基于时空变源分布式模型的流域洪水复盘分析方法——以海河流域北三河系“23·7”较大洪水为例

海河流域北三河系覆盖北京、天津、河北三省(直辖市),其防洪安全事关当地社会经济发展。为有效应对气候变化影响下极端暴雨频发所带来的洪水防御新挑战,提出了一种时空双维度流域性洪水复盘新思路,以“23·7”北三河系较大洪水为例,通过构建时空变源分布式水文模型结合暴雨时空统计分析对全河系洪水的发生、发展过程进行了模拟。模拟结果的确定性系数均大于0.7,洪峰相对误差均小于5%,所建模型可以较好地表征此次洪水的产流机制变化。分析发现,此次洪水过程中北运河流域产流以蓄满产流机制为主,潮白河流域产流则蓄满及混合产流两种机制均有体现,特别是靠近降雨集中区的山区平原过渡地带表现出明显的混合产流机制。建议在未来进一步完善流域防洪体系,重点提升该区域的水雨情监测能力。所提出的时空双维度下的流域性洪水复盘分析方法可为今后其他流域级洪水模拟复盘提供技术参考。

气候和土地利用变化对北三河流域生态系统水源供给服务功能的影响

北三河流域是京津冀地区的重要水源地,恰当分析流域水源供给时空变化及驱动因素对维持生态系统安全与稳定意义重大.基于气象、土地利用及土壤等数据,利用InVEST模型的产水模块分析了北三河流域2000—2017年水源供给量的时空变化特征,通过情景模拟探讨了气候与土地利用变化对流域水源供给能力变化的贡献程度.结果表明,2000—2017年,北三河流域年均水源供给量为17.8×10^(8) m^(3),其年际变化呈增加趋势,增长率为1.03×10^(8) m^(3)/a.水源供给量在空间上呈南高北低的分布格局,南北部的平均产水深度分别为70.85 mm和8.83 mm,水源供给高值区由东南泃河和还乡河流域向西南温河与永定北河流域转移.从不同的土地利用类型来看,单位面积水源供给能力由高到低为:建设用地>耕地>水域>未利用地>林地>草地.2000—2015年,耕地的水源供给量最高,占流域水源供给总量的51.3%,而建设用地水源供给量增长幅度最大,达到144.3%.情景模拟结果表明,气候和土地利用变化对水源供给量增加的贡献率分别为70.7%和29.3%,降水量的激增起到主导作用.

基于InVEST模型的北三河流域土壤保持功能研究

基于2000—2017年北三河流域的气象和遥感资料,采用InVEST模型定量分析了流域内生态系统的土壤侵蚀和保持状况,同时对不同土地利用类型的土壤保持功能进行了动态评估。结果表明:2000—2017年研究区土壤保持量整体上呈微弱减少的趋势,减少率为0.03×10^(8) t·a^(-1)。多年平均土壤保持量为5.90×10^(8) t,而实际土壤侵蚀量与潜在土壤侵蚀量的平均值分别为0.07×10^(8) t和5.04×10^(8) t,实际土壤侵蚀以微度和轻度侵蚀为主。流域土壤保持强度大致呈现北高南低的分布格局,北部植被覆盖度高的山区平均土壤保持量高达493.30 t·hm^(-2)·a^(-1),且土壤保持量变化较大,减少量普遍超过30 t·hm^(-2)·a^(-1),而南部耕地及居民区平均土壤保持量仅为1.87 t·hm^(-2)·a^(-1),土壤保持量变化较小(±10 t·hm^(-2)·a^(-1))。不同土地利用类型的土壤保持能力依次为林地>草地>耕地>水域>未利用地>建设用地,各土地利用类型的土壤保持量均呈减少趋势。

基于模糊模型的北三河流域洪水资源利用潜力分析

针对北三河流域的水利工程布局和水资源配置的实际状况,应用两阶段模糊数学规划模型对其洪水资源的利用潜力进行综合分析,得出不同区域洪水资源利用潜力最佳配置方案,可使该流域不同年份的缺水量和缺水深度得到缓解。