城镇化的快速发展引起城市土地利用结构变化,急速扩张的城镇用地强烈地影响了区域水循环过程,加快区域河网水系的衰减,造成一系列水环境问题。因此,在了解区域水环境现状的基础上,探究城镇化下景观格局变化与河流水质的响应关系,进行河流水环境容量计算分析,可为城市用地的合理规划、污染物削减程度的确定以及水环境质量改善提供理论基础。苏州市地处太湖流域腹部地区,为典型平原河网区。本文选择苏州市为研究对象,基于多学科角度,综合应用遥感、地理信息系统、模拟计算等方法,从不同空间尺度研究下垫面变化与水环境效应之间的关系,并由点源排放入手进行水环境容量计算,结合面源排放数据进行污染物削减量分析,最终揭示“城镇化-人类活动-土地利用-水环境”作用规律,并探寻城市用地规划及水环境保护关键点。主要研究内容包括以下三个方面:1、剖析城市河流水质与河岸景观格局变化情况结合单因子评价及水质综合评价法对苏州市2004-2014年水质变化状况进行分析。结果表明,2004-2014年苏州市水质呈Ⅳ-劣Ⅴ类断面的比重总体呈现减小的趋势,但至2014年仍达到52.38%。水质状况总体较差,但呈现一定的好转趋势,其中TN、NH3-N为主要污染物,各级河道中TN所占污染分担率最高。不同等级河道水质状况对比显示,高等级河道水质优于低等级河道。以1991、2001、2010三期土地利用解译数据分析苏州市土地利用类型结构及景观格局空间结构,确定各土地利用类型的转移规律。结果表明:苏州市用地类型以水田及水域为主,各时期比重和均在60%以上;其次为城镇用地及旱地,处于不断增长状态;最少的是林地,呈现波动变化,且比重一直处于4%以下。下垫面总体变化以城镇建设用地、旱地的增加和水田、林地面积的减少为主,水域面积也有所增加。土地利用转移特征以水田转化为城镇用地、旱地及水域为主,造成水田面积减少。景观空间结构上呈现破碎度增加,土地利用类型丰富度及景观多样性增强的趋势。2、探讨城镇化背景下景观格局变化与水质的响应关系为了探讨城镇化下景观格局变化与河流水质的响应关系,首先利用ArcGIS获取不同空间尺度的土地利用组成及结构信息,由景观格局分析软件计算不同空间尺度下各个缓冲区的景观格局指标特征,结合水质断面的实际监测值进行景观格局与河流水质的响应关系分析。研究结果表明:(1)从景观格局组成来看,研究区水质与城镇用地、水田、旱地密切相关,城镇用地、旱地对河流水质起负面影响,水田则对水质呈现正面影响。且相关性随缓冲区尺度变化而改变,存在明显的空间尺度相关性,反映了土地利用格局对水质的影响空间特性。随着缓冲区尺度的增加,土地利用类型与水质指标的相关性总体呈现增强的趋势,在700-1000m缓冲区范围内影响更为显著。(2)从景观格局空间结构来看,河流水质与表征斑块聚集程度及优势景观类型的指数CONTAG、LPI呈负相关,与表征景观破碎程度的指数包括NP、PD、SHEI及SHDI则呈正相关,在1000m缓冲区呈现显著的相关性。景观格局对水质指标的影响在大范围缓冲区相较于小范围缓冲区更为显著。3、分析城市水环境容量及污染物削减情况以苏州市河网状况为基础,通过水文条件设计、工业、生活、农业、畜禽养殖污染物排放量及入河量的估算、河网概化、河道参数、水质现状及目标值的确定等步骤,分别以2010年及2020年各功能区水质目标计算苏州市域及各主要河流现状水环境容量及污染物削减量。综合分析各类污染源排放量及入河量,城镇生活污染量在流域总污染量中所占比重最大,工业污染源排放次之,畜禽养殖所产生的面源污染所占比重也较高。此外,各流域污染物统计结果显示研究区各流域中污染物的排放量及入河量均呈现流域性河道多于区域性河道的特征。以各功能区2010年水质目标计算苏州市水环境容量,苏州市COD水环境容量为102007.18t/a,NH3-N 为 4954.6t/a。COD 的削减量为 59160.7t/a,NH3-N 削减量为16784.57t/a。以各功能区2020年水质目标计算水环境容量,则苏州市COD环境容量为89143.75t/a,NH3-N为 3613.44t/a。COD 削减量为 79024.4t/a,NH3-N 削减量为19023.02t/a。相较于2010年水质标准,由于部分控制单元水质目标的提升,水环境容量呈现减小的趋势,剩余水环境容量减少,污染物削减量上升。就COD环境容量而言,除胥江、七浦塘、江南运河、常浒河具有剩余水环境容量外,其余河流均需要进行点源排放削减。就NH3-N而言,除江南运河外,其余水体均需进行NH3-N排放量的削减。此外,以2020年水质目标计算的削减量高于以2010年水质目标计算的削减量。