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摇 摇 摇 摇 摇 生 态 学 报
摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 (SHENGTAI XUEBAO)
摇 摇 第 33 卷 第 4 期摇 摇 2013 年 2 月摇 (半月刊)
目摇 摇 次
前沿理论与学科综述
森林水源涵养功能的多尺度内涵、过程及计量方法 王晓学,沈会涛,李叙勇,等 (1019)………………………
植物叶片水稳定同位素研究进展 罗摇 伦,余武生,万诗敏,等 (1031)……………………………………………
城市景观格局演变的生态环境效应研究进展 陈利顶,孙然好,刘海莲 (1042)…………………………………
城市生物多样性分布格局研究进展 毛齐正,马克明,邬建国,等 (1051)…………………………………………
基于福祉视角的生态补偿研究 李惠梅,张安录 (1065)……………………………………………………………
个体与基础生态
土著菌根真菌和混生植物对羊草生长和磷营养的影响 雷摇 垚,郝志鹏,陈保冬 (1071)………………………
干旱条件下 AM真菌对植物生长和土壤水稳定性团聚体的影响 叶佳舒,李摇 涛,胡亚军,等 (1080)…………
转 mapk双链 RNA干扰表达载体黄瓜对根际土壤细菌多样性的影响 陈国华,弭宝彬,李摇 莹,等 (1091)…
北京远郊区臭氧污染及其对敏感植物叶片的伤害 万五星,夏亚军,张红星,等 (1098)…………………………
茅苍术叶片可培养内生细菌多样性及其促生潜力 周佳宇,贾摇 永,王宏伟,等 (1106)…………………………
低温对蝶蛹金小蜂卵成熟及其数量动态的影响 夏诗洋,孟玲,李保平 (1118)…………………………………
六星黑点豹蠹蛾求偶行为与性信息素产生和释放的时辰节律 刘金龙,荆小院,杨美红,等 (1126)……………
氟化物对家蚕血液羧酸酯酶及全酯酶活性的影响 米摇 智,阮成龙,李姣蓉,等 (1134)…………………………
不同温度对脊尾白虾胚胎发育与幼体变态存活的影响 梁俊平,李摇 健,李吉涛,等 (1142)……………………
种群、群落和生态系统
生态系统服务多样性与景观多功能性———从科学理念到综合评估 吕一河,马志敏,傅伯杰,等 (1153)………
不同端元模型下湿地植被覆盖度的提取方法———以北京市野鸭湖湿地自然保护区为例
崔天翔,宫兆宁,赵文吉,等 (1160)
………………………
……………………………………………………………………………
基于光谱特征变量的湿地典型植物生态类型识别方法———以北京野鸭湖湿地为例
林摇 川,宫兆宁,赵文吉,等 (1172)
……………………………
……………………………………………………………………………
浮游植物群落对海南小水电建设的响应 林彰文,林摇 生,顾继光,等 (1186)……………………………………
菹草种群内外水质日变化 王锦旗,郑有飞,王国祥 (1195)………………………………………………………
南方红壤区 3 种典型森林恢复方式对植物群落多样性的影响 王摇 芸,欧阳志云,郑摇 华,等 (1204)…………
人工油松林恢复过程中土壤理化性质及有机碳含量的变化特征 胡会峰,刘国华 (1212)………………………
不同区域森林火灾对生态因子的响应及其概率模型 李晓炜,赵摇 刚,于秀波,等 (1219)………………………
景观、区域和全球生态
快速城市化地区景观生态安全时空演化过程分析———以东莞市为例 杨青生,乔纪纲,艾摇 彬 (1230)………
海岸带生态系统健康评价中能质和生物多样性的差异———以江苏海岸带为例
唐得昊,邹欣庆,刘兴健 (1240)
…………………………………
…………………………………………………………………………………
干湿交替频率对不同土壤 CO2 和 N2O释放的影响 欧阳扬,李叙勇 (1251)……………………………………
西部地区低碳竞争力评价 金小琴,杜受祜 (1260)…………………………………………………………………
基于 HEC鄄HMS模型的八一水库流域洪水重现期研究 郑摇 鹏,林摇 韵,潘文斌,等 (1268)……………………
基于修正的 Gash模型模拟小兴安岭原始红松林降雨截留过程 柴汝杉,蔡体久,满秀玲,等 (1276)…………
长白山北坡不同林型内红松年表特征及其与气候因子的关系 陈摇 列,高露双,张摇 赟,等 (1285)……………
资源与产业生态
河西走廊绿洲灌区循环模式“农田鄄食用菌冶生产系统氮素流动特征 李瑞琴,于安芬,赵有彪,等 (1292)……
施肥对旱地花生主要土壤肥力指标及产量的影响 王才斌,郑亚萍,梁晓艳,等 (1300)…………………………
耕作措施对土壤水热特性和微生物生物量碳的影响 庞摇 绪,何文清,严昌荣,等 (1308)………………………
基于改进 SPA法的耕地占补平衡生态安全评价 施开放,刁承泰,孙秀锋,等 (1317)…………………………
学术争鸣
基于生态鄄产业共生关系的林业生态安全测度方法构想 张智光 (1326)…………………………………………
中国生态学学会 2013 年学术年会征稿须知 (玉)…………………………………………………………………
期刊基本参数:CN 11鄄2031 / Q*1981*m*16*318*zh*P* ￥ 90郾 00*1510*34*
室室室室室室室室室室室室室室
2013鄄02
封面图说: 石羊河———石羊河流域属大陆性温带干旱气候,气候特点是:日照充足、温差大、降水少、蒸发强、空气干燥。 石羊河
源出祁连山东段,河系以雨水补给为主,兼有冰雪融水成分。 上游的祁连山区降水丰富,有雪山冰川和残留林木,是
河流的水源补给地。 中游流经河西走廊平地,形成武威和永昌等绿洲,下游是民勤,石羊河最后消失在腾格里沙漠
中。 随着石羊河流域人水矛盾的不断加剧,水资源开发利用严重过度,荒漠化日趋严重,民勤县的生态环境已经相
当恶化,继续下去将有可能变成第二个“罗布泊冶。
