大清河流域土地利用/覆被变化对洪水径流影响问题的研究

摘要

土地利用/覆被变化是全球变化研究的热点与前沿问题，其对流域洪水的影响是流域水文学研究的关键问题之一。 海河流域是我国半干旱半湿润的典型代表区，也是我国水资源最短缺的地区之一。在此背景下，探索土地利用/覆被变化对洪水的影响具有重要的理论和现实意义。本文选择海河流域的大清河水系作为研究区域，构建了考虑土地利用/覆被变化水文模型，并对模型在流域应用进行了验证。采用历史洪水反演法分析不同年代流域洪水过程的变化规律。主要研究内容和成果如下： (1)基于1980年和2004年海河流域土地利用覆被类型的遥感数据，通过空间叠加分析方法得出研究流域的土地利用变化。结果表明，大清河水系的紫荆关流域和阜平流域土地利用变化较小，两个流域林地都呈减少趋势，耕地、草地等都呈增加趋势。 (2)统计分析了研究流域各年的典型洪水过程，通过对比分析流域20世纪80年代前后的次洪径流系数、降雨径流关系、洪水滞时和洪峰流量的变化趋势，从而定性分析了大清河流域下垫面变化对洪水的影响。 (3)为了定量评估土地利用/覆被变化对洪水的影响，本文提出了考虑土地利用/覆被变化的集总式流域水文模型。该模型基于中国科学院土地资源分类系统的一级类型，将流域划分为5种不同的土地利用类型，在每一类土地利用面积上分别考虑蒸发和下渗的差异，并利用超渗一蓄满耦合产流模型计算该面积上的径流量，通过单位线汇流和线性水库模型将每类面积将径流量演算至流域出口断面，从而得到流域的洪水过程线。经参数率定和模型验证，模拟流量过程与实测流量过程拟合较好，该模型为土地利用/覆被变化的洪水效应分析提供了必要的手段。 (4)运用验证好的水文模型，对研究区域采用历史反演法，以1980年下垫面参数为基础，选取90年代后洪水进行模拟；以2004年下垫面参数为基础，选取80年代前洪水进行模拟，揭示不同土地利用覆被情况下对同场降雨过程的洪水响应，重点研究了土地利用变化对次洪洪峰、洪量的影响规律。

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第一章绪论

1.1问题的提出及研究意义

1.2国内外研究进展

1.2.1流域产流理论的研究进展

1.2.2流域汇流理论的研究进展

1.2.3流域水文模型的研究进展

1.2.4.土地利用/覆被变化对洪水径流影响的研究进展

1.2.5土地利用/覆被变化研究方法及进展

1.3主要研究内容及技术路线

1.3.1主要研究内容

1.3.2技术路线

第二章研究区资料统计分析

2.1流域基本情况

2.1.1地形地貌

2.1.2水文气象条件

2.1.3洪水特征

2.1.4土壤植被

2.1.5水文地质

2.1.6水系特征

2.2流域土地利用/覆被变化分析

2.2.1土地利用/覆被类型面积变化

2.2.2土地覆被类型速度变化

2.3洪水特性变化趋势分析

2.3.1径流系数变化趋势

2.3.2降雨径流相关关系分析

2.3.3洪峰流量的变化

2.3.4洪水滞时的变化

第三章 基于土地利用/覆被变化的水文模型构建

3.1土地利用分类

3.2 LWHM-LUCC模型建立

3.2.1蒸散发计算

3.2.2产流量计算

3.2.3水源划分

3.2.4汇流计算

3.3参数率定及模型验证

3.3.1模型参数的率定

3.3.2模型模拟结果分析

第四章土地利用/覆被变化对洪水的影响

4.1土地利用/覆被变化对洪水的影响概述

4.2土地利用/覆被变化对洪水的影响分析

4.2.1模型参数的变化

4.2.2土地利用/覆被变化对洪水影响的模拟分析

4.2.3土地利用/覆被变化对洪水的影响分析

第五章结论与展望

5.1结论

5.2展望

参考文献

主要科研情况

致 谢