上海中心城区土地利用变化对区域降雨径流的影响研究.doc
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第25卷
第6期
自
然
资
源
学
报
Vol.25No.6
2010年6月
JOURNALOFNATURALRESOURCES
Jun.,2010
上 海 中 心城 区 土 地 利 用变 化 对 区 域 降雨
径 流 的 影 响研 究
1,22*22
(1.上海市城市排水有限公司,上海200233;
2.华东师范大学资源与环境科学学院,上海市城市化生态过程和生态恢复重点实验室,上海200062)
摘要:土地利用变化导致的城市下垫面改变对降雨径流关系有着重要影响。选择高度城市化
的上海中心城区,利用初损和径流量修正方法并经实测数据验证后的SCS-CN修正模型,在城市
集水区尺度上,初步探讨模拟了1947—2006年中心城区在0.5～10a一遇设计暴雨重现期条件
下持续1h的降雨事件和丰、平、枯降雨年份下的径流系数,并分析了土地利用方式、前期土壤湿
润程度(AMC)和降雨因素对中心城区60a降雨径流关系的影响。结果表明:60a间,AMC
和0.5～10a一遇设计暴雨重现期条件下的径流系数相对增长17.21%～6.14%,枯、平和丰水
年的年径流系数相对增长分别为20.49%、11.83%和10.02%;土地利用类型、土壤入渗能力
和AMC类型,与降雨强度共同构成影响降雨径流关系的两方面重要因素。随着降雨强度的增
大,在AMC→Ⅲ过程中,土地利用改变对降雨径流关系的影响趋小,降雨类型起决定作用;而
降雨强度越小,土壤AMC越干燥,土地利用改变对降雨径流关系影响越强;不同降雨强度和
降水年条件下的径流系数均随CN值的增大而增加,其径流系数与CN值之间分别可用线性
(R20.999)和指数(R20.987)关系表示。
关
键
词:SCS-CN修正模型;土地利用变化;径流系数;城市化;上海中心城区
中图分类号:P333.5
文献标志码:A
文章编号:1000-3037(2010)06-0914-12
20世纪以来,人类活动引起的土地利用/覆被变化(LandUseandLandCoverChange,
LUCC)是全球洪涝灾害频发的重要原因之一
[1]
,对流域水文要素时空变化过程有着显著影
响
[2]
。LUCC是“变化环境”的主要表现之一,LUCC的水文响应是体现人类活动对水循环影
响的理想研究对象,其研究已成为当今全球变化区域响应研究的重点和热点
[3]
。上海位于我
国东部平原河网地区,近几十年持续的快速城市化过程导致城市规模不断扩张,形成不同于自
[4]
的频率和强度。径流系数是估算降雨径流量的基础水文要素,也是研究城市地面积水问题和
降雨径流非点源污染形成机制的基础,但城市化区域径流系数难以直接获取。
SCS-CN(SoilConservationServiceCurveNumber)水文模型是20世纪50年代初美国水
土保持局(SCS)构建的估算降雨径流的统计经验模型,随着上世纪70年代以来遥感技术的
快速发展,土地利用、土壤类型、覆被植物等下垫面要素更易获取,促使SCS-CN原模型及其
收 稿日期:2009-08-13; 修 订日期:2010-03-08。
基 金项目:国家自然科学基金资助项目;上海市自然科学基金资助项目(09ZR1409100);上海市科委资
助项目(072312043)。
第 一作 者 简 介:程江(1977-),男,江苏溧阳人,博士(后),高级工程师,主要从事城市水资源与水环境研究。
E-mail:jcheng@sklec.ecnu.edu.cn
* 通信作 者,E-mail:kyang@re.ecnu.edu.cn
致 谢:土地利用数据由华东师范大学昊健平教授提供,降雨量和径流量数据调研得到上海市城市排水有限公司陈华
高级工程师、袁述时高级工程师、张立工程师和江洪助理工程师的大力支持,审稿专家和责任编辑对本文提出中肯意见,
谨致谢忱。
6期
程江等:上海中心城区土地利用变化对区域降雨径流的影响研究
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修正模型在国内外非城市化区域的降雨径流估算
[5-13]
、水土流失评估
[14-15]
、洪涝灾害模
拟
[16-17]
以及农业非点源污染
[18]
等研究领域得到较好应用。由于城市化区域实测径流资料
较难取得,使得适用于城市化区域的SCS-CN修正模型尚待完善。
本文以高度城市化的上海中心城区为研究对象,以SCS-CN原模型为基础,利用初损和
径流量修正方法,经实测降雨、径流数据修正后,提出适用于相似气候、水文和下垫面特征的
城市化区域降雨径流估算的SCS-CN修正模型。并基于此修正模型,在城市集水区尺度上,
对中心城区60a的降雨径流关系进行了模拟
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