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        西安市主城區(qū)景觀格局演變對地表徑流的影響

        2021-10-11 02:35:52吳江華張紅娟李穎輝
        水土保持通報 2021年4期
        關(guān)鍵詞:內(nèi)澇徑流量格局

        吳江華, 劉 康, 張紅娟, 李穎輝

        (1.西北大學(xué) 城市與環(huán)境學(xué)院, 陜西 西安 710127;2.河南大學(xué) 黃河文明與可持續(xù)發(fā)展研究中心暨黃河文明省部共建協(xié)同創(chuàng)新中心, 河南 開封 475004)

        近年來,受極端氣候、氣象以及人類活動等因素的影響,城市內(nèi)澇問題頻發(fā),“城市看?!辈粌H出現(xiàn)在降雨充沛地區(qū),我國干旱少雨地區(qū)也逐漸進入“逢雨必澇”的新常態(tài)階段[1]。城市內(nèi)澇,指持續(xù)性的強降水導(dǎo)致城市地表徑流增加,水流無法快速排出而造成城市內(nèi)嚴(yán)重積水的現(xiàn)象[2]。與此同時,快速城市化改變著城市的地表形態(tài)和景觀格局[3-4],使城市呈現(xiàn)出“高度破碎化”的景觀格局特征[5]。城市景觀格局是以人工景觀及其周圍自然生態(tài)系統(tǒng)相互作用形成的空間布局模式[6-8]。景觀格局演變是城市地表徑流量變化的主要因素之一[9],不同景觀格局所對應(yīng)的地表覆蓋徑流系數(shù)不同,所產(chǎn)生的地表徑流量也不同。已有研究[10]表明,景觀格局通過影響地表徑流的產(chǎn)匯流過程作用于城市內(nèi)澇發(fā)生的頻率和強度。城市內(nèi)澇已然成為阻礙城市可持續(xù)發(fā)展與城市生態(tài)安全的現(xiàn)實障礙與治理難題。探究景觀格局動態(tài)變化和徑流量變化的關(guān)系是消減源頭徑流緩解城市內(nèi)澇的關(guān)鍵,同時借助景觀節(jié)點、廊道、斑塊和基底形成點、線、面相組合的景觀布局模式,依托各類景觀的入滲、滯留、吸收、蓄存等功能,能夠有效促進城市良性水循環(huán),減緩內(nèi)澇的發(fā)生[11-13]。目前,國內(nèi)外學(xué)者更多關(guān)注土地利用變化對地表水文循環(huán)產(chǎn)生的影響。Calder[14]從區(qū)域尺度上探究土地利用變化和城市水循環(huán)的關(guān)系,研究發(fā)現(xiàn)土地利用變化是驅(qū)動全球環(huán)境變化的重要原因同時影響著城市地表水循環(huán)過程。Corbett等[15]研究城市不透水面與地表徑流量存在顯著正相關(guān)關(guān)系。Fohrer等[16]以阿勒河為研究對象,研究表明土地利用變化是該流域地表徑流發(fā)生變化的重要影響因素之一。葛怡等[17]重建上海市區(qū)近50 a土地利用結(jié)構(gòu)變化特征,得出土地利用變化是城市地表徑流量增大的驅(qū)動因素。王振海等[18]總結(jié)土地利用變化對徑流量影響的研究方法及研究進展,分析探討未來的研究趨勢。此外,還有學(xué)者就景觀格局優(yōu)化降低地表徑流展開研究。俞孔堅等[19]以北京雁棲湖為例,對生態(tài)發(fā)展示范區(qū)的景觀格局、基礎(chǔ)設(shè)施等進行布局優(yōu)化,構(gòu)建海綿系統(tǒng)實現(xiàn)研究區(qū)的雨洪管理和生態(tài)防洪。徐霞等[20]以昆山陽澄湖為例,從水生態(tài)安全格局、水系景觀生態(tài)網(wǎng)絡(luò)等方面提出海綿城市建設(shè)途徑,實現(xiàn)區(qū)域水生態(tài)系統(tǒng)的良性循環(huán)。目前,有關(guān)景觀格局對地表徑流的影響已被較多學(xué)者研究證實,且較多關(guān)注流域范圍,而對城市區(qū)域景觀格局演變與地表徑流的關(guān)系研究較少。同時有關(guān)景觀格局演變所引起的地表徑流量增加,導(dǎo)致城市局部地區(qū)積澇內(nèi)澇的研究需要進一步探討。因此,本文基于2000—2019年影像數(shù)據(jù),提取出西安市主城區(qū)景觀格局空間分布圖,利用SCS模型、景觀格局指數(shù)、GIS和皮爾遜相關(guān)性分析方法探究景觀格局演變和地表徑流的關(guān)系并提出景觀格局優(yōu)化策略,旨在降低該區(qū)地表徑流量,有效消減城市內(nèi)澇。