彩图及图说提供: 陈建伟教授摇 北京林业大学摇 E鄄mail: cites. chenjw@ 163. com
第 33 卷第 4 期
2013 年 2 月
生 态 学 报
ACTA ECOLOGICA SINICA
Vol. 33,No. 4
Feb. ,2013
http: / / www. ecologica. cn
基金项目:城市与区域生态国家重点实验室自主项目(SKLURE2010鄄1鄄6)
收稿日期:2012鄄04鄄06; 摇 摇 修订日期:2012鄄09鄄11
*通讯作者 Corresponding author. E鄄mail: WenbinPan@ fzu. edu. cn
DOI: 10. 5846 / stxb201204060484
郑鹏,林韵,潘文斌,邓红兵.基于 HEC鄄HMS模型的八一水库流域洪水重现期研究.生态学报,2013,33(4):1268鄄1275.
Zheng P, Lin Y, Pan W B, Deng H B. Flood return period analysis of the Bayi Reservoir Watershed based on HEC鄄HMS Model. Acta Ecologica Sinica,
2013,33(4):1268鄄1275.
基于 HEC鄄HMS模型的八一水库流域洪水重现期研究
郑摇 鹏1,林摇 韵2,潘文斌3,*,邓红兵1
(1. 中国科学院生态环境研究中心城市与区域生态国家重点实验室,北京摇 100085;
2. 福建省环境科学研究院,福州摇 350013; 3. 福州大学环境与资源学院,福州摇 350108)
摘要:不透水率是不透水层面积与总用地面积的比值,它是研究城市水文的一个重要指标。 以福州市晋安区八一水库流域为
例,应用WMS 7. 1 软件构建流域结构,将流域分为 A,B两个子流域,基于相关数据建立 HEC鄄HMS水文模型对降雨鄄径流进行模
拟,从而构建起不透水率与洪水重现期的关系。 结果表明:(1)随着城市化的进程,19a 间全流域不透水率持续增长,变化区间
在 5%—10%之内;(2)子流域 A重现期为 100、50、25 年一遇的洪水随着不透水率的增长,分别提前了 20、8、3a;(3)子流域 B的
重现期为 100、50、25 年一遇的洪水随着不透水率的增长,分别提前了 25、10、4a。
关键词:HEC鄄HMS;降雨径流;不透水率;洪水重现期;土地利用变化
Flood return period analysis of the Bayi Reservoir Watershed based on HEC鄄
HMS Model
ZHENG Peng1, LIN Yun2, PAN Wenbin3,*, DENG Hongbing1
1 State Key Laboratory of Urban and Regional Ecology, Research Center for Eco鄄Environment Sciences, Chinese Academy of Sciences, Beijing 100085, China
2 Fujian Provincial Academy of Environmental Science, Fuzhou 350013, China
3 College of Environment and Resources, Fuzhou University, Fuzhou 350108, China
Abstract: Flood risk is one of the most critical disasters that threatens sustainability of human鄄dominated ecosystems.
Fuzhou, a typical coastal megacity in southeastern China, is subject to huge calamities and economic loss annually due to
the typhoon storm floods during rainy seasons. According to time series analysis of local weather dataset, the number of
heavy rain has been rising annually since the 1990s. At the same time, urbanization process changed urban land use status
and the impervious surface ratio. Both of these had significant influences on the change in return periods flood. Thus, it is
very important to conduct a series of studies on the change in return periods flood, aiming to provide practicable guidance
for flood control and flood disaster reduction given the ongoing trend of urban expansion.
Impervious surface ratio (ISR) is the ratio of impervious surface area to total land area, and it is an important indicator
of the urban hydrology. This study focuses on the relationship between the impervious surface ratio and flood return periods.
