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高羊茅草地地表径流系数影响因素研究

魏小燕 毕华兴 霍云梅 肖聪颖 杨晓琪

魏小燕, 毕华兴, 霍云梅, 肖聪颖, 杨晓琪. 高羊茅草地地表径流系数影响因素研究[J]. 北京林业大学学报, 2017, 39(5): 82-88. doi: 10.13332/j.1000-1522.20160305
引用本文: 魏小燕, 毕华兴, 霍云梅, 肖聪颖, 杨晓琪. 高羊茅草地地表径流系数影响因素研究[J]. 北京林业大学学报, 2017, 39(5): 82-88. doi: 10.13332/j.1000-1522.20160305
WEI Xiao-yan, BI Hua-xing, HUO Yun-mei, XIAO Cong-ying, YANG Xiao-qi. Study on the factors influencing surface runoff coefficient in Festuca arundinacea grassland[J]. Journal of Beijing Forestry University, 2017, 39(5): 82-88. doi: 10.13332/j.1000-1522.20160305
Citation: WEI Xiao-yan, BI Hua-xing, HUO Yun-mei, XIAO Cong-ying, YANG Xiao-qi. Study on the factors influencing surface runoff coefficient in Festuca arundinacea grassland[J]. Journal of Beijing Forestry University, 2017, 39(5): 82-88. doi: 10.13332/j.1000-1522.20160305

高羊茅草地地表径流系数影响因素研究

doi: 10.13332/j.1000-1522.20160305
基金项目: 

国家水体污染控制与治理重大专项 2013ZX07304-001

科技创新服务能力建设-协同创新中心-林果业生态环境功能提升协同创新中心 PXM2016_014207_000083

详细信息
    作者简介:

    魏小燕。主要研究方向:林业生态工程。Email: 1976835739@qq.com   地址:100083 北京市海淀区清华东路35号北京林业大学水土保持学院

    通讯作者:

    毕华兴, 教授。主要研究方向:水土保持与林业生态工程。Email: bhx@bjfu.edu.cn   地址:同上

  • 中图分类号: S715-3

Study on the factors influencing surface runoff coefficient in Festuca arundinacea grassland

  • 摘要: 高羊茅作为我国北方典型冷季型城市草坪草,具有调蓄雨水的作用。为了进一步深入研究北方高羊茅草地的降雨径流,本文采用人工模拟降雨试验,研究了高羊茅草地在不同覆盖度(60%和90%)及不同雨强(30、60和90mm/h)条件下的径流系数变化过程及其与影响因子之间的关系,并用裸地作为对照,得出高羊茅草地在不同试验条件下的径流系数削减率。研究结果表明:1)高羊茅草地初始产流时间随雨强增加逐渐提前,随着覆盖度的增加逐渐延长,同时,雨强越大初始产流时间提前幅度越小,覆盖度越大草地延缓初始产流时间的效果越明显;2)裸地和高羊茅草地的径流系数随降雨时间变化规律相似,均随降雨时间的延长先迅速增加后逐渐变缓,经过拟合裸地及高羊茅草地的径流系数与降雨时间均呈对数关系;3)高羊茅草地地表径流系数随着覆盖度的增加而降低,随着雨强的增加而增加,且覆盖度越低雨强对径流系数的影响越显著,反之则越不显著;4)高羊茅草地对径流系数的削减能力有限,随着雨强的增加两种覆盖度草地径流系数削减率越相近,在雨强为30、60和90mm/h时两种覆盖度草地径流系数削减率分别相差25%、24%和23%;5)建立试验条件下高羊茅草地径流系数与降雨强度、覆盖度、降雨时间的回归方程,经过验证,方程可用于试验条件下高羊茅草地径流系数的预测。
  • 图  1  不同雨强下草地及裸地径流系数过程

    Figure  1.  Process of runoff coefficient of grassland and bare land under different rainfall intensities

    图  2  径流系数模型预测值与实测值对比

    Figure  2.  Comparison in the predicted and measured values of runoff coefficient

