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流域土地利用变化对不同重现期洪水的影响——以奉化江皎口水库流域为例
雷超桂;许有鹏;张倩玉;王跃峰;李广
【摘要】土地利用变化对流域洪水过程产生显著影响,并导致设计洪水发生变化.为进一步指导流域防洪及水库洪水设计,以浙东沿海奉化江皎口水库流域为例,应用HEC-HMS水文模型模拟分析土地利用/覆被变化(LUCC对不同重现期暴雨洪水事件的影响.结果表明,流域内1985-2003年土地利用变化引起不同重现期洪水过程与洪水量级发生改变,其中,洪量和洪峰均增加,洪量较洪峰变化明显.LUCC对小洪水过程影响更明显,5年一遇以上洪水的洪峰和洪量分别平均增加3%和7.6%,而小于2年一遇洪水的洪峰和洪量分别平均增加5.41%和11.91%.同时,LUCC使100年、50年和25年一遇洪水重现期分别提前了15、6a和2a,即其对量级最高的特大洪水的重现期影响最大.此外,不同的土地利用转变方式对洪水的影响程度不一,其中,林地向裸地转变对洪水影响最大,林地向灌草地转变次之,林地向耕地变化对洪水影响最小,且这种差异性在低重现期洪水表现更明显.【期刊名称】《生态学报》
【年(卷,期】2016(036016【总页数】10页(P5017-5026【关键词】土地利用/土地覆被变化;HEC-HMS模型;降雨径流;洪水重现期
【作者】雷超桂;许有鹏;张倩玉;王跃峰;李广
【作者单位】南京大学地理与海洋科学学院,南京210023;南京大学地理与海洋科学学院,南京210023;南京大学地理与海洋科学学院,南京210023;南京大学地理与海洋科学学院,南京210023;南京大学地理与海洋科学学院,南京210023【正文语种】中文
土地利用/覆被变化(LUCC是人类活动改造下垫面的主要结果之一,它通过影响冠层截流、地表入渗、蒸散发和地表径流,引起流域水文过程发生改变。近些年来,特大洪水在城市或城郊地区频繁发生,给人们带来巨大的生命和经济损失,而土地利用方式改变成为“放大”洪灾的主要因素[1-3]。LUCC引起水文要素和水文循环各参量产生不同的变化[4-9],并通过影响暴雨径流过程改变洪水特性,对洪水事件产生作用[10-14]。相比气候因素的单独影响,城市用地扩张会加大洪水概率和洪水强度的变化[14-15],农用地的增加会减小下游洪水发生可能性[6],而上游森林的退化将使洪水洪量、洪峰均增加[9]。目前,国内外围绕LUCC的暴雨洪水效应已开展了较多研究[5-10],但关于LUCC对设计洪水影响的定量研究还较少见[16]。由于土地覆被对产汇流的作用机制与降雨强度和前期土壤蓄水量相关[17-18],所以其对不同强度的暴雨洪水会产生不同的影响,其与设计洪水和水工建设以及防洪规划密切相关,亦应受到关注。受特殊地理环境和快速经济发展的影响,地处浙东沿海的奉化江流域常年遭受不同等级的暴雨洪水侵袭,所造成的损失也日趋严重。因此,迫切需要定量开展奉化江流域LUCC对不同量级洪水的动态影响研究。
考虑到流域覆被格局变化会使得流域洪水特性发生变化并最终对设计洪水产生影响,
而设计洪水的大小和变化对水库的正常运行至关重要,因此,本文借助HEC-HMS降雨径流模型来模拟分析奉化江支流鄞江上游皎口水库流域1985—2003年土地利用变化(LUCC对典型重现期洪水的影响,研究结果可为流域的防洪减灾提供有力参考,也将为水库调度以及安全运行提供支持。
皎口水库流域位于浙江省宁波市西部奉化江支流鄞江的上游,流域总面积为259km2,主干水系有大皎溪和小皎溪,其中主流大皎溪长44.3km。流域地处沿海地区,以低山丘陵为主,地势自西南向东北倾斜,属亚热带季风性湿润气候。受地理位置和气候条件的影响,该地区于每年6—9月频发梅雨与台风,伴随而来的连日大暴雨容易形成洪水。流域土壤主要