城镇化下平原水系变化及河网连通性影响研究

针对平原区城镇化背景下水系减少及连通受阻等下垫面变化引起的洪涝加剧问题,综合考虑水系结构和水力特性等因素,建立满足行洪排涝需求的平原水系连通度量方法,并以浙东沿海平原河网区为例,分析了城镇化下平原水系特征变化及其对河网连通度的影响。结果表明:1近20a来研究区水系数量和结构复杂性均存在不同程度的衰减,河网密度和水面率分别减少20%和30%左右,水系尤其是低等级河道的减少导致河网结构趋于骨干化;2河网连通度受水面率等数量特征和水系空间连接结构的共同影响,在水系数量持续减少情况下,整个河网连通度呈现先减少后增加的趋势,说明了骨干河道工程对水系空间结构特征的优化,可缓解水系减弱对河网连通的负面效应;3建立的河网连通度方法合理反映了水系数量和结构变化下的河网连通度演变规律,以及水系变化下区域排涝能力的空间差异特征,具有操作性强特点。     

城镇化对太湖平原河网的影响——以太湖流域武澄锡虞区为例

为探讨近年来城镇化快速发展等对太湖流域腹部地区平原河网水系的影响,选取城镇化快速发展且城镇化程度很高的武澄锡虞区为例开展了研究。以1960年代、1980年代和2003年水系为基础,依据河道宽度对水系分级,并从河流地貌学角度定量分析了河网密度、水面率、河网复杂度、河网结构稳定度、分维数等结构特征及长时间序列的水位变化。结果表明：研究区水系要素基本上都在减小;不同等级的河流长度和河湖面积除一级河流面积增加外,均呈减少趋势。河网密度、水面率、分维数均变小,河网复杂度、河网结构稳定度下降,河网演化趋于主干化、单一化,河湖连通性下降。城镇化前后变化显著,且1980年代以来变化加快。同时城镇化背景下的水系衰减对河网蓄泄功能也产生了较大影响,使得年平均水位和汛期水位呈现上升趋势,导致洪灾风险增大。故在城镇化过程中应遵循河网演变规律,促进水系的保护     

太湖平原武澄锡虞区水系结构及水文连通性变化分析

河网水系在太湖平原地区水源供给、洪涝排泄、水质净化过程中发挥着重要作用,但近几十年来该地区城镇化迅速,土地利用改变、水资源过度开发等人类活动导致河网水系衰减,水文连通受阻,并引发一系列洪涝与水环境问题.为此,以太湖平原武澄锡虞区为例,构建水系结构与连通性评价指标,分析该地区1960s～2010s水系结构和水文连通性变化特征.研究表明该地区:(1)1960s～2010s水系不断衰减,武澄锡虞区河网密度、水面率、河网发育系数分别降低了22.94％、25.09％和22.35％,河网复杂度急剧下降,其中武澄锡区河网衰减程度大于澄锡虞区.(2)水文连通性存在先下降后上升发展趋势,1960～1980年,该地区的平均水文连通性为0.89,1980～2000年平均水文连通性降至0.82,2000～2016年平均水文连通性恢复到0.91.(3)城镇化发展导致水系结构大幅度衰减,水系结构主干化以及水利工程建设使得水文连通性下降,而疏浚、拓宽河道在一定程度上可提高区域水文连通性.本研究将为平原区水系利用与保护提供一定的支持与参考.     

太湖流域城市化发展下水系结构与河网连通变化分析——以苏州市中心区为例

太湖流域是我国城市化高度发达地区,城市化的发展有力地促进了区域经济的增长,但同时对原有河流水系造成了较大冲击,从而对生态环境造成了很大影响。苏州市是太湖流域城市化发展最为典型的城市之一,近几十年来城市化的快速发展导致区域河网萎缩,水系连通受阻。为此运用图论和GIS的方法探讨了水系结构与河流连通变化。研究表明：（1）近50 a来,苏州市中心区河流总长减少了约84 km,河网密度下降了约197%;（2）研究区二、三级河流持续减少,一级河流不断增加,呈明显的主干化趋势;（3）河流结点数和河链数均呈下降趋势,且1980s到2009年的变化幅度要比1960s到1980s的变化幅度大;（4）水系连通度由1960s的4215下降到1980s的4017,到2009年下降为3361,呈明显的减小趋势     

