太湖流域城镇化背景下河网水系与水文过程变化研究

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1、太湖流域城镇化背景下河网水系与水文过程变化研究ChangesofRiverNetworkandHydrologicProcessintheTaihuLakeBasinundertheBackgroundofUrbanization博士生：尹义星Ph．D．Candidate：YINYixing指导教师：许有鹏教授Supervisor：Prof．XUYoupeng南京大学地理与海洋科学学院SchoolofGeographic&OceanographicSciences，NanjingUniversity2

2、010年5月lIlllUlIllllUIIIY2371490本文得到国家自然科学基金重点项目“长江三角洲城市化对河流水系与水文过程的影响研究"(No．40730635)以及水利部公益性行业科研专项经费项目ct长江三角洲地区城市化对洪涝孕灾环境的影响研究，，(No．200701024)的资助。ThisstudywasfundedbyNationalNaturalScienceFoundationofChinaentitled‘‘StudyonEffectsofUrbanizationonHydrolog

3、icProcessandRiverNetworksintheYangtzeRiverDeltaRegion’’andCommonwealandSpecializedProgramforScientificResearch，MinistryofWaterResourcesofChina，entitled“StudyontheImpactsofUrbanizationonFloodandWaterloggingEnvironmentintheYangtzeRiverDeltaRegion”．毕业论文题目：

4、盘塑速垡邀筮垡堂量王塑圈坐茎鱼坐塞垫堡銮垡巫塞2006指导教师(姓名、职称)：盗查照耋咝摘要变化环境下的水文水资源研究是当前水文科学的热点问题之一。气候变化和人类活动是造成流域水文过程变化的两个主要因素，而随着社会经济的发展和人类改造自然能力的加强，人类活动的影响越来越显著。城镇化是人类改变地表最深刻、最剧烈的过程之一，也是影响水文过程的重要因素。随着城镇化进程的加快和城镇规模的不断扩张，土地利用状况发生了显著改变，河流水系被改造，流域水文过程和水文规律发生变化，区域洪涝灾害、水资源与水环境等问题也随

5、之加剧，因此，快速城镇化地区的河网水系演变和水文过程变化规律亟待探索。太湖流域既是我国经济发展最为迅速的区域之一，也是我国城镇化率最高的区域之一。随着城市化进程的快速推进，人类活动对该区域河网水系和水文过程造成的影响十分突出。河网水系日趋主干化，调蓄功能下降；汛期河网与太湖水位居高不下，小水大灾现象突出。20世纪90年代太湖流域洪涝灾害频繁发生、损失巨大，人类活动是其中极为重要的因素之一。对该区域城镇化背景下的河网水系和水文过程变化进行研究，是一个理论和实践上都富有意义的课题。本文以太湖流域水网区为研

6、究区域，综合运用RS、GIS、水文模拟、时间序列分析、分形等技术和方法，对城镇化背景下的河网水系和水文过程变化进行研究。论文提取了1960s、1980s、2000s年代3个不同时期的水系图，在此基础上阐释了水系结构特征及影响因素。探讨了该区域河网极值水位的时间和空间变化特征，并采用水位历时曲线参数化的方法模拟了下垫面变化下的水位过程。分析了城镇化背景下研究区水系调蓄功能的变化，并使用分形理论探讨水系演变与水位变化之间的联系；将时间序列分析和产水量模拟相结合，预估了太湖未来特征(平均、最高和最低)水位变

7、化的可能情景，为太湖流域防洪减灾提供有益的参考。首先，研究该区域城镇化背景下的下垫面和水系演变。①采用遥感解译数据详细分析了研究区的下垫面土地利用变化特征，发现研究区城镇建设用地增加主要由水田、旱地和水域转化而来。为进一步分析流域未来城镇化下的产水量变化，设定了未来15年的城镇化情景。②基于基本地形图和电子地图提取了研究区1960s、1980s和2000s年代的三期水系图，证实1960年代前的河网受城镇化干扰甚微，1960．1980年代的河网受城镇化影响尚不明显，而1980年代以后的河网受城镇化的影响

8、十分剧烈。③在分析水系结构指标变化特征的基础上，将河网水系演变与研究区城镇扩展、人口分布格局变化之间进行对比，探讨了水系演变的影响因素。结果显示，人口增加最为迅速的区域，其河网水系演变的简单化趋势也是最为显著的。其次，研究该区域城镇化背景下的水文过程变化。①采用特征统计、趋势检验、IHA模型等方法对比分析研究区降水和河网水位特征，确认河网高等级水位的集中程度大大超过降水的集中程度，其原因是城镇化对河网水位上升造成了显著影响。②基于MK趋势和突变检验法、克