收藏本站
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

上海中心城区土地利用/土地覆被变化的环境水文效应研究

程江  
【摘要】: 土地利用/土地覆被变化(LUCC)研究是目前全球变化研究的前沿和热点课题。快速城市化导致城市规模不断地扩张,高强度人类活动剧烈改变城市土地利用/土地覆被类型,形成不同于自然地表的“城市第二自然格局”,对城市地表水文过程产生深刻影响。城市LUCC水文响应是体现人类活动对城市水文循环影响的理想研究对象。论文选择位于中国东部平原河网地区的上海中心城区为研究区域,从环境学、生态学及水文学的交叉视角,采用理论与实践结合、定性和定量分析相结合的方法,以城市化地区长时间尺度LUCC特征和演变过程研究为切入点,围绕LUCC导致的水量和水质效应两条主线,探讨了上海中心城区LUCC的环境水文效应,并尝试构建了基于“生态排水”理念的城市化地区土地利用/土地覆被类型的优化策略。论文主要研究结论体现在以下四个方面。 (1)上海市中心城区50余年来,主导土地利用类型经历了一个从水域(包含农田)、城市住宅用地和道路广场用地逐步向城市住宅用地、工业用地和绿化用地转化的多变过程,土地利用结构逐渐向均衡状态发展,各土地利用类型的面积差别减小,土地利用结构均质性增强。对小尺度城市汇水域的案例分析表明,随着城市化过程的发展,受人类活动影响,小尺度城市汇水域的LUCC过程存在较大分异,对城市水文过程产生深刻影响。中心城区50余年来水域面积大量减少导致区域生态服务功能显著下降,经济持续发展、城市建设加速与人口增长是主要驱动力。 (2)从区域河网水系演变、土壤含水率与持水能力、土壤稳定入渗速率、降雨径流过程等层面深入探讨了LUCC对上海中心城区水文过程的影响机制。研究显示:①受人类活动显著影响,50余年来中心城区LUCC导致大量河道阶段性集中被填没,使得中心城区河流水系分枝比锐减、水系结构破坏、河网水系分维数异常,河道槽蓄容量较50余年前减少超过70%,河网水系调蓄能力削弱加大了区域防洪排涝压力;②土地利用/土地覆被类型与高程对土壤含水率、土壤调蓄降雨径流能力影响显著,有覆被植物土壤含水率绝大部分超过无覆被植物的裸土,低势草坪(下凹式绿地)土壤含水率和调蓄降雨径流的能力均优于高势绿地和普通高程绿地;③土地利用方式、覆被类型和土壤表层结皮是不同类型绿地土壤稳定入渗速率存在显著差异的主要影响因素。④LUCC对中心城区降雨径流过程影响深刻,导致2000年至2003年径流系数有增加趋势。由于土地利用类型差异,在城市LUCC过程中,小尺度城市汇水域的土地利用类型变化存在显著差异,导致汇水域内降雨径流过程的存在较大差异。以绿化覆盖率分别为39.13%和27.36%的对照研究组为例,增加约10%的绿化覆盖率能对削减城市降雨径流总量和延时降雨径流洪峰产生较明显效应。⑤下凹式绿地和多功能水绿复合调蓄系统具有显著的环境水文效应。在适宜土壤稳定入渗速率(5.0×10-7~5.0×10-5m/s),修建适当下凹深度(0.1~0.3 m)、面积比例(10~30%)的下凹式绿地可以基本削减3年一遇设计暴雨重现期,连续1 h降雨产生的地表径流。结合上海市多年降雨特点、区域土壤稳定入渗速率以及城市绿化覆盖率现状的分析显示,在上海中心城区和新城市化区域新建或改建适当比例的下凹式绿地具有理论上的可行性。对设定边界条件的城市多功能水绿复合调蓄系统的雨水径流蓄渗能力计算亦表明其具有良好的环境水文效应。 (3)上海中心城区不同土地利用/土地覆被类型的降雨径流非点源污染具有强烈的时空分异特性,TSS和CODCr是降雨径流中的主要污染物质。中心城区降雨径流非点源污染存在明显初期效应,是造成雨后城区地表水体遭受冲击性污染的主要原因。室内外不同土地利用/土地覆被类型削减降雨径流污染物的实验表明,城市绿地具有显著的削减降雨地表径流污染物的效应:①室内有覆被植物和无覆被植物两种条件下,土壤含水层处理系统削减降雨地表径流污染物的实验结果表明,在论文限定的实验边界条件下,高度1 m左右的土壤柱对服务面积1.09~2.75倍于绿地面积汇水域内,在设计暴雨重现期为0.5年、1年、3年和5年,连续降雨1 h条件下形成的低、中和高污染物浓度的城市降雨径流具有良好的削减效应,CODCr、NH3-N和TP总体平均削减率分别达到35.27%、60.12%和65.37%。土地覆被、污染物浓度、土层厚度以及水力停留时间是影响土壤含水层处理系统运行效率的主要因子。②室外覆被植物土地对降雨地表径流污染物的削减实验表明,CODCr、NH3-N和TP平均削减率分别达到52.21%、48.98%和47.35%,较室内有覆被植物土壤含水层处理系统CODCr削减率提高约20%,NH3-N和TP分别下降约10%和16%。