大清河山丘区下垫面变化对洪水径流影响问题的研究

【摘要】： 近年来海河流域下垫面情况发生了显著变化,并对年径流及洪水产生明显影响。通过选取流域内大清河山区作为典型区,利用数理统计和模型分析方法,揭示了下垫面变化对洪水径流的影响。主要成果表述如下: (1)典型区暴雨洪水变化趋势分析: 利用Kendall非参数秩次相关检验法、线性滑动平均法和回归分析法,分析了海河流域紫荆关、阜平、龙门等典型区汛期暴雨变化趋势、洪峰流量及次洪量变化趋势。在降雨变化不明显的情况下,历年次洪量、洪峰均有下降趋势,其中紫荆关站典型洪水的次洪量具有明显的下降趋势。 (2)山丘区产汇流参数变化趋势分析: 对流域最大蓄水容量(Im)、流域水面蒸发和流域蒸散发量、流域土壤含水量消退系数(K)等产流参数,洪水滞时、单位线等汇流参数进行了趋势分析和流域代表区降雨径流的相关分析。人类活动影响使得大清河山丘区的土层最大蓄水容量在1980年以后有所增大;水面蒸发总量呈减小的趋势,年蒸散发总量与降水量成正比关系,其年际变化不明显。土壤消退系数呈增大趋势,但幅度一般在2%—5%之间;20世纪80年代后洪水滞时比80年代前长,但随着降雨强度的增大,80年代后洪水滞时与80年代前相差变小。 (3)河北山区雨洪模型建立及典型站洪水系列下垫面修正 利用山区雨洪模型分别对1980年前后的降雨径流系列率定产汇流参数,根据两组参数的变化来反映下垫面的变化;利用1980年以后产汇流参数重演1980年前典型洪水,通过模拟值之差反映流域下垫面变化对洪水的影响。模拟结果表明,大清河水系典型区的下垫面变化对大洪水的洪峰和洪量影响的小,对中小洪水的洪峰和洪量影响较大。 (4)土地利用/覆被变化的集总式流域水文模型的建立和下垫面影响分析 为了定量评估土地利用/覆被变化对洪水的影响,本文建立了考虑土地利用/覆被变化的集总式流域水文模型。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。运用该水文模型,对研究区域的洪水采用历史反演法,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。