城市的河网水系被誉为“城市之脉”,是一座城市经济发展、社会文明程度与人居环境的综合反映。伴随着城镇化的进程,区内人口激增,城镇建设用地扩张,导致众多河流淤积,河道被挤占、填埋,造成河网水系数量及长度明显减少,河网结构简化。一方面,引发水系衰减、产汇流过程异动、河网调蓄能力改变等问题,使得区域洪涝孕灾环境发生剧变,加剧了洪涝风险。另一方面,城镇化进程持续深入又直接导致区内人-地(城镇化与河网水系)矛盾突出,严重制约了城市与河流系统的协调可持续发展。因此,科学地对待城镇化发展过程中的人-地关系、人-水关系,是当前保障城镇化进程健康发展,实现“人水和谐”的关键。本文针对长三角地区流域快速城镇化进程中,水系衰减引起的洪涝灾害频发以及城镇化与河网水系保护之间矛盾突出的难题,综合运用遥感与地理信息空间分析技术、及河流地貌学、城市水文学、经济地理学和自然地理学等多学科交叉分析方法,以城镇化下“河网水系演变及影响-水文过程变化-河网调蓄能力变化及洪涝淹没影响”为主线,揭示快速城镇化背景下苏州河网水系演变特征与规律,剖析城镇化与水系发展趋势、协调性及阈值,阐述剧烈人类活动下降雨与河道水位变化特性及驱动力,从而模拟分析城镇化下河网水系调蓄能力的变化及城镇化对洪涝淹没的影响。论文的研究内容与主要成果如下:(1)城镇化下河网水系的演变及其影响研究以1:50000地形图和高分遥感影像为主要数据来源,结合全国水利普查数据及高分遥感影像,通过数字化水系、河流等级划分、经实地调查验证、水系数据处理与校对、水系特征指标体系构建以及数据空间分析等工作,研究了 1960s、1980s和2010s苏州河网水系数量、形态结构的演变特征。基于此,以城镇化与河网水系的发展趋势、协调性为视角,重点分析了研究期内,城镇化与河网水系的关系及影响。结果表明:①近半个世纪以来,苏州河网数量衰减,形态结构趋于简单,而高等级河道拓宽明显。河网数量衰减以一般河道最为明显,河网密度、水面率、分形维数、支流发育系数和河流曲度分别减小5.6%、19%、1.2%、3.1%和3.4%,而面积长度比增加1.5%。②城市化率与降水变化分别都是河网密度、水面率、分形维数和支流发育系数的先发因子。苏州水系变化对于城镇化的响应更为敏感,近半个世纪河网水系的变化约三分之二以上由城镇化引起。③河网水系与城市化率之间存在“倒U型”曲线关系的特征,并呈现出“先松弛,后紧密”的特点,目前二者处于由“自然发展到拮抗”向“高度协调”过渡的阶段。其转折点出现在上世纪80年代中前期。随着时间推移,城镇化对河网水系的影响增强,城镇化与河网水系逐渐趋向于进入发展的良性协调状态,但还未达到最佳协调度,应不断提高河网综合指数,以满足当前和未来城镇化对于水系功能的需要。(2)城镇化下水文过程变化及其影响分析以1960-2014年逐日降水和水位观测数据为基础,首先分析了近半个世纪以来汛期和非汛期降雨、水位的变化趋势、离散性以及不同雨型条件下洪水位的特征,然后采用变动范围法,分析了研究区水文变异规律。在此基础上,研究了区内城镇化影响下产水量的变化。并采用弹性分析法,着重探讨了城镇化及降水变化对于河道水位变化的贡献率。结果表明:①近半个世纪以来,研究区表现出降水量增加,河道水位整体抬升,离散程度降低,重现期变大,洪涝风险加剧。②在城镇化发展水平较高的苏州高水位脉冲次数减少,但延时拉长,中高度变异指标占一半以上,水文改变度大。其中,相比降水而言,城镇化对水位变化的影响约为三分之一。水位等级越低,城镇化对其影响越显著。③城镇化率较低的情况下,空间上产流相对更为均匀。而城市化率快速提高后,产流总量增加,且加大了区内产水量的空间差异性。(3)城镇化对河网水系调蓄能力及区域洪涝淹没的影响研究通过构建平原河网地区河网调蓄能力评价指标体系,分析了典型平原河网水系的不同等级河道调蓄功能及时空变化特征;剖析了高度城镇化地区产水量变化、水利设施及排涝能力的时空特点及相互关系;分析了城市大包围对于不同雨型条件下苏州各区河网洪涝淹没变化情况。结果表明:①近半个世纪以来,受城镇化正面影响,研究区河网整体的槽蓄能力和可调蓄能力有所提升。②城镇化水平高的苏州市辖区和昆山产水量的增加明显,且最大容蓄能力提高不及产水量的增加,研究区总体产水量是最大容蓄能力的7倍。③以城镇化率为主导因素,得出苏州河网密度在2020年应当不低于3.1,水面率应大于12.5,河网单位面积可调蓄能力应大于4.6×104 m3/km2,均有待提高以满足城市化率增长到80%的需要。④重现期越大,城市大包围对于防洪减灾的作用明显,但到一定时期,其作用有限。城市大包围的建设使得城市洪涝灾害风险向周边区域转移。本研究针对高度城镇化进程中水系衰减引起的洪涝灾害频发和人-地(城镇化与河网水系)矛盾突出的难题,以高度城镇化典型平原水网区的苏州为研究区,借鉴多学科分析方法,通过建立平原河网水系形态结构以及调蓄能力变化特征指标分析体系,揭示了高度城镇化下平原河网水系与调蓄能力的变化规律,从城镇化与河网水系互馈关系的角度,构建城镇化与河网水系综合评价体系,重点分析城镇化对河网水系与河网调蓄能力的影响机制。在研究视角与理念、研究途径以及研究成果与结论等方面有一定特色与创新,研究成果有助于为长三角地区水系保护以及防洪减灾提供支持。