论文部分内容阅读
城市地表景观布局与雨洪资源分配之间的交互耦合关系已成为风景园林学和景观生态学研究的热点课题之一。城市雨洪资源分配不均、极端性灾害现象与城市地表景观布局之间存在时空演化模式和演化路径的差异。城镇化过程城市地表景观特征改变,河流结构退化,不透水表面剧增等工程性创伤彻底改变了城市自然水文过程,是引起城市内涝与水资源短缺并存的重要原因。发达国家学者对雨洪资源分配研究和实践累积了大量经验,为我国相关研究提供了基础。但各国发展历史阶段、社会背景、地理环境等存在差异,因此需要针对我国城市雨洪资源分配的特征问题进行深入探讨。漯河位于淮河支流沙河、澧河和颍河三条流域性骨干河道交汇咽喉地带,河南省的暴雨中心下游,雨洪灾害频发,具有北方平原河网城市的典型特征。本研究以漯河地区城镇化过程中城市流域河流景观结构演变特征,中心城区地表径流空间分布特征和城市街区易积水区域和不易积水区域景观格局特征为研究对象,根据不同尺度研究的数据精度要求逐层递进定性、定量、定位分析城市地表景观特征要素对雨洪资源分布过程的影响。结果以图示语言表达,提出相应的策略。结果总结如下:(1)1999年至2016年漯河市年水资源总量占同年降雨量百分比与建成区面积变化呈显著负相关(sig.-0.537*,P=0.021),表明漯河建设用地的扩大是影响当地水资源总量下降的原因之一;2010、2013、2015、2017年,20个雨量站点插值分析,降雨中心沿沙澧河、颍河、吴功渠、洪汝河等主要河流沿线分布;当地7种土壤类型中,渗透性较好的黄褐土沿沙澧河和颍河分布;多年年平均地面蒸发量807.5mm,地面蒸发量年内分配不均,夏季蒸发量大而冬季小,多年夏季(5至8月)平均蒸发总量占多年平均年蒸发总量的51.2%;漯河境内河流81条,过境河流丰富但湖泊、湿地不足,超采地下水导致当地水资源短缺。(2)1988年至2017年漯河河流单位网格密度呈聚集特征,空间聚类显著距离增大而聚集性逐渐下降,由高密度向低密度转化。河流间相互作用减弱、空间依赖性降低,河网结构由多核心分布向单一核心转变,支流水系、小型河道逐渐消失;水域面积下降,转化率23.60%,主要影响要素为城市建设用地面积增加;河流数量和长度总体下降,河流等级越高,河流数量越少、长度越短,低级河流减少,高级河流向低级河流转化,呈显著等级递变趋势。(3)漯河中心城区建设用地持续增长,呈聚集特征,中心结构紧密而外围多核心分布,但空间聚集性逐渐下降表现出离心发展趋势。土地覆盖/利用(LUCC)呈现递变特征,由中心向边缘,建设用地比例逐级降低,绿地面积减少,农田面积增加;中心城区总径流量TR、径流系数RC、径流体积RV和峰值流量TP,Moran’s I系数显示,TR、RC为0.338(p<0.001)、RV为0.142(p<0.001)、TP为0.101(p<0.001)呈显著集聚。TR和RC空间分布一致由城市中心向边缘递减,RV和TP空间分布一致,受汇水区面积影响较大;通过最小耗费距离分析,潜在地表径流数491820条,具有连通性和方向性,能直观展示径流分配的过程与路径。通过重力模型(gravity model)筛选,重力强度18.93是全汇水区连接的最大阈值,随重力强度增加,子汇水区间潜在径流路径逐渐断开,能够显示出径流分布的重要区域和径流形成的先后顺序。潜在地表径流密度与产流分布呈极显著正相关(r=0.602**,p=0.000<0.01),表现显著聚集性,由城市中心向边缘递减。(4)漯河城市街区透水地表景观渗透能力随降雨强度的增加而降低,Hortonian流的阈值为21mm/h。建筑用地和道路用地景观是漯河城市易积水区的主要景观要素。建筑用地和道路用地的PLAND和LSI是引起局部积水与否的关键景观格局指标。透水景观的PLAND、MPS、LSI和CONNECT对城市积水有一定的调节作用。渗透景观的PLAND和MPS对缓解城市积水有显著作用,而LSI和CONNECT不显著。DC样方与FC样方中绿地CONNECT存在显著差异且DC样方高于FC样方,说明具有良好连通性的城市绿地对缓解城市雨洪灾害有积极地作用。(5)本研究提出了漯河城市流域生态敏感区域保护策略,通过地形地貌因子、自然环境因子、建设因子的叠加分析,确定不同生态敏感区域并提出控制指引;针对漯河市中心城区雨洪资源的管理提出采取地表径流优先管理等级和优化网络构建策略,根据产流等级、积水等级和径流密度分布等级,综合优先管理等级和区域,再根据径流分布路径明确保护重点对关键位置进行改造;城市街区LID改造,以优先管理区域和径流分布路径为支撑,能够有的放矢的进行关键点的控制,实施精准改造。