    表  1  高羊茅草地及裸地初始产流时间

    Table  1.   Initial runoff time of Festuca arundinacea grassland and bare land

    覆盖度
    Coverage
    坡度
    Slope degree/(°)
    雨强
    Rainfall intensity/(mm·h-1)
    初始含水率
    Initial moisture content/%
    初始产流时间
    Initial runoff time/min
    裸地Bare land 5 30 24.8 20
    60 24.9 8
    90 24.8 2
    60% 5 30 24.9 60
    60 25.9 10
    90 24.8 4
    90% 5 30 24.8 63
    60 24.8 30
    90 25.3 11
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    表  2  径流系数与降雨时间的回归分析

    Table  2.   Regression analysis on rainfall and runoff coefficient

    雨强
    Rainfall intensity/(mm·h-1)
    覆盖度
    Coverage
    回归方程
    Regression equation
    R2
    30 裸地Bare land r=0.3069lnt-0.8909 0.9859
    60% r=0.3822lnt-1.5682 0.9968
    90% r=0.2290lnt-0.9409 0.9923
    60 裸地Bare land r=0.3557lnt-0.6004 0.9400
    60% r=0.2702lnt-0.6249 0.9975
    90% r=0.3523lnt-1.2194 0.9985
    90 裸地Bare land r=0.2251lnt+0.0943 0.9579
    60% r=0.2733lnt-0.4488 0.9901
    90% r=0.3104lnt-0.8705 0.9885
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    表  3  高羊茅草地对径流系数的削减能力

    Table  3.   Reducing capability of F. arundinacea grassland on runoff coefficient

    试验条件
    Experiment condition
    裸地场降雨径流系数
    Runoff coefficient of bare land
    草地场降雨径流系数
    Runoff coefficient of grassland
    径流系数削减率
    Reduction rate of runoff coefficient/%
    60%覆盖60% coverage 雨强30mm/h Rainfall intensity 30mm/h 0.66 0.4 39
    雨强60mm/h Rainfall intensity 60mm/h 0.89 0.57 36
    雨强90mm/h Rainfall intensity 90mm/h 0.97 0.68 30
    90%覆盖90% coverage 雨强30mm/h Rainfall intensity 30mm/h 0.66 0.24 64
    雨强60mm/h Rainfall intensity 60mm/h 0.89 0.36 60
    雨强90mm/h Rainfall intensity 90mm/h 0.97 0.46 53
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出版历程
  • 收稿日期:  2016-09-28
  • 修回日期:  2017-03-12
  • 刊出日期:  2017-05-01

高羊茅草地地表径流系数影响因素研究

doi: 10.13332/j.1000-1522.20160305
    基金项目:

    国家水体污染控制与治理重大专项 2013ZX07304-001

    科技创新服务能力建设-协同创新中心-林果业生态环境功能提升协同创新中心 PXM2016_014207_000083

    作者简介:

    魏小燕。主要研究方向:林业生态工程。Email: 1976835739@qq.com   地址:100083 北京市海淀区清华东路35号北京林业大学水土保持学院

    通讯作者: 毕华兴, 教授。主要研究方向:水土保持与林业生态工程。Email: bhx@bjfu.edu.cn   地址:同上
  • 中图分类号: S715-3

摘要: 高羊茅作为我国北方典型冷季型城市草坪草,具有调蓄雨水的作用。为了进一步深入研究北方高羊茅草地的降雨径流,本文采用人工模拟降雨试验,研究了高羊茅草地在不同覆盖度(60%和90%)及不同雨强(30、60和90mm/h)条件下的径流系数变化过程及其与影响因子之间的关系,并用裸地作为对照,得出高羊茅草地在不同试验条件下的径流系数削减率。研究结果表明:1)高羊茅草地初始产流时间随雨强增加逐渐提前,随着覆盖度的增加逐渐延长,同时,雨强越大初始产流时间提前幅度越小,覆盖度越大草地延缓初始产流时间的效果越明显;2)裸地和高羊茅草地的径流系数随降雨时间变化规律相似,均随降雨时间的延长先迅速增加后逐渐变缓,经过拟合裸地及高羊茅草地的径流系数与降雨时间均呈对数关系;3)高羊茅草地地表径流系数随着覆盖度的增加而降低,随着雨强的增加而增加,且覆盖度越低雨强对径流系数的影响越显著,反之则越不显著;4)高羊茅草地对径流系数的削减能力有限,随着雨强的增加两种覆盖度草地径流系数削减率越相近,在雨强为30、60和90mm/h时两种覆盖度草地径流系数削减率分别相差25%、24%和23%;5)建立试验条件下高羊茅草地径流系数与降雨强度、覆盖度、降雨时间的回归方程,经过验证,方程可用于试验条件下高羊茅草地径流系数的预测。