        1 研究區(qū)概況

        西安市位于渭河流域中部關(guān)中盆地,東經(jīng)107°4′—109°49′和北緯33°42′—34°45′之間。全市屬暖溫帶半濕潤季風(fēng)氣候,年平均氣溫13.3~13.7 ℃,年平均降水量介于522.4~719.5 mm,降水量分布不均,且多集中在汛期6—9月。本文以西安市主城區(qū)為研究區(qū)域(圖1),包括新城區(qū)、碑林區(qū)、蓮湖區(qū)、灞橋區(qū)、未央?yún)^(qū)以及雁塔區(qū),面積約817.18 km2。

        圖1 西安市主城區(qū)區(qū)域位置及行政區(qū)劃分

        2 研究數(shù)據(jù)及方法

        2.1 數(shù)據(jù)來源

        本研究采用中國科學(xué)院資源環(huán)境科學(xué)數(shù)據(jù)中心(http:∥www.resdc.cn/)提供的Landsat TM數(shù)據(jù)和土地利用數(shù)據(jù)(30 m×30 m),共包括2000,2005,2010,2015和2019年5期影像和1∶10萬土地利用數(shù)據(jù)。依照研究內(nèi)容和實地探察,對影像進行監(jiān)督分類,將研究區(qū)劃分為耕地、建設(shè)用地、綠地、濕地、水域、未利用土地共6大類型,考慮應(yīng)用模型中濕地和水域CN值的差異,故分屬兩類。研究區(qū)濕地特指陸地和水域的交匯處,水位接近或處于地表面,或有淺層積水,且處于自然狀態(tài)的濕地。結(jié)合實際土地利用數(shù)據(jù)對研究區(qū)用地劃分結(jié)果進行修正。降水量數(shù)據(jù)來源于中國氣象數(shù)據(jù)網(wǎng)(http:∥data.cma.cn/),共獲取2000—2019年的年、月降水量數(shù)據(jù),考慮西北地區(qū)降水基數(shù)不大,降水量集中在汛期,且城市內(nèi)澇多出現(xiàn)在汛期,因此本文以西安市主城區(qū)汛期近10 a平均降雨量332.56 mm為最大輸出(為便于計算,計為330 mm),分析景觀格局演變對地表徑流的影響。土壤數(shù)據(jù)來源于陜西省第二次土壤普查數(shù)據(jù)集,并根據(jù)SCS模型土壤分類標(biāo)準(zhǔn)進行重新歸類。

        2.2 研究方法

        2.2.1 SCS產(chǎn)流模型方法 SCS模型是由原美國農(nóng)業(yè)部水土保持局(USDA-SCS)研制的小流域設(shè)計洪水模型[21-22]。該模型基于研究區(qū)前期土壤、降水量、土地利用以及暴雨過程對缺乏氣象、水文等資料的區(qū)域進行模擬。SCS模型能較好的模擬下墊面狀況與地表徑流的關(guān)系,與本文需要探究的景觀格局與地表徑流相關(guān)性研究提供較好的量化依據(jù)。

        SCS模型運行基本原理如下:

        (1)

