不同降雨集中度下流域干支流洪水全过程模拟

为研究流域洪水形成过程及淹没风险规律,采用二维全水动力模型GAST模拟灞河部分流域的降雨成洪情况,分析不同降雨集中度下的洪水形成过程及淹没风险区变化规律。结果表明,降雨集中度影响流域洪水的洪峰流量与峰现时间,也影响淹没风险区面积及峰值出现时间。雨量大且集中的降雨容易在短时间内形成大洪峰洪水,也较快达到淹没风险区面积峰值;流域干支流在出山口断面峰现时间顺序为清峪沟、流峪河、灞河上游、蓝桥河,汇流起始点与流域出口断面峰现时间最大相差80 min;淹没风险区域主要分布于流域出山口外的灞河干流沿河两岸,淹没面积达到峰值最早为低风险区,最晚为极高风险区,峰现时间均在4 h之前。流域干支流洪水过程及淹没风险变化过程分析结果可为灞河流域不同降雨条件下的防洪响应及部署提供参考。     

HEC-HMS模型在城市化流域洪水模拟中的应用

流域城市化过程影响了城市洪水形成的产汇流条件,显著增大了流域洪水模拟预报难度。采用HECHMS水文模型,选取秦淮河流域城市化前1980~1988年间共8场降雨-径流过程、城市化后2007~2013年间共7场降雨-径流过程开展洪水模拟研究,率定城市化前后不同土地利用情景下的产汇流参数,并设计城市化影响洪水模拟方案,对比分析城市化影响下的流域水文响应。结果表明:HEC-HMS模型在秦淮河流域城市化前后均具有很好适用性,且单峰洪水过程模拟精度高;城市化后流域内其他用地向城市建设用地转移,流域内不透水面积增加明显,使得产流量增加,洪峰流量增大,峰现时间提前约2 h。     

土地利用变化对潘家口水库控制流域径流影响

以潘家口水库控制流域为研究对象,利用1970、1980、1995和2010年4期土地利用数据分析土地利用时空变化特征,并结合SWAT模型从水文响应单元的角度,分析土地利用变化对流域径流变化及其空间分布的影响。结果表明:土地利用类型变化主要表现为水域减少,林地增加及草地、耕地减少,以及建设用地的扩张;2010年土地利用情景下研究区域中滦河、伊逊河、武烈河与老牛河4个子流域多年平均径流量平均减少6.36%。耕地及草地向林地的转化导致产流量减少,蒸发量增加是径流量减少的主要原因。单纯土地利用变化对潘家口入库径流影响并不大,上游中小水库、塘坝等工程的修建,及工农业和城市用水量的增加等是影响径流变化的主要原因。     

黄河下游典型滩区土地利用变化及防洪影响

针对黄河下游典型滩区最近几十年的土地利用变化进行分析,发现耕地面积变化不大,建设用地呈现明显增加趋势,而未利用地面积明显减少。随着未利用地的大量开发利用以及耕地面积的缓慢增长,黄河下游濮范台滩区的土地利用强度逐步增加,而土地利用类型更加趋于单一。流量6 000 m~3/s洪水影响的主要土地利用类型是旱地和河渠未利用地;流量8 000 m~3/s以上洪水对建设用地影响较为明显。     

1962—2019年巢湖流域土地利用变化遥感监测及驱动因素分析

为掌握巢湖流域土地利用类型变化及驱动因素,给巢湖流域生态环境保护和产业发展规划提供参考,基于1962—2019年巢湖流域10期遥感影像,解译了耕地、林草及未利用土地、水域、建设用地4种土地利用类型,分析了巢湖流域近60年来土地利用类型变化和转移情况,重点探讨了改革开放后不同年份农业联产承包责任制、城镇化、生态恢复等因素对流域土地利用变化的影响。结果表明：建设用地面积逐年增加,耕地、水域面积逐年减少。城镇扩张、生态恢复、农业开发是影响巢湖流域土地利用变化的3个主要驱动因素。     