English Abstract

魏小燕, 毕华兴, 霍云梅, 肖聪颖, 杨晓琪. 高羊茅草地地表径流系数影响因素研究[J]. 北京林业大学学报, 2017, 39(5): 82-88. doi: 10.13332/j.1000-1522.20160305
引用本文: 魏小燕, 毕华兴, 霍云梅, 肖聪颖, 杨晓琪. 高羊茅草地地表径流系数影响因素研究[J]. 北京林业大学学报, 2017, 39(5): 82-88. doi: 10.13332/j.1000-1522.20160305
WEI Xiao-yan, BI Hua-xing, HUO Yun-mei, XIAO Cong-ying, YANG Xiao-qi. Study on the factors influencing surface runoff coefficient in Festuca arundinacea grassland[J]. Journal of Beijing Forestry University, 2017, 39(5): 82-88. doi: 10.13332/j.1000-1522.20160305
Citation: WEI Xiao-yan, BI Hua-xing, HUO Yun-mei, XIAO Cong-ying, YANG Xiao-qi. Study on the factors influencing surface runoff coefficient in Festuca arundinacea grassland[J]. Journal of Beijing Forestry University, 2017, 39(5): 82-88. doi: 10.13332/j.1000-1522.20160305
  • 高羊茅(Festuca arundinacea)是我国北方典型冷季型城市草坪草,不仅适应气候能力强,而且其抗热、耐旱性能明显优于其他草种,因此在国内城市草坪绿地中被广泛使用[1-2]。目前,针对城市高羊茅草坪绿地减少地表径流量、削减暴雨径流峰值、减少水土流失等方面开展了一系列相关研究,得出高羊茅草坪绿地对防治水土流失具有不可或缺的作用[3-5],但是直接针对高羊茅草坪绿地径流系数变化过程的研究还不多。径流系数是指某一时段内流域的径流深度与相应的降水深度的比值,用于描述降雨和径流之间的关系[6-7],是雨洪控制利用理论分析和工程设计常用的参数,因此有必要对城市草坪绿地的径流系数进行相关研究。已有的有关径流系数的研究主要集中在定性或定量的研究径流系数与影响因子之间的关系。国外一些学者的研究表明,径流系数随降雨量和暴雨重现期的增加而增大[8-9],并认为居民区绿地覆盖度增加10%可以减少4.9%的地表径流,绿地覆盖度再增加10%可以减少5.7%的地表径流[10]。国内学者主要通过一系列的人工模拟降雨试验对径流系数进行相关研究,认为径流系数随雨强、覆盖度、降雨时间的增加而增加,其中覆盖度对径流系数的影响存在临界值[11-13]。但是不同学者得出关于径流系数与影响因子之间关系的结论时存在一定的差异。例如,武晟等[11]通过对不同下垫面的径流系数与雨强及降雨历时之间关系的研究,得出径流系数与单影响因素之间的关系可用双曲线模型进行模拟。张凯凯等[14]等对不同下垫面进行径流系数与降雨强度及降雨时间之间关系的研究,得出径流系数与降雨时间的变化关系符合对数函数关系。李广等[15]通过人工模拟降雨试验,得出径流系数与雨强呈负指数函数关系。另外,也有不少学者对城区或大区域综合径流系数及其影响因子进行了相关研究[16-18]。总体来讲,现有大多数研究都表明,雨强、覆盖度和降雨时间均对径流系数产生了一定影响,但是这些研究都没有结合城市绿地植被,且缺乏关于北方高羊茅草坪绿地降雨径流的进一步深入研究。因此本文通过不同覆盖度、不同雨强的人工模拟降雨试验,分析了高羊茅草地径流系数的变化过程,并通过计算得出其削减径流系数的能力值,同时建立雨强、覆盖度、降雨时间——径流系数回归方程,为北方高羊茅草地径流的进一步深入研究提供理论参考,也为北方绿地在雨水收集及雨水资源化利用方面提供指导意见。