        式中:Q為徑流深(mm);P為一次性降水總量(mm);S為潛在最大滯水量(mm)。由于S變化范圍較大,通常將S取0~100之間理論值,并引入無量綱參數(shù)CN,使二者實際應(yīng)用中更接近線性變化[22]。

        S與CN值的關(guān)系表達為:

        S=25 400/CN-254

        (2)

        CN由土壤屬性、覆蓋類型以及地表水文特征決定,同時取決于前期的土壤濕潤狀況。在SCS模型中,根據(jù)前5 d的總雨量將土壤濕潤程度劃分為干(AMCⅠ)、正常(AMCⅡ)以及濕潤(AMCⅢ)3種級別。西安市主城區(qū)土壤類型及分類情況詳見表1。

        表1 西安市主城區(qū)土壤類型及分類情況

        假設(shè)西安市主城區(qū)前期土壤濕潤程度為正常狀態(tài)(AMCⅡ),結(jié)合SCS模型提供的CCN值與土壤分類、土地利用分類,確定西安市主城區(qū)在AMCII狀態(tài)下CCN矩陣(見表2)。

        表2 西安市主城區(qū)SCS模型CCN值表(AMCⅡ)

        2.2.2 景觀格局指數(shù)選取 借助景觀分析軟件Fragstats 4.2以及景觀格局指數(shù)的表征意義和相關(guān)研究總結(jié),選取斑塊類型水平和景觀類型水平的8小類景觀指數(shù)對研究區(qū)2000—2019年景觀格局信息進行表征(詳見表3)。斑塊類型水平指數(shù)包括斑塊密度(PD)、斑塊聚集度(COHESION)、斑塊連接度(CONNECT)、最大斑塊面積比例(LPI)、景觀破碎度指數(shù)(DIVISION)共5項指標(biāo);景觀類型水平指數(shù)選取3項指標(biāo),分別為景觀形狀指數(shù)(LSI)、蔓延度(CONTAG)、香農(nóng)多樣性指數(shù)(SHDI)。

        表3 研究區(qū)所選景觀格局指數(shù)簡介

        2.2.3 不同景觀格局與地表徑流的相關(guān)性分析 借用SPSS 26.0軟件對研究區(qū)不同時段的景觀格指數(shù)和地表徑流量展開皮爾遜相關(guān)性分析,通過相關(guān)系數(shù)揭示景觀格局與地表徑流的關(guān)系,并在此基礎(chǔ)上提出景觀格局的優(yōu)化策略,為消減地表徑流、緩解城市內(nèi)澇提供決策。

        3 研究結(jié)果及優(yōu)化策略

        3.1 研究區(qū)土地利用及景觀格局演變分析

        借助ArcGIS軟件對西安市主城區(qū)2000,2005,2010,2015和2019年數(shù)據(jù)進行疊加分析得到4期不同時段的土地利用轉(zhuǎn)換矩陣,并結(jié)合軟件Fragstats 4.2計算所得的景觀格局指數(shù),以更好的分析不同時期土地利用變化以及所對應(yīng)的景觀格局演變對地表徑流的影響,為優(yōu)化景觀格局減緩地表徑流量提供參考。

