快速城市化地区不透水表面格局演变及其水环境效应模拟-以深圳市为例

本研究旨在研究城市不透水表面扩张过程对水环境的长期影响，选择快速城市化地区- - 深圳市为研究区，以不透水表面为研究对象，基于景观生态学原理，综合RS与GIS技术及水文水质学分析方法，从分析研究区的不透水表面景观格局演变特征入手，通过分析不透水表面的空间格局与时间变化特征，建立水质退化与不透水表面变化之间的关联关系，系统探讨不透水表面对水质的影响机制，进而模拟不透水表面在年际尺度上的对城市水文水质变化的影响。该研究将有助于推动从景观格局视角建立城市地区的水文水质模拟，也可为城市规划和管理不透水表面的合理扩展与集聚提供科学依据。

本研究旨在研究城市不透水表面扩张过程对水环境的长期影响，选择快速城市化地区——深圳市为研究区，基于景观生态学原理，综合RS与GIS技术及水文水质学分析方法，从分析研究区的不透水表面景观格局演变特征入手，通过分析不透水表面的空间格局与时间变化特征，建立水质退化与不透水表面变化之间的关联关系，系统探讨不透水表面对水质的影响机制，进而模拟不透水表面在年际尺度上的对城市水文水质变化的影响。研究结果表明：（1）1990~2005年间，高盖度及极高盖度的不透水表面持续增加，中盖度及低盖度不透水表面先增加后减少，而自然地表及极低盖度的不透水表面则为先减少后恢复，反映了城市化进程对城市地表覆被的结构性影响。城市建设的迅速扩张，将林地、农田、水体及滩涂等自然地表快速地转变为不同功能的建设用地，主导着不透水表面等级分布的梯度性变化。（2）在深圳市，河流缓冲区宽度为100~—200 m时，景观变化对水质显著性影响最高（P<0.001）。缓冲区内，景观变化与耗氧、营养盐等类指标呈指数关系，具有显著性，是这类指标变化的最主要影响因素；同时，景观变化与有毒物质及重金属等类指标呈指数关系，具有显著性，但并非这类指标变化的最主要因素。影响水质退化的不透水表面比例阈值水平介于38.2%~—50%之间，最小阈值水平为38.2%，即当流域缓冲区内不透水表面百分比超过38.2%时，河流水质显著退化。(3) 不透水表面扩张导致2005 年日径流量比1990 年在小雨情景时增长了136. 2%，中雨时增长了83. 7%，大雨时增长了59. 5%，暴雨时增长了40. 8%; 导致2005 年比起1990 年，丰水年的年径流量增加了43. 35%，枯水年的年径流量增加了54. 85%。小雨情景中受不透水表面扩展的影响大于暴雨情景，枯水年受不透水表面扩展的影响大于丰水年。从空间分布上看，径流深大的地区不透水程度高，径流深值较大区域为城市核心区，需要注意防洪和排涝。