土地利用及降雨和气温变化对生态流量的影响研究

针对降雨量、气温和土地利用变化对生态流量的影响开展定量研究。以云龙水库流域为研究对象,采用SWAT模型和改进的Tennant法,定量分析了土地利用和降雨量、气温对月尺度生态流量过程的影响。研究结果表明：2008-2018年云龙水库流域内水域和建设用地面积有较大幅度的增加,使流域月平均生态流量和生态流量峰值均有一定程度的增大。经计算,流域水域和建设用地面积的增长率分别为950%、100%,累计年生态流量增加了7.82 m³/s;生态流量与降雨量和气温关系密切,其与降雨量呈正相关,与气温呈负相关,相较于气温,降雨量对生态流量的影响更大;在相同变幅下,降雨量增加比减少对生态流量产生的影响更大,气温下降比上升导致的生态流量变化更大。经计算,降雨量变幅分别为10%和-10%时,相应的生态流量变化量分别为+0.061 7和-0.057 0 m³/s,气温变幅分别为1 ℃和-1 ℃时,相应的生态流量变化量分别为-0.015 1和+0.019 3 m³/s。综上所述,降雨、气温和土地利用变化对生态流量的影响均较为显著。     

受上游水库调洪影响的水文分析计算

考虑到坝址上游本流域建有两座小（Ⅰ）型水库,由于水库的调洪作用,改变了下游河道天然洪水特性.水库调洪后的下泄流量过程与天然洪水过程相比,一般洪峰及时段洪量减小,峰现时间延后.这种削峰及延后峰现时间的结果随天然洪水的大小和洪水过程线开头的不同而不同.水库的下泄流量过程与区间洪水过程组合后形成下游断面受水库调洪影响后的洪水过程.     

极端土地利用变化和降雨类型影响下洪水特征响应分析

为降低洪涝灾害影响、提高对洪水灾害的防御能力,评估极端土地利用变化和降雨类型对洪水特征的影响至关重要。基于分布式水文-土壤-植被模型DHSVM对浙江省汤浦水库上游流域20场洪水进行入库洪水建模,并采用模糊决策树法将洪水划分为快速洪水、短历时降雨洪水和长历时降雨洪水3种类型,研究极端土地利用和降雨类型对各类型洪水的特征指标影响。结果表明：DHSVM模型模拟效果较好,率定期和验证期各场次洪水纳什效率系数均值大于0.7。受区域内耕地面积影响,退耕还林和退耕还草对洪峰和洪量的消减作用皆小于2%。快速洪水的洪峰对下垫面变化最敏感,在退林还耕和城市扩张的极端土地利用变化下其洪峰平均增长率分别为12.87%和60.88%。下垫面变化对长历时降雨洪水的洪量影响最大,在退林还耕和城市扩张情境下其洪量平均增长率分别为10.48%和20.70%。城市扩张情景使得峰现时间平均提前2.10 h,降雨类型改变使得快速-短历时洪水开始时间平均延迟 3.63 h,洪峰减小34.73%;短历时-快速洪水开始时间平均提前7.11 h,洪峰增大22.87%。     

汾河水库上游流域土地利用类型变化特征及其水环境效应研究

利用遥感和GIS技术,结合现场核查与生态调查,对汾河水库上游流域5 268 km2区域各阶段生态系统构成及转化特征进行了研究。结合区域自然地理、水文及农业生产条件,分析了研究区各类生态系统变化对流域水环境的影响。研究表明:2000-2013年,汾河水库上游流域土地利用类型主要为草地、灌丛、森林,约占总面积的80%,但农地面积减少,森林、草地、湿地、城镇面积增加;草地是最稳定的土地利用类型,森林为最活跃的土地利用类型,湿地和森林在空间上呈现扩张的发展趋势;研究区森林、湿地生态系统面积增加,农田面积减少,对流域水环境均起到正效应,城镇面积的增加体现为负效应。汾河水库上游土地利用变化向有利于流域水环境的改善趋势发展。     

