下垫面变化对径流及洪水影响分析

山地城市典型下垫面径流系数研究近年来,硬质下垫面急剧增加,城市对雨水滞留能力大幅降低。

暴雨来时,入渗雨水减少,产流量大,排水不及时,多地频频“看海”。

国家在开展城市排水防涝工程体系建设的同时,极力推行自然积存、自然渗透、自然净化的“海绵城市”的建设。

山地城市地势高低不平,起伏大,降雨时产流迅速,汇流量多,潜在危害性也更大,因此开展山地城市降雨产、汇流过程及径流系数的研究对内涝问题解决、海绵城市建设以及雨洪利用都有着重要意义。

本论文以重庆园博园内草地、透水砖地面、沥青路面为研究对象,采用人工模拟降雨实验分析不同坡度下垫面在不同降雨强度下的产汇流过程及径流系数的变化规律,并以实测数据为基础拟合出不同降雨情况下径流系数与各影响因素的函数关系式,研究成果和结论如下：①草地下垫面产流出现在降雨开始的5-10min,雨强越大,产流越早出现。

坡度为8。

,雨强由0.63mm/min曾至1.62mm/min时,场次径流系数取值范围0.098-0.169；相近雨强下,坡度为25。

时,场次径流系数变化范围：0.118-0.217。

同雨强下,场次径流系数随坡度增大而增大,大雨强时两种坡度下的场次径流系数差值为0.048。

②透水砖地面产流时间出现在降雨的7-12mmin,瞬时径流系数和场次径流系数随雨强增大而增大,降雨强度为0.68mm/min-1.301mm/min 时,场次径流系数变化范围：0.208～0.423。

雨强为0.68mm/min时,降雨46min后,瞬时径流系数增加明显。

③沥青路面产流快,产流出现在降雨的1min-2min。

雨强和坡度对初始产流时间及瞬时径流系数影响较小。

坡度对场次径流系数的影响为：场次径流系数随坡度的增大而稍有增大。

④草地下垫面瞬时径流系数Ψt与降雨历时t的关系可用Ψt=a-be-ct和Ψt=a-bt-0.5表示。

Ψt自产流形成时刻开始逐渐增大,增长速率随t改变,降雨历时t无限大时,Ψt趋近于常数a,两种函数拟合中a的取值范围分别为0.130-0.278、0.217-0.423。

流域下垫面因影响径流的表现降水只有落在流域下垫面上，才能够形成径流，也只有通过流域的下垫面，各种垂向，侧向的运行过程才能出现。

故下垫面的不同会直接影响径流。

一方面下垫面通过影响气候间接影响径流，另一方面则可以通过直接影响流域的汇流条件来影响径流。

而流域内下垫面因素有很大不同，加上社会发展，人类对下垫面的改造越来越大。

使不同流域的下垫面更加千差万别。

从流域的地理位置，地貌特征，地形特征，地质条件，植被特征来分析下垫面对径流的影响。

1地理位置1.1纬度影响：地理纬度的不同，主要是通过降水的差异来实现的。

纬度低的地区，气温高，蒸发量大，对流作用强烈，降水通常较多，且全年的降水分布比较均匀，径流量一般较大且变化小；纬度高的地区，气温低，蒸发量小，降水通常较少，且分布不均匀，径流量一般较小且变化大。

例如我国的长江和黄河，长江的年径流量为9513亿立方米，径流的年内分配比较均匀。

而黄河的年径流量仅为661亿立方米，除此之外，由于降水分布主要集中于夏季，使黄河在夏季进入汛期，其余则进入明显的枯水季，因此黄河的洪涝灾害频发。

1.2距海远近影响：距海远近则是通过海洋上的水汽到达所在区域的难易程度影响降水的分布，进而影响径流的。

距海近的地区，海洋上的水汽易于进入，降水较多，径流量较大。

反之在内陆地区，海洋上的水汽难以深入，降水少径流量小。

最明显的例子是外流区和内流区径流量的区别。

内流区的河流如塔里木河，是季节性河流，径流量小且在枯水季干涸，而外流区的河流如长江珠江松花江等径流量不但远大于塔里木河，即使在降水较少的枯水季，水量减少但也不会干涸。

