滏阳河流域环境要素变化对洪水影响机理研究_吴丽英.pdf

：滏滏阳阳河河流流域域环环境境要要素素变变化化对对洪洪水水影影响响机机理理研研究究吴丽英（河北省邢台水文勘测研究中心，河北 邢台）摘要滏阳河流域是华北地区洪水灾害频发地区，人类活动和工业化进程致使流域内环境要素发生了较大变化，这种变化使流域内产汇流特性也发生了相应的改变。在这种情况下，对环境要素的变化进行分析是必要的。通过对流域环境要素变化情况以及对流域产汇流参数的影响分析，研究了环境要素变化对洪水的影响机理及洪峰和洪量的变化程度，进一步给出了流域环境要素变化对洪水影响的定量成果，为洪水系列一致性修正提供技术支撑。关键词环境要素变化；洪水影响机理；洪水影响幅度；系列一致性；滏阳河流域中图分类号 文献标识码文章编号 （）收稿日期 作者简介吴丽英（），女，河北邯郸人，高级工程师，主要从事水文情报预报、水文分析计算和水资源评价方面工作。滏阳河流域是华北地区洪水灾害频发地区，历史上已发生过“”、“”暴雨洪水和 年的“”、年的夏秋连汛等高强度暴雨洪水，给当地经济社会、人民生命财产带来一定的威胁。近几十年来滏阳河流域环境发生显著改变，暴雨 流域环境 洪水关系发生较大变化，致使流域洪水资料的一致性受到破坏，原有洪水预报和设计成果已不适用现今洪水调度及规划设计需要，本论文针对实际情况，及时开展了环境变化对流域洪水影响研究，利用滏阳河流域分布式水文模型，对主要环境因子洪水响应程度进行模拟分析，揭示主要环境因子对洪水的影响机理和影响幅度，为洪水系列一致性修正提供技术支撑。滏阳河流域概况滏阳河为子牙河系两大支流之一，发源于河北省峰峰矿区和村镇，到献县枢纽与滹沱河相汇，地处子牙河水系南部，东与黑龙港流域相邻，西起太行山，南临漳卫河，北界滹沱河，地理位置东经 ，流经河北省 个县（市、区）。滏阳河全长 ，流域面积 ，流域西南高、东北低，上 游 为 太 行 山 余 脉 丘 陵 区，地 面 纵 坡 ，京广铁路以下为冲积平原和冲积扇平原区，平坦开阔，地面纵坡 。由于河流泛滥和改道，形成许多缓岗、微斜平地和低洼地。滏阳河河形蜿蜒，支流繁多而集中于左岸，为典型的不对称扇形河道。艾辛庄以上各支流发源于太行山东麓，艾辛庄以下各支流发源于平原。滏阳河有大小支流 余条，多为季节性河道，流域面积大于 的依次为洺河、南澧河（沙河）、马河、午河、北澧河、洨河、汪洋沟、天平沟、留楚排干和邵村沟等 条；流域面积在 之间的支流依次为生产团结渠、七里河（顺水河）、留垒河、泜河、槐河（北沙河）和龙治河等 条。滏阳河流域环境要素变化分析根据滏阳河流域不同年份的环境要素遥感识别结果，分析了滏阳河流域典型代表流域的土地利用面积变化及水利水保工程等环境要素变化情况，通过分析，主要结果如下。土地利用变化分析由表 可以看出，滏阳河流域主要土地利用类型为耕地和草地，其中耕地所占面积比例最大。流域内 年间土地利用情况发生了较大变化，其中耕地面积变化最大，面积比例显著增加，增加幅度为 ；林地面积增加，增加幅度为 ；草地面积减小，减小幅度为 ；水域面积减小，减小幅度为 ；建筑用地面积减小，减小幅度为 ；未利用土地面积本身所占面积比例最小，至 年趋于消失。流域内 年间土地利用情况相对前一阶段变化较小，其中仍以耕地面积变化最为明显，面积比例减小且减小幅度为 ；林地、草地和水域面积基本保持不变；建筑用地面积增加，增加幅度为 ；未利用土地完全消失。表 滏阳河流域土地利用变化统计土地利用类型面积 比例 面积 比例 面积 比例 耕地 林地 草地 水域 建筑用地 未利用土地 水土保持调查分析西台峪以上流域内水土保持措施以封山造林为主，近年来封山育林效果显著，基本上消灭了荒山，水土流失得到了一定控制，但植被较差，植被覆盖度为 。木鼻以上流域面积 ，地处河北邯郸武安市和峰峰矿区交界处。近年来，武安市先后有 条小流域被列入 年 月第 卷 第 期 地下水o ，o.