微地形对太湖流域平原区旱地产流的影响机理研究

Plain area and micro-topography form the main geomorphological features of Taihu river basin, shallow groundwater level and heavy rainfall can easily lead to basin-wide flood. In order to understand the influence of micro-topography and groundwater to rainfall and runoff, this study take the typical dry land as study object, using modern observation techniques of hydrological experiments and hydrological modeling methods, carrying out the study on soil moisture storage、depression and infiltration capacity caused by micro-topography and groundwater level fluctuations, revealing the runoff law of plain humid area affected by the twos, establishing distributed runoff model about micro-topography, analyzing the scale effect of terrain on the impact of the runoff process. Through this study, scientific basis and support were provided for runoff law ,and also for river basin flood control and environmental governance.

太湖流域平原区地势平坦，地貌以沟洼等微地形为主，地下水埋深浅，强降雨易导致流域性洪水。针对区内微地形地貌及地下水位波动对产流的影响，本研究以太湖流域平原区典型旱地为研究对象，采用现代观测技术、水文实验及水文模拟方法，开展微地形和地下水位波动影响土壤缺水量空间分布、填洼过程以及下渗能力的研究，揭示地势平坦的湿润区受地下水位和微地形形态共同影响的产流规律，建立微地形影响下的分布式产流模式，分析地形对产流过程影响的尺度效应。为太湖流域平原区产汇流计算提供科学基础，也为流域防洪减灾、水环境治理等提供科学支撑。

太湖流域平原区地势平坦，以微地形起伏为主，区域内湖泊水系密布，地下水埋深较浅，受长江上游洪水挤压及沿海潮水顶托的共同影响导致区域排水不畅，强降雨易时易发生流域性大洪水。针对本区域地形地貌及地下水位变动对区域洪水影响这一问题，以区域内典型平原旱地的产汇流过程作为研究对象，以现代水文学理论及实验方法为基础，分析平原区产流过程中填洼、下渗以及蓄水容量时空分布等产流要素与地下水位涨落及微地形地貌的关联特性。在包气带入渗水动力学、坡面漫流水动力学及地下水动力学数值模型的基础上，建立微地形和地下水位共同影响下的实验区分布式产流模式；在实验小区内建立适当的人工河槽，并建立河槽汇流模型，将其与产流模式耦合，建立平原小区产汇流模型。最终将试验小区所建立的模型在较大范围内应用，模拟湖流域平原区的产汇流过程。.经过本研究：（1）提出了考虑地下水位波动时的土壤蓄水容量定量表征方法，取代新安江模型中的蓄水容量曲线，能够确定蓄水容量及土壤缺水量的空间分布，建立了适用于平原区的产流模型，另外也将本蓄水容量模型适当地延伸到冻土区，建立了寒区蓄水容量模型；（2）在研究过程中借鉴现代空气动力学的先进成果，将一种较高精度和稳定性的数值方法引入到河网汇流模型中，同步发展出了适用于平原区的河槽汇流模型，可应用于大范围河网水量输运模拟；（3）针对地下水和地表河槽之间的水量交互稳定，研究了两者之间的双向补排机制，开发了地下水和河网水量交互模拟模型，反映平原区地下水位消落对河网洪水的影响。本研究相关的内容发表标注文章六篇（SCI论文一篇，EI论文三篇），发明专利三项（授权两项，审核中一项），软件著作权三项。