松花江流域产沙时间变化特征及影响因素分析

以水文站观测的径流泥沙资料为基础,通过各要素变化趋势分析和突变检验,分析松花江流域径流输沙的年际变化特征及主要影响因素,得出以下主要结论:本区年输沙量递减的站点多位于松花江干流上游和第二松花江下游;递增显著的站点多位于嫩江流域和松花江干流下游。就不同地貌类型而言,输沙量增长趋势为山区丘陵漫岗区平原区。1978-1982年间,流域单位降雨造成的输沙量普遍开始显著增加,大量土地开垦和不合理农业活动加速土壤侵蚀是造成这一现象的重要原因。1995-2002年间,超过1/3的流域单位降雨造成的输沙量开始减少,主要是土地利用变化和水保措施实施共同作用的结果。研究成果可为本区水土流失综合治理提供依据。     

小尺度山洪灾害区下垫面特征分析——以官山河流域为例韩

为响应国家加强小区域山洪灾害建设和防范预警要求,给小尺度山洪灾害区域建设和预警提供基础数据支撑,以官山河流域为例,采用地学统计、植被指数计算、面向对象与人机交互解译、空间叠加分析、野外调查等方法,获取流域地形、坡度、植被覆盖度、土地利用类型等下垫面特征,分析潜在受灾村落和人口。结果表明:官山河流域地势中间低、边缘高,最低点为流域出水口,平均历史受灾海拔、坡度分别为415 m和21°;平均植被覆盖度为71%,主要土地利用类型为林(草)地,历史受灾主要在低植被的沿河、沟、道路周边;居民房屋为山洪灾害重点承灾体,占总面积的1%,裸地、坡耕地占总面积的2%;潜在受灾房屋主要集中在官山河、袁家河、吕家河、西河两侧地势低的位置,受灾总人口为8 106人,2 023户。官山河流域出口处的弯曲、窄河段、上下游卡口区条件,不利于快速泄洪,易引发山洪灾害。在强降雨下,裸地、低植被陡坡地易产生山洪,沿河、道路周边低植被覆盖的村落易遭受山洪灾害。官山河流域共有12个村存在潜在受灾威胁,需做好山洪灾害预警和防范建设;五龙庄、大河湾、赵家坪、吕家河、马蹄山、西河、官亭村是山洪灾害防御建设的重点。     

平原感潮河网区域城市洪涝分析模型研究

为开展平原感潮河网区域城市的洪涝分析,综合考虑了该类型区域河流密度大、具有城市的特殊下垫面以及市政排水对洪涝的影响等特点。以城市主干河流、堤防等交汇包围的区域为单元提出了河网排涝单元模型,以排水分区为单元按照其排水能力建立了排水概化模型,并与模拟主干河道和道路、模拟地面的洪水演进模型耦合,建立了平原感潮河网区域城市洪涝分析模型。以上海市浦西防洪保护区为例,开展了上游河道洪水、风暴潮及区域降雨和防洪工程调度综合影响下的洪涝分析。结果表明,黄浦公园等站潮(水)位过程与实测基本一致,苏州河、淀浦河、西大盈港等河流发生漫溢,与实际情况基本相符。研究成果对平原河网地区城市洪涝模拟具有参考价值。     

基于卫星遥感的河道下垫面信息获取技术研究

在洪水泛滥过程中,河道下垫面会在一定程度上影响洪水的蔓延速度,因此,获取河道下垫面信息对建立合理的洪水淹没计算模型有很重要的意义。利用高分辨率卫星遥感技术与河道地物光谱数据库相结合的方法,可以快速、及时地监测河道下垫面信息的动态变化,获取大面积河道下垫面信息。将该方法运用到海城河流域,精确获取了海城河河道下垫面信息及其分布状况,并绘制了海城河城区段洪水演进曼宁图。计算结果可作为该地区高光谱数据库的重要依据,并为城市防洪提供准确的决策信息。     

