問題日趨嚴(yán)重，在很大程度上制約了其現(xiàn)代化建設(shè)的進(jìn)程與可持續(xù)發(fā)展。因此，探討該地區(qū)城市化發(fā)展對(duì)流域下墊面地表覆蓋與河流水系的影響，分析下墊面及河流水系變化對(duì)降雨徑流、河道水位等水文循環(huán)要素的影響，既有利于城市化進(jìn)程中流域防洪減災(zāi)的研究，也可對(duì)變化環(huán)境下水文特征與洪澇變化規(guī)律有更深入的了解?；诔鞘谢瘜?duì)洪澇孕災(zāi)環(huán)境影響等防洪減災(zāi)研究的迫切性和必要性，本書開展了城市化對(duì)河流水系與水文過程影響的研究，主要涉及以城市化為代表的人類活動(dòng)對(duì)河流水系的影響、流域下墊面及河流水系變化對(duì)流域水循環(huán)和水文特征的影響、水循環(huán)和水文過程變化對(duì)洪水過程以及水環(huán)境的影響等方面的探討分析。其研究?jī)?nèi)容不僅有利于對(duì)新形勢(shì)下城市化地區(qū)水文特征變化規(guī)律的深入了解，還可為我國(guó)東部城市化地區(qū)防洪減災(zāi)及水資源持續(xù)利用提供決策依據(jù)；其研究成果必將為當(dāng)前人水關(guān)系研究提供良好的素材及有力的技術(shù)支持，為我國(guó)東部其他城市化高度發(fā)展地區(qū)的河流保護(hù)、洪澇災(zāi)害防御、水環(huán)境保護(hù)以及水資源可持續(xù)利用的研究提供較好的借鑒和參考。1.2  國(guó)內(nèi)外研究進(jìn)展城市化（也稱為城鎮(zhèn)化①）是人類社會(huì)發(fā)展的必然進(jìn)程，其發(fā)展給流域下墊面的土地利用方式以及地表覆蓋帶來較大影響。城鎮(zhèn)和工礦企業(yè)規(guī)模的不斷擴(kuò)大，使得流域下墊面由透水性較好的農(nóng)業(yè)用地向透水性較差的城鎮(zhèn)用地轉(zhuǎn)變，原有的河道水系被人工排水渠道、管網(wǎng)所代替，下墊面的產(chǎn)、匯流條件發(fā)生了很大變化。因而，城市化的水文過程的獨(dú)特性，促使了對(duì)城市水文的研究。近年來，隨著我國(guó)城市化進(jìn)程的加快，城市水資源短缺、洪澇災(zāi)害加劇以及水環(huán)境惡化等城市水問題日趨引起了人們關(guān)注，城市化水文效應(yīng)以及城市化對(duì)洪澇風(fēng)險(xiǎn)與孕災(zāi)環(huán)境的影響已成為當(dāng)前人們關(guān)注的熱點(diǎn)領(lǐng)域。城市化對(duì)河流水系、水循環(huán)以及水文過程的影響也是國(guó)際水文研究中備受關(guān)注的問題之一。國(guó)外從20世紀(jì)60年代起就開始關(guān)注城市化對(duì)水文過程的影響。70年代歐美等發(fā)達(dá)國(guó)家相繼開展一些城市水文的研究與實(shí)驗(yàn)觀測(cè)工作。1975年UNESCO“水文十年”計(jì)劃中就已開始城市化對(duì)水文影響的研究，同時(shí)許多學(xué)者相繼開始進(jìn)行有關(guān)土地利用/地表覆蓋變化對(duì)河流變化與水文過程影響等方面的工作，且一些城市水文實(shí)驗(yàn)觀測(cè)以及遙感和GIS技術(shù)逐漸應(yīng)用到水文領(lǐng)域。此外，城市河流水生態(tài)與水環(huán)境問題也不斷受到重視，尤其是日本學(xué)者在城市河流的自然治理方面進(jìn)行了較深入的研究。80年代以來，隨著國(guó)內(nèi)城市化進(jìn)程的加快，我國(guó)也陸續(xù)開展了城市水文的研究工作。目前，國(guó)內(nèi)外在城市化進(jìn)程對(duì)河流水系、城市氣候與水循環(huán)、城市暴雨洪水、城市水文模型、城市水生態(tài)環(huán)境以及城市水安全的影響等方面已取得一批有價(jià)值的研究成果，但這些研究工作尚未能綜合開展，基本是以單個(gè)城市或城市內(nèi)的匯水單元進(jìn)行的。