城市化进程对长江下游平原河网水系格局演变的影响

以长江下游典型平原河网地区苏州市为例,基于1970s、1990s、2010s的遥感影像以及1960s、1980s、2010s水系数据,构建水系结构参数指标,重点探讨不同城市扩张方式对不同等级水系的干扰程度,以揭示城市空间扩展与水系结构演变的关系。结果表明:(1)城市扩展具有阶段性、趋向性,且受到自然环境和社会经济的影响与制约。(2)河网水系的改造和演化在不同城市化进程下表现出区域差异:近年来快速城市化区域的河网密度、水面率等水系结构指标变幅较大;80年代城市化区域变幅次之;进入高度城市化阶段的老城区,变化最小且稍有增加,其中近50年来河网密度在上述3个区域总体变幅为-21.06%、-16.23%以及1.88%。(3)河流结构发育受城市化进程显著影响,自然状态下河流长度与面积之比较大,河流结构更为稳定,而进入城市化阶段后,河流结构稳定性随之降低。该研究为城市化地区河流水系保护、城市规划及防洪减灾提供参考与理论支撑。     

基于改进熵权物元模型的河网尺度物理生境评价——以太湖流域为例

平原河网地区社会经济快速发展过程中，河网水系受人类活动干扰强烈，生境退化现象突出。以太湖流域为研究区域，选取盒维数（D）、区域河流坡降（P）、河网复杂度（CR）、河网实际结合度（γ）、区域河网加权曲度（SR）、骨干河网密度（R）等6个物理生境指标，基于改进熵权物元模型，构建了河网尺度的物理生境评价体系。研究结果显示，太湖流域物理生境质量多处于“较好”~“差”等级；生境因子的质量：盒维数（D） >河网复杂度（CR） >区域河网加权曲度（SR）>河网实际结合度（γ）=骨干河网密度（R） >区域河流坡降（P）；太湖流域物理生境空间分异现象明显，西部丘陵地区物理生境质量优于城镇化程度高的东部平原地区。河网尺度的物理生境评价体系较为直观的反映了流域物理生境现状，有效的完善了平原河网地区生境评价结果。     

城市化进程下南昌市城区水系格局与连通性分析

针对当前城市化引起的水系结构单一化、河流连通性减弱以及水生态环境等问题,以南昌市城区为例,选取1990年、2000年、2010年3期遥感影像图像,分析城市化影响下土地利用的变化;基于1958年地形图与2010年江西省水系图,通过GIS提取两期南昌市城区水系图,选取数量特征和结构特征指标进行水系格局分析,并引入图论理论讨论两时期的水系连通性。结果表明:(1)20 a间城镇用地面积增加174.73 km~2,水域面积减少34.04 km~2。研究区水域面积随城镇用地增加而缩减;(2)城市化进程中,研究区河流水面率、河网密度和河频率均下降,支流发育薄弱,河网复杂度下降;(3)赣江以北水系连通度降低,赣江以南区域水系连通度提升。该研究将为城市化地区河流水系保护提供支持与参考。     

基于最小累积阻力模型的江南水乡河网分区保护研究

河网水系是江南水乡重要的自然与历史文化遗产。但近年来,随着城市化进程的快速发展,人类活动对河网的干扰日趋严重,村镇小水体出现大面积填埋,部分地区河网结构趋于简单,非主干河道不断减少。以上海市青浦区为研究区域,采用最小累积阻力模型对河网水系分区保护问题进行探讨,以期为江南水乡风貌保护提供参考。结果显示：（1）河网水系在江南水乡具有明显的廊道效应;（2）青浦区可划分为河网特殊保育区、河网重点保护区、河网风貌保留区、河网生态建设区和河网景观恢复区5个区域,并由此提出具有针对性的水系分区保护方案;（3）最小累积阻力模型在江南水乡河网水系保护方面具有较好的适用性     

城镇化平原河网区下垫面特征变化及洪涝影响研究

城镇化是人类改变地表最深刻、最剧烈的过程之一,针对平原区城镇化引起的洪涝加剧问题,以浙东沿海奉化江流域中下游平原为例,利用高分辨率遥感影像和地形图资料获取1990~2010年间下垫面特征信息,从土地利用类型、河网水系和地面高程3个方面,分析城镇化过程中平原河网地区下垫面特征变化及其对区域洪涝调蓄能力的影响。研究结果表明:平原区城镇化对下垫面的影响不仅表现为城镇不透水面的增加,径流系数的增大,同时城镇扩张过程中农田和水系转化为城镇用地,而后者具有相对较高的防洪标准,使得新建城区地面高程明显增大,河网调蓄能力亦呈不断减少趋势。洪涝模拟显示以上下垫面变化导致区域可调蓄洪涝的空间逐渐减少,洪涝风险程度加大,并呈现向相对低洼地带转移的趋势特征。     

