城镇化背景下流域水文规律变化与定量辨识

With the accelerating of urbanization, obvious changes of hydrological processes and law have taken place in the watershed. The number and intensity of flood is increasing, and the problem of water resource and environment is becoming more and more serious. So, how to identify influence of the urbanization to hydrological law is worth studying. The project takes Taihu Basin as example, to study hydrological law changes of basin under the urbanization and quantitative identification of urbanization. Main content includes:(1) Surface and river system changes in the watershed with the development of urbanization;(2) Climate and hydrological elements change in the watershed with the development of urbanization; (3) Simulation and quantitative identification to the influence of urbanization to hydrological law; (4) Situation assessment of influence of the urbanization to hydrological law in the future. Project research can deepen the understanding of the hydrological effect of urbanization, and provide the scientific basis and technical support to deal with the negative impact of the urbanization, and formulate rational flood scheduling policy. Meanwhile, the project can provide reference to flood control and disaster mitigation in the plain river network region of China.

随着城镇化进程的不断加快，流域水文过程和水文规律发生了明显变化，洪涝灾害的发生频率和强度明显加大，水资源、水环境等问题也随之加剧。如何识别城镇化背景下流域水文规律变化和定量评估城镇化的影响亟待探索和研究。本项目以太湖流域为研究区域，开展城镇化背景下流域水文规律变化和定量评估研究，主要内容包括：（1）城镇化进程中流域下垫面及水系变化研究；（2）城镇化进程中流域气候水文要素特性变化研究；（3）城镇化影响流域水文过程的模拟和定量辨识研究；（4）未来城镇化影响水文过程的情景评估和应对研究。项目研究成果一方面可以深化城镇化水文效应的认识，另一方面能够为科学应对城镇化进程对流域防洪安全的不利影响，制订合理的洪水调度策略提供科学依据和技术支撑，同时可为我国平原河网地区的防洪减灾提供借鉴和参考。

城镇化是人类改变地表最深刻、最剧烈的过程，也是影响水文过程的重要因素之一。随着社会经济的快速发展和人类改造自然能力的不断增强，城镇化进程步伐明显加快，2010年，全球已经超过半数人口生活在城市中，而2000年～2011年，我国城镇化率由36.2%提高至51.3%，在快速城镇化的同时，土地利用的状况发生了显著改变，流域水文过程和水文规律发生了变化。太湖流域位于长江三角洲核心区域，是我国城镇化率最高的地区之一。自20世纪80年代以来，太湖流域水文规律和水文过程发生了明显改变，河网水系日趋萎缩，“小水大灾”现象越来越突出，而城镇化正是其中极为重要的影响因素之一。本项研究针对以上问题，开展了城镇化进程中太湖流域下垫面、水系及气候水文要素特性变化研究，分析了太湖流域不同城镇化阶段流域土地利用类型、不透水面、河湖水系等变化规律，定量评估了太湖流域水文气象要素（气温、降水、蒸发、水位）在城镇化进程中的演变特征；分析了城镇化降水～水位响应关系，定量评估了太湖及平原区水位变化的影响因素；从城镇产流的下垫面变化及平原区坡面汇流等方面改进了太湖流域模型城镇产流和平原区坡面汇流模块，定量模拟和分析了城镇化不同时期下垫面条件太湖流域产汇流变化规律及未来城镇化影响水文过程的情景评估。研究发现，城镇化进程中太湖流域不透水面以城市为中心向周边不断扩张，耕地不断减少，河网水系呈衰减趋势，在不同降水情景下，太湖流域全年期、汛期及涨水期产水量均随城镇化进程呈上升趋势，太湖流域各水利分区在不同下垫面条件下产水量增幅存在差异，主要表现为中、东部平原区高于西部山丘区，太湖汛期入、出湖水量地区组成格局并未呈现明显变化，未来城镇化情景对流量过程的影响主要表现在洪峰前后时段，容易形成峰高量大，呈瘦尖型洪水，对洪水峰现时间的影响并不显著。