城市中心城区水系格局与连通性研究

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1、城市中心城区水系格局与连通性研宄崇璇薛丽芳王晓薇赵迪斐薛美平中国矿业大学资源与地球科学学院摘要：以徐州中心城区为研究对象，应用GIS、ENVI对研究区进行土地利用分析、水系格局演变分析、水系连接度分析。结果表明，近10a徐州市城市化进程迅速，建设用地呈现出扩张趋势，总面积增加丫271.06km2;徐州市屮心城区水系结构变化体现在河流长度减小、河网密度降低，但因湖泊而积增加引起水而率小幅增长;2、3级河流数量及长度减少导致河网复杂度、河网发育指数降低。1995—2015年徐州市中心城区水系连通性指数均呈下降

2、趋势，高度的城市化往往伴随着水系连通性的必然降低。关键词：城市中心城区;水系格局;连接度;连通性;作者简介：崇璇(1994-),女，本科在读，研究方向为人文地理与城乡规划。收稿日期：2017-05-31基金：国家级人学生创新训练计划(201510290045)Received：2017-05-310引言城市水系是构成城市自然环境的重要要素，在保护生态环境中起到重要作用，在社会经济发展过程中也会产生重要影响U1。城市化过程中，人类活动对水系的改造口益加强，流域土地的自然特征会因水系改造而发生明显变化。不透水

3、面面积的增加及其影响下水系格局的改变会削弱城市对水旱灾害的防御能力，增加洪灾风险m。随着中w经济迅猛发展，城市扩张过程中常常忽视水系对城市的支撑限制作用m，因此研宄城市化进程中水系格局及连通度的变化具有重要意义。目前国内关于城市化影响下的水系研究多侧重于探究其水系结构的变化。近年来，水系连通性也用于评价水系格局，研宄区域集中在太湖、秦淮河、南四湖流域，以及上海、深圳等地区。研究表明，河网水系的连通度减弱会产生洪涝宣泄不畅通等问题，进而导致水安全风险性增大UL本文以徐州中心城区为例，选取水系结构与连通性指标

4、，并结合城市化影响下垫面变化对水系格局进行综合评价。1研宄区概况与研宄方法1.1研宄区概况徐州市位于江苏省四北部，市区面积3037km,包括泉山区、云龙区、鼓楼区、贾汪区和铜山区5个区。徐州地貌属符中南剥蚀低山丘陵的南延部分，气候为暖温带半湿润季风气候，年平均降水量83(f860mm，汛期为6—9月份，雨季降水量占全年的56%。徐州市地处古淮河的支流沂、沭、泗诸水的下游，以黄河故道为分水岭，形成北部的沂、沭、泗水系和南部的濉、安河水系。境内河流纵横交错，湖沼、水库星罗棋布，废黄河斜穿东西，京杭大运河横贯南

5、北，东有沂、沭诸水及骆马湖，西有夏兴、大沙河及微山湖。徐州中心城区水系分属3个流域，故黄河因河床淤积堆高形成独立水系，故黄河以南为奎濉河水系，以北为泗运河水系。1.2数据来源本文使用1995年和2015年徐州市范围LandsatTM卫星遥感影像为基础数据源，遥感影像空间分辨率为30m。应用RS与GIS技术，对遥感影像进行校正，使用监督分类方法，将土地利用类型解译为耕地、林地、草地、水域、建设用地、未利用地6类。通过徐州市地形图对遥感影像进行校正，提取1995年和2015年徐州市中心城区水系数据，通过实地调

6、研及谷歌地图进行修正。1.3水系格局与连通性评价体系构建本研宄中选取的水系格局变化指标包括数量特征、结构特征及连通度3类12项指标，如表1所示。木文参考斯特拉勒(Strahler)水系分级方法5,根据河流宽度对研究区水系分为3个级别:河宽大于20m为1级河流，河宽l(f20m为2级河流，河宽5~10m为3级河流。根据徐州市河流实际宽度，1、2、3级河道宽度分别取值为20、15、7.5m。河流长度(D水体面积C4w)区域内的河流总长f区域内的河流总面考数量特征河网密度(D)式中4为［3水面率(奶W=(Aw/

7、A)xlOO%湖泊率(P)P=C4/M)xlOO%长度面积比CR/o)Rla—LIAr河网发育系数KZKi=Li/L1，/〉1，式屮:流长度结构特征河网复杂度(C/0CR=NKL/LD，式中河网结构稳定度⑽SR^^Ll/Art)KLt-nlAn、Art-n分别表示第河流总面积水系环度CY(i-V+1)/(2V-5)连通度节点连接率/3=L/V水文连接度7y=L/3(V-2)2结果与分析2.1研宄区城市化发展进程城市化体现在城市人口增加、建设用地面积扩人等方面，本文以建设用地比重作为城市化评价指标，1995

8、-2015年徐州市屮心城区土地利用面积变化如表2所7Jo表21995—2015年徐州市中心城区土地利用面积变化下载原表用地类型19952015面积Am2比例房面积瓜m2比伊耕地2194.9770.711924.3761.林地259.098.35257.388J草地35.51.1434.551.:水域144.964.67147.164/建设用地466.1315.02737.1923.未利用地3.430.113.430.:从表2