1）城市化等人類活動(dòng)對(duì)流域下墊面與河流水系的影響隨著城市化的發(fā)展，土地利用方式發(fā)生變化，尤其是河道渠化以及城市給排水管網(wǎng)的建設(shè)使流域內(nèi)原有水循環(huán)路線發(fā)生較大變化。為此國(guó)外研究主要集中在土地利用變化、河流泥沙以及河道渠化等方面（Hooke，2005；James，2006），2006年召開的國(guó)際地貌學(xué)大會(huì)還以“人類在改變河流系統(tǒng)中的作用”為主題開展研討。國(guó)內(nèi)早期從河流地貌學(xué)以及河流水沙動(dòng)力學(xué)角度來研究長(zhǎng)江、黃河等大江大河的中下游河流水系變化。近年來隨著城市化的快速發(fā)展，眾多河流水系相繼消失，河道人工渠化嚴(yán)重，且河網(wǎng)形態(tài)結(jié)構(gòu)發(fā)生不同程度的改變，由此引發(fā)的洪澇干旱、水質(zhì)惡化等問題日趨嚴(yán)重。與此同時(shí)，人們對(duì)河流變化規(guī)律研究的重視程度也日益增強(qiáng)，并開始從防洪、排澇以及水生態(tài)環(huán)境保護(hù)的角度對(duì)河流水系變化開展研究分析。目前，國(guó)內(nèi)在城市化對(duì)河流水系影響方面已開展一些研究，楊凱、袁雯（2005）從水環(huán)境角度對(duì)上海市河網(wǎng)水系變化開展諸多研究；陳德超等對(duì)上海城市化進(jìn)程中的河網(wǎng)水系演化進(jìn)行研討，不僅揭示出上海河網(wǎng)水系因城市化銳減，還提出河流自然排水功能下降、徑流系數(shù)增加不利于排水的結(jié)論；而陳云霞等（2006）則從洪澇災(zāi)害角度對(duì)城市水系的變化開展研究。但國(guó)內(nèi)外對(duì)水系結(jié)構(gòu)的研究主要集中于自然狀態(tài)或局部小流域，并且以自然樹枝狀水系形態(tài)較為多見，而對(duì)大規(guī)模高度城市化的平原河網(wǎng)地區(qū)水系結(jié)構(gòu)的表征方法及其規(guī)律的研究相對(duì)較少，河網(wǎng)地區(qū)分類中難以直接采用Horton與Strahler河流分級(jí)體系，一定程度上影響了平原河網(wǎng)地區(qū)水系形態(tài)的研究。目前，城市化下河流水系變化對(duì)水文過程影響等方面的研究仍處于起步階段，相關(guān)的研究工作亟需開展。2）城市化對(duì)降雨的影響早在20世紀(jì)初，眾多學(xué)者就開始關(guān)注城市降水方面的觀測(cè)分析研究，并從理論上證實(shí)了城市“熱島”和“雨島”效應(yīng)。目前國(guó)外已有許多相關(guān)研究成果，國(guó)外學(xué)者通過比較圣路易斯、華盛頓、斯德哥爾摩等城市以及同期不發(fā)達(dá)的城市或郊區(qū)，得出城區(qū)降雨量呈顯著增加趨勢(shì)的結(jié)論。20世紀(jì)60年代以來，國(guó)內(nèi)在廣州、上海、南京與杭州等一些大城市也曾開展類似研究（朱元?等，1991）。其中，周建康（2003）對(duì)南京降雨量的統(tǒng)計(jì)分析表明，該區(qū)域發(fā)生大雨、暴雨的頻率及年降雨量均呈現(xiàn)增加趨勢(shì)；周桂明（1989）發(fā)現(xiàn)杭州的城市環(huán)境變化使降雨量增加了約13%～15%；李天杰（1995）指出城市化對(duì)上海存在顯著的增雨效應(yīng)；李娜等（2006）就蘇州城市化對(duì)降雨的影響進(jìn)行分析，認(rèn)為城市化對(duì)年雨量、汛期雨量和最大日雨量都有不同程度的增加作用，其中對(duì)最大日雨量的影響最為顯著。