重点水土保持治理流域，平均每年高标准治理水土流失面积 以上，治理区内森林覆盖率达到 以上，新增保土能力 ，新增蓄水能力 ，相当于一座中型水库的蓄水保土能力，生态环境得到改善，降低了灾害的发生频率。主要环境要素对洪水影响研究对流域产汇流有影响的环境要素主要有地形、土壤、植被及水利水保工程等。随着环境要素的变化，产汇流特征也发生了一些变化，利用典型流域历史暴雨洪水资料，采用新构建的多维环境因子约束的滏阳河流域分布式水文模型，利用参数轮询法分别对主要环境因子洪水响应程度进行模拟，分析各主要环境要素对不同量级洪水的影响程度，揭示各主要环境因子对洪水的影响机理。分别选取西台峪站和木鼻站作为滏阳河流域的代表流域进行分析。在西台峪以上流域和木鼻以上流域历年的暴雨洪水资料中选择若干场次洪水过程，并根据洪水量级对选择的洪水分为大于 一遇、一遇和小于 一遇。对每一场洪水在 年前后土地利用条件、地下水位下降前后以及水土保持工程修建前后分别进行模拟，模拟结果的差异即为土地利用变化、地下水位下降以及水土保持工程对洪水的影响程度。模拟结果如表。表 各主要环境变化对流域洪水影响程度分析成果重现期 流域地下水位变化影响土地利用变化影响水利工程影响洪峰流量变幅 径流量变幅 洪峰流量变幅 径流量变幅 洪峰流量变幅 径流量变幅 一遇 一遇 一遇木鼻 西台峪 木鼻 西台峪 木鼻 西台峪 木鼻以上流域从表 可以看出，年前、后模拟的结果相比，地下水位下降导致洪峰和洪量减小，但是洪峰和洪量减小程度较小。各量级洪水洪峰平均减小程度在 ，洪量平均减小程度在 。由于木鼻以上流域 年后耕地和草地面积增加，建筑用地面积减少，但变化程度较小，土地利用变化模拟结果导致洪峰和洪量均减小，从表 中可以看出，土地利用变化导致大于 一遇洪水洪峰平均增加 、洪量平均减小 ，一 遇 洪 水 洪 峰 和 洪 量 平 均 减 小 和 ，小于 一 遇 洪 水 洪 峰 和 洪 量 平 均 减 小 和 ，土地利用变化导致洪峰和洪量减小程度较小。根据木鼻以上流域水土保持措施，估算出蓄水容量约为 ，集水面积约占流域总面积的 。根据模拟结果，从表 可以看出，大于 一遇洪水洪峰和洪量分别减小 和 ，一遇洪水洪峰和洪量分别减小 和 ，小于 一遇洪水洪峰和洪量减小程度为 和 。由于在木鼻流域暴雨洪水资料较少，且选择的洪水量级较小，因此，木鼻流域土地利用变化及水利水保工程对洪水的影响只能代表对中小洪水的影响。西台峪以上流域从表 可以看出，年前、后模拟的结果相比，地下水位下降导致洪峰和洪量减小。但是洪峰和洪量减小程度较小。各量级洪水洪峰平均减小程度在 ，洪量平均减小程度在 。由于西台峪以上流域耕地和林地面积增加，草地和建筑用地面积减小，而林地面积增加和建筑用地面积减小都会导致产流量和洪峰减小，因此，从表 可以看出，土地利用变化导致洪峰和洪量的减小，大于 一遇洪水洪峰和洪量分别减小 和 ，一遇洪水洪峰和洪量分别减小 和 ，小于 一遇洪水洪峰和洪量分别减小 和 ，洪峰减小程度随着洪水量级增加而减小。流域内水利水保工程措施较少，估算其蓄水容量为 ，工程的集水面积约占流域总面积 ，大于 一遇洪水洪峰和洪量减小 和 ，一遇洪水洪峰和洪量分别减小 和 ，小于 一遇洪水洪峰和洪量分别减小 和 。因此可以看出水利水保工程对 一遇和小于 一遇洪水的影响程度差别不大，并且土地利用变化对洪峰和洪量的影响程度比水利水保工程影响程度大。环境要素变化对洪水综合影响研究采用流域历年暴雨洪水资料，利用滏阳河流域分布式水文模型，按照环境要素变化情况，将暴雨洪水分为 年前、后两个时期分别进行模拟分析，研究环境要素变化对洪水的综合影响程度。在木鼻以上流域和西台峪以上流域历年的暴雨洪水资料中选择若干场次洪水过程，并根据洪水量级对选择的洪水分为大于 一遇、一遇，小于 一遇。对每一场洪水分别在 年前、后下环境要素条件进行模拟，两种环境条件下模拟结果的差异即为环境要素变化对洪水的影响程度。模拟结果如表。