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森林覆盖率变化对流域洪水特性影响的数值模拟

姚原 顾正华 李云 辜樵亚 范子武

姚原,顾正华,李云,等. 森林覆盖率变化对流域洪水特性影响的数值模拟[J]. 水利水运工程学报,2020(1):9-15. doi:  10.12170/20190501003
引用本文: 姚原,顾正华,李云,等. 森林覆盖率变化对流域洪水特性影响的数值模拟[J]. 水利水运工程学报,2020(1):9-15. doi:  10.12170/20190501003
(YAO Yuan, GU Zhenghua, LI Yun, et al. Numerical simulation on flood characteristics under different forest coverage rates of watershed[J]. Hydro-Science and Engineering, 2020(1): 9-15. (in Chinese)) doi:  10.12170/20190501003
Citation: (YAO Yuan, GU Zhenghua, LI Yun, et al. Numerical simulation on flood characteristics under different forest coverage rates of watershed[J]. Hydro-Science and Engineering, 2020(1): 9-15. (in Chinese)) doi:  10.12170/20190501003

森林覆盖率变化对流域洪水特性影响的数值模拟

doi: 10.12170/20190501003
基金项目: 国家重点研发计划资助项目(2016YFC0401507,2016YFC0401503);国家自然科学基金资助项目(51579216)
详细信息
    作者简介:

    姚 原(1994—),男,安徽安庆人,硕士研究生,主要从事水资源与水环境方面研究。E-mail:02701211621@zju.edu.cn

    通讯作者:

    顾正华(E-mail:WISE@zju.edu.cn

  • 中图分类号: X43

Numerical simulation on flood characteristics under different forest coverage rates of watershed

  • 摘要: 为研究森林覆盖率变化对洪水特性的影响,建立小溪流域的分布式水文模型,通过实测水文资料对模型重要参数进行率定和验证,并对其适用性进行评价。选取7日同次降雨序列,利用率定并验证后的数学模型对森林覆盖率从0到100%共11组工况的流域洪水过程进行模拟。结果表明,森林覆盖率的变化对小溪流域洪水特性产生一定影响,森林覆盖率越大,影响效果越明显;相比无森林覆盖条件,森林覆盖率达到最大时减小洪峰流量约13.2%,延缓洪峰到达时间约4 h,延长洪水历时约13 h;当森林覆盖率低于40%时,森林对洪峰的削减作用非常有限;当森林覆盖率大于40%时,森林覆盖率平均每增长10%,可削减洪峰流量约2%;并且随着森林覆盖率增长,洪水过程形态呈现从单峰到双峰的变化特点。
  • 图  1  小溪流域方位及水文站空间分布

    Figure  1.  Spatial distribution of Xiaoxi watershed and hydrological stations

    图  2  率定模拟径流量

    Figure  2.  Calibration of simulated runoff

    图  3  验证模拟径流量

    Figure  3.  Validation of simulated runoff

    图  4  不同森林覆盖率下小溪流域洪水模拟过程

    Figure  4.  Runoff simulation of Xiaoxi watershed flood under different forest coverage rates in Xiaoxi basin

    表  1  模型参数

    Table  1.   Parameters of model

    模块参数取值(范围)率定结果
    截留/蒸发(ET)Cint(mm)0.10.1
    叶面积指数(m2/m266
    根系深度(mm)800800
    坡面漫流(OL)滞洪蓄水量(mm)0~5010
    初始水深(mm)00
    曼宁系数(m1/3/s)10~4030
    饱和带(SZ)水平水力传导率(10–5 m/s)1~105
    垂直水力传导率(10–4 m/s)1~105
    单位产水量(mm)0.20.2
    单位储水率(1/m)0.000 10.000 1
    初始潜水头(m)–1–1
    非饱和带(UZ)蒸散发深度(m)0.10.1
    饱和含水率(m3/m30.30.3
    田间持水率(m3/m3
    0.20.2
    凋萎含水率(m3/m30.050.05
    河道汇流(OC)河床糙率(m1/3/s)10~4025
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    表  2  森林覆盖率变化对流域洪水特性影响

    Table  2.   Influence of different forest coverage rates on basin flood

    森林覆
    盖率/%
    洪峰流
    量/(m3·s–1)
    洪峰流量
    削减比例/%
    洪水
    历时/h
    洪水历时
    变化率/%
    峰现
    时间/h
    洪峰延迟
    时间/h
    森林覆
    盖率/%
    洪峰流
    量/(m3·s–1)
    洪峰流量
    削减比例/%
    洪水
    历时/h
    洪水历时
    变化率/%
    峰现
    时间/h
    洪峰延迟
    时间/h
    02 370/57/80/602 1927.56413.0822
    102 388–0.8593.5800702 1698.56819.3822
    202 3500.8617.0800802 1509.36819.3822
    302 3431.1617.0811902 09111.86819.3833
    402 3391.36310.58111002 05813.27022.8844
    502 2783.96514.0822
    下载: 导出CSV
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出版历程
  • 收稿日期:  2019-05-01
  • 刊出日期:  2020-02-01

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