同時(shí)，北京、天津等城市開展了城市化對(duì)氣候和降雨的影響研究，利用一些城市小區(qū)實(shí)驗(yàn)觀測(cè)資料，通過統(tǒng)計(jì)分析、頻率計(jì)算和推理公式的方法，對(duì)城市降雨、設(shè)計(jì)暴雨和洪水進(jìn)行計(jì)算（楊凱，1993；李蝶娟、劉俊，1999）。然而，城市化對(duì)降雨的影響仍存在一定的不確定性，更深層次的規(guī)律及機(jī)理還有待進(jìn)一步研究探討。3）城市化對(duì)徑流與洪水影響目前主要采用概念性水文模型來模擬分析城市化進(jìn)程中降雨徑流、暴雨洪水以及河流水環(huán)境變化狀況。如國(guó)外學(xué)者采用美國(guó)水土保持局的SCS模型計(jì)算方法，分析相同雨量條件、不同下墊面狀況下，城市化對(duì)徑流的長(zhǎng)期影響（Bhadurietal.，2001；Hundecha，2004）。目前這方面分析較多采用美國(guó)的SWAT模型和HEC模型，并已取得較好的模擬效果。在模擬分析時(shí)，首先通過研究流域的實(shí)測(cè)降雨徑流資料確定模型參數(shù)，調(diào)試好所選水文模型，并進(jìn)行驗(yàn)證分析；然后選擇相同的典型降雨序列作為輸入，根據(jù)未來城市化發(fā)展下各種土地利用與地表覆蓋變化狀況，借助GIS空間數(shù)據(jù)庫(kù)，通過圖形疊加分析計(jì)算，模擬預(yù)測(cè)未來城市化發(fā)展對(duì)徑流、洪水以及水質(zhì)過程的影響。而對(duì)城市化小區(qū)水文計(jì)算，目前廣泛采用城市暴雨洪水模型。國(guó)外較著名的城市水文模型有SWMM、STORM、ILLUDAS等。這些模型大多將城市劃分成不同大小的匯水小區(qū)，采用Horton或Philip下滲公式計(jì)算透水面積基礎(chǔ)上的產(chǎn)流，應(yīng)用簡(jiǎn)化非穩(wěn)定流方程及動(dòng)力波理論計(jì)算地面和管網(wǎng)匯流。近年來，我國(guó)在城市暴雨洪水綜合模擬方面也取得一些可喜成果，如劉俊等（2006）對(duì)SWMM模型加以改進(jìn)，提高了其在我國(guó)城市暴雨洪水中的實(shí)用價(jià)值；徐向陽(yáng)（1998）針對(duì)平原城市的雨洪過程，提出了針對(duì)平原城市特點(diǎn)的計(jì)算模型，包括產(chǎn)流子模型、坡面匯流子模型、管網(wǎng)匯流子模型和河網(wǎng)匯流子模型，經(jīng)驗(yàn)證表明成果較為合理可靠。4）城市化水文效應(yīng)實(shí)驗(yàn)研究國(guó)外已開展了許多觀測(cè)研究。美國(guó)學(xué)者Witala早在1961年，通過對(duì)密歇根州RedRun流域的觀測(cè)分析，得出城市化發(fā)展使洪峰流量達(dá)到未開發(fā)時(shí)的2～5倍，遲滯時(shí)間是開發(fā)前的1/5～1/2，以及城市化導(dǎo)致流域洪水更加頻繁的結(jié)論。國(guó)內(nèi)城市水文實(shí)驗(yàn)研究的起步相對(duì)較晚。1988年，北京市水文總站設(shè)置了四個(gè)城市功能的典型實(shí)驗(yàn)區(qū)，開始觀測(cè)不同城市化程度及不同土地利用狀況下暴雨洪水過程的變化。吳學(xué)鵬等（1992）通過實(shí)際觀測(cè)和概化模型實(shí)驗(yàn)提出當(dāng)不透水面積比例超過20%時(shí)，城市化影響明顯；徐向陽(yáng)（1998）和劉俊等（2006）結(jié)合實(shí)驗(yàn)觀測(cè)并應(yīng)用SWMM模型，分別就上海市、北京市集水小區(qū)城市化發(fā)展對(duì)雨洪的影響進(jìn)行分析，結(jié)果表明城市規(guī)模的擴(kuò)大、不透水面積的增加導(dǎo)致降雨入滲量減少、徑流系數(shù)加大、地表徑流量和洪峰流量加大。