表 滏阳河流域不同时期的洪水模拟结果重现期 流域环境变化影响幅度洪峰流量变幅 径流量变幅 一遇 一遇 一遇木鼻 西台峪 木鼻 西台峪 木鼻 西台峪 木鼻以上流域从表 中可以看出，年前、后环境条件模拟结果相比，环境要素变化导致洪峰和洪量普遍减小，大于 一遇洪水洪峰和洪量分别减小 和 ，一遇洪水洪峰和洪量分别减小 和 ，（下转第 页）第 卷第 期地下水 年 月立多部门巡查联动、水政执法联席会商机制，逐渐形成依法治水管水合力，巩固长江南京段岸线非法侵占整治成果。发挥河长优势，创新工作思路通过河长制办公室协调统筹，进一步梳理职责权限边界，督促制定巡查方案、落实段格员、完善信息共享，沿江各相关单位负责管理权限范围内的巡查工作的组织实施，把加强段格化管理作为落实河长制的重要任务，纳入河长履职范围，各级河长制办公室将长江岸线监督巡查工作纳入各地贯彻落实河长制的重点工作任务，进行安排部署，做好督办落实。同时，整合水务、环保、海事、航道、国土等信息资源，打破各部门间的数据壁垒，实现政务数据之间的共享和交换；积极探索生产岸线市场化管理模式，建立生态补偿机制，构建科学有序高效的岸线管理、保护、开发利用新格局，实现长江南京段岸线资源的长效管理保护和开发利用。加强能力保障，注重舆论宣传各级政府要落实段格化巡查管理经费，逐步完备各类巡查、执法管理设施配备。提高管理队伍的综合素质，加强段格长和段格员的技术培训和执法培训，规范巡查管理程序，提高执法能力。沿江涉水各部门主动开展长江大保护跨部门合作主体宣传，引导公众积极关注、支持、建议、参与长江岸线管理和保护。畅通公众知情渠道，营造全社会关心支持长江大保护的良好氛围，充分利用电视、网络、报纸等多种媒介，及时宣传长江南京段岸线管理保护进展及成效，呼吁全社会共同参与，引导全民共治。结语（）近年来，南京按照国家、省下达的不同类型清理清单要求，组织开展“查、关、治、罚、退”长江大保护行动，并以岸线清理整治为重点，推进岸线生态修复，为巩固岸线整治成果，可每年开展岸线第三方评价，通过年际间的变化对比研究，提高管理效能。（）长江南京段岸线总长度近 岸线，管理范围长、现有涉及管理部门众多，情况复杂，可围绕“探索创新志愿者工作机制，科学管理和促进志愿者工作”为目标，积极引导民间力量参与到长江大保护中。（）由于各部门对于岸线的保护、利用、管理缺少统一的信息化管理平台，缺乏有效信息共享机制。为消除信息孤岛，可在未来构建统一的信息化管理平台，加强统筹管理和区域协同。参考文献陈昌仁，周和平，等 堤防工程段格化管理的探索与实践 中国水利，（）；杨红卫，李结华，等 长江南京段岸线保护规划编制相关问题探讨 江苏水利，（）；李益进，邢少佳，等 全力推进长江岸线保护修复工作的实践 江苏水利（）：殷鹏远，臧英平，等 长江南京段岸线管理与保护的研究与思考 水利发展研究 （）：（上接第 页）小于 一遇洪水洪峰和洪量分别减小 和 。可以看出，大于 一遇洪水洪量减小程度最小，但是 一遇洪水与小于 一遇洪水相比，小于 一遇洪水的洪量减小程度更小。模拟结果如表。西台峪以上流域从表 中可以看出，年前后环境条件下模拟的结果相比，西台峪流域以上 年后环境条件下洪峰和洪量均减小，大于 一 遇 洪 水 洪 峰 和 洪 量 分 别 减 小 和 ，一遇洪水洪峰和洪量分别减小 和 ，小于 一遇洪水洪峰和洪量分别减小 和 。因此可以看出，洪峰和洪量减小程度均随洪水量级增加而减小。模拟结果如表。结语在木鼻和西台峪以上流域历年暴雨洪水资料中，选择了若干场次洪水，利用建立的滏阳河流域分布式水文模型，分析了流域环境要素变化对洪水的影响程度，主要结论如下：（）分析了木鼻和西台峪两个典型代表流域的土地利用类型变化情况，木鼻以上流域以耕地类型为主，西台峪以上流域以耕地、林地和草地为主要土地利用类型，且这三种土地利用类型间相互转化。木鼻以上流域土地利用变化较小，西台峪流域变化较大。（）考虑土地利用和水利水保工程对产流和汇流单位线的影响，对选择的每一场暴雨洪水过程，分别模拟了 年前后下垫面情况下的洪水过程，通过对比分析模拟结果，得到了土地利用变化和水利水保工程等环