平原集水区城镇化对暴雨洪水影响研究 ——以常州市双桥浜为例

城镇化下土地利用变化影响了流域洪水过程，并可能导致设计洪水发生变化。为进一步辅助城镇化流域防洪设计研究，以常州市双桥浜集水区为例，针对城镇化地区管网资料不全、区域管网河（渠）道排水过程复杂的问题，利用城市河道、道路、集水井等的汇水路径对高度城镇化小区进行子汇水区划分，基于HEC-HMS（Hydrologic Engineering Center-Hydrologic Modeling System）模型建立了适合高度城镇化下平原集水区的降雨-径流模拟模型，以模拟分析城镇化下土地利用转变对暴雨洪水的影响。结果表明，城市绿地向城镇化转变的过程较未利用地向城镇化转变使洪水增加得更大更快，且洪峰的增加幅度小于洪量的增加幅度。同时，随着土地利用转换程度的增大，对洪水影响的差异性也在增大，且低重现期洪水所表现的差异性更为明显。研究结果可为平原河网地区防洪减灾提供一定参考依据。     

平原河网区河流连通性评价研究

河流连通性对流域水文过程特征、水环境条件以及河湖蓄泄能力等有较大影响。平原河网地区是河流高度发育并受到城市化等人类活动深刻影响的区域,并且区域内水系结构破坏、河流连通受阻已成为洪涝灾害频发的重要原因之一。为此通过对现有的河流连通评价方法的分析,尝试建立基于水流阻力与水文过程的平原河网河流连通性评价方法,并以鄞东南平原河网为例开展了应用分析,结果表明2010年的河流连通性比1990年的明显减小。同时,通过对比分析几种河流连通性评价方法可以看出,基于水流阻力与水文过程的河流连通性评价方法能较好的评价平原河网区河流连通性,评价结果优于其他方法计算结果,更符合实际情况,可为平原河网区河流连通性定量评价提供参考     

江苏历史时期洪涝灾害时空分布特征

以江苏历史文献记录的洪涝灾害为研究对象,分析历史时期江苏地区洪涝灾害发生的时空差异性特征,探讨影响洪涝灾害时空差异性的原因。时间尺度上,历史时期江苏地区洪涝灾害明清时期多发,集中于夏秋季节,其影响因素有长时间异常降水、风暴潮以及厄尔尼诺事件等。空间尺度上,洪涝灾害多发生于太湖平原、里下河平原及沿江地区。唐宋时期,太湖平原、沿江地区是江苏省洪涝灾害最为集中的地区,明代以降苏北平原洪涝灾害更为集中,原因应该是宋代太湖平原人口激增,涸湖造田破坏了太湖东泄水道,明清后泄洪能力得到提升,长江口的演变则使得沿江地区潮灾逐渐减少,而里下河平原因为黄河夺淮入海,导致泥沙沉降,水流不畅,成为洪涝走廊。     

近61年来长江荆南三口水系连通性演变特征

基于1955～2016年不同时期的长江荆南三口水系相关数据,从水系水力连通性强度、水系连通度和水系连通性水平三视角分析研究区水系连通变化过程。结果表明：2016年与1955年相比,（1）区域的水文连通性呈现下降的趋势,但变化幅度不大;(2)水系连通环度α、节点连接率β、水系连通度γ分别减少了45.45%、10.8%、8.46%,节点连接率β下降得最为明显;（3）基于水系自然社会功能的水系连通性（E）和基于水流阻力与水文过程（F）这两种水系连通性评价方法,联合评价了荆南三口水系连通性,两种结果均显示,研究区水系连通性均呈下降趋势,由1955年的0.2367和0.3434依次下降到2016年的0.1588、0.2517。该研究可为该地区实施河湖水系连通工程,修复河流生态系统提供理论参考。     

湖北省降水变化分析

全面分析了湖北省７２个气象台站自建站有观测记录以来的降水资料后,发现全省降水差异较大,分布不均;不同年代之间降水变化亦存在一定的差异。东部和江汉平原６０,７０年代偏少,８０,９０年代偏多,鄂北,三峡河谷和鄂西南５０,７０和９０年代偏少,６０,８０年代偏多,全省平均为７０年你偏少,８０年代偏多。１９８０年以来东部地区降水偏多,降大雨以上的日数增多,西部地区则相反。