1.3流域面积的影响：流域的面积越大，意味着集水区域越大，因此，较大流域的径流量大。

同时，流域越大，自然条件越复杂，各种因素对径流的影响有可能相互抵消，也有可能相互增长，因此变化也较为复杂，流域面积小的地区，则相反。

比如长江流域和珠江流域，虽然珠江流域的降水较多，但由于长江流域面积大，汇水面积广，径流量反而较珠江流域大。

地表水环境质量综合分析中降雨径流变化的影响识别广东省环境科学研究院 郑文萍摘要：水质评价是当前水环境质量管理的重要支撑。

水质综合评价方法逐渐由断面评价向流域综合评价转变。

因此，气候发生了巨大的变化，流域内降雨与径流的关系也呈现出动态变化的过程，逐渐引起人们的关注。

由于流域内降雨和径流的关系与人们的正常生产生活密切相关，有必要对其有比较充分的了解，从而为经济发展和社会进步做出更大的贡献。

关键词：地表水环境；质量综合；降雨径流；影响识别中图分类号：X824 文献标识码：A 文章编号：2096-4595（2020）13-0146-0002人类活动和自然水循环过程都会影响地表水的质量，地表水按排放方式可分为点污染源(工业废水、城市污水、水产养殖污染源等)和地表污染源(土壤侵蚀、农业耕作、农村污水等)。

其中，自然降雨的非点源污染相对更为复杂。

降雨通过植物、建筑物和下垫面坑洼的截流过程产生径流。

径流越大，地表污染物的侵蚀越强烈，对水质的影响越大。

气候变化将对降水和蒸发产生巨大影响，因此，相关人员要不断减少气候变化对水文资源造成的影响，提高水文资源的开发、管理和利用水平，以提高中国经济发展的速度。

一、流域降雨径流关系的变化现状（一）降雨量的变化不太明显，但径流量变化较为明显20世纪80年代以来，中国大部分流域年平均降雨量呈现相对稳定的变化趋势，但径流系数和径流量呈现明显地减少趋势。

这导致降雨与径流的关系发生了显著的变化，即在相同的条件和年降水量条件下，径流量减少。

（二）径流峰谷值的出现和降雨之间不同步，变化幅度有所不同通过对历年平均降雨量的分析，可以发现中国盆地降水的变化趋势相对平缓，呈现出轻微下降的特征。

年平均径流量呈逐年减少趋势，且存在一定的滞后性，滞后性大于降雨量的变化。

即使平均降雨量相似或同一年，相应的年平均径流量也不同，甚至有的年份存在比较明显的差异。

（三）流域内各段之间的降雨径流关系有着较为明显的差异根据流域丰产段和枯水段的统计和年代学变化，流域上游年降雨-径流关系不同步，而中游年降雨-径流关系同步，径流系数、径流量和降雨量存在明显差异。

大清河山丘区下垫面变化对洪水径流影响问题的研究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。

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河流径流量的季节变化及影响因素河流的径流量是指单位时间里通过某过水断面即河流横断面水的体积，其季节变化取决于河流的水源补给。

以雨水补给为主的河流其河流的径流量变化是随降水量的季节变化而变化的，以积雪融雪和冰川融雪补给为主的河流因其融雪融冰量受气温高低的影，故其径流量的变化是随气温的变化，以地下水补给为主的河流，因地下水稳定可靠，故河流径流量几乎无季节变化。

什么叫正常年径流量呢？河流受气象气候和下垫面等因素的影响，各年的年径流量各不相同，其多年平均值随着年数不断增加而趋向于一个稳定数值，这个稳定数值就叫正常年径流。

一、河流1、如何在地图上确定河流的上下游1看线条的粗细。

一般情况下河流愈下向游汇集的水量越多河道越宽阔线条粗。

2看入海口位置。

外流河最终都要注入海洋入海口即下游的终点。

3借地势高低。

水往低处流下游地势一定会低亍上游内流河的流向判断尤其如此。

2、河流径流的季节变化与河流的水源补给直接相关。

雨水是河流最重要的补给形式，径流量随降水量季节变化，夏雨型、年雨型、冬雨型而变化，季节性积极雪融水易使温带和寒带河流形成春，冰川融水径流量随气温变化，以夏季为最大，湖泊水对河流起调节作用径流稳定，地下水是最稳定的补给形式不河流水成互补关系。

