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流域下垫面及河流水系变化对水文过程的影响研究是当前水文科学的热点问题之一。城镇化是人类改变地表最深刻、最剧烈的过程之一，土地利用类型和河流水系等变化，使得区域水循环过程发生了较大变化，以洪涝灾害的影响最为严重。我国东部河流中下游平原是城镇化发展较快的地区，受地形和气候因素的影响，洪涝灾害频繁发生。与此同时，城镇扩张过程中不透水面的增加、水系的衰减与连通受阻等因素加剧了洪涝的危险性。开展快速城镇化地区的下垫面和水系演变规律及其对水文过程与洪涝调蓄的影响研究，对区域防洪减灾及城镇可持续发展具有重要的理论意义和应用价值。 以奉化江下游的鄞东南平原为典型，综合利用景观生态学、水系特征参数对比、以及水文水力学模型和情景分析等技术和方法，探讨了城镇化背景下的下垫面及水系演变规律，以及下垫面和水系变化对河网连通和流域调蓄能力的影响，并系统分析了该变化环境下的水文过程变化特征以及蓄泄关系变化对洪涝的影响，从而为区域河网水系保护及改善洪涝调蓄措施的实施提供了有益的参考。主要研究包括以下方面: (1)城镇化进程及其对下垫面的影响 鄞东南平原城镇化对下垫面的影响以土地利用和地面高程变化最为显著。分析结果显示，近20年来，土地利用变化以城镇用地的大幅度增加、农田和水体的减少为主要特征，城镇用地比重由1990年的13.2％增长到2010年34.1％。初期城镇扩张强度受城镇规模的影响，以老城区面积扩大为主，而后受可利用土地限制影响，以城郊结合地带发展最为迅速;与此同时城镇扩张和防洪标准的提高，也使得新建城区地面高程呈增大趋势，而郊区地面高程变化较小。 (2)水系结构及连通变化特征 从水系的数量和空间结构特征角度构建水系特征评价指标体系，分析了强人类活动影响下的水系演变规律。结果显示:受城镇化等人类活动的影响，近20年来河网密度和水面率分别减少20％和30％左右;不同等级水系变化特征存在着一定的差异性，其中低等级河道以持续减弱为特征，且变化最为剧烈，受河道拓浚和水系连通工程的影响，骨干河道水面积呈现先减少后增加的趋势;连接度、环度和分维数的下降显示河网空间结构呈主干化特征趋势;各水系特征参数具有一定相关性;相关分析和空间叠加分析显示城镇化与水系变化的关系密切，快速城镇化地区水系减少最为显著。 针对平原河网水系及排涝特征，提出基于水流阻力和最短路径分析的河网连通性量化方法，分析水系变化下河网连通变化特征。结果显示，水系的减弱导致河网行洪路径趋于单一化;河网连通度受水面率等数量特征和水系空间连接结构的共同影响，在水系持续减少情况下，整个河网连通度则呈现先减少后增加的趋势，说明了骨干河道工程对水系空间结构特征的优化，可缓解水系减弱对河网连通的负面效应。最短水流路径合理反映了水系变化对不同水利片区排涝能力影响程度的空间差异特征，具有可操作性强和普适性特点。 (3)水文过程及调蓄能力变化分析 通过降雨和水位变化特征对比以及相邻站点水文连通变化分析，探讨区域内水文过程变化特征。结果显示:在降雨量变化较弱的情况下，河网平均水位呈显著增加趋势;降雨和水位等级分析表明，水位序列变化以高等级水位集中为主要特征，且变化强度要大于降雨序列，弹性分析结果表明城镇化等人类活动与水位变化关系密切;与此同时相邻站点水位差异特征不断增强，表征水文连通性整体呈减弱趋势，以高水位和汛期变化最为明显。 通过地表产流量计算、河网调蓄能力分析和GIS有源淹没模拟，对变化环境下的流域调蓄能力变化特征进行分析。结果表明:以城镇化为主要特征的土地利用变化，使得具有较好蓄水作用的农田和水域等面积减少，流域产水系数不断加大;河网调蓄能力与水面率高度相关，河网及水面的衰减导致河网可调蓄容量减少了近31％;与此同时，城镇化区地面高程的增加使得原本整片的洪泛平原被分割成相对独立的淹没小区，地表可蓄水空间的减少，使得相同淹没水量下，洪涝水位呈增大趋势。 受城镇化等人类活动的影响，下垫面和河流水系变化改变了流域的“产蓄关系”平衡，区域产水量的增加、河网调蓄能力以及低洼地蓄水能力的减弱，都可能导致水位的变化，这种变化主要表现为河网水位的增加以及区域水文差异特征的加大。 (4)蓄泄关系变化对洪涝的影响分析 综合利用水文水力学耦合模型和情景分析方法，通过不同情景下模拟洪涝过程的对比分析，探讨了蓄泄关系变化对洪涝的影响。 模拟结果显示了平原区下垫面和河流水系的调蓄能力对缓解洪涝程度的重要性，但不同情景下各因子影响程度又有所差别。河网调蓄能力通常要大于土地利用变化对洪涝过程的影响，且以5～10年一遇小洪水事件最为显著;河网调蓄能力受初始水位的影响，对多峰值水位过程而言，对初现峰值水位的影响相对较强;在调蓄水面积减少的现状条件下，骨干河道连通工程提高了河网蓄泄洪水的能力，其作用在低潮位情况下相对明显，骨干河道变化对洪涝空间格局的影响与河网连通分析结果一致。洪水漫流情景下，低洼地的洪水调蓄作用要大于河网调蓄。受城镇用地扩张的影响，建设区地面高程的增加，阻碍了区域漫滩洪水过程，地表洪水可蓄空间的减少，导致相对地势相对低洼的鄞南片洪涝程度不断加大。基于以上区域调蓄能力影响分析，在城镇化趋势不可避免情景下，可通过暴雨预测、保持现状水面率、骨干河道连通、农业滞洪区保留等措施的实施增强区域（包括河网）的蓄泄洪水能力。