The Bayi Reservoir watershed, situated in Jin忆an district of Fuzhou city, was taken as an example. By using remote sensing
technology, the land use information were extracted from the TM / ETM+ image of studies in 1989, 1994, 1999, 2001,
2002, 2003, and 2007. In accordance with the land use data, the watershed impervious surface ratio of selected years were
calculated. The results showed that with the urbanization process, the whole watershed impervious surface ratio during the
19 years continued to grow, with a change interval of 5%—10% .
Additionally, original dataset, including digital elevation model ( DEM) data, soil type data, meteorological and
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hydrological data, were collected to provide model information in the study. The HEC鄄HMS hydrological model of Bayi
Reservoir watershed was well established after the pretreatment of partial data using WMS 7. 1 software. Furthermore, the
process of single rainfall鄄runoff in the Bayi Reservoir watershed was simulated. The results were consistent with the in鄄situ
observation. According to the simulation results, designed to combine the rainfall conditions with land use case to calculate
the discharge, and took impervious surface ratio and return periods as the variables, the graphs of return period change were
drawn. Finally, according to these graphs, in sub鄄basin A the return periods of 100, 50, and 25 years were ahead of
designed time by 20, 8, and 3 years, respectively, with the growth of impervious surface ratio. In sub鄄basin B the return
periods of 100, 50, and 25 years were ahead of designed time by 25, 10, and 4 years, respectively, with the growth of
impervious surface ratio.
This study provided precious experiences for study on flood return periods. The results are beneficial to make the
planning for urban flood control and flood risk reduction. Furthermore, the results supply both practicable and theoretical
basis for land use planning in urban watershed as well as scientific prevention and treatment of non鄄point pollution.
Key Words: HEC鄄HMS; rainfall鄄runoff; impervious surface ratio (ISR); flood return period; land use change
图 1摇 八一水库流域位置示意图
Fig. 1摇 Location of Bayi reservoir watershed
在城市化水平飞速发展的今天,城区非农业人口激增,大量的林地、农田经历由裸地到建设用地的变化,
直接导致了不透水层面积的扩大,土壤下渗量减少,径流量大量增加,洪峰值增大,而城区内的防涝设施跟不
上建设的发展而显得相对老旧,造成城市防洪措施跟不上防洪标准的变化(即重现期的变化) [1]。 防洪措施
的落后极易导致洪灾的发生,因此根据城市的发展,分析不透水率的变化对于洪水重现期的影响,预见性地指
导城市防洪措施的提升,用最小的资源投入尽最大可能地保障城区免受洪灾危害。
本文在福州市八一水库流域中选用 1989 年、1994 年、1999 年、2001 年、2002 年、2003 年和 2007 年 7 个年
份 TM / ETM+遥感影像数据、数字高程模型(DEM)数据、土壤类型数据以及流域气象水文资料,在 RS、GIS 和
