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上海市水质状况分析 这条河流是城市自然环境的重要组成部分之一。数量和质量的变化是自然环境与人类活动长期互动的结果。上海地处长江三角洲的前缘, 扼长江出海口, 是我国重要的经济、贸易、金融中心之一, 其自然环境的变化和社会经济的发展对我国具有极其重要的影响。一个世纪以前, 上海地区河网密布, 但在城市发展过程中, 尤其是近半个世纪来, 随着城市建成区域不断向外扩展, 许多河流被填没、淤堵, 河流数量大为减少, 导致河道自然排水功能下降, 加大了城市暴雨积水的可能, 同时影响了河流的水质状况。 本文基于遥感 (RS) 和地理信息系统 (GIS) 技术, 剖析了上海市近50年来城市化过程中河流水网演化特征及其与土地利用变化的关系;探讨了河网水系演化对城市暴雨积水、城市排水的影响, 研究它们之间的耦合关系;为今后城市发展过程中水环境的管理提供科学依据。 一、 数据来源与研究方法 1. 追溯资料的收集与研究 为了能够准确、客观地反映研究区近50年来的河网演化情况, 本研究采用航空像片作为主要信息源。收集了1964年、1979年、1984年、1989年、1994年、1999年共6个时相的航片2000多张, 经过挑选, 实际用到的有498张。为了追溯历史河网信息, 增补了开埠前后和20世纪50年代的河流分布图。另外, 还收集了以下资料: (1) 近50年来河流水网演化记载文献。共收集了包括黄浦、静安、卢湾、杨浦、虹口、闸北、普陀、长宁、徐汇、南市、浦东、闵行、宝山等13个区县的地名志上的河流水网历史资料[1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13]。 (2) 近50年来研究区内土地利用类型变化资料。参考了“上海市第二轮航空遥感调查与研究科研总报告”中“上海城市扩展和城市化过程及规律的遥感动态研究”的部分成果。 (3) 近50年来研究区内暴雨和暴雨积水资料。这部分资料可分为两个阶段:①1982年前, 主要是文献记载的暴雨降水资料和积水资料;②1982年后, 主要由上海市城市排水有限公司提供的以城市雨污水泵站为观察点测量获得的暴雨和积水资料。 2. 河流的流长度、深度属性分析及处理 本研究主要应用遥感 (RS) 及地理信息系统 (GIS) 技术。具体操做过程如下: (1) 1950年代以来上海地区河网水系分布图的建立。利用MAPINFO对选取的498张航片进行数字化处理。在几何校正、配准和参考研究区历史文献资料的基础上, 建立了1950年代、1964年、1979年、1984年、1989年、1994年和1999年的上海地区水系分布图, 在ARCVIEW平台上动态演示不同时相的河流分布情况。河流长度属性主要在GIS中直接量算获得, 河流宽度属性的获得主要采取结合文献资料、从航片上测量、实地测量和估算的方法, 河流的深度属性主要根据文献资料、实地测量和估算的方法建立。另外, 对苏州河、东老河 (现丽娃河) 、环浜, 以及普陀、宝山、闸北区部分河流进行了野外验证, 校正航片判读的结果。从实地踏勘情况看, 判读精度较高。 (2) 土地利用类型时空变化分析及处理。将土地利用类型划为:城市用地, 包括居住用地、公共设施用地、工业用地、仓储用地、市政用地、特殊用地、绿地、待建和其他用地;交通道路用地, 包括对外交通用地、道路广场用地;水域和农业用地三种类型。对上海半个世纪以来土地利用类型变化进行分析, 并结合河网水系的演化和市区积水分布的演化, 对三者进行相关分析, 以期找出城市化与积水、排水之间的相互关系。 (3) 暴雨和暴雨积水分布的处理。对1959-1978年 (全市) 、1995-1999年 (市区) 历次暴雨雨量、降水梯度, 利用人工神经网络模拟计算, 通过三次样条内插, 获得暴雨降水量等值线图和降水梯度等值线图。在Arcview软件中把暴雨积水分布图、河流水系分布图等图件进行叠加, 从而可以直观地进行对比, 进而找出城市排水系统分布的不足之处。对1997-1999年的积水资料, 利用Arcview软件, 将文字记录转换为空间分布, 从而获得暴雨积水分布图。对于1997年之前的积水记录, 主要是结合降水进行定性研究。 3. 城市水系的研究区范围 本研究的工作范围主要选择在包括上海市内环线的矩形区域。包括上海市区的绝大部分, 同时也包括部分郊区。从这个研究区范围我们可以清楚地看到本区河网水系随上海市区范围的扩展变化, 有利于将郊区和市区进行对比研究;同时, 把研究区集中于市区范围内有利于研究成果的实际应用。 二、 上海河网水系的发展特征 1. 上海城市河网水系的消失区 研究表明, 上海市中心城区的河网水系在一个世纪以前还像周边地区一样相当发育, 十分密集。但是, 随着工业发展, 静安、黄浦、卢湾以及南市等中心城区的水系在20世纪50年