黄河下游滩区淹没损失估算研究

通过典型调查取得滩区社会经济指标和洪水淹没损失指标,计算滩区耕地亩均产值和洪水淹没损失率,并根据预估的不同量级洪水淹没面积,估算不同量级洪水淹没损失,为制定黄河下游滩区补偿标准和执行补偿政策的决策提供依据。     

唐山市油葫芦泊水库报废论证分析

油葫芦泊水库是唐山市的一座平原水库,该库建于1958年,位于蓟运河流域还乡河与津唐运河之间。水库自建库以来未正常发挥调蓄功能,油葫芦泊水库不但不能发挥任何效益,还存在防洪风险,对下游构成洪水威胁。因此建议对水库进行报废处理,减轻防汛压力,并通过工程措施使库区土地成为“涝能排,旱能灌”的宜耕种土地,增大库区土地开发的经济效益。     

杭州市城西地区洪水出路研究

杭州市城西地区地势低洼,上承山水,下受杭嘉湖平原河流水位顶托,为易受洪涝灾害地区。以抵挡2007年"罗莎"台风洪水为目标,根据城西地区水系分布、城市布局,初步提出了洪水外排、湿地调蓄、建圩挡水的排涝布局及10种洪水出路方案。对10个方案从水位、水量、工程投资、对周边地区影响、政策处理等方面进行比较,最终提出以建设西溪湿地至钱塘江的地下排水通道、西溪湿地内部调蓄、分区建圩的组合方案为推荐方案。经分析认为,推荐方案可有效减轻杭州市城西地区的洪涝问题。     

基于分布式水文模型的“尼伯特”台风暴雨洪水反演

台风暴雨具有强度大、降雨集中的特点,容易在沿海地区中小流域形成局地破坏性洪水灾害,基于高精度地形地貌数据构建分布式水文模型,是实现中小流域洪水模拟和预报的重要手段。以福建闽清县梅溪流域为研究区,基于高精度DEM、土壤和土地利用数据,采用中国山洪水文模型(CNFF-HM),构建了梅溪流域分布式水文模型,以56场实测水文气象资料对模型进行率定和验证,并对2016年7月9日发生的"尼伯特"台风带来的暴雨洪水进行反演。结果显示,构建的分布式水文模型验证和率定效果良好,对"尼伯特"台风暴雨洪水模拟的洪峰流量误差小于20%,确定性系数达到0.96,因此模型能够很好地反映流域短历时强降雨引发的洪水特征,为流域防洪减灾提供可靠的技术支撑。     

三峡工程与湿地保护

三峡水利枢纽是继葛洲坝水利枢纽建成后在长江上修建的世界第一大水电站,规模宏大,举世瞩目,具有巨大的防洪、发电、航运等综合效益,是开发治理长江的骨干工程.三峡工程的建设将对生态与环境产生广泛而深远的影响,为国内外所关注.它的有利影响主要在长江中下游,能有效地抗御洪水和提供清洁能源;不利影响主要在库区,将形成库区淹没和大量移民.长江流域湿地主要集中在中下游平原湖区,三峡建库后中游水文情势将有所改变.要全面规划,统筹兼顾,做好中游平原湖区防汛抗旱、防涝排渍工作,保护湿地,防止土壤潜育化与沼泽化.工程已于2002年11月6日在导流明渠截流;2003年6月永久船闸通航、水库蓄水,10月第一批机组发电;2009年全部工程竣工投产.三峡工程建设要使有利影响得到充分发挥,并采取有效措施,使不利影响得到减免.工程建设好后将促进西部大开发与长江流域可持续发展,对中国的能源和经济建设作出贡献,也是对长江流域最大的生态与环境保护.