        通過分析不同時段土地利用轉(zhuǎn)移矩陣(詳見表4),可得到2000—2019年其土地利用變化規(guī)律如下: ①2000—2019年,耕地占有面積逐年減少,且2000—2005年減幅最大,耕地面積減少47.25 km2。建設(shè)用地面積呈顯著增長趨勢,2005—2010年增幅最大,建設(shè)用地面積增加62.19 km2,其占有面積由42.0%增加至49.6%,建設(shè)用地面積已經(jīng)接近主城區(qū)總面積的1/2。綠地面積呈先減少后增加的趨勢,2000—2015年,綠地面積逐年減少,2015—2019年,城市綠地面積增加了8.83 km2,增加的綠地集中分布于西安浐灞國家濕地公園以及灞河周圍。2000—2019年濕地面積呈增長趨勢,占有面積由原來的2.6%增長至4.0%。 ②根據(jù)西安市綜合景觀分布特征可得(圖2),2000—2019年研究區(qū)綜合景觀指數(shù)中斑塊密度、斑塊聚集度以及最大斑塊面積比例呈顯著增加態(tài)勢,結(jié)合土地利用轉(zhuǎn)移矩陣,主要原因是同期研究區(qū)中建設(shè)用地面積顯著增加,不透水面的增加導(dǎo)致地表下滲性能降低,是地表徑流產(chǎn)生的重要原因;而景觀破碎度和景觀形狀指數(shù)顯著減少,研究區(qū)內(nèi)不同斑塊類型的團聚程度和蔓延趨勢降低、景觀斑塊形狀復(fù)雜性下降,表明景觀格局朝單一化方向發(fā)展,滯水能力隨之降低。各景觀類型的變化趨勢中(圖3),除綠地斑塊密度減少外其余各類型斑塊密度呈明顯增加態(tài)勢,建設(shè)用地和耕地斑塊密度明顯增加,2010—2015年建設(shè)用地斑塊密度增幅較大,2015—2019年耕地斑塊密度呈顯著增長;2010—2019年耕地的最大的斑塊面積比例呈明顯減少趨勢,表明耕地的景觀格局破碎化程度加??;景觀形狀指數(shù)反映整個景觀的斑塊形狀與面積相等的正方形之間的偏離程度,研究區(qū)內(nèi)僅耕地、綠地及濕地景觀形狀指數(shù)呈緩慢增加趨勢,其余用地類型的景觀格局指數(shù)均呈減小趨勢,表明研究區(qū)內(nèi)各景觀斑塊形狀復(fù)雜性降低;2000—2010年水域連接度指數(shù)呈直線下降,2010—2019年趨于平穩(wěn),耕地斑塊連接度呈增加后減少,斑塊破碎化明顯,而建設(shè)用地斑塊連接度指數(shù)整體呈增長趨勢,2005—2010年增長明顯,主要是同期城市建設(shè)用地大范圍擴張,面積由343.26 km2增加至405.45 km2;建設(shè)用地、濕地即水域的斑塊聚集度指數(shù)呈增加趨勢,其中建設(shè)用地斑塊聚集度增幅最大,而耕地和綠地的斑塊聚集度呈減少趨勢,綜合而言研究區(qū)景觀的聚集程度不斷升高;建設(shè)用地景觀破碎度指數(shù)呈明顯減少趨勢,表明研究區(qū)建設(shè)用地破碎化程度降低,連接性較好,其余用地類型景觀破碎度指數(shù)呈明顯的先減小后增加的趨勢,增幅較大。 ③結(jié)合景觀指數(shù)變化特征可得,研究區(qū)景觀格局呈現(xiàn)連通性增加、聚集度升高、斑塊形狀規(guī)則化、均質(zhì)穩(wěn)定化以及景觀蔓延度下降等的發(fā)展趨勢。

        圖2 西安市主城區(qū)2000和2019年綜合景觀變化特征(圖中各指標(biāo)符號的含義見表3)

        圖3 研究區(qū)各景觀類型格局變化趨勢

        表4 研究區(qū)2000-2019年土地利用轉(zhuǎn)移矩陣 km2

        3.2 西安市主城區(qū)地表徑流深度模擬結(jié)果及參數(shù)驗證

        借用地理信息系統(tǒng)軟件和已得出的西安市主城區(qū)SCS模型CCN值表,以西安市主城區(qū)汛期近10 a平均降雨量332.56 mm為最大輸出值進行運算,分別得到2000,2005,2010,2015和2019年地表徑流深度分別為219.36,224.35,229.30,232.85和236.18 mm,并依此生成2000—2005,2005—2010,2010—2015,2015—2019年4個時期地表徑流深度變化圖(圖4)。由圖4可以看出,西安市主城區(qū)地表徑流深度逐漸增大,隨著城市建設(shè)用地等城市不透水面積的增加,地表徑流深度呈現(xiàn)明顯的增長趨勢。景觀格局變化對地表徑流產(chǎn)生不同程度的影響,且存在明顯的空間異質(zhì)性。結(jié)合土地利用及景觀格局演變數(shù)據(jù)可得,2010—2015年和2015—2019年,耕地向建設(shè)用地轉(zhuǎn)化率分別為13.4%和13.5%,綠地向建設(shè)用地轉(zhuǎn)化率分別為4.9%和2.0%,濕地向建設(shè)用地轉(zhuǎn)化率為0.6%和0.8%,地表徑流深度增加分別為3.55 mm和3.33 mm,表明綠地向建設(shè)用地轉(zhuǎn)化對地表徑流量的影響更大。