雖然國(guó)內(nèi)外眾多研究已表明城市化對(duì)流域水文過程的影響，但不同地區(qū)城市化對(duì)水文過程影響程度不同（Chang，2007），各地區(qū)城市化水文效應(yīng)仍存在一定差異。5）城市化對(duì)洪澇災(zāi)害的影響城市化進(jìn)程的快速推進(jìn)使得流域地表屬性以及河湖水系特征均發(fā)生較大變化，并由此引發(fā)孕災(zāi)環(huán)境的變化。國(guó)外十分關(guān)注氣候變化背景下城市化對(duì)洪澇的影響，特別是城市不透水面積增加、水系格局變化等土地利用變化所引起的災(zāi)害效應(yīng)。如在歐洲多瑙河流域、美國(guó)洛杉磯市、韓國(guó)釜山等地的研究均表明，快速城市化發(fā)展導(dǎo)致地表徑流量增加、洪峰強(qiáng)度增大、城市化負(fù)面水文效應(yīng)增加，而水系格局的演化，如河道渠化、水面率與河網(wǎng)密度減小等，引起洪澇災(zāi)害加劇。目前我國(guó)一些地區(qū)如珠江流域、上海市區(qū)，已開展洪澇孕災(zāi)環(huán)境變化的相關(guān)研究，較好地探討了城市化過程中下墊面變化對(duì)孕災(zāi)環(huán)境的影響。珠江流域的研究發(fā)現(xiàn)，高強(qiáng)度人類活動(dòng)是珠江三角洲河網(wǎng)區(qū)水文與地貌特征變異的直接原因；上海市區(qū)的研究表明，城市化進(jìn)程中河流水系變化對(duì)其調(diào)蓄能力的影響顯著。6）城市河流生態(tài)環(huán)境研究城市化與生態(tài)環(huán)境之間客觀上存在著較為復(fù)雜的耦合關(guān)系，城市化發(fā)展的直接后果是導(dǎo)致城市的土地利用/覆蓋發(fā)生劇烈變化，從而致使城市景觀格局在不同水平下發(fā)生劇烈變化。隨著城市化進(jìn)程對(duì)生態(tài)環(huán)境影響的顯著增加，城市化與生態(tài)環(huán)境之間關(guān)系的研究引起國(guó)內(nèi)外學(xué)者的廣泛關(guān)注。城市化與生態(tài)環(huán)境之間的響應(yīng)機(jī)理，是人地關(guān)系地域系統(tǒng)研究的熱點(diǎn)問題，也是面向可持續(xù)發(fā)展的人文過程與自然過程的綜合研究方向之一。國(guó)外對(duì)城市化與生態(tài)環(huán)境問題的研究開始較早，自19世紀(jì)末期，歷經(jīng)起源、展開和多元化階段，主要涉及地理學(xué)、經(jīng)濟(jì)學(xué)、生態(tài)學(xué)、社會(huì)學(xué)等領(lǐng)域的研究。國(guó)內(nèi)從20世紀(jì)70年代開始對(duì)城市化與生態(tài)環(huán)境的關(guān)系展開研究，進(jìn)展較快，多集中于城市化引起的城市生態(tài)環(huán)境效應(yīng)、城市社會(huì)經(jīng)濟(jì)自然復(fù)合系統(tǒng)、生態(tài)城市、健康城市及可持續(xù)發(fā)展等方面的研究；同時(shí)通過研究城市化進(jìn)程中景觀格局變化來探討城市發(fā)展所伴隨的景觀組成和斑塊的變化，及由此產(chǎn)生的生態(tài)環(huán)境效應(yīng)。隨著新技術(shù)、新理論、新方法的應(yīng)用，目前國(guó)內(nèi)外學(xué)者將土地利用與景觀格局變化分析作為研究生態(tài)環(huán)境效應(yīng)的突破點(diǎn)。而在城市水環(huán)境模擬研究方面，國(guó)外學(xué)者利用降雨徑流模型模擬出城市化影響下非點(diǎn)源污染過程。