郑州市土地利用变化对地表水污染的影响
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类 似 模 型 的应 用对 认 识 城 市 土 地 利 用 中 的水 环 境
使水域 的形状简单化 ，从而降低水域 自 身对 Ｂ Ｏ Ｄ、 Ｃ Ｏ Ｄ、 Ｔ Ｎ和 Ｔ Ｐ 等污染物的扩散和降解能力【 ６ Ｊ 。 城 市土地利用影响河流或水域中的化学元素的迁移 ， 是河流中常量元素 （ Ｎ ａ 、Ｋ 、Ｎ、Ｐ 、Ｃ １ ） 和微量元 素 （ Ｖ、Ｃ ｒ 、Ｃ ｏ 、Ｃ ｕ 、Ｓ ｅ 、Ｒ ｂ 、Ｍｏ 、Ｓ ｒ 和Ｂ ａ ） 增 加的主要原因之一【 ７ 】 。在我 国城市化进程 中，随着 城市建设用地及工业用地扩张 ，以及城市土地利用 集约度 的提高 ，工业企业 、居民生活等产生 的大量 废水使地表径流携带的颗粒物 、 铵氮、 有机污染物 、
郑州市土地 利用变化对地表水污染的影 响
杜 习乐 １ ， 吕 昌河
１ ．内蒙古大学公共管理学院，内蒙古 呼和浩特 ０ １ ０ ０ ７ ０ ；２ ．中国科学院地理科学与资源研究所，北京 １ ０ ０ １ ０ １
摘 要 ：土地 利用／ 覆被变化 的环境效应是全球变化研究 的热点问题之一 。快速城市化进程 中，城市土地利用方式和结 构的变 化会对城市环境造成一定程度的影响。 城 市土地利用通过改变物质能量的流动而使 城市地表水环境发生改变 。 为 了进一步揭
Ｓ ｃ ｉ ｅ ｎ ｃ ｅ ｓ ， ２ ０ １ ３ ， ２ ２ （ ２ ） ： ３ ３ ６ — ３ ４ ２ ．
城市是人类活动对环境影响最激烈的地方 ， 受 城市化驱动的土地利用／ 覆盖变化 （ Ｌ Ｕ Ｃ Ｃ） 及其环 境 影响 越来越 突 出 ， 甚 至 在 区域 和全 球尺 度上影 响 生态系统的结构与功能，成为当今地球生态系统平 衡与人类社会可持续发展的研究热点Ｉ 】 。 】 。 城市土地
生态环境学报 ２ ０ １ ３ ， ２ ２ （ ２ ） ： ３ ３ ６ ． ３ ４ ２
Ｅｃ ｏ ｌ ｏ ｇ ｙ ａ ｎ ｄ Ｅ ｎ ｖ ｉ ｒ ｏ ｎ ｍｅ ｎ ｔ ａ ｌ Ｓ ｃ ｉ ｅ ｎ ｃ ｅ ｓ
ｈ ｔ ｔ ｐ ： ／ ／ ｗｗ ｗ． ｊ ｅ ｅ ｓ ｃ ｉ ． ｃ ｏ ｍ Ｅ － ｍａ ｉ ｌ ： ｅ ｄ ｉ ｔ ｏ ｒ ＠ｊ ｅ ｅ ｓ ｃ ｉ ． ｃ ｏ ｍ
中图分类号 ：Ｘ ５ ２ ； Ｆ ３ ０ １ ． ２ ４ 文献标志码 wenku.baidu.comＡ 文章编号 ：１ ６ ７ ４ ． ５ ９ ０ ６（ ２ ０ １ ３ ）０ ２ ． ０ ３ ３ ６ ． ０ ７
引用格式 ：杜习乐 ，吕昌河． 郑州市土地利用变化对地表水污染的影 响［ Ｊ ］ ．生态环境学报， ２ ０ １ ３ ， ２ ２ （ ２ ） ： ３ ３ ６ － ３ ４ ２ ．
示城市 土地利用与地表水污染之间的关系 ，以郑州市 为研究 区，采用影像解译数 据和水质监测数据 ，利用 Ａ ｒ ｃ Ｇ Ｉ Ｓ 空间分析
法 、内梅罗综合污染指数法和典型相关分析法 ， 揭示了郑州市快 速城 市化过程 中土地利用方式和结构的变化特 征、城市地表 水 的污染状况 ，重点分析 了不 同土地利用类型 的面积变化对地表水主要 污染物浓度 的影 响。研究结果表 明，１ ９ ９ ８ －２ ０ ０ ８年
Ｄ Ｕ Ｘ ｉ ｌ ｅ ， Ｌ Ｕ Ｃ ｈ ａ ｎ ｇ ｈ ｅ ． Ｉ ｍｐ ａ ｃ ｔ ｓ ｏ ｆ ｌ ａ ｎ ｄ ｕ ｓ ｅ ｃ ｈ ａ ｎ ｇ ｅ ｓ ｏ ｎ ｓ ｕ ｒ ｆ ａ ｃ ｅ ｗ ａ ｔ ｅ ｒ ｐ ｏ ｌ ｌ ｕ ｔ ｉ ｏ ｎ ｉ ｎ Ｚ ｈ ｅ ｎ ｇ ｚ ｈ ｏ ｕ ｃ ｉ ｔ ｙ［ Ｊ 】 ． Ｅ ｃ ｏ ｌ ｏ ｇ ｙ ｎｄ ａ Ｅ ｎ ｖ ｉ ｒ ｏ ｎ ｍｅ ｎ ｔ ａ ｌ