        圖4 不同時期西安市主城區(qū)地表徑流深度變化

        為確保SCS模型模擬地表徑流結(jié)果的有效性,選取研究區(qū)內(nèi)唯一具有長期水文資源的河流流域?qū)δP蛥?shù)進行驗證[23]。應(yīng)用SCS模型模擬降雨徑流時,相對誤差小于15%時合格,反之不合格[24]。該河流流域經(jīng)西安市灞橋區(qū)、未央?yún)^(qū),在未央、灞橋區(qū)之間匯入渭河,為西安灞河流域。流域現(xiàn)有馬渡王等水文站進行徑流監(jiān)測,馬渡王水文站以上集水面積達1 601 km2。模型參數(shù)驗證基于2001—2009年灞河實測徑流量與獲取的同期土壤分類圖、土地利用圖、年降水量等數(shù)據(jù)輸入模型模擬的徑流量進行比較(圖5),并選用線性回歸系數(shù)R2和納西效率系數(shù)NS評價模型的適用性。經(jīng)計算得,模擬值和實測值的R2為0.926,NS為0.836,表明模型在研究區(qū)具有較好的適用性。

        圖5 灞河流域的徑流模擬值和實測值比較

        3.3 景觀格局與地表徑流相關(guān)性分析

        借助軟件SPSS 26.0,將研究區(qū)地表徑流量與綜合景觀指數(shù)及各景觀類型指數(shù)進行雙變量相關(guān)性分析,采用皮爾遜相關(guān)分析以及雙側(cè)檢驗,得到表5—6。結(jié)合土地利用轉(zhuǎn)移矩陣分析可得,綜合景觀指數(shù)中最大斑塊面積比例和斑塊連接度指數(shù)與地表徑流呈顯著正相關(guān),即人工景觀斑塊越大、越集中,容易產(chǎn)生地表徑流;而景觀形狀指數(shù)與地表徑流呈現(xiàn)顯著負(fù)相關(guān),即自然景觀斑塊形狀越復(fù)雜,地表徑流產(chǎn)生量降低。各用地類型的景觀指數(shù)中建設(shè)用地的斑塊密度與地表徑流量呈顯著正相關(guān),且相關(guān)系數(shù)極顯著(p<0.01),即建設(shè)用地斑塊面積對地表徑流量有著極顯著的影響。反之,綠地斑塊密度與地表徑流量呈負(fù)相關(guān),建設(shè)用地斑塊面積增大、綠地斑塊密度降低容易匯集地表徑流(圖6)。此外,城市內(nèi)澇多發(fā)生在城市建設(shè)用地高度集中區(qū)綠地景觀分配不均勻地段,如城市立交橋下、地下過街通道等區(qū)域。耕地和水域最大斑塊面積所占比例與地表徑流量呈顯著負(fù)相關(guān);而建設(shè)用地和濕地用地類型的最大斑塊面積所占比例與地表徑流量呈顯著正相關(guān),表明建設(shè)用地和濕地的斑塊集中程度對地表徑流量的匯集具有直接正向影響,也是城市積水產(chǎn)生內(nèi)澇的高危地區(qū)。連接度指數(shù)中建設(shè)用地和濕地用地類型與地表徑流量呈顯著正相關(guān),建設(shè)用地與地表徑流相關(guān)性極強(p<0.01),即建設(shè)用地連接度對徑流變化敏感性極強;反之水域的連接度指數(shù)與地表徑流量呈顯著負(fù)相關(guān)。建設(shè)用地和濕地的斑塊聚集度指數(shù)與地表徑流呈顯著正相關(guān),結(jié)合最大斑塊面積所占比例指數(shù)以及斑塊連接度指數(shù)可得,建設(shè)用地和濕地斑塊面積越大、越集中,容易產(chǎn)生地表徑流,而水域與之相反。景觀破碎度表明研究范圍內(nèi)景觀類型斑塊之間分布的分離度,其值增大,景觀空間越破碎。其中耕地的景觀破碎度指數(shù)與地表徑流呈顯著正相關(guān),表明耕地用地類型斑塊破碎化程度增高,容易產(chǎn)生地表徑流,耕地破碎化程度越低,連通性好,有利于涵養(yǎng)水分和農(nóng)業(yè)發(fā)展。綠地破碎度指數(shù)與地表徑流量呈正相關(guān),表明綠地破碎度高容易匯集地表徑流,從而增加城市局部地區(qū)產(chǎn)生內(nèi)澇的風(fēng)險。