在國(guó)內(nèi)，楊凱、袁雯等（2004）針對(duì)上海市黃浦江流域平原水系大規(guī)模消失的狀況，開展河流水系結(jié)構(gòu)與生態(tài)環(huán)境關(guān)系的研究；陳云霞、許有鵬等（2006）圍繞甬江流域開展流域下游河網(wǎng)水系消失現(xiàn)狀分析及其對(duì)洪澇和水環(huán)境影響的研究。隨著“工程水利”向“資源水利”的轉(zhuǎn)變，人們對(duì)河流保護(hù)研究的重視日益增強(qiáng)，城市化地區(qū)水利部門正著手開展流域保護(hù)規(guī)劃，把河流濕地保護(hù)與水生態(tài)修復(fù)的研究提上重要日程。雖然城市化對(duì)水文過程的影響已有許多研究，但目前國(guó)內(nèi)關(guān)于城市化背景下，流域下墊面及河流水系變化對(duì)水文過程影響的研究仍處于起步階段。尤其是我國(guó)城市化水平較高的長(zhǎng)江三角洲平原地區(qū)，河網(wǎng)水系縱橫，河流水系形態(tài)結(jié)構(gòu)受人類活動(dòng)影響較大，在高強(qiáng)度人類活動(dòng)干擾下，該地區(qū)河湖演變及河網(wǎng)水系變化對(duì)水循環(huán)與水文過程的影響等方面的研究亟待開展。1.3  主要研究?jī)?nèi)容與方法1.3.1  研究?jī)?nèi)容本書針對(duì)長(zhǎng)江三角洲地區(qū)（簡(jiǎn)稱為長(zhǎng)三角地區(qū)）下墊面以及河流水系的特點(diǎn)，探討城市化發(fā)展等人類活動(dòng)對(duì)下墊面與河流水系以及水循環(huán)與水文過程的影響，重點(diǎn)研究全球變化背景下以城市化高度發(fā)展為代表的流域下墊面條件改變對(duì)水文特征以及暴雨洪水的影響，分析長(zhǎng)江三角洲地區(qū)城市化流域洪澇變化規(guī)律，以及河流水系變化對(duì)水環(huán)境的影響，主要包括以下三方面的內(nèi)容。1）城市化發(fā)展對(duì)下墊面與河流水系的影響應(yīng)用長(zhǎng)江三角洲地區(qū)各水系單元不同時(shí)期遙感影像、地形圖以及土地利用圖等圖件資料，分析不同時(shí)期城市化發(fā)展對(duì)流域下墊面土地利用與地表覆蓋的影響，重點(diǎn)分析區(qū)域內(nèi)不透水面變化情況、河湖水面與水系格局變化過程，探討其時(shí)空變化特征及規(guī)律，從而定量分析城市化發(fā)展對(duì)流域不透水面及河流水系等下墊面變化的影響。2）流域下墊面與河流水系變化對(duì)水循環(huán)及暴雨洪水的影響選取研究區(qū)內(nèi)典型流域，利用長(zhǎng)系列降雨徑流資料分析對(duì)比，結(jié)合典型流域?qū)嶒?yàn)觀測(cè)分析，研究不同城市化水平下水循環(huán)過程中降雨徑流及河流水位的變化，分析城市化發(fā)展下河流水系變化對(duì)流域年雨量、汛期雨量以及平原區(qū)河流水位的影響；探討城市不透水面、河流水系的變化對(duì)城市暴雨洪水的影響，繼而尋求城市化對(duì)暴雨洪水影響的規(guī)律。由此，基于研究區(qū)內(nèi)歷史暴雨洪水資料，結(jié)合實(shí)驗(yàn)區(qū)徑流實(shí)地觀測(cè)數(shù)據(jù)，建立流域降雨徑流模擬模型，開展不同城市化水平下洪水過程的模擬分析，模擬預(yù)測(cè)研究區(qū)城市化發(fā)展對(duì)降雨徑流與暴雨洪水的影響。3）城市化發(fā)展對(duì)水生態(tài)環(huán)境的影響根據(jù)城市化發(fā)展及下墊面變化對(duì)生態(tài)環(huán)境的影響特點(diǎn)，開展城市化發(fā)展對(duì)生態(tài)環(huán)境影響的研究。通過城市化與景觀格局以及城市化進(jìn)程與生態(tài)環(huán)境健康之間的關(guān)系，綜合評(píng)價(jià)分析城市化對(duì)流域生態(tài)環(huán)境的影響。