中国过去几十年的快速城镇化进程,提高人民物质生活水平的同时,城市水问题也随之凸显。城镇化导致土地利用方式、数量和结构的改变,破坏了水文循环过程,使城市雨洪灾害频发。如何通过科学规划与调控,实现城市的可持续雨洪管理是本文思考的终极目标。郑州市作为国家中心城市和“一带一路”重要节点城市,城镇化水平将不断提高,如何应对城市空间快速扩张所带来的水环境危机,增强城市抵御暴雨乃至特大暴雨的韧性,是未来建设生态文明城市的重点。本文以“景观生态安全格局”理论为基础,以整个郑州市为研究范围,构建城市尺度下的雨洪安全格局,提出基于雨洪安全的郑州市景观格局优化预景,为城市土地利用规划和发展策略提供可操作性的实用指引。本文的主要研究内容和结果如下:1)量化分析郑州市景观格局动态和梯度变化。通过解译1988年、2001年、2014年的TM遥感影像数据,采用景观格局指数分析法和统计特征比较法,定量揭示了郑州市景观格局动态和梯度变化特征,总结过去二十多年以来郑州城市发展的历程和规律。结果显示,1988-2001年的城市化发展早期阶段,农林业生产和城市建设一起成为本阶段的工作重点,城市地域空间发展的结构是典型的“单核心”式,呈现出“摊大饼”式的环状空间扩张特征;2001-2014年的城市化高速发展阶段,城市绿地建设和城市建设并重,外围斑块的受干扰程度增强,远郊区开始出现多个城市副中心,城市地域空间发展的结构是显著的“卫星城”式,呈现出“一心多极”的空间扩张特征。2)构建郑州市不同时期的SCS水文模型,分析下垫面产流效应的空间格局,并对位于郑州市主城区的一个汇水区进行暴雨径流过程模拟,重点分析了下垫面因素、降雨强度、前期土壤湿润程度对暴雨径流过程的影响。结果表明:第一,建设用地和水体的产流能力最高。高产流区呈现集中和分散两种布局形式,集中分布在荥阳市北部邙山一带及郑州市中心一带,分散布局在郑州南部的县级市中心区附近。植物覆盖率高且地势起伏较大的林地和草地的产流能力较低。低产流区主要分布在中牟县南部大片区域和巩义市东南部高山区。第二,郑州市的城市建设使土地类型结构发生显著变化,高产流区的土地结构有单一化发展趋势,建设用地逐渐成为高产流区的主要土地类型。第三,降雨强度越大,前期土壤越湿润,不同时期的土地利用变化对暴雨径流量的影响越小,也即不同土地利用类型产流能力的差异被弱化。第四,相同土壤湿润条件下,随着人类活动的加剧,土地利用变化使地表径流量趋于增大。城市化发展所带来的土地利用方式的改变弱化了降雨强度和前期土壤湿润程度对降雨—径流关系的影响作用。3)“径流廊道+淹没源区”的因子叠加法确定郑州市的雨洪安全格局。以郑州市无洼地DEM数据为基础,采用Arcgis的水文分析、3D表面分析、重叠分析等工具,提取郑州市不同频率暴雨的雨洪淹没区范围,判别郑州市雨洪安全格局的关键位置点和空间区域。在此基础上,等权叠加郑州市不同频率暴雨淹没区范围和不同安全级别潜在径流缓冲带,依雨洪风险等级将郑州市所有空间区域划分为五大分区,即极高风险区、高风险区、中风险区、低风险区和安全区,以定量和定性分析相结合的方法构建郑州市雨洪安全格局模型。研究结果表明:第一,极高风险区集中在郑州市主城区以及中牟县的不连续的径流廊道上,在新郑市、新密市、登封市、荥阳市的径流廊道上也有不连续的点状分布。第二,高风险区沿着极高风险区所在的径流廊道走向进一步延伸和扩大,表现为不连续的带状空间。第三,中风险区基本与城市的连续径流廊道吻合,呈线性布局,但在主城区和中牟县东南部区域,中风险区已延伸到了径流廊道空间之外的大面积区域。第四,低风险区集中在中牟县西部的片状地区。第五,郑州市西部的巩义市、登封市由于山地多,地势较高,下垫面渗透性较好,其内涝风险整体偏低,大片区域相对安全。4)根据雨洪安全格局模型,提出郑州市景观格局优化策略。首先,从区域土地利用的宏观空间管控视角,定量测算了城市应对不同暴雨重现期的淹没区范围,建立宏观尺度下的生态管控系统。基本结论为:第一,对雨洪安全格局的极高风险区需进行生态严控。第二,对雨洪安全格局的高风险区进行生态保护。第三,对雨洪安全格局的中风险区进行生态限制。第四,对雨洪安全格局的低风险区进行适度建设。其次,根据城市与水安全在空间上的耦合关系,提出基于中观视角的水生态修复策略。基本原则为:第一,必须加大对郑州市的14座中型水库的保护力度,确保水系统的健康稳定。第二,结合郑州市水生态规划,全面梳理并恢复已断裂的河流,构建城市自然水系结构。第三,促进郑州市河流形态的多样性延展,创造多样化的生境条件。第四,从河流生态廊道、城市绿道和农林生态廊道等三个方面构建复合型生态廊道网络。最后,针对住宅和商业用地、工业用地、交通用地以及城市绿地等城市主要土地类型,提出微观视角的城市“海绵体”的场地调蓄技术。