        表5 與地表徑流密切相關(guān)的綜合景觀指數(shù)

        表6 與地表徑流密切相關(guān)的各景觀類型指數(shù)

        圖6 研究區(qū)景觀格局與地表徑流相關(guān)性典型區(qū)域空間圖示

        3.4 景觀格局優(yōu)化策略

        景觀格局的優(yōu)化,是以生態(tài)系統(tǒng)健康為目標(biāo),通過調(diào)整各景觀類型斑塊以達到合理的土地利用布局和科學(xué)管理,實現(xiàn)區(qū)域可持續(xù)發(fā)展,保障區(qū)域生態(tài)安全[25]。研究區(qū)景觀格局優(yōu)化以實現(xiàn)城市“小雨留的住、中雨不積水、大雨不內(nèi)澇”為目標(biāo),旨在削減地表徑流量的同時有效緩解城市內(nèi)澇。

        (1) 構(gòu)建以城市公園為主體、街頭綠地為輔的內(nèi)澇防治生態(tài)系統(tǒng)。借助生態(tài)廊道和生態(tài)節(jié)點構(gòu)建城市的自然生態(tài)體系,調(diào)節(jié)景觀組分在空間和數(shù)量的分布,降低城市地表徑流的匯集使景觀綜合價值達到最大化,形成完整的城市內(nèi)澇防治系統(tǒng)。加強與控制城市公園規(guī)模、提升街頭綠地的數(shù)量、質(zhì)量,增設(shè)城市綠地,逐步恢復(fù)和重建在城市開發(fā)建設(shè)過程中破壞的城市水系通道,以此形成立體、分散的城市內(nèi)澇生態(tài)防治系統(tǒng)。通過對生態(tài)節(jié)點的優(yōu)化,將研究區(qū)內(nèi)的生態(tài)源地借助城市水系緊密聯(lián)系起來,形成節(jié)點、水系廊道、源地相互連接、生態(tài)功能高效發(fā)揮的景觀生態(tài)網(wǎng)絡(luò)格局,從而有效改善研究區(qū)內(nèi)景觀格局破碎化與地表徑流滯留匯集的現(xiàn)狀,增強景觀連通性并達到消減或延緩城市地表徑流的產(chǎn)生,降低城市積水內(nèi)澇災(zāi)害發(fā)生的風(fēng)險。

        (2) 拆分部分人工景觀斑塊,增設(shè)綠色基礎(chǔ)設(shè)施。研究表明容易產(chǎn)生地表徑流的區(qū)域多為人工斑塊高度集中的區(qū)域,區(qū)域內(nèi)自然景觀受到人工斑塊持續(xù)擴張分割阻隔,城市建設(shè)用地等不透水面聚集分布也是地表徑流量增加發(fā)生內(nèi)澇的直接原因。長安路小寨十字交叉口,典型的“逢雨必堵,大雨必澇”的城市不透水面高度集中區(qū),該區(qū)地理位置偏低,排水系統(tǒng)陳舊,下墊面基本為不透水地面,綠地等自然斑塊嚴(yán)重缺少。加強綠帶、綠心等城市綠色基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè),增加植被類型豐富度,以現(xiàn)有的道路綠化帶、街頭綠地為基礎(chǔ)構(gòu)建地表徑流源頭減排景觀格局,打破現(xiàn)有自然景觀多位于人工打造的混泥土花壇中并不能實現(xiàn)滲、滯、蓄等作用機理,借助分散的景觀斑塊入滲、過濾、蒸發(fā)和積蓄的方式減少地表徑流量,以此減緩暴雨時期徑流速度、增強城市水系統(tǒng)彈性。