GPS技术的辅助下,统计分析研究区不透水率的变化,并
通过 WMS7. 1 软件构建流域,用 HEC鄄HMS 水文模型对八
一水库流域进行降雨鄄径流模拟。 在此基础上进行洪水重
现期的推算及分析,从而为福州城区的防洪排涝及城市扩
展建设提供可靠的技术支持。
1摇 研究区概况
福建省福州市地处沿海地带,地形以低山丘陵为主,
市区形成宽阔的盆地地形,属于亚热带季风性湿润气候,
受地理位置影响,每年 6、7 月都会经历台风频发的过程,
伴随而来的连日暴雨很容易形成洪水,影响着闽江一带的
流域。 八一水库流域位于福州市北郊晋安区新店镇,距市
区约 7 km,全流域面积 15. 56 km2。 流域涵盖叶洋全村及
福州国家森林公园,上游临岭头乡,下游为晋安区新店镇
赤桥村。 研究区地理位置如图 1 所示。
2摇 研究方法
2. 1摇 不透水率的估算分析
不透水率是不透水层面积与总用地面积的比值,不透
水层从定义上来说,可以理解为是人工制造的或者纯天然
的阻碍地表径流下渗到地表层之下的物质。 如果针对城
区来说,不透水层还可以狭义地理解为相对于土壤植被渗
9621摇 4 期 摇 摇 摇 郑鹏摇 等:基于 HEC鄄HMS模型的八一水库流域洪水重现期研究 摇
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透率小的建筑用地及公共设施用地(比如公园、广场、屋顶、水泥道路等) [2鄄3]。 不透水率作为定量衡定不透水
层变化的参数,由于其简单易算的特性,近年来被许多学者用于各自的研究领域中,其中包括流域水文分析、
城市植被制图、城市水质污染分析以及城市热岛等研究[4]。 同时在流域水文分析中,不透水率在部分由国外
引入的水文模型里对参数有率定作用。 鉴于不透水率对降雨径流变化的指向性且有助于对模拟参数的估计,
选用不透水率作为探讨城市化对洪水重现期变化的指标,因此科学的估算方法对于后续研究有着十分重要的
意义。
八一水库流域集水面积仅为 15. 56 km2,因此对不透水层的提取选用基于 TM / ETM+影像的分类提取法,
即利用遥感影像进行土地利用类型分类,根据不同土地利用类型的不透水率进行全流域不透水率的估算[5]。
2. 1. 1摇 土地利用类型的提取
通过对 1989 年、1994 年、1999 年、2001 年、2002 年、2003 年和 2007 年八一水库流域 Landsat TM影像进行
分类处理,获得了该流域 7 个时相的土地利用类型图。 以 1989 年、1994 和 2007 年展示该区的土地利用变化
情况(图 2,图 3 和图 4),这 3 个年份各个土地利用类型的面积汇总见表 1。
图 2摇 1989 年土地利用图
Fig. 2摇 Landuse map in 1989
图 3摇 1994 年土地利用图
Fig. 3摇 Landuse map in 1994
2. 1. 2摇 不同土地利用类型下的不透水率
对于同一类土地利用类型,NEMO(Nonpoint Education for Municipal Officials)认为人口密度对于不透水率
有着较大影响,城市的不透水率通常会较农村大。 NEMO 针对美国的不同土地利用类型,对不同人口密度下
的不透水率进行分析,得出不同人口密度下不透水率的统计表[5]。 参照其研究结果并结合研究区域的具体
情况进行修正,最后得到研究区内不同土地利用类型在不同人口密度下的不透水率(表 2)。
2. 1. 3摇 不透水率的估算
在具有土地利用类型———不透水率数据后,应用 NEMO 与 NOAA(National Oceanic and Atmospheric
Administration)Coastal Services Center合作开发的 ISAT( Impervious Surface Analysis Tool)不透水层计算工具,
对研究区域不透水率进行估算。
ISAT应用 ArcView 的空间分析功能,将研究区分为若干多边形,统计每一多边形内各个土地利用类型面
积,通过不同土地利用类型的不透水率与相应土地利用类型的面积,求得每一多边形内不透水层面积,再将各
个多边形内不透水层面积加和,从而得到研究区不透水层总面积,而研究区不透水率即为其中不透水层面积
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图 4摇 2007 年土地利用图
Fig. 4摇 Landuse map in 2007
与区域总面积之比,研究区内各年份的不透水率如表 3
所示。
由表 3 可知,20a 间全流域不透水率持续增长,变
化区间在 5%—10%之内;1989 年至 1994 年,5a间不透
水率增长了 0. 6815,年均增长率为 2. 35% ;1994 年至
1999 年间,5a 间不透水率增长了 1. 5586,年均增长率
为 4. 80% ;1999 年至 2007 年间,9a 间不透水率增长了
1. 9652,年均增长率为 2. 71% ;1989 年至 2007 年年均
增长率为 3. 81% 。
2. 2摇 流域的降雨鄄径流模拟
选用 HEC鄄HMS模型进行全流域的降雨鄄径流模拟,
该模型是美国陆军工程兵团水文中心 ( Hydrology
Engineering Center)开发的 HEC 系列模型之一。 发展
至今,在降雨鄄径流模拟方面有着广泛的应用及良好的
模拟效果[6鄄8]。
HEC鄄HMS模型需要获取研究区内详细的流域特征
值。 WMS(Watershed Model System)是一套基于分布式
参数模型的专业水文模拟软件,由美国 Brigham Young大学环境模型研究室(EMRL)开发。 WMS 具有优良的
人机对话能力,可视化窗口中提供各类水文模拟的工具,以实现流域的构建、流域几何、水文参数的计算
等[9]。 因此选用WMS构架流域属性与 HEC鄄HMS模型之间的转化桥梁。 用WMS7. 1 软件对八一水库流域进
