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人类活动及其所造成的土地利用/覆盖变化是影响流域水文特征的主要因素之一,尤其在短时间尺度内,土地利用/覆盖变化对流域径流特征的影响大于气候变化的影响。城市扩张带来的土地利用/覆盖变化最显著,导致不透水面积大大增加,流域的雨水滞留能力锐减,径流系数增加;城镇用地的大面积出现,地表粗糙度下降,加上道路和排水系统的大量修建,使地表径流的汇流时间大大缩短;由于流域滞水能力的下降,汇流速度加快,洪水波形将更易受短时间高强度降雨的影响,流域的径流调节能力降低,洪水波形变尖陡,洪峰流量明显增加。东南沿海地区经济发展迅速,城镇化进程不断加快,由此引起的土地利用/覆盖变化非常显著,随着时间的推移,必然对该地区的水文特征产生较大影响。
本文以处于东南沿海的西苕溪和溪口流域为例,在分析土地利用/覆盖类型变化的基础上,对次暴雨洪水过程进行了模拟,并进一步对流量变异性进行分析,以此探讨研究流域的土地利用/覆盖变化及其对流域水文过程的影响。基于上述研究,本文初步得到以下结论。
(1)西苕溪流域和溪口流域的主要地类都是林地,占流域总面积的70%左右。土地利用/覆盖变化分析的结果表明,在研究时段内两个流域的林地面积均有所增加,耕地都有一定程度减少,居民、城镇面积及工业用地则均有一定比例增加。西苕溪流域年变化率较高的是园地和居民/工矿用地,而溪口流域则以交通运输、居民/工矿用地和园地的年变化率较高。
(2)采用IHACRES模型对西苕溪流域和溪口流域的暴雨洪水过程进行模拟。在西苕溪流域选择1983~2002年间的14场较典型的暴雨洪水资料,溪口流域选择1990~2000年间4场典型暴雨洪水资料,模型模拟的精度较高,表明该模型适用于两个流域的次暴雨洪水过程的模拟。在此基础上,进一步分析了模拟结果的参数变异性,并探讨了其与土地利用/覆盖变化可能存在的关系。对基流指数(BFI)的分析表明,林地面积的增加导致了西苕溪流域的基流量的增加。溪口流域较高的年变化率(8.12%)使得其标准化慢速流消退系数(STs)高于西苕溪流域的同时段平均值。次暴雨模拟结果的其他参数和西苕溪流域的同时段平均值接近。
(3)采用流量变异性分析方法,通过对标准化脉动数量、平均持续期和总持续期等三个变量的分析,考察了消除降雨影响后西苕溪流域的流量变异性,并据此估计了土地利用/覆盖变化对流量的影响。结果表明,在研究时段内流量的年际变化不明显,但在时段平均(1973~1985和1987~2001年两个时段)比较上表现出一定的差异,这种差异我们认为是土地利用/覆盖类型的变化所造成的。林地和园地的增加导致了该流域在1987~2001年间的流量变化较之前时段更缓慢而持久。土地利用变化对流量变异的影响在多年累积的基础上才有所体现,并且地类变化对高频流量的影响大于对低频流量(如洪峰等)的影响。