土地利用變化對流域洪水風險的影響及其不確定性分析

《土地利用變化對流域洪水風險的影響及其不確定性分析》是依託福建師範大學，由陳瑩擔任項目負責人的青年科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：土地利用變化對流域洪水風險的影響及其不確定性分析
• 項目類別：青年科學基金項目
• 項目負責人：陳瑩
• 依託單位：福建師範大學

項目摘要

土地利用的快速變化導致流域洪水風險日趨加劇，定量評價土地利用變化所引起的洪水風險對於區域可持續發展具有重要意義。然而，當前國內外在土地利用變化洪水風險影響的不確定性這一關鍵問題的研究方面依然較薄弱。本項目選取土地利用變化劇烈、研究基礎較好的東南沿海晉江西溪流域為研究區，綜合運用分散式水文模型、水文頻率分析、不確定性分析等方法，探求土地利用變化對流域洪水風險的影響及其不確定性。首先建立研究區SWAT模型，在GLUE、MCMC方法評價和優選的基礎上，分析土地利用變化洪水回響模擬的不確定性；進而採用貝葉斯因子法和MCMC技術評估洪水頻率分析的不確定性，從而實現水文模擬不確定性和洪水頻率分析不確定性的耦合，獲得不同土地利用情景下洪水頻率分布的特徵值和置信區間，以綜合識別土地利用變化對洪水風險影響的不確定性。本研究將深化土地利用變化下洪災風險演變規律的認識，所構建方法將為防災研究提供有力的技術支持。

結題摘要

土地利用變化對流域水循環、洪水和乾旱的影響已成為當前全球變化與水文學研究的重點與熱點。如何定量評估土地利用變化水文回響研究中的不確定性，是當前研究的難點所在。本項目選取土地利用變化劇烈、研究基礎較好的晉江流域和西苕溪流域為研究區域，開展流域土地利用變化對不同時間尺度徑流的影響研究，探求半分散式水文模型結構和參數的不確定性對土地利用變化水文回響的影響，並進一步揭示土地利用變化對流域洪水風險的影響及不確定性。項目已取得以下進展：①提出分季節、多目標的模型率定方法，解決SWAT模型在枯水季節模擬精度低的難題。②年徑流的增加量最小；月徑流變化速率居中；日徑流的變化速度最大，且洪水期徑流增加，枯水期徑流減少，這主要是由於截留/蒸散發損失、下滲和前期土壤水存儲的差異。此外，不同時間尺度的指標（年徑流量、月徑流量、年最大1d和連續最大5d徑流量，年連續最小7d徑流量）適用於土地利用變化水文效應的影響研究。③模型結構不確定性對土地利用變化水文回響的影響，在年、月時間尺度上不影響徑流相對變化率的變化方向，僅影響其大小；對於豐、枯極值徑流的影響，尤其是枯水徑流，會導致徑流相對變化率變化方向的不同；相對於SWAT模型，HSPF模型對土地利用變化更為敏感。④模型參數不確定性對土地利用變化水文回響的影響不可忽視，尤其是對豐、枯徑流的影響，土地利用變化對水文過程的影響可能被模型參數的不確定性所掩蓋。⑤土地利用變化強度的增加，會導致更加頻繁的洪澇發生；模型參數不確定性對洪水風險的影響大於極值模型不確定性的影響，然而，隨著重現期的增大，極值模型不確定性的影響會增加。本項目深化了土地利用變化對不同時間尺度徑流影響的認知，為不確定性條件下水資源管理和決策提供了準確有效的理論和技術支持。