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土地利用/土地覆被变化影响着流域的水文特征,尤其是城市化进程下,不透水面的大幅度增加改变了截留、下渗、蒸发、汇流等水文过程,导致流域洪水频发,洪涝灾害加剧。因此,深刻认识城市化发展带来的土地利用空间格局变化及其对洪水的影响对于城市化流域防洪规划以及洪涝灾害防治具有至关重要的作用。 本研究运用遥感与GIS技术,提取秦淮河流域1988-2015年的土地利用信息,并结合景观格局指数,分析秦淮河流域近30年来土地利用空间格局时空演变的规律。构建分布式HEC-HMS水文模型,利用14场不同量级的洪水对模型进行率定与验证,探讨水文模型关键参数的空间合理配置方法,模拟不同城市化格局情景下的洪水过程,分析流域范围内不透水面的不同空间分布对不同量级洪水的影响。主要研究内容如下: (1)土地利用空间格局演变。选取多时相Landsat影像,以秦淮河流域为研究区,通过旋转森林算法将地类信息划分为5类:不透水面、裸地、耕地、水体和林地,得到研究区1988-2015年期间的9年土地利用数据。从不透水率的动态变化、土地覆被类型演变轨迹、不透水面景观格局指数的时空差异三个方面分析研究区近30年来土地利用空间格局的演变规律。 (2)分布式水文模型构建。基于秦淮河流域特性和已掌握的数据资料,选择适合秦淮河流域的降雨、产流、汇流模块,构建分布式HEC-HMS水文模型。分析流域自然地理特性、土地利用变化和洪水量级等因素对模型关键参数的影响,将手动调参和自动优化相结合,实现分布式模型的合理率定与检验,为流域洪水模拟中不同土地利用情景的参数合理配置奠定基础。 (3)城市化空间格局的洪水效应。通过不同城市化空间格局情景下的洪水模拟,分析不透水面扩张对洪水的影响程度,不同量级的洪水对城市化发展的响应幅度,以及不同城市化空间配置对洪水影响的特征差异。 研究表明:秦淮河流域近30年来,土地利用空间格局变化显著:不透水率增长近4倍,2003年之后,不透水面斑块连通性、聚集度明显增加,南京城区不透水面增长放缓,句容市与溧水区增幅显著提升;不透水面扩张对流域洪水的影响十分显著,流域洪水过程线呈现“变尖变瘦变高”的特点,流域内不同位置的不透水面对洪峰的贡献程度具有一定差异,句容市是流域洪峰增长的主要贡献地区,不透水率的增长对流域洪峰的影响占整个流域的54%。