【说明】任何河流都不可能只有一种补给形式。

具体看主流看一般时间。

3、河流径流的年际变化即丰水年与枯水年的变化规律1降水量少的地区年际径流变化大于降水量多的地区，因为降水量大的地区水汽输送量大而且稳定。

2以雨水补给为主的河流年际径流变化大于以冰川积雪融水戒地下水补给为主的河流。

3平原和盆地的河流径流年际变化值大于相领的高山和高原地区，因为高原高山地区多地形雨其变量小。

4流域面积小的河流径流年际变化大于流域面积大的河流。

因为大河积水面积大且流经不同的自然区域，各支流径流变化情况不一致，丰水年枯水年可以相互调节。

我国华北及淮河流域年际变化最大，次为东北，再为长江流域、华南和东南沿海河流，西北内陆以冰雪融水为主，河流年际变化最小。

城市不同下垫面降雨径流水质监测及特征研究郭心仪;张守红;王国庆【期刊名称】《中国农村水利水电》【年(卷),期】2024()3【摘要】城市面源污染是仅次于农业面源污染的第二大非点源污染,也是影响城市水生态系统健康的重要原因。

随着城市化的快速发展,下垫面改变导致城市河流洪峰增大,河流污染加剧。

基于沥青屋面、砖砌路面、油毡屋面和绿地四种典型城市下垫面的5场降雨径流监测试验资料,分析了不同下垫面条件下的降雨径流污染水平、径流水质变化特征和初始冲刷效应。

结果表明:(1)4种下垫面的降雨径流总氮质量浓度均属于劣Ⅴ类水;四种下垫面的总磷污染程度相对较轻,沥青屋面、砖砌路面、油毡屋面和绿地的降雨径流总磷质量浓度优于Ⅳ类水的频率分别为80%、16%、88.46%和5.56%;沥青屋面、砖砌路面、油毡屋面和绿地的降雨径流总悬浮物质量浓度分布范围分别是7~798、15~569、10~871和44~378 mg/L。

(2)总氮和总磷的径流污染水平排序为:砖砌路面>绿地>沥青屋面>油毡屋面;总悬浮物的径流污染水平排序为:绿地>砖砌路面>油毡屋面>沥青屋面。

(3)中雨情景下各下垫面不同污染指标变化趋势差异较大,而小雨情景下受人为活动影响较大的下垫面的各污染指标浓度较高。

(4)各下垫面污染物的初始冲刷强度排序均为:总悬浮物>总磷>总氮;各下垫面的初始冲刷强度排序为:沥青屋面>油毡屋面>砖砌路面>绿地。

(5)沥青屋面和油毡屋面降雨径流中的总悬浮物和总磷具有较好的同源性,而砖砌路面降雨径流中的总磷与总氮和总悬浮物都具有较好的同源性。

综合而言,各下垫面总氮和总悬浮物的场次降雨径流平均浓度远超于地表水Ⅴ类水质标准,会对城市水体造成污染,可根据不同下垫面的特点采取相应措施来降低污染物浓度。

【总页数】9页(P128-136)【作者】郭心仪;张守红;王国庆【作者单位】南京水利科学研究院水灾害防御全国重点实验室;长江保护与绿色发展研究院;水安全与水科学协同创新中心;北京林业大学水土保持学院;吉县森林生态系统国家野外科学观测研究站;北京市水土保持工程技术研究中心【正文语种】中文【中图分类】TV213.9【相关文献】1.邯郸市区不同下垫面降雨径流水质变化特征研究2.奥林匹克公园中心区不同下垫面降雨初期地表径流水质分析3.宜兴典型村落不同下垫面降雨径流污染物排放特征4.合肥市不同下垫面降雨径流水质特征分析5.济南市不同下垫面降雨径流水质变化特征分析因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

下垫面变化条件下的官厅山峡段流域洪水管理
臧敏;杜龙刚;李致家
【期刊名称】《中国水利》
【年(卷),期】2015(000)016
【摘要】多年来,防御永定河官厅山峡洪水一直是北京市防汛工作的重中之重.受气候条件影响,加上经过几十年的社会经济发展以及人类活动,永定河官厅山峡流域下垫面发生了较大变化,包气带变厚,在同样的降水条件下,径流变小.通过下垫面修正,分析产汇流改变规律,完善永定河官厅山峡流域的洪水预报方案,指导防汛指挥决策和工程管理保护等工作.
【总页数】3页(P31-33)
【作者】臧敏;杜龙刚;李致家
【作者单位】北京市水文总站,100089,北京;北京市水文总站,100089,北京;河海大学水文水资源学院,210098,南京
【正文语种】中文
【中图分类】P338
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1.东湾流域下垫面变化及其子流域嵌套分析 [J], 赵旭;赵丽霞;王黎明;徐十锋
2.流域下垫面变化对永定河官厅水库径流影响分析 [J], 张建中;刘江侠;任涵路
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婕
5.流域下垫面变化对流域洪水的影响分析 [J], 刘文具
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【作者简介】郑小乐（1983～），男，山东博兴人，助理工程师，从事城市水文研究。