由于降雨径流进入绿地后水力停留时间较短,导致CODCr、NH3-N和TP的去除机理主要是渗滤介质的机械过滤与吸附等物理作用,上述物理作用与微生物较弱的降解作用共同造成室外CODCr、NH3-N和TP的削减规律符合一级反应动力学模式,污染物进水浓度对其削减率的影响不显著。降雨强度对污染物削减效率有一定影响,具体表现为小雨和中雨的污染物削减率要高于大雨时。 (4)基于德国、美国和日本等城市降雨径流利用和管理经验,从降雨径流“零增长”和径流污染物“减量化”两个角度提出了城市降雨径流“生态排水”理念,强调采取工程性与非工程管理性措施相结合的方法,尽可能增加城市降雨径流就地入渗量、削减径流污染物,以“生态排水”的方式达到维持城市水文过程良性循环的目的。基于城市“生态排水”理念,以优化城市土地利用/土地覆被类型和格局为基础,从削减水量和控制水质两个层面构建了城市“生态排水”的最佳管理措施,通过生态化、非工程强排水型措施促进城市降雨径流生态型排水。尝试构建了以法律法规政策的保障机制、经济杠杆的激励机制、技术手段的运用机制和管理制度的调控机制为主体框架的“生态排水”型城市雨水资源综合利用体系。


知网文化
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前20条
1 张廷龙;孙睿;胡波;党一诺;孙亮;;北京西北部典型城市化地区不同土地利用类型土壤碳特征分析[J];北京师范大学学报(自然科学版);2010年01期
2 袁雯;杨凯;吴建平;;城市化进程中平原河网地区河流结构特征及其分类方法探讨[J];地理科学;2007年03期
3 杨沛;毛小苓;李天宏;;快速城市化地区生态需水与土地利用结构关系研究[J];北京大学学报(自然科学版);2010年02期
4 杨沛;毛小苓;李天宏;;快速城市化地区生态需水与土地利用结构关系研究[J];北京大学学报(自然科学版)网络版(预印本);2009年04期
5 王国杰;廖善刚;;土地利用强度变化的空间异质性研究[J];应用生态学报;2006年04期
6 尹占娥;许世远;;上海浦东新区土地利用变化及其生态环境效应[J];长江流域资源与环境;2007年04期
7 陈超;马会文;;浅析城市化过程中产汇流变化规律[J];科技信息(科学教研);2007年17期
8 潘竟虎;冯兆东;相得年;张庆国;;河谷型城市土地利用类型及格局的热环境效应遥感分析——以兰州市为例[J];遥感技术与应用;2008年02期
9 乔标,方创琳;城市化与生态环境协调发展的动态耦合模型及其在干旱区的应用[J];生态学报;2005年11期
10 周建斌,成绶斌;南京人口的空间变化与城市发展[J];科学学研究;1992年02期
11 赵军凯;李九发;戴志军;闫虹;赵秉栋;;基于熵模型的城市水资源承载力研究——以开封市为例[J];自然资源学报;2009年11期
12 牛继强;徐丰;;快速城市化进程中土地持续利用能力评价研究——以武汉市为例[J];国土资源科技管理;2008年01期
13 左俊杰;蔡永立;罗坤;郭纪光;季夏薇;;上海地区河岸带结构:类型、分布及改进[J];水资源保护;2009年06期
14 郑小康;李春晖;黄国和;杨志峰;;流域城市化对湿地生态系统的影响研究进展[J];湿地科学;2008年01期
15 龚斌;;“创智谷、服务港、生态城”——珠海市西部中心城区概念规划设计[J];科技资讯;2009年19期
16 周连义;江南;窦鸿身;;城市化地区湿地变化分析——以南京市为例[J];资源科学;2010年04期
17 杨沛;李天宏;毛小苓;;基于PESR模型的深圳河流域生态风险分析[J];北京大学学报(自然科学版);2011年04期
18 黄靖;蔡建明;;东莞半城市化地区发展透视[J];地理与地理信息科学;2007年02期
19 刘盛和;张擎;;杭州市半城市化地区空间分布变化[J];地理研究;2008年05期
20 王丽艳;张学儒;张华;王卫;;CLUE-S模型原理与结构及其应用进展[J];地理与地理信息科学;2010年03期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 程书波;刘敏;欧冬妮;高磊;王丽丽;候立军;;上海中心城区地表灰尘PAHs时空分布与源解析[A];中国地理学会2007年学术年会论文摘要集[C];2007年
2 廖邦固;徐建刚;韩雪培;祁毅;梅安新;;基于人口数据空间化的上海人口与土地利用变化分析(1990-2000)[A];中国地理学会2007年学术年会论文摘要集[C];2007年