主要針對(duì)研究區(qū)快速城市化導(dǎo)致河網(wǎng)水系大規(guī)模消失、河道淤積等水系格局顯著變化的背景情況，探討研究區(qū)河流水系變化對(duì)生態(tài)環(huán)境的影響，探尋河道調(diào)蓄能力下降、河流水環(huán)境惡化與生物多樣性減少以及濕地生態(tài)變化的內(nèi)在原因，從而為水環(huán)境保護(hù)提供支持。1.3.2  研究方法借助遙感、遙測(cè)和地理信息系統(tǒng)（GIS）等技術(shù)的支持，采用多學(xué)科交叉的研究方法，將宏觀和微觀相結(jié)合、確定性分析與特征統(tǒng)計(jì)相結(jié)合、水文模擬與地理綜合相結(jié)合，探討長(zhǎng)江三角洲地區(qū)城市化對(duì)下墊面與河流水系以及水循環(huán)與水文過程的影響，重點(diǎn)分析城市化對(duì)孕災(zāi)環(huán)境與洪澇災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)的影響。在時(shí)間尺度上，通過不同時(shí)期遙感圖像、河網(wǎng)水系圖以及長(zhǎng)系列歷史水文資料，對(duì)比分析人類活動(dòng)對(duì)流域下墊面、河湖水系及河網(wǎng)格局的影響，分析下墊面變化對(duì)水循環(huán)過程以及徑流長(zhǎng)期變化的影響，研究不透水面積增加、河網(wǎng)水系變化引起的水文過程與洪澇特性變化等水文問題；在流域空間尺度上，通過遙感圖像的解譯分析、典型流域水情監(jiān)測(cè)分析，以及實(shí)驗(yàn)流域野外對(duì)比觀測(cè)，分析不同區(qū)域城市化發(fā)展對(duì)下墊面、河湖水系、暴雨洪水過程以及水生態(tài)環(huán)境的影響。在此基礎(chǔ)上，利用遙感與GIS技術(shù)，建立城市化地區(qū)降雨徑流模擬模型，定量分析城市化發(fā)展對(duì)水文過程的影響；并通過綜合評(píng)價(jià)模型，定量分析城市化對(duì)洪澇災(zāi)害的影響，協(xié)調(diào)城市化發(fā)展與洪澇災(zāi)害的關(guān)系，為城市化地區(qū)可持續(xù)發(fā)展提供支持。1.4  主要成果簡(jiǎn)述1.4.1  研究分析途徑（1）通過野外調(diào)研，收集研究區(qū)各主要水系自20世紀(jì)60年代以來不同時(shí)期的地形圖、土地利用圖等有關(guān)流域下墊面特征的圖件以及自20世紀(jì)90年代以來三個(gè)典型時(shí)期的TM遙感影像，同時(shí)收集長(zhǎng)三角地區(qū)各區(qū)域雨量、水位及部分徑流資料，建立研究區(qū)遙感與GIS空間圖形數(shù)據(jù)庫(kù)與水文數(shù)據(jù)庫(kù)，為研究區(qū)城市化發(fā)展對(duì)洪澇孕災(zāi)環(huán)境研究提供數(shù)據(jù)支撐。（2）通過20世紀(jì)90年代以來不同時(shí)期遙感影像解譯和信息提取，編繪出研究區(qū)各典型水系單元不同時(shí)期土地利用/地表覆蓋類型圖，分析不同時(shí)期、不同城市化發(fā)展水平下城市土地利用變化過程，……

編輯推薦

《長(zhǎng)江三角洲地區(qū)城市化對(duì)流域水系與水文過程的影響》可為我國(guó)城市化發(fā)展對(duì)流域水文、水資源與水環(huán)境影響的研究提供參考，也可供地理、水利、生態(tài)、環(huán)境科學(xué)、資源與可持續(xù)發(fā)展等相關(guān)領(lǐng)域的科學(xué)研究人員、工程技術(shù)人員、管理決策人員及大專院校、科研院所師生使用和參考。

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