城市化过程中的下垫面变化对水文循环的影响Impact of Underlying Surface Changes During the Process of Urbanizationon the Hydrological Cycle郑小乐（济南市水文中心，济南250014）ZHENG Xiao-le(Ji ’nan Hydrological Center,Ji ’nan 250014,China)【摘要】深入探讨了城市化进程中下垫面变化对水文循环的影响，分析了下垫面变化如何影响城市及其周边地区的水文循环，包括地下水流、径流和蒸发过程的改变，探索了由下垫面变化导致的一系列环境问题，如城市洪涝、热岛效应和水资源短缺。

为解决这些挑战，论文提出了一系列应对策略和建议，强调了绿色基础设施、生态友好城市设计和有效的雨水管理在确保水资源可持续利用和城市生态健康中的关键作用。

【Abstract 】The influence of underlying surface changes on the hydrological cycle during urbanization is deeply discussed,and howunderlying surface changes affect the hydrological cycle of cities and their surrounding areas is analyzed,including changes in groundwater flow,runoff and evaporation processes,and a series of environmental problems caused by underlying surface changes are explored,such as urban flooding,heat island effect and water resource shortage.To address these challenges,the paper proposes a series of strategies and recommendations that highlight the critical role of green infrastructure,eco-friendly urban design and effective stormwater management in ensuring sustainable water use and urban ecological health.【关键词】城市化；下垫面；变化情况；水文循环；影响【Keywords 】urbanization;underlying surface;changes;hydrological cycle;impact 【中图分类号】P339【文献标志码】B【文章编号】1007-9467（2024）04-0022-03【DOI 】10.13616/ki.gcjsysj.2024.04.2071下垫面变化对降水的影响1.1城市热岛效应对局地降水模式的改变城市化指的是人口从农村到城市的迁移,伴随着城市规模的扩大和非农经济活动的增加,通常与工业化、现代化和经济发展相伴随,标志着国家或地区从以农业为主的生产模式转向以工业和服务业为主的生产模式。

下垫面变化对流域径流模拟及水文响应的影响研究随着全球气候变化的不断加剧，下垫面变化对流域径流模拟及水文响应的影响越来越受到重视。

下垫面指的是地面的自然和人为因素引起的变化，例如土地利用、覆盖情况、地形高差等。

这些变化会对地表水的径流速度、水量和水质等方面产生重要影响，进而影响流域的水资源利用和生态保护。

在过去的研究中，学者们利用不同的方法进行流域水文响应模拟。

其中，基于气象要素和流域特征进行模拟的方法是常见的研究手段。

这种方法通常使用流域气象数据和土地利用数据作为输入，利用模型模拟出表层径流、地下径流和蒸散发等过程的变化，从而分析流域水循环和水文响应的变化趋势。

然而，这种方法忽略了下垫面的变化对流域水文响应的影响，容易出现不准确的预测结果。

为了克服这种局限性，近年来一些学者开始关注下垫面变化对流域水文响应的影响。

他们利用遥感技术获取下垫面数据并将其作为模型的输入，模拟出不同下垫面变化情况对流域水文响应的影响。

例如，有学者通过模拟不同景观类型下的降雨径流过程，发现植被覆盖度和土地利用类型的变化对流域径流量和水的质量有着显著的影响。

而另外一些学者则通过模拟城市化背景下的地表径流变化，证明城市化进程对流域径流和水质的影响逐渐上升。

除此之外，一些研究还从空间尺度和时间尺度两个维度出发，对下垫面变化对流域径流模拟及水文响应的影响进行了深入研究。

例如，在空间尺度上，有学者利用遥感数据模拟出不同土地利用类型下的径流过程，发现不同类型的土地覆盖对径流产生的影响程度不同。

在时间尺度上，有学者从季节和年际尺度出发，对气候变化和下垫面变化对流域水文响应的影响进行了广泛讨论。

总的来说，下垫面变化对流域水文响应的影响是不可忽视的，尤其在全球气候变化背景下更为重要。

因此，未来的研究需要加强对下垫面变化的深入研究，结合不同的下垫面数据进行综合模拟和分析，为流域水资源管理和生态环境保护提供科学依据。