上海市中心城區(qū)土地利用變化對徑流的影響及其水環(huán)境效應研究.pdf

1、人類活動對土地的開發(fā)強度、利用方式及隨之引發(fā)的土地覆蓋的變化是影響整個生態(tài)環(huán)境的重要因素之一。隨著城市人口的快速增長和城市規(guī)模的迅速擴張，大量非城市用地轉變?yōu)槌鞘杏玫兀瑫Τ鞘械乃Y源、水環(huán)境產生一系列負面影響。城市的生態(tài)環(huán)境與經濟發(fā)展和城市擴張之間的矛盾逐漸顯現(xiàn)。 論文依托2004年度上海市科委重大科技攻關項目“中心城區(qū)和新城市化地區(qū)面源污染控制關鍵技術與示范研究(04DZ12024)”的子課題——“城市綠地系統(tǒng)對雨水徑流調

2、蓄及污染削減效應研究”，該項目于2006年12月通過驗收評估。在歷史資料收集、基礎資料統(tǒng)計分析、現(xiàn)場實驗分析的基礎上，采用定性和定量分析結合的方法，重點論證了城市地區(qū)土地利用變化對城市地表產流能力的影響，以及因徑流增加而引發(fā)的相關環(huán)境影響。 本文在對上海市中心城區(qū)近十年(1994年～2003年)土地利用變化分析的基礎上，利用土地利用資料和排水降雨數(shù)據(jù)，選擇流域水文模型——SCS模型對蘇州河兩岸28個排水片組成的研究區(qū)域進行降雨

3、-徑流產流模擬。根據(jù)45場降雨產流的模擬結果修正SCS模型并將其應用于上海市中心城區(qū)，分析城市化過程中土地利用的變化對徑流及降雨入滲的影響。通過對土地利用變化的水環(huán)境效應分析，突出上海市土地資源合理利用的重要性。 本文的主要研究內容和結論有以下幾個方面： (1) 根據(jù)研究目的選用美國SCS模型對研究區(qū)域進行降雨．徑流模擬。初步確定適用于上海城市地區(qū)的CN值表。直接應用SCS模型對45場降雨進行產流模擬計算，28.57

4、％的合格率說明SCS模型用于上海城市地區(qū)徑流計算需要適當?shù)男拚?。本文根?jù)特定流域降雨初損與年降雨量的比例關系，重新率定初損I<,a>與流域最大滲透量S的關系式I<,a>=λS中的系數(shù)入。對應三種前期土壤濕度條件，入分別取值0.03、0.08和0.20。修正的SCS模型對同樣的45場降雨模擬結果的合格率提高到71.43％。 (2) 簡要分析1994年、2000年和2003年上海市中心城區(qū)土地利用的年際變化。根據(jù)1994年和200

5、3年的土地利用情況，設計豐水年、平水年和枯水年三種典型水文年的年降雨量，使用修正的SCS模型進行產流估算。與1994年相比，2003年三種設計條件(豐、平、枯)下的年徑流系數(shù)分別增加0.0474、0.0522和0.0399。同期的地表徑流中COD<,Cr>、BOD<,5>、氨氮、總氮、總磷等污染物的含量平均增加65％、72％、19％、46％和22％。這兩組數(shù)據(jù)均體現(xiàn)了土地利用變化對城市地表產流能力和徑流污染的影響。同等降雨條件下，不同土

6、地利用強度區(qū)域的產流能力比較結果說明，降雨．徑流的關系受到城市土地利用方式和強度的影響，特別是城市綠地對減少產流量和延遲產流時間有比較明顯的作用。 (3) 通過多次室內降雨模擬實驗，定量分析三種降雨條件(降雨強度和雨水水質不同)下裸地和綠地兩種典型城市下墊面的持水能力和削減入滲污染物能力的差異。結果表明有植被覆蓋的綠地持水能力強于裸地；綠地對COD<,Cr>、N、P等化學污染物的削減作用強于裸地，且其對COD<,Cr>的削減能