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本文首先介绍了国内外对区域城市化进程和水环境质量演变的研究现状、方法和研究中存在的主要问题，指出当前利用3S技术分析区域水质空间模式的最新方法。然后利用烟台市1986、1992、2000和2004年的TM影像、1986-2004年的河流水质监测数据、1996年1:100 000地形图及污染源等资料，通过遥感、GIS、环境库兹涅茨曲线、人工神经网络等数学手段，从河流水质演化、污染源分析等角度着手，对烟台北部沿海地区20年以来的水环境变化进行动态评价，揭示经济高速发展背后潜在的水环境危机；同时，结合水环境规划，对烟台北部沿海地区城市化进程中的水环境利用状况进行分析。在理论上尝试通过数模、地理信息系统等技术手段，探讨城市发展与水环境之间的耦合关系；在实践上可作为今后区域环境评价的新途径，旨在为沿海其它开放地区城市化与水环境演化研究提供借鉴和启示作用，为实现经济、社会与环境的可持续发展提供数据基础。
本文的立足点在于，以烟台北部沿海区县为例，探索一条研究沿海地区城市化发展与水环境的途径。集中讨论的问题是，在国内外城市化理论与水环境评价方法的基础上，探讨影响城市河流水质演化的主导因素以及在快速城市化背景下二者的耦合关系。实现的路径是，通过一系列TM遥感资料的解译，获取城市土地动态变化的基本信息；通过水质资料的人工神经网络分析与GIS评价，得出河流水质演化的时空规律；运用缓冲区分析及GIS空间叠置等功能，探讨城市化过程与水环境质量演化之间的内在关系。通过上述研究得出以下结论：
(1)1986-2004年间，DO、CODcr、BOD5、CODmn、氨氮和石油类的BP模型分析与GIS空间插值表明：①烟台北部沿海地区的CODcr和氨氮污染严重，为首要的超标项目。②氨氮的污染中心在福山水闸下和新夹河桥一带移动，污染区域未见缩小。③其次是CODmn类指标，近年来污染区域较分散，主要集中在高家桥和界河桥附近。④BOD5和OIL类的分布基本相似，此类指标在逐年好转，以招远的玲珑桥、寨子断面为例，已从80年代末期的劣V类上升为目前的II-Ⅲ类。⑤DO类污染最轻，除1990年个别断面属劣V类外，其余年份均不超标。⑥北部沿海地区的综合水质在1986和1990年出现了两次严重恶化现象，其V类以上水质分别占到28.57％和32.14％。⑦20年以来，大沽夹河有机污染在逐年加重，尤其是开发区附近的福山水闸下断面，水质持续恶化的趋势明显。 (2)烟台北部沿海地区的CODcr和氨氮缓解并不明显，溶解氧继续保持变好的态势。除了原有的污染中心，在福山水闸下、宫家岛和新夹河桥一带形成连片的污染区，对大沽夹河的饮用水源地功能构成了严重威胁。而且通过调查发现市区周边的水环境也在恶化，这表明加强农村地区的水环境监测与管理十分必要。
(3)从水环境指标与社会经济指标的相关分析与人工神经网络预测的结果看，烟台北部沿海地区发展近20年以来，尤其是1990年以来，城市化和GDP增长等社会经济因素正成为水环境改善的积极因素，但要维持水环境演化的良好势头，必须进一步加强水环境调控对策研究。
(4)运用缓冲区分析及GIS空间叠置等功能，探讨城市化过程与水质演化之间的内在关系，通过对建设用地比率、人口密度、河网等级和水质进行叠置分析，并结合逐步回归分析法揭示烟台北部沿海区县28个水质监测站各水质参量的空间变化情况。结果显示，通过建设用地比率和人口密度共同作用可以解释85％以上的水质参量模型，并发现用建设用地比率指标反映的城市化比用人口密度指标能更好地解释水质参量的空间变化。
文章最后就区域城市化进程和水质空间演变提出建议，提出应加强土地利用、人口密度和从未经处理的市内及非点源污染排放的污水水质的关联分析。指出水环境变化的根本原因在于城市化和工业化，产业布局不合理、基础设施落后、过多使用化肥以及环境管理的薄弱和人们意识的淡薄是导致水环境恶化的主要表现，并据此提出调整发展战略。