2.1　研究区概况

2.1.1　地理位置

太原市位于东经111°30′～113°09′和北纬37°27′～38°25′，国土总面积6988km2，其中城区总面积1460km2。全市辖3县1市6区，3县为清徐县、阳曲县和娄烦县，1市为古交市，6区为小店区、迎泽区、晋源区、万柏林区、杏花岭区和尖草坪区。太原市城区是指小店区、迎泽区等6个区。

2.1.2　地形地貌

太原市城区地处太原断陷盆地的北端，黄土高原的东部。太原市东、西、北三面环山，中部和南部为汾河冲积扇平原，汾河自北向南流经城区，地形北部稍高、南部略低，逐渐倾斜。东西宽144km，南北长107km，境内地势起伏较大，高低悬殊。太原市城区的平均海拔为800m左右。

太原市地貌类型大致可分为山地、丘陵、平原、盆地、谷地5种地貌单元，以黄土山地地貌为主。以上5种地貌单元按其成因、岩性，又可划分为穹窿剥蚀中山、溶蚀侵蚀中山、溶蚀侵蚀低中山、剥蚀侵蚀中山，山前黄土台丘、梁状黄土丘陵、破碎黄土塬，冲洪积平原、冲积平原，山间侵蚀小盆地、山间构造小盆地11个不同的亚类。

2.1.3　气候与水文

2.1.3.1　气候

太原市城区属暖温带半干旱大陆性季风气候，冬季干燥寒冷，晴朗少雨，夏季炎热湿润，雨量集中，全年盛行西北风，出现的频率高，强度大。从全年看，冬春长，夏秋短，降水和气温年度变化大。

收集研究区历史气象资料，并以太原观象台近20年数据为依据，研究区年平均气温为10.98℃，最高气温为39.4℃（2010年7月30日），最低气温为－23.3℃（2002年12月27日）。研究区内多年（太原观象台，1979—2013年）平均年降水量为422.55mm，最大年降水量为652.0mm（太原观象台，1996年），最小年降水量为247.8mm（太原观象台，1997年），极值比为2.63。降水多集中在7月、8月、9月3个月，占全年总降水量的70%。月最大降水量为238.4mm（1996年8月），日最大降水量为93.5mm（2009年7月8日），历年1h最大降水量为80.4mm，历年10min最大降水量为72.8mm。多年平均年蒸发量为1644.91mm，多年平均风速为2.2m/s，无霜期为170d左右，最大冻土深度为1.06m。易发生干旱，暴雨、冰雹、霜冻等灾害性天气也经常发生，尤以干旱危害最大。太原市城区大风日数近几年逐渐增多。太原市城区1995—2013年平均气温变化曲线见图2.1，平均降水量见图2.2。

2.1.3.2　水文

太原市河流分属黄河、海河两大流域，阳曲县的轿顶山、文昌山、水头岭、两岭山的南侧为黄河水系的一级支流汾河流域。汾河是黄河的第二大支流，流经太原市的干流长193km，集水面积占全市总面积的90.6%。太原市城区的最大河流为汾河，贯穿整个城区。太原市内有较大湖泊6处，最大的湖泊是位于晋源区金胜乡的晋阳湖，水面面积约4.5km2。晋阳湖也是太原市城区的主要湖泊。太原市山麓地带出露众多泉水，岩溶泉流量较大，尤以城区的晋祠泉和兰村泉最为著名。境内地下水主体可分为基岩裂隙水、碳酸盐岩类岩溶裂隙水、碎屑岩类裂隙孔隙水和松散岩类孔隙水等，在山区以岩溶水和裂隙水为主，盆地区以孔隙水为主。

2.1.4　土壤与植被

2.1.4.1　土壤

太原市城区地处山西省腹部，中南部为汾河冲积扇平原，地势平坦。汾河由北向南流过，汾河河床宽且浅，两岸发育有二级阶地。太原以北的黄寨一带黄土台地冲沟比较发育，表面土壤主要为第四系冲洪积土层、填土层，总地势东西高，中部低。第四系沉积物主要分布于山沟河谷、山前断陷盆地和冲洪积平原上，自西向东逐渐增厚，沉积物颗粒逐渐变细。该区土壤为褐土性土，成土母质为黄土。总体上区域内土壤的水平地带性表现不突出，主要的地带性土壤为褐土，在各级阶地和低山丘陵地带均广泛分布。2004年太原市城区土地利用分类见图2.3。

