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城市化空间格局对流域水文的影响分析

2020-12-08阅读(311)

城市化空间格局对流域水文的影响分析

论文摘要

随着我国城市化的飞速发展,一系列由于快速城市化导致的问题就暴露出来,比如城市化过程中的水安全问题,城市化的快速发展导致绿地、草地、林地等自然下垫面遭到不同程度的破坏,自然下垫面的破坏改变了原来自然地表的径流产流过程,从而影响地表水安全,造成流域城市化洪涝灾害。影响洪涝灾害发生的因素错综复杂,就目前人类认识的水平,还不能保证准确的模拟预测洪水,只能将洪水事件作为随机事件进行分析处理,定量估测某个流域发生洪涝灾害的可能性。本研究目的在于运用水文科学的理论与实验对流域内的城市绿地系统规划提供科学理论依据。本文以湖北省府河流域为研究对象,通过跨学科的研究方法,结合遥感学、景观生态学、水文学等传统学科,从流域整体去分析城市化空间格局对流域水文的影响。根据结论,结合景观生态学、城市绿地系统规划、生态城市规划、海绵城市规划等对城市防洪减灾提供理论依据。本文主要研究内容如下:1、综述本研究的研究背景以及意义,分析国内外研究现状,总结国内外HEC-HMS水文模型以及CA-Markov模型的研究进展,概述城市水文学对海绵城市建设的重要性。2、获取研究区气象数据、卫星影像数据、数字高程模型等数据,根据卫星影像数据提取出研究区的土地利用信息,将研究区土地利用分为不透水面、水域、植被、裸地,分析府河流域的城市化发展历程。通过构建流域城市化情景的方式来单独研究不透水面与流域洪水的关系,然后构建城市化空间格局来研究不透水面的不同空间分布与流域洪水的关系。3、获取流域水文数据,包括洪峰、洪量等出水口数据,根据HEC-HMS分布式水文模型的特点,输入研究区的水文数据率定HEC-HMS的参数,使HEC-HMS适用于该流域,最终建立好适合研究区的HEC-HMS水文模型。4、通过情景分析法,根据前一步确定好的HEC-HMS水文模型来模拟流域城市化的水文效应,从而探索流域城市化发展历程中对流域内洪水径流的影响,再根据构建的四种流域城市化空间格局作为条件输入HEC-HMS水文模型,模拟了四种流域城市化空间格局对径流影响。（1）模拟流域城市化进程对不同洪水的影响:通过模拟多年城市化情景下的洪水过程,分析了流域城市化对洪水洪量的影响。根据本文的研究结论,在同一场次洪水下,随着流域不透水面的增加,洪峰、洪量呈现增加趋势。由此模拟结果可以验证在流域城市化进程中,降雨径流随着不透水面的增加而增加,降雨径流的增加势必会引起洪涝灾害的发生,所以如何合理的控制流域城市化不透水面的发展是生态城市建设所必须面临的问题。（2）模拟流域城市化空间格局对不同洪水的影响:通过模拟不同城市化空间格局中同一场次洪水的洪水过程,分析了流域城市化空间格局变化对洪水径流的影响。根据本文研究得出结论,在同一场次洪水下,四种流域城市化空间格局对洪水的洪峰、洪量增长率影响大小分别是:下游>外围>平均分布>上游。由此模拟结果可以得出结论:在流域城市绿地系统规划过程中,应尽量满足透水面分布于下游,不透水面分布于上有的模式来减缓洪涝灾害的发生。

论文目录

  • 致谢
  • 摘要
  • 1 绪论
  •   1.1 研究背景及意义
  •   1.2 国内外研究现状
  •   1.3 研究内容与研究框架
  •     1.3.1 研究内容
  •     1.3.2 研究方法
  •     1.3.3 研究框架
  •   1.4 创新点
  • 2 研究区概况及数据准备
  •   2.1 研究区概况
  •     2.1.1 地理位置与范围
  •     2.1.2 地形地貌
  •     2.1.3 气候与水文条件
  •   2.2 研究数据及预处理
  •     2.2.1 研究区数据
  •     2.2.2 数据预处理
  •   2.3 土地覆被信息提取
  •     2.3.1 基于SVM的影像分类
  •     2.3.2 土地利用覆被信息确定
  •   2.4 研究区子流域确定
  •     2.4.1 DEM填洼
  •     2.4.2 流向分析
  •     2.4.3 流量计算
  •     2.4.4 河网提取
  •     2.4.5 提取子流域
  • 3 城市化空间格局变化与情景构建
  •   3.1 城市化空间格局变化
  •   3.2 基于CA-Markov模型的未来土地利用预测和城市化情景构建
  •     3.2.1 土地利用覆被信息预测
  •     3.2.2 城市化情景构建
  •   3.3 城市化空间格局构建
  • 4 HEC-HMS分布式水文模型建立
  •   4.1 构建研究区HEC-HMS模型
  •     4.1.1 气象模型
  •     4.1.2 流域水文模型
  •     4.1.3 控制设置
  •   4.2 模型的率定与验证
  •     4.2.1 模型参数优化
  •     4.2.2 洪水模拟的率定与验证
  • 5 研究区城市化空间格局水文效应分析
  •   5.1 城市化洪水效应分析
  •   5.2 城市化空间格局的洪水效应分析
  • 6 流域城市化发展策略建议
  •   6.1 建立水文观测设施
  •   6.2 合理控制城市化开发强度
  •   6.3 增加流域城市化内部的透水性
  •   6.4 构建合理的城市化空间格局
  • 7 结论与展望
  •   7.1 结论
  •     7.1.1 流域城市化情景洪水效应分析
  •     7.1.2 流域城市化空间格局洪水效应分析
  •   7.2 展望
  • 参考文献
  • ABSTRACT

    • 文章来源

    类型: 硕士论文

    作者: 牛胜利

    导师: 何瑞珍,李红建

    关键词: 海绵城市,不透水面,空间格局,水文效应

    来源: 河南农业大学

    年度: 2019

    分类: 基础科学,工程科技Ⅱ辑

    专业: 地球物理学,水利水电工程

    单位: 河南农业大学

    分类号: P333

    DOI: 10.27117/d.cnki.ghenu.2019.000100

    总页数: 63

    文件大小: 8546K

    下载量: 60

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