山地城市水系与土地利用变化关联性研究——以汉源县为例

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水系作为人类文明起源与延续的载体,在自然环境的物质循环与能量交替中发挥着不可替代的作用。与其类似,土地资源在维持生态系统的健康发展中也有着举足轻重的地位。水系的健康发育是滋养各类土地的基础和前提,合理的土地利用是维系水系健康的保障,尤其在具有敏感性与脆弱性的山地地区,水系与土地利用的关系更加紧密。而随着城市化水平的快速高涨,土地受到人类干扰的程度加大,土地利用的剧烈变化导致水系的健康状况每况日下,水系的生态服务功能也逐渐减弱。随着人们生态文明意识的增强以及国土空间规划的开展,水系与土地利用的健康发展问题成为热点议题。本文以山地水系与土地利用为研究对象,首先梳理了山地水系与土地利用的概念、构成与特点,对水系与土地利用变化的相关研究进展进行归纳与总结,指出对二者关联性进行探讨的重要性。从时间和空间两个维度,以及特征层面辨析山地水系与土地利用的时序演变规律、空间层级关系以及山地水系与土地利用特征间的相互作用机制。在此基础上,根据选取山地水系与土地利用变化特征参数、解析二者时空演变规律、识别山地水系与土地利用变化的关联性关系的规律和发展阶段、诊断发展问题、提出调控策略、结合“3S”技术和大数据等技术手段构建山地水系与土地利用变化关系的智能监测与决策平台的路径,建立多要素、多空间和智能化相结合的实施路径,进而构建山地水系与土地利用变化的关联性理论研究框架并提出其在规划层面的应用。其次,基于山地水系与土地利用变化的关联性理论研究框架,以汉源县为研究区域,基于现状选取水系与土地利用的特征参数,包括水系的河网密度、水面率、河网发育系数、主干面积长度比以及盒维数,土地利用的数量与结构、转移矩阵、动态度以及强度。并利用遥感数据以及Arcgis平台分别对水系与土地利用进行分级与分类,通过计算特征参数的变化并结合二者在山地的分布特点,分别归纳出汉源县水系和土地利用在2012-2018年的时空演变规律,又通过关联度模型、相关度分析以及建立河岸带缓冲区等方法,对水系与土地利用变化关联性的时空规律进行解析,研究结果表明:(1)县域水系整体呈现衰减趋势,但衰减程度不剧烈。各水系结构特征参数都呈现出下降趋势,同时其变化规律根据片区发展水平和山地梯度特征的差异具有空间异质性,其衰减程度与城市化水平具有同步性,也受山地特有的梯度性质的地形地貌影响;(2)县域土地利用强度整体呈现增大趋势,但并不剧烈。建设用地呈增加趋势且速率较大,非建设用地呈减少趋势且主要转化为建设用地,变动速率较小。根据片区发展水平与发展策略的区别,土地利用各类型的变化具有显著空间差异性且受到山地梯度特征的限制;(3)汉源县2012-2018年水系与土地利用具有较强的关联性,其中河网密度、水面率以及盒维数分别与各类用地占比有显著的相关性,且与非建设用地占比的相关性系数更大,根据河岸带分析得出,在空间上越邻近水系,建设用地的布局就越加紧凑、发展强度越大、变动程度越剧烈。同时,不同片区的水系与土地利用关联度异质性的产生,主要是由片区发展水平与山地环境的梯度特性共同促成的。综合判断二者的演变关系处于发展的第一阶段,即由水系主导土地利用发展的和谐共生、依水而建模式。最后,基于对山地水系与土地利用变化关联性理论研究的梳理和汉源县水系与土地利用变化关联性评价的实证研究分析,诊断出汉源县水系与土地利用发展关系所存在的问题,以国土空间生态修复规划的视角,从水系保护、土地利用空间格局优化以及水系保护与土地利用可持续发展机制构建三方面提出汉源县水系与土地利用可持续发展的规划策略。
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