2.1.4.2　植被

太原市城区地表植被主要有种子植物、蕨类植物、苔藓、地衣、藻类和菌类等，具有植物资源丰富、植物起源古老、单种属植物较多等特点。据查阅资料显示，通过退耕还林、水土保持工程、植树造林等措施，1990—2007年研究区的总体植被覆盖率略有增长，分级植被覆盖度变化上表现出高、中高植被向中植被转移的退化现象，见图2.4。

2.1.5　水生态系统现状

对太原市河流、湖泊进行单元解析可得3个生态水系和一些零星湖泊，它们是太原市重要的淡水生态系统，起着非常重要的生态调节作用，被称作城市的“蓝色下垫面”。太原市的3个生态水系分别为汾河、晋阳湖和城西水系。

（1）汾河。20世纪80年代末，环境保护意识淡薄，以发展经济为目标而过度开发资源，汾河河道内出现了私自采砂、垃圾成堆、自行耕种等现象，汾河城区段更成了污水渠和垃圾倾倒场。河道生态环境恶劣，水质受到严重影响，水体的生态功能更是难以为继，城市河道环境直接影响了城市的整体发展。因此，太原市从煤矿整合、关停高污染企业和治理河流等方面来改善环境，汾河治理当数典型工程。目前，城区内依汾河修建的汾河滨水公园是经过水利治理和绿化美化的滨水公园，宽500m，人工复式河槽由中隔墙分成东西两渠，东侧清水渠宽220m，西侧浑水渠宽80m，排泄上游洪水和水库灌溉输水。水面与绿地相组合构建了多样的主题景观，占地约1300hm2，是太原市目前最大的公共绿地休闲场所，见图2.5。汾河公园北起柴村桥北侧，南至祥云桥南侧，是经一期和二期工程建设而成的绿化美化休闲公园，总长约26km。一期工程于1998年10月开始建设，2005年开始二期北延、二期南延和二期三组工程的实施，包括湿地公园、鸟岛绿洲和亲水公园等主题景观。2014年启动的三期工程，从祥云桥向南延伸到规划十二号线以南，向北延伸到中北大学老龙头景区。汾河公园位于城区中心，贯穿南北的绿色走廊为城市生态系统的良性发展发挥了重要作用。2001年12月28日，建设部授予汾河公园项目“中国人居环境最佳范例奖”。2002年5月30日，联合国人居署授予太原市城区汾河景区“2002联合国迪拜国际改善人居环境最佳范例称号奖”。2005年4月，汾河公园荣获“国家水利风景区”和“全国优秀体育公园”称号。汾河城区段滨河公园以“人、城市、生态、文化”为主题，实现了河道治理、环境保护和城市绿化的有机结合。原先的污臭水沟发生了翻天覆地的变化，河道两岸的生态也逐步得以恢复。2010年，汾河人工湿地景观工程完工，其涵养水源、净化水质等特点又为太原市的生态环境增添了一笔重重的绿色。“虽为人作、宛若天成”，湿地公园的建设逐步恢复了河道的自然生态系统和生物多样性。再加上汾河段的南延工程，汾河公园景区不断拓展，现今已成为纵贯全城的城市绿色生态长廊。整体工程的规划设计思想落脚点是：如此规模的绿色长廊可对城市防洪排涝、净化空气、消除水体污染、调节气温、增加空气湿度起到重要的调节作用。