        (3) 完善城市景觀管理體系,建立健全城市內(nèi)澇的景觀管理及監(jiān)督體制。我國景觀管理現(xiàn)處于發(fā)展初級階段,相關(guān)政策及法律的缺失致使城市景觀在城市化進程中只是“曇花一現(xiàn)”。順應(yīng)國土空間規(guī)劃變革,完善景觀規(guī)劃建設(shè)管理體系,加強防治城市內(nèi)澇的景觀管理及監(jiān)督體制,尊重自然本底,維系景觀格局的動態(tài)演變及發(fā)展,減少發(fā)生內(nèi)澇的概率,實現(xiàn)區(qū)域可持續(xù)發(fā)展,維持區(qū)域生態(tài)安全。

        4 結(jié) 論

        (1) 西安市主城區(qū)2000—2019年景觀格局呈現(xiàn)出高連通高聚集、斑塊形狀規(guī)則化、均質(zhì)穩(wěn)定化、景觀蔓延度下降等的發(fā)展趨勢,結(jié)合同期地表徑流深度模擬結(jié)果與分析,研究區(qū)地表徑流深度逐年增加,但徑流深度增加量隨時間動態(tài)變化呈下降趨勢,其中2000—2005,2005—2010,2010—2015,2015—2019年分別增加4.99,4.95,3.55和3.33 mm,說明景觀格局對地表徑流量的滯留作用逐漸增大。

        (2) 景觀格局指數(shù)變化率與地表徑流量年增長率呈顯著相關(guān)性,其中建設(shè)用地等人工景觀指數(shù)和地表徑流量年增長率呈顯著正相關(guān),相反綠地、耕地、水域等自然景觀指數(shù)與地表徑流量年增長率呈負(fù)相關(guān)關(guān)系。土地利用及景觀格局演變數(shù)據(jù)表明綠地向建設(shè)用地轉(zhuǎn)化對地表徑流量的影響更大。結(jié)合研究區(qū)內(nèi)澇易發(fā)地段以及景觀格局與地表徑流相關(guān)性分析結(jié)果可得,綠地斑塊密度、綠地破碎度、建設(shè)用地斑塊密度、建設(shè)用地最大斑塊面積比例、建設(shè)用地斑塊聚集度以及建設(shè)用地連通度是城市內(nèi)澇問題頻發(fā)的重要影響因素。

        (3) 借助城市的生態(tài)廊道及生態(tài)節(jié)點構(gòu)建內(nèi)澇防治生態(tài)系統(tǒng),并對城市不透水面等高度集中的地區(qū)進行拆分,增設(shè)城市綠色基礎(chǔ)設(shè)施,以實現(xiàn)源頭減排的內(nèi)澇防治景觀,在此基礎(chǔ)上完善城市景觀管理及監(jiān)督體制,保障城市景觀格局長期有效的減緩地表徑流量,保障區(qū)域生態(tài)安全。

        此外,本文仍存在一些不足之處。文中采用的SCS模型參數(shù)是針對美國情況所確定的,模型的參數(shù)CN值、土壤類型的確定是通過查表以及其他研究者所用模型確定的參數(shù)進行修正,因此模型中參數(shù)的確定有待進一步精確。另外,本文采用的遙感影像數(shù)據(jù)不夠精細(xì),對于地物的識別存在一些偏差,考慮影響景觀格局的要素較多,因此在以后的研究中解譯精度需要進一步提高。

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