行构建,其中包括流域特征物(水库、河道)的添加,流域几何参数的提取、流域结构划分以及模块的初始化赋
值等。
表 1摇 八一水库流域土地利用面积汇总表 / km2
Table 1摇 The landuse types area statistics of select years in the Bayi
reservoir watershed
土地利用类型
Land use type
年份 Date
1989 1994 2007
乔木林 Arboreal forest 6. 6174 5. 0337 2. 7603
灌木丛 Scrub 2. 9850 3. 9519 5. 7384
迹地 Cut鄄over land 1. 2566 0. 8001 1. 2402
旱地 Dry land 1. 3418 2. 4336 1. 1709
水田 Paddy fields 1. 1924 0. 5859 0. 6714
草地 Garssland 0. 4906 0. 9468 1. 3869
裸地 Bare land 0. 0088 0. 2709 1. 0818
居民地 Urban 1. 1428 1. 2834 1. 3140
水体 Water 0. 5247 0. 2538 0. 1962
表 2摇 不同土地利用类型和人口密度下的不透水率 / %
Table 2摇 Impervious surface ratio of the different Landuse types and
the population density
土地利用类型
Land use type
人口密度 Population density
高 High 中 Medium 低 Low
乔木林 Arboreal forest 4. 9 3. 9 2. 1
灌木丛 Scrub 4. 9 3. 9 2. 1
迹地 Cut鄄over land 42. 4 18. 6 11. 8
旱地 Dry land 14. 7 8. 7 3. 6
水田 Paddy fields 22. 1 3. 5 3. 0
草地 Garssland 14. 9 9. 9 5. 7
裸地 Bare land 42. 4 18. 6 11. 8
居民地 Urban 71. 2 44. 6 29. 2
水体 Water 0. 0 0. 0 0. 0
表 3摇 八一水库流域不透水率统计
Table 3摇 Impervious surface ratio Statistics of select years in the Bayi reservoir watershed
年份 Date 1989 1994 1999 2001 2002 2003 2007
不透水率 Impervious surface ratio / % 5. 8074 6. 4889 8. 0475 8. 7151 9. 0139 9. 1178 10. 0127
通过WMS 7. 1 软件,利用流域的 DEM进行流域描绘。 用 DEM功能下 Compute TOPAZ Flow Data自动计
算,选定点(119毅17忆35义E,26毅7忆45义N)为流域出口,设定阈值为 1. 0 km2 对 DEM进行流域描绘,即流域汇水面
1721摇 4 期 摇 摇 摇 郑鹏摇 等:基于 HEC鄄HMS模型的八一水库流域洪水重现期研究 摇
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图 5摇 HEC鄄HMS模型中八一水库流域整体构架
摇 Fig. 5摇 The overall framework of the Bayi Reservoir watershed in
HEC鄄HMS model
积大于 1. 0 km2 的部分划为研究范围。 在水库出口点
(119毅17忆21义 E,26毅 8忆47义 N)位置通过 DEM 下 Create
Reservoir功能添加水库,此时 WMS 将自动把整个流域
划分成 2 个子流域,1 个水库,1 个河道,1 个出口点的
格局(图 5)。
在完成流域基本结构的划分及模型所需的基础数
据获取后,选取福州地区 1981 至 2007 年间 10 场降雨
进行降雨鄄径流模拟。 根据福州地区的降雨情况和赤桥
水文站测得的日均径流量数据,分别选取 1981 年 2 场、
1982 年 1 场、1993 年 1 场,1994 年 3 场,2006 年 2 场,
2007 年 1 场降雨。 降雨鄄径流模拟结果如表 4。
由表 4 可知,进行模拟的降雨中有 8 场降雨的径流
模拟值与实测值误差范围在 10%之内,2 场降雨的模拟
值与实测值的偏差在 20%左右。 误差值显示该模型对
于 1981、1982 年的 3 场雨,均有径流量偏高的估计,分
别为 2. 6% 、8. 2% 、7. 3% ,造成这个偏差的主因在于缺
少当年的遥感影像,选用了 1989 年的土地利用类型来
代替。 由于土地类型及分布在 30a 间发生了极大的变
化,按统计趋势估计,1981、1982 年的不透水层较 1989 年少,因此产生的径流量较之实际径流量大,是与实际
情况大体相符的。 1993 年和 1994 年的 4 场降雨模拟呈现略小于实测值的现象,且存在和 2007 年 8 月 19 日
降雨同样的偏差。 经研究发现,1994 年 6 月 20 号及 2007 年 8 月 19 号前后均存在不同程度的连续降雨,1994
年 6 月 20 号前后共计降雨 7 d,降雨强度从 9. 2 mm至 71. 1 mm不等,由于受到前期降雨的影响,使得模拟值
较实测值低。 结合横向比较其他场次降雨的条件发现,采用的模型及参数组合适用于短历时的降雨事件,对
于历时较长的降雨需要重新选取适合的参数进行模拟。 综上分析,模拟情况与实际情况大体相符,因此总体
模拟结果基本可信。
表 4摇 10 场降雨径流量模拟结果表
Table 4摇 The simulated result of the selected rainfall鄄runoff events
序号
No.