（2）晋阳湖。晋阳湖地处太原市城区西南，西靠西山，东临汾河，南接晋阳古城，北依长风商务区，距市区3km。晋阳湖堤海拔780m，湖水由汾河西干渠引入，水面面积为466hm2，平均水深为5m，蓄水量为2400万m3，是华北最大的人工湖。湖水温度较高，常年不结冰，适宜养殖，见图2.6。1958年，太原市在这里成立了水产养殖场，经过多年发展，逐渐成为山西省最大的水产养殖基地。但由于工业发展和环境保护意识的淡泊，20世纪90年代中期过度养殖使晋阳湖水质日益下降，同时产量也日益减少。其后由于聚集在晋阳湖西岸的一些污染企业以及湖景房地产开发等人类活动，加剧了晋阳湖周边生态环境的恶化趋势。近几年，随着太原市生态文明建设的逐步深入，晋源区政府调整产业结构由工业型城区向生态旅游型城区发展。为此，2013年开始规划晋阳湖公园，并于2014年开工建设。随着晋阳湖公园建设和晋祠公园的改造维护工程的开始，环晋阳湖周边以及整个晋源区地区的居住环境将得到更好的改善。尤其是目前太原市实行构建“三大生态圈框架”打造宜居城市的中心思想，城市与大自然相互联系、融合，未来环晋阳湖以及晋源区生态环境将更加优美，以晋阳湖为中心，生态绿廊为纽带，各区域形成相互联系、共同发展、资源整合、山水对话的格局。

（3）城西水系。城西水系是集园林与水系为一体的系统生态工程。城西水系综合治理工程北起太钢凉水池，途经黑龙潭、饮马河、西海子、南海子，入迎泽公园，贯穿尖草坪区、杏花岭区、迎泽区，全长12.6km。该工程于2002年10月25日开工，2003年9月1日投入使用。治理工程包括输水贯通和景观两部分，采用暗管输水、明渠贯通的方式，将城区内现有的水面连为一体，城西水系总面积为150万m2，水面面积为45万m2，绿地面积为97万m2，该工程荣获“中国人居环境范例奖”和多项省级荣誉。没有改造前的饮马河、西海子、南海子环境较差，其实就是废弃的护城河，一度无人管理。城西水系系统工程的建成，彻底解决了太原市主要公园湖面水体的流动更新困难，对污染物基本没有稀释作用，从而导致湖面水质恶化，景观水环境质量难以保证，极大地影响观赏效果等北方公园长期难以解决的重大问题，社会生态效益十分显著。城西水系的建设，把环境保护、旧城改造有机地结合起来，从而为省城乃至其他城市生态园林城市提供了可借鉴的范例。

太原市是山西省的政治、经济、教育、文化、交通和科技中心，也是全国的主要制造业和新材料基地，在全国经济发展和对外开放的形势中，具有承东启西、连接南北的双向支撑作用。太原市煤炭资源丰富，长期的过量开采使城市水资源受到严重破坏。太原市作为全国特殊的煤炭省会城市，有其自身的特点：①能源重化工城市；②晋阳文化古都；③水资源严重匮乏。2000年初，城市问题凸显，人口集中且大量增加，煤矿开采严重破坏了水土生态环境，房地产业兴起使得建设用地面积快速增加，地表硬化使得不透水面逐步增大，一系列的变化使得城市的生态负荷越来越大。2000年以来，正是太原城市建设发生变革的重要时期，通过煤矿整合、关停高污染企业、治理河道、设计城市生态景观等具体措施实现转型发展，弘扬龙城文化，打造宜居生态。已实施的汾河公园、城西水系工程和着手实施的晋阳湖改造规划等典型工程建设绿地与水体相结合的绿色生态廊道，对涵养水源、净化水质、增加空气湿度和改善区域小气候产生重要作用。太原城市生态修复工程的建设理念与正在兴起的“海绵城市”内涵不谋而合，然而目前尚没有一个较好的城市水生态系统评价体系可以客观地反映和表征其动态变化特征。本书就太原城市水生态系统及其服务价值做了探索研究，并且可扩展应用于其他城市区域。本书研究对于改善城市生态环境、有效防灾减灾、打造宜居环境和促进城市绿色发展具有非常重要的作用和意义，研究成果可为城市水生态系统的管理与保护、山西省绿色发展战略的实施和太原市“海绵城市”的建设提供一定的理论依据。