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城市用地不透水率分析4-1

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不透水地面是城市地區的特征。不透水地面比是一個與城市水文過程、水質面源污染以及城市植被制圖等研究有關的參數, 常要借助于高分辨衛星影像、航空像片或實地勘測獲取。已有的研究結果表明不透水地面的增加會提高區域降雨徑流系數、改變洪峰頻率分布和設計洪水過程線, 使得同樣降雨條件下的地表徑流和河川徑流增加, 自降雨到洪峰形成的時間縮短, 洪峰流量增加, 并由此造成城市河道防洪壓力加大, 徑流對河道的沖刷和侵蝕作用增強。除此而外, 不透水地面還嚴重阻隔地表水循環過程, 削弱降雨下滲對地下水的補給, 導致城市化連片地區地面下沉。近年來, 人們發現不透水地面與城市水質下降有直接關系。美國環境保護署1994年的報告指出, 地面徑流從城市不透水表層帶入水體的有毒物質和病原性物質已明顯污染河流水質, 并有研究認為當不透水地面超過30% 時, 非點源污染對水質的作用明顯, 由此吸引眾多的環境、地理與水文學者從事有關城市面源污染產生過程與機理的研究。另一方面, 由于不透水地面取代了原來的農田和森林植被,地面通過植物蒸騰作用散發的熱量減少,導致城市熱島現象更為普遍?;诓煌杆孛鎸Ρ姸嘭撁姝h境問題的明顯指向性, 以及它與城市水循環過程的直接關系, 越來越多的研究者傾向于用不透水地面比值這一簡單指標反映城市中的復雜環境問題, 其比值越高表明綜合環境越差。


美國在上世紀80 年代就依托環境保護署(USEPA) 和地質調查局( USGS) 在全國范圍內展開城市徑流過程研究, 積累了豐富的城市不透水地面資料 , 并嘗試建立起土地利用與不透水性之間的經驗回歸方程, 用以指導數據缺少地區的不透水性估測和指導土地利用規劃。在基于地理信息的分布式水文模型研究中, 不同土地利用類型的不透水率計算有助于參數估計 。我國城市水文研究剛剛起步, 針對城市用地不透水性的報導極少。近年來隨著遙感和GIS 技術發展, 城市土地覆蓋研究漸有報導, 主要集中在城市植被研究。本文通過對城市地區不同土地利用方式不透水率研究, 探索土地利用結構生態優化的途徑。研究結果也可為城市水文研究提供下墊面參數。1999年以后出現的米級高分辨率衛星影像數據為本研究提供了技術支撐。

本研究選擇我國東部沿海的江蘇省省會城市南京進行典型研究。南京地處北緯32b03c, 屬于北亞熱帶季風氣候, 降水較豐沛, 年均降水量1 033 mm。主城面積242 km2, 被大片自然、近自然山林地環繞,城區內樹冠交織的林蔭道連通大小公園, 形成遍布全城的綠色網絡, 造就了南京聞名全國的綠都形象。南京城市擴展過程表現為由內而外的圈層式擴展特征。老城區位于城市南部、明城墻內的秦淮河沿線; 至上世紀20 年代、30 年代, 城市中心區逐漸北移到新街口一帶, 直到今天仍是南京的商業中心。受城市擴展過程影響, 用地布局表現出圈層特征: 在新老中心城區之間建筑密度較大, 以商住混合用地為主; 中心區往外、明城墻以內的地區建筑密度相對較低, 以學校機關及居住用地為主; 明城墻以外的地區分布有眾多80 年代以后開發的大型居住區; 工廠集中區主要布局在北部沿江地帶。研究中采用典型區分析的方法而非全域調查。


雖然衛星影像數據和遙感解譯技術為大面積土地覆蓋分類研究創造了條件, 但是對于復雜的城市地區,各種類型的斑塊面積小且相互雜合分布, 高精度的分類必須借助目視判讀, 工作量較大, 大面積解譯的成本依舊很高。另一方面, 典型分析能夠揭示具有代表性的城市功能團的土地覆蓋特征, 而且多個典型區的綜合數據可以反映城市土地利用特征, 沒有進行全域調查的必要。在充分考慮了用地類型的代表性及城市中心與邊緣分布的均衡性后, 本研究選擇了5 個城市功能區作為樣區。其中, 夫子廟商住混合區位于城南, 是老的城市中心, 其中商業服務業用地與道路廣場用地均接近30%; 新街口商住混合區位于城市的心臟地帶, 集中了眾多的商場、銀行和寫字樓, 商業、金融等服務業用地占到總用地的近30%, 是南京乃至華東地區繁華的商業圈之一; 北京西路機關文教區位于明城墻內、城西地區, 包括2 個大學、1 個公園、2 家醫院、若干機關單位以及中低密度住宅為主的居住區, 公共設施用地占總面積的44%; 南湖居住區是南京上世紀80 年代開發的大型居住區之一, 位于明城墻以外的城西地區, 居住用地占總用地的比例超過50% ; 燕子磯工業區位于城北、靠近長江, 自上世紀70 年代起成為南京主要工業集中區, 擁有南京化工廠、新聯機械廠等大型企業, 其中工業用地占到總面積的33%, 占建設用地的44% 。5 個樣區的范圍依據用地特征和道路界線確定, 除工廠區面積較大外, 其它樣區的面積在1 km2 ~ 2 km2 , 總面積13.67 km2 , 占主城區建設用地( 159 km2 ) 的8.60%。

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