城市土地利用变化与内涝灾害的响应研究 ——基于南京、武汉、合肥的实证

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近年来,土地的不合理利用极大地破坏了城市的水循环系统,使得城市内涝风险增加。在促进长江中下游城市可持续发展的进程中,城市地区内涝灾害频发,给基于土地的各项人类活动和可持续发展带来严重影响。在初期的研究探索中,选取长江中下游的三个重点城市南京、武汉、合肥作为研究区域,探索人类活动因素影响下的不合理土地利用活动对内涝灾害造成的影响,分析土地利用及其变化与城市内涝灾害的关系,解释普遍的规律关系,以建立研究路线和框架,为三个城市和长江中下游其他城市的土地利用提出科学对策,对于长江中下游地区的可持续发展有着重要意义。本文将南京市、武汉市、合肥市三个城市的主城区作为研究区域,首先基于城市主城区1989年、2003年、2016年的Landsat遥感影像,使用监督分类方法进行地类解译获取了土地利用类型数据,从土地利用类型结构变化以及相互转化两个方面分析了土地利用变化状况;其次,使用大数据的常见处理方法,从社交媒体的报道中获取了2016年城市内涝灾害点的地名、时间和报道频次信息,并利用核密度估计方法对灾害点的时空演变进行了地理可视化分析;最后,使用信息量模型、相关系数等方法从不同土地利用类型对内涝灾害的贡献度、灾害严重程度与土地利用变化的相关性等方面分析了城市内涝灾害对土地利用变化的响应过程。主要得到以下几点结论:(1)从1989年到2016年,三个城市主城区的建设用地面积持续增加,耕地面积下降。从土地利用转移类型看,耕地与建设用地之间转移剧烈,转移面积最大的类型均为耕地转变为建设用地。同时,耕地与建设用地也是其他用地类型转入转出的主要地类。(2)社交媒体的报道为研究提供了城市内涝灾害点数据,弥补了灾害期间传统调查数据不足的问题,有助于探索城市内涝灾害对土地利用变化的响应过程。三个城市主城区灾害点的报道时间都集中在2016年6月1日到7月31日,地点大多为街道、住宅小区、大学校园等。从灾害点报道频次演变地图和位置的分布密度图可知,7月6日之前灾害点分布较为分散,报道频次低;在7月6日灾害点的数量和报道频次激增,达到最高值,位置分布的密度值也达到顶峰,有些内涝严重的地方单日报道频次超过40次;7月6日以后灾害点数量、报道频次和分布高密度区域逐渐减少,但三个城市的少部分灾害点在7月6日到10日之间被媒体持续报道。(3)建设用地对城市内涝灾害形成的贡献大于其他用地类型,由耕地和水域转变为建设用地的地方更容易发生内涝灾害,用地类型为水域、林地、草地的地方发生内涝灾害的可能性较小。在三个城市主城区的灾害点中,超过80%的灾害点在2016年的土地利用类型为建设用地,报道次数大于10次的高频次点几乎都位于建设用地中。1989年-2016年的土地利用变化中,由耕地转为建设用地、水域转为建设用地的区域发生的内涝灾害最多,报道频次总和也远远高于其他土地利用变化类型。(4)通过分析灾害严重程度与土地利用变化的相关关系表明,由水域转为建设用地的区域积水时间较长,且不易消退。地势较低的水域转化为建设用地以后,地形地势并没有发生改变,在降雨来临时不透水表面的增加和中间低四周高的地形使雨水不易排出,积水时间延长。(5)通过探究不同土地利用变化与内涝灾害之间的关联,从防治城市内涝的角度为长江中下游城市土地利用提出了以下几方面建议:注重规划前期的灾害风险评价;加强城市中绿地的保护,制定湿地保护条例,遏制将水域开发为建设用地尤其是居住用地;合理有序地扩大建设用地面积,配套相应面积的绿化用地;优化住宅用地的选址,尽量避免建在地势低洼且不易排涝的地方;加强土地利用规划与防洪排涝等规划建设的协调性。
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