3 王敏;黄沈发;王虹扬;黄宇驰;;上海城市生态功能区划与可持续发展研究[A];中国环境科学学会2006年学术年会优秀论文集(上卷)[C];2006年
4 ;上海市社联副主席武克全的总结发言[A];“‘三个代表’重要思想与执政党建设”理论研讨会会议资料汇编[C];2001年
5 鹿金东;;入世与上海绿化行业发展的对策[A];上海市风景园林学会论文专辑[C];2001年
6 毛翎;周泽深;王飞云;王小凤;沈晓;;1996—2001年上海市新发尘肺患者情况分析[A];新世纪预防医学面临的挑战——中华预防医学会首届学术年会论文摘要集[C];2002年
7 ;《风正帆悬》[A];上海市社会科学界联合会2003年学术研讨会论文集[C];2003年
8 宋旭璞;张万朋;;构建有中等职业教育特色的学生资助体系——以上海为模式对象[A];2007年中国教育经济学年会会议论文集[C];2007年
9 肖锋;董瑞华;;上海财政体制改革的现状研究和理论思考[A];“建设服务型政府的理论与实践”研讨会暨中国行政管理学会2008年年会论文集[C];2008年
10 侯全;李思名;;空间重构中的中国城市与冗余通勤:以上海和广州为例[A];中国地理学会百年庆典学术论文摘要集[C];2009年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 程江;上海中心城区土地利用/土地覆被变化的环境水文效应研究[D];华东师范大学;2007年
2 杨凯;平原河网地区水系结构特征及城市化响应研究[D];华东师范大学;2006年
3 王进庄;二十年代旧派文人的上海书写[D];华东师范大学;2007年
4 李勇军;南京国民政府后期上海市商会研究(1945~1949)[D];华中师范大学;2007年
5 杨波;我国大城市劳动力市场分割的理论与实践[D];华东师范大学;2008年
6 赵恩博;上海房地产发展研究[D];复旦大学;2009年
7 付鑫;城市化地区空间扩张与交通承载系统关系研究[D];长安大学;2011年
8 史利江;基于遥感和GIS的上海土地利用变化与土壤碳库研究[D];华东师范大学;2009年
9 郭永昌;上海社会阶层空间错位研究[D];华东师范大学;2007年
10 王鹏;上海市低收入家庭居住问题研究[D];同济大学;2007年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 乔楠;上海市中心城区老龄人口居家养老服务研究[D];复旦大学;2009年
2 於晓磊;上海旧住宅区更新改造的演进与发展研究[D];同济大学;2008年
3 贾宁;基于分形的上海市人口分布变动与郊区化研究[D];上海师范大学;2006年
4 韩彬;上海商业银行空间布局特征及其发展构想研究[D];华东师范大学;2009年
5 王东宇;基于水资源社会循环的上海市水资源实物量核算研究[D];华东师范大学;2009年
6 倪少春;城市边缘区土地利用与城市化空间进程[D];上海师范大学;2006年
7 魏晔;上海人民调解工作的历史沿革、变化发展及其思考[D];华东政法学院;2001年
8 吴阿娜;河流健康状况评价及其在河流管理中的应用[D];华东师范大学;2005年
9 孟庆艳;大城市人口分布与公交网点发展的互动关系研究[D];华东师范大学;2006年
10 李洁;上海市商会组织的发展状况与对策研究[D];上海交通大学;2007年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 记者 饶爱玲;中心城区基础设施建设如火如荼[N];永州日报;2009年
2 见习记者 张遥驼 实习生 邢书艳;中心城区 吹响防汛集结号[N];驻马店日报;2009年
3 陈佳丽 浙江省杭州市下城区统计局;中心城区可持续发展模式初探[N];中国信息报;2008年
4 ;中山市中心城区常规公共交通近期改善规划公示[N];中山日报;2008年
5 记者 高孟弘 通讯员 姚丽庆;临河采取措施进行卫生集中治理[N];巴彦淖尔日报(汉);2008年
6 记者 李向文;市府召开中心城区旧城改造专题调研会[N];玉溪日报;2008年
7 本报记者 何恩红 金卓颖;提高中心城区占道停车收费[N];贵阳日报;2009年
8 夏江 潘海涛;科学规划是最大节约[N];西南电力报;2009年
9 记者 沈文虹;全力推进“保增长、促转型”提升中心城区现代化建设水平[N];南京日报;2009年
10 记者 戴岚岚;中心城区停车场规划出台 停车难有望解决[N];闽南日报;2009年
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62982499
  • 010-62783978