降雨日期
Rainfall date
降雨强度
Rainfall intensity
/ mm
模拟值
Simulate value
/ (m3 / s)
实测值
Evaluate value
/ (m3 / s)
误差
Error
/ %
1 2007鄄08鄄19 812 9. 036 11. 4 -20. 7
2 2006鄄07鄄16 1875 11. 523 10. 9 5. 7
3 2006鄄07鄄14 648 2. 018 1. 89 6. 8
4 1994鄄09鄄02 1410 8. 042 8. 42 -4. 5
5 1994鄄06鄄20 711 8. 651 10. 5 -17. 6
6 1994鄄06鄄19 488 5. 283 5. 17 2. 2
7 1993鄄06鄄23 690 2. 612 2. 90 -9. 9
8 1982鄄05鄄07 474 1. 049 1. 02 2. 6
9 1981鄄06鄄01 607 2. 143 1. 98 8. 2
10 1981鄄04鄄25 342 1. 127 1. 05 7. 3
2. 3摇 不透水率与洪水重现期的关系量化
由于降雨鄄径流的转化及洪水重现期总是同时受到区域内降雨条件和土地利用类型这两者的影响,单独
地考虑其中任何一种因素的作用都不全面。 因此为获取洪水重现期的变化趋势,设计将降雨强度变化及土地
2721 摇 生摇 态摇 学摇 报摇 摇 摇 33 卷摇
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利用变化这两大影响因素进行交叉模拟估算,统计子流域内降雨强度,土地利用变化同时作用下的径流峰值,
以不透水率和重现期为变量,绘制重现期变化趋势图,以直观读图的方式获取重现期的变化[10]。
结合之前的流域不透水率分析,将不透水率的变化程度设定在 0%—25%之间,取 1%为模拟计算步长。
根据福州市防涝设计,选择了 2 年一遇(10 mm),5 年一遇(20 mm),10 年一遇(50 mm),25 年一遇(100
mm),50 年一遇(150 mm),100 年一遇(200 mm)这 6 个典型重现期,结合不透水率和重现期的变化进行设计
实验的模拟计算。
B子流域位处城区,且受上游水库的截流影响,故径流量和峰值与 A 子流域有较大的不同,因此分 A、B
两个子流域区内不同重现期不同不透水率值情况进行模拟。 A、B 两个子流域各重现期下峰值模拟值,见
表 5,表 6,由于数据量较多,以不透水率每 2%的步长展示。
表 5摇 A流域各重现期及不透水率下峰值数据表 / (m3 / s)
Table 5摇 The table of peak discharge鄄impervious surface ratio鄄return period on the A watershed
不透水率 / %
Impervious surface ratio
重现期 Return Period / a
2 年一遇
2 years
5 年一遇
5 years
10 年一遇
10 years
25 年一遇
25 years
50 年一遇
20 years
100 年一遇
100 years
2. 00 0. 40 1. 40 6. 80 21. 30 39. 60 60. 00
4. 00 0. 60 1. 90 8. 80 26. 40 47. 80 71. 10
6. 00 0. 80 2. 40 10. 40 30. 20 53. 60 78. 80
8. 00 1. 00 2. 80 11. 80 33. 20 58. 20 84. 80
10. 00 1. 10 3. 20 13. 10 36. 10 62. 40 90. 20
12. 00 1. 30 3. 60 14. 30 38. 50 65. 80 94. 40
14. 00 1. 50 4. 00 15. 40 40. 80 69. 20 98. 80
16. 00 1. 60 4. 40 16. 50 43. 00 72. 30 102. 60
18. 00 1. 80 4. 70 17. 50 44. 80 74. 80 105. 60
20. 00 2. 00 5. 10 18. 50 46. 60 77. 20 108. 70
22. 00 2. 10 5. 50 19. 40 48. 50 79. 90 112. 00
24. 00 2. 30 5. 80 20. 40 50. 30 82. 30 115. 00
表 6摇 B流域各重现期下峰值数据表 / (m3 / s)
Table 6摇 The table of peak discharge鄄impervious surface ratio鄄return period on the B watershed
不透水率 / %
Impervious surface ratio
重现期 Return Period / a
2 年一遇
2 years
5 年一遇
5 years
10 年一遇
10 years
25 年一遇
25 years
50 年一遇
20 years
100 年一遇
100 years
2. 00 0. 10 0. 30 1. 20 3. 90 8. 10 12. 20
4. 00 0. 10 0. 40 1. 80 5. 40 9. 70 14. 50
6. 00 0. 20 0. 50 2. 10 6. 10 10. 90 16. 00
8. 00 0. 20 0. 60 2. 40 6. 80 11. 80 17. 20
10. 00 0. 20 0. 60 2. 60 7. 30 12. 60 18. 20
12. 00 0. 30 0. 70 2. 90 7. 80 13. 40 19. 20
14. 00 0. 30 0. 80 3. 10 8. 30 14. 00 20. 00
16. 00 0. 30 0. 90 3. 30 8. 70 14. 60 20. 70
18. 00 0. 40 1. 00 3. 50 9. 10 15. 10 21. 40
20. 00 0. 40 1. 00 3. 70 9. 40 15. 70 22. 00
22. 00 0. 40 1. 10 3. 90 9. 80 16. 20 22. 60
24. 00 0. 50 1. 20 4. 10 10. 20 16. 60 23. 20
根据上述的数据,采用等值图的形式构建了不透水率、峰值流量与重现期之间的关系(图 6,图 7)。 X 轴
为重现期,以年为单位,Y轴为不透水率,图中为洪水峰值的等值线(以 10 m3 / s为步长显示)。 XY的交点,即
3721摇 4 期 摇 摇 摇 郑鹏摇 等:基于 HEC鄄HMS模型的八一水库流域洪水重现期研究 摇
http: / / www. ecologica. cn
为当前不透水率及重现期水平下产生的洪峰,等值线之间的数据可以采用线性法插值计算。
图 6摇 A流域的峰值流量鄄不透水率鄄重现期关系图
摇 Fig. 6摇 The diagram of peak discharge鄄impervious surface ratio鄄
return period on the A watershed
图 7摇 B流域的峰值流量鄄不透水率鄄重现期关系图
摇 Fig. 7摇 The diagram of peak discharge鄄impervious surface ratio鄄
return period on the B watershed
3摇 结论与讨论
根据上述分析,可以得出以下结论与讨论[11鄄14]:
(1)以 1989 年为起始,到 2007 年,A流域重现期为 100、50、25 年一遇的洪水随着不透水率的增长,分别
提前了 20、8、3a;B流域的重现期为 100、50、25 年一遇的洪水随着不透水率的增长,分别提前了 25、10、4a。 B
流域位于城郊,近年来市区发展速度较快,流域内土地利用类型变化的速度较 A 流域大,因此也使得重现期
提前得较 A流域快。
(2)研究区内的防洪规划修订中,应长远并且全面地考虑引起洪水径流变化的各个影响因素,正视不透
水率变化导致的径流量及洪水重现期的变化,及时地将预测结果反馈到实际的改造建设中去。
(3)在减缓区域不透水率增加的同时,也可以通过提升对水源的涵养能力来抵消城市化建设带来的径流
增加。 森林具有较好的保持水土,涵养水源,蓄洪滞洪的功能,八一水库流域上游的林地覆盖度较高,近年来
林地略有缩减,种植的树种也发生变化,因此为减缓城市化的影响,应在研究内严禁乱砍乱伐,尽量减少林地
的开发利用,同时应大力营造水源涵养林。