郑 州市城市扩张迅速 ，城市建设用地和工矿仓储用地分别增加 １ ２ ４ ％和 １ ５ ８ ％，城郊耕地被大量 占用 ，城市 土地 利用结构发
生显著 变化 ；ｌ Ｏ多年间地表水污染一直非常严 重 ，河流和湖库中各类污染物浓度严重超标 ，代 表性 污染物为石油类 、氨氮 、 挥发酚等 ； 工矿仓储用地与挥发酚和石油类 污染 物 、 城市建设用地与氟化物 、 交通用地与石油类污染物均具 有显 著的正相关 关系 ；而园林绿 地与重金属类污染物 、水域与生化需氧量都存在显著的负相关关 系；郑州市城市建设用地 、工矿用地 和交通 用地面积的迅速增加是造 成地 表水 污染严重 的原 因之一 ； 增加园林绿地等生态用地 的面积 ， 以及优化调整土地利用结 构和布 局都有利于城市地表水环境 的保护 。 关键词 ：土地利用变化 ；地表水污染 ；典型相关 ；郑州市
重金属等污染物负荷增加 ，致使水质恶化［ ８ 们 。 在土地利用对水质影响的研究方法上 ，取样 、 监测 与模 拟试 验 等 是 获 取 评 价 数 据 的基本 途 径 。 Ｂ ａ ｓ ｔ ａ 和Ｂ ｏ ｗ ｅ ｒ 总结了１ ４ 个Ｌ Ｕ Ｃ Ｃ 对水量 、水质影响 的评价模型 ，比较详细地描述 了这些模型适用的土 地类 型 、时空 属性 、水 文特征 、水类 型 （ 地表 水 、 地下水 、 雪融水等 ） 及测定的污染物［ １ １ １ ￣ 利用Ｓ ＷＭＭ （ 暴雨洪水管理模型 ） 对城市地表径 流和污染物负 荷进行计算表明 ，城市化后流域洪峰流量显著增 大、 洪峰时间提前 ， 降雨强度越大污染物浓度峰 值越大 ，对最终受纳水体造成的污染也较严重［ １ 引 。
利 用变 化对 城市 水环 境 的影响深 刻 ，主要 表 现在对 地表径流和水质两个方面【 ４ ｊ 。城市化的快速发展导 致 城 区不透 水面 积大量 增加 ，改变 了地 面径 流的 时 空模式 和水 量平 衡状 况 ，使水 分转 化 的界 面 过程发 生变化 ，径流系数增大Ｌ ５ ］ 。城市土地利用过程往往
使水域 的形状简单化 ，从而降低水域 自 身对 Ｂ Ｏ Ｄ、 Ｃ Ｏ Ｄ、 Ｔ Ｎ和 Ｔ Ｐ 等污染物的扩散和降解能力【 ６ Ｊ 。 城 市土地利用影响河流或水域中的化学元素的迁移 ， 是河流中常量元素 （ Ｎ ａ 、Ｋ 、Ｎ、Ｐ 、Ｃ １ ） 和微量元 素 （ Ｖ、Ｃ ｒ 、Ｃ ｏ 、Ｃ ｕ 、Ｓ ｅ 、Ｒ ｂ 、Ｍｏ 、Ｓ ｒ 和Ｂ ａ ） 增 加的主要原因之一【 ７ 】 。在我 国城市化进程 中，随着 城市建设用地及工业用地扩张 ，以及城市土地利用 集约度 的提高 ，工业企业 、居民生活等产生 的大量 废水使地表径流携带的颗粒物 、 铵氮、 有机污染物 、
郑州市土地 利用变化对地表水污染的影 响
杜 习乐 １ ， 吕 昌河
１ ．内蒙古大学公共管理学院，内蒙古 呼和浩特 ０ １ ０ ０ ７ ０ ；２ ．中国科学院地理科学与资源研究所，北京 １ ０ ０ １ ０ １
摘 要 ：土地 利用／ 覆被变化 的环境效应是全球变化研究 的热点问题之一 。快速城市化进程 中，城市土地利用方式和结 构的变 化会对城市环境造成一定程度的影响。 城 市土地利用通过改变物质能量的流动而使 城市地表水环境发生改变 。 为 了进一步揭
Ｓ ｃ ｉ ｅ ｎ ｃ ｅ ｓ ， ２ ０ １ ３ ， ２ ２ （ ２ ） ： ３ ３ ６ — ３ ４ ２ ．
城市是人类活动对环境影响最激烈的地方 ， 受 城市化驱动的土地利用／ 覆盖变化 （ Ｌ Ｕ Ｃ Ｃ） 及其环 境 影响 越来越 突 出 ， 甚 至 在 区域 和全 球尺 度上影 响 生态系统的结构与功能，成为当今地球生态系统平 衡与人类社会可持续发展的研究热点Ｉ 】 。 】 。 城市土地
