快速城市化地区多尺度水文观测试验与暴雨洪水响应机理分析

由于城市化造成了水文循环过程出现变化,现有自然条件下的流域产汇流机理与制度不能很好地解释城市化等新环境下的水文状态和过程,因此亟须对其进一步了解。如今,暴雨洪水的问题越来越显著,针对这一现状,此次研究将典型案例作为研究对象,实施在不同城市化程度、空间尺度的水文对比实验,揭示快速城市化区域暴雨与洪涝灾害的响应机制。以期为其他相似的快速城市化地区水循环、防洪减灾等工作提供相应的帮助。

快速城市化地区多尺度水文观测试验与暴雨洪水响应机理分析

城市下垫面改变引起水文循环过程发生变异,导致目前已掌握的天然情况下的产汇流规律和机制难以解释城市化等新形势下的水文现象与过程,而面临需重新再认识的挑战。本文以长三角地区为典型,建立了不同城市化水平及空间规模的水文试验流域,探讨了快速城市化地区暴雨洪水响应规律和机制。结果表明:(1)不同量级降水事件下城镇用地土壤水响应程度(表层土壤水涨幅基本超过4%)总体高于其他土地利用类型,城市化地区下垫面的改变通过影响土壤水动态响应模式直接影响了地表产流过程,植被覆盖率较低的城镇用地和荒地土壤含水率呈现出陡涨陡落现象,而植被作用下的土地利用类型则表现出缓慢上升和缓慢消退的土壤水响应过程。(2)流域洪峰滞时和洪峰流量整体表现为随流域面积增加而呈幂律函数关系形式的增加。(3)总降水量与主要洪水特征(如洪峰流量、单位面积洪峰流量和径流深)基本呈显著相关(相关系数分别达0.49、0.41和0.78以上)。城市下垫面通过改变土壤水动态响应等产汇流特征而直接影响了洪水过程,未来长三角地区暴雨洪水在城市化和气候因素双重作用下呈现持续加剧的趋势。