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5721摇 4 期 摇 摇 摇 郑鹏摇 等:基于 HEC鄄HMS模型的八一水库流域洪水重现期研究 摇
ACTA ECOLOGICA SINICA Vol. 33,No. 4 February,2013(Semimonthly)
CONTENTS
Frontiers and Comprehensive Review
Concepts, processes and quantification methods of the forest water conservation at the multiple scales
WANG Xiaoxue, SHEN Huitao, LI Xuyong, et al (1019)
………………………………
…………………………………………………………………………
Advances in the study of stable isotope composition of leaf water in plants LUO Lun, YU Wusheng, WAN Shimin, et al (1031)……
Eco鄄environmental effects of urban landscape pattern changes: progresses, problems, and perspectives
CHEN Liding, SUN Ranhao, LIU Hailian (1042)
………………………………
…………………………………………………………………………………
An overview of advances in distributional pattern of urban biodiversity MAO Qizheng, MA Keming, WU Jianguo,et al (1051)………
Ecological compensation boosted ecological protection and human well鄄being improvement LI Huimei,ZHANG Anlu (1065)…………
Autecology & Fundamentals
Effects of indigenous AM fungi and neighboring plants on the growth and phosphorus nutrition of Leymus chinensis
LEI Yao, HAO Zhipeng, CHEN Baodong (1071)
……………………
…………………………………………………………………………………
Influences of AM fungi on plant growth and water鄄stable soil aggregates under drought stresses
YE Jiashu, LI Tao, HU Yajun, et al (1080)
………………………………………
………………………………………………………………………………………
The effect of transgenic cucumber with double strands RNA of mapk on diversity of rhizosphere bacteria
CHEN Guohua, MI Baobin, LI Ying, et al (1091)
………………………………
…………………………………………………………………………………
The ambient ozone pollution and foliar injury of the sensitive woody plants in Beijing exurban region
WAN Wuxing, XIA Yajun, ZHANG Hongxing, et al (1098)
…………………………………
………………………………………………………………………
Diversity and plant growth鄄promoting potential of culturable endophytic bacteria isolated from the leaves of Atractylodes lancea
ZHOU Jiayu, JIA Yong, WANG Hongwei, et al (1106)
………
……………………………………………………………………………
Effects of the low temperature treatment on egg maturation and its numerical dynamics in the parasitoid Pteromalus puparum
(Hymenoptera: Pteromalidae) XIA Shiyang,MENG Ling,LI Baoping (1118)……………………………………………………
Circadian rhythm of calling behavior and sexual pheromone production and release of the female Zeuzera leuconotum Butler
(Lepidoptera: Cossidae) LIU Jinlong, JING Xiaoyuan, YANG Meihong, et al (1126)…………………………………………
Influence of fluoride on activity of carboxylesterase and esterase in hemolymph of Bombyx mori
MI Zhi, RUAN Chenglong, LI Jiaorong, et al (1134)
………………………………………
………………………………………………………………………………
Effects of water temperature on the embryonic development, survival and development period of larvae of ridgetail white prawn
(Exopalaemon carinicauda) reared in the laboratory LIANG Junping, LI Jian, LI Jitao,et al (1142)……………………………
Population, Community and Ecosystem
Diversity of ecosystem services and landscape multi鄄functionality: from scientific concepts to integrative assessment
L譈 Yihe, MA Zhimin, FU Bojie, et al (1153)
…………………
……………………………………………………………………………………
Research on estimating wetland vegetation abundance based on spectral mixture analysis with different endmember model: a case
study in Wild Duck Lake wetland, Beijing CUI Tianxiang, GONG Zhaoning, ZHAO Wenji,et al (1160)………………………
Identifying typical plant ecological types based on spectral characteristic variables: a case study in Wild Duck Lake wetland,
Beijing LIN Chuan, GONG Zhaoning, ZHAO Wenji,et al (1172)…………………………………………………………………
Responses of phytoplankton community to the construction of small hydropower stations in Hainan Province
LIN Zhangwen,LIN Sheng,GU Jiguang,et al (1186)
…………………………
………………………………………………………………………………