生态环境学报 ２ ０ １ ３ ， ２ ２ （ ２ ） ： ３ ３ ６ ． ３ ４ ２
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中图分类号 ：Ｘ ５ ２ ； Ｆ ３ ０ １ ． ２ ４ 文献标志码 wenku.baidu.comＡ 文章编号 ：１ ６ ７ ４ ． ５ ９ ０ ６（ ２ ０ １ ３ ）０ ２ ． ０ ３ ３ ６ ． ０ ７
引用格式 ：杜习乐 ，吕昌河． 郑州市土地利用变化对地表水污染的影 响［ Ｊ ］ ．生态环境学报， ２ ０ １ ３ ， ２ ２ （ ２ ） ： ３ ３ ６ － ３ ４ ２ ．
示城市 土地利用与地表水污染之间的关系 ，以郑州市 为研究 区，采用影像解译数 据和水质监测数据 ，利用 Ａ ｒ ｃ Ｇ Ｉ Ｓ 空间分析
法 、内梅罗综合污染指数法和典型相关分析法 ， 揭示了郑州市快 速城 市化过程 中土地利用方式和结构的变化特 征、城市地表 水 的污染状况 ，重点分析 了不 同土地利用类型 的面积变化对地表水主要 污染物浓度 的影 响。研究结果表 明，１ ９ ９ ８ －２ ０ ０ ８年
Ｄ Ｕ Ｘ ｉ ｌ ｅ ， Ｌ Ｕ Ｃ ｈ ａ ｎ ｇ ｈ ｅ ． Ｉ ｍｐ ａ ｃ ｔ ｓ ｏ ｆ ｌ ａ ｎ ｄ ｕ ｓ ｅ ｃ ｈ ａ ｎ ｇ ｅ ｓ ｏ ｎ ｓ ｕ ｒ ｆ ａ ｃ ｅ ｗ ａ ｔ ｅ ｒ ｐ ｏ ｌ ｌ ｕ ｔ ｉ ｏ ｎ ｉ ｎ Ｚ ｈ ｅ ｎ ｇ ｚ ｈ ｏ ｕ ｃ ｉ ｔ ｙ［ Ｊ 】 ． Ｅ ｃ ｏ ｌ ｏ ｇ ｙ ｎｄ ａ Ｅ ｎ ｖ ｉ ｒ ｏ ｎ ｍｅ ｎ ｔ ａ ｌ
郑 州市城市扩张迅速 ，城市建设用地和工矿仓储用地分别增加 １ ２ ４ ％和 １ ５ ８ ％，城郊耕地被大量 占用 ，城市 土地 利用结构发
生显著 变化 ；ｌ Ｏ多年间地表水污染一直非常严 重 ，河流和湖库中各类污染物浓度严重超标 ，代 表性 污染物为石油类 、氨氮 、 挥发酚等 ； 工矿仓储用地与挥发酚和石油类 污染 物 、 城市建设用地与氟化物 、 交通用地与石油类污染物均具 有显 著的正相关 关系 ；而园林绿 地与重金属类污染物 、水域与生化需氧量都存在显著的负相关关 系；郑州市城市建设用地 、工矿用地 和交通 用地面积的迅速增加是造 成地 表水 污染严重 的原 因之一 ； 增加园林绿地等生态用地 的面积 ， 以及优化调整土地利用结 构和布 局都有利于城市地表水环境 的保护 。 关键词 ：土地利用变化 ；地表水污染 ；典型相关 ；郑州市
重金属等污染物负荷增加 ，致使水质恶化［ ８ 们 。 在土地利用对水质影响的研究方法上 ，取样 、 监测 与模 拟试 验 等 是 获 取 评 价 数 据 的基本 途 径 。 Ｂ ａ ｓ ｔ ａ 和Ｂ ｏ ｗ ｅ ｒ 总结了１ ４ 个Ｌ Ｕ Ｃ Ｃ 对水量 、水质影响 的评价模型 ，比较详细地描述 了这些模型适用的土 地类 型 、时空 属性 、水 文特征 、水类 型 （ 地表 水 、 地下水 、 雪融水等 ） 及测定的污染物［ １ １ １ ￣ 利用Ｓ ＷＭＭ （ 暴雨洪水管理模型 ） 对城市地表径 流和污染物负 荷进行计算表明 ，城市化后流域洪峰流量显著增 大、 洪峰时间提前 ， 降雨强度越大污染物浓度峰 值越大 ，对最终受纳水体造成的污染也较严重［ １ 引 。
利 用变 化对 城市 水环 境 的影响深 刻 ，主要 表 现在对 地表径流和水质两个方面【 ４ ｊ 。城市化的快速发展导 致 城 区不透 水面 积大量 增加 ，改变 了地 面径 流的 时 空模式 和水 量平 衡状 况 ，使水 分转 化 的界 面 过程发 生变化 ，径流系数增大Ｌ ５ ］ 。城市土地利用过程往往