Diurnal variation of water quality around Potamogeton crispus population WANG Jinqi,ZHENG Youfei,WANG Guoxiang (1195)……
Effects of three forest restoration approaches on plant diversity in red soil region, southern China
WANG Yun, OUYANG Zhiyun, ZHENG Hua, et al (1204)
……………………………………
………………………………………………………………………
Dynamics of soil physical鄄chemical properties and organic carbon content along a restoration chronosequence in Pinus tabulaeformis
plantations HU Huifeng, LIU Guohua (1212)………………………………………………………………………………………
Probability models of forest fire risk based on ecology factors in different vegetation regions over China
LI Xiaowei, ZHAO Gang, YU Xiubo,et al (1219)
………………………………
…………………………………………………………………………………
Landscape, Regional and Global Ecology
Landscape ecological security dynamics in a fast growing urban district: the case of Dongguan City
YANG Qingsheng, QIAO Jigang, AI Bin (1230)
…………………………………
……………………………………………………………………………………
The difference between exergy and biodiversity in ecosystem health assessment: a case study of Jiangsu coastal zone
TANG Dehao, ZOU Xinqing, LIU Xingjian (1240)
…………………
…………………………………………………………………………………
Impacts of drying鄄wetting cycles on CO2 and N2O emissions from soils in different ecosystems
OUYANG Yang, LI Xuyong (1251)
…………………………………………
…………………………………………………………………………………………………
Evaluation of low鄄carbon competitiveness in Western China JIN Xiaoqin, DU Shouhu (1260)…………………………………………
Flood return period analysis of the Bayi Reservoir Watershed based on HEC鄄HMS Model
ZHENG Peng, LIN Yun, PAN Wenbin,et al (1268)
………………………………………………
………………………………………………………………………………
Simulation of rainfall interception process of primary korean pine forest in Xiaoxing忆an Mountains by using the modified Gash
model CHAI Rushan, CAI Tijiu, MAN Xiuling, et al (1276)……………………………………………………………………
Characteristics of tree鄄ring chronology of Pinus koraiensis and its relationship with climate factors on the northern slope of
Changbai Mountain CHEN Lie, GAO Lushuang, ZHANG Yun, et al (1285)……………………………………………………
Resource and Industrial Ecology
Nitrogen flows in“crop 鄄edible mushroom冶production systems in Hexi Corridor Oasis Irrigation Area
LI Ruiqin,YU Anfen, ZHAO Youbiao,et al (1292)
…………………………………
…………………………………………………………………………………
Effects of fertilization on soil fertility indices and yield of dry鄄land peanut
WANG Caibin, ZHENG Yaping, LIANG Xiaoyan, et al (1300)
………………………………………………………………
……………………………………………………………………
Effect of tillage and residue management on dynamic of soil microbial biomass carbon
PANG Xu,HE Wenqing,YAN Changrong,et al (1308)
…………………………………………………
……………………………………………………………………………
Evaluation of eco鄄security of cultivated land requisition鄄compensation balance based on improved set pair analysis
SHI Kaifang,DIAO Chengtai,SUN Xiufeng, et al (1317)
……………………
…………………………………………………………………………
Opinions
Methodology for measuring forestry ecological security based on ecology鄄industry symbiosis: a research framework
ZHANG Zhiguang (1326)
……………………
……………………………………………………………………………………………………………
《生态学报》2013 年征订启事
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高级专业学术期刊,创刊于 1981 年,报道生态学领域前沿理论和原始创新性研究成果。 坚持“百花齐放,百家
争鸣冶的方针,依靠和团结广大生态学科研工作者,探索自然奥秘,为生态学基础理论研究搭建交流平台,促
进生态学研究深入发展,为我国培养和造就生态学科研人才和知识创新服务、为国民经济建设和发展服务。
《生态学报》主要报道生态学及各分支学科的重要基础理论和应用研究的原始创新性科研成果。 特别欢
迎能反映现代生态学发展方向的优秀综述性文章;研究简报;生态学新理论、新方法、新技术介绍;新书评价和
学术、科研动态及开放实验室介绍等。
《生态学报》为半月刊,大 16 开本,300 页,国内定价 90 元 /册,全年定价 2160 元。
国内邮发代号:82鄄7,国外邮发代号:M670
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生摇 态摇 学摇 报
(SHENGTAI摇 XUEBAO)
(半月刊摇 1981 年 3 月创刊)
第 33 卷摇 第 4 期摇 (2013 年 2 月)
ACTA ECOLOGICA SINICA
摇
(Semimonthly,Started in 1981)
摇
Vol郾 33摇 No郾 4 (February, 2013)
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