    • 1) 人工模拟降雨。试验在北京林业大学鹫峰试验基地进行,采用QYJY-503C人工模拟降雨装置,该装置能够保证雨滴到达终点的速度并能够相对准确的模拟天然降雨过程,其试验组成、降雨分布等详见文献[19]。

      2) 试验土槽。试验土槽为铁质,其规格为2.0m(长)×0.5m(宽)×0.3m(深)。试验土槽可调节坡度,可调节范围为0°~30°。

      3) 供试土壤及植被。试验土壤为取自北京市昌平区的砂壤土,土壤密度为1.33g/cm3,通过对供试土壤机械组成进行分析,其土壤颗粒组成为砂粒(2~0.02mm)占77.04%,粉粒(0.02~0.002mm)占22.58%,黏粒(< 0.002mm)占0.38%。试验用草为北方典型草被高羊茅。

    • 试验前将土样过10mm土筛,并装填于土槽。为保证在进行模拟降雨试验时土壤的入渗产流过程与自然坡面相似,需要在槽底铺10cm的细沙,再分4层进行填土,以5cm为一层并进行人工压实以确保下垫面土壤条件的变异性达到最小。填土完成后,行播高羊茅使其覆盖度分别达到60%、90%,采用照相法[20]对其覆盖度进行分析。每次试验前需要利用TDR测定土壤水分以保证每次试验土壤前期含水率基本一致。

      试验时固定坡度为5°,固定雨量为90mm,设置2种覆盖度(60%,90%)及对照组裸地,3种雨强30、60和90mm/h,试验时保证土壤前期含水率基本一致。每组试验均设1组平行试验,共18场人工模拟降雨试验。

      降雨开始后用秒表记录初始产流时刻。由于产流前期产流不稳定,因此产流前20min,每隔2min取1次径流样品;产流时间为20~60min时,每隔5min取1次样;产流60min以后每隔10min取一次样。降雨结束后,利用量筒量取径流体积。

    • $$ \alpha = \frac{{R{\rm{ }}}}{P} $$ (1)

      式中:α为径流系数;P为某一时段内的降雨量,mm;R为同一时段内的径流量,mm。

      $$ \beta = \frac{{{\alpha _1} - {\alpha _2}}}{{{\alpha _1}}} \times {\rm{ }}100\% $$ (2)

      式中:β为削减率,%;α1为裸地的场降雨径流系数;α2为相对应高羊茅草地的场降雨径流系数。

    • 从降雨开始到初始产流这一时段内,径流系数为0,因此径流系数发生时间既是初始产流时间。根据表 1可以看出在试验条件下,对于60%盖度草地,60mm/h雨强的初始产流时间比30mm/h提前了50min,90mm/h比60mm/h提前了6min;对于90%盖度草地,60mm/h雨强的初始产流时间比30mm/h提前了33min,90mm/h比60mm/h提前了19min。由此可以看出在相同覆盖度下随着雨强的增加初始产流时间显著提前,且初始产流时间提前幅度降低,因此可以推断当雨强增大到一定程度时,雨强对初始产流时间不再产生影响。根据表 1还可以看出,在雨强一定的条件下,裸地的初始产流时间明显小于草地的,草地覆盖度越大,达到初始产流时间所需越短,草地延缓初始产流时间的效果越明显。通过上述分析可以得出覆盖度和雨强均是影响初始产流时间的因子。

      表 1  高羊茅草地及裸地初始产流时间

      Table 1.  Initial runoff time of Festuca arundinacea grassland and bare land

      覆盖度
      Coverage
      坡度
      Slope degree/(°)
      雨强
      Rainfall intensity/(mm·h-1)
      初始含水率
      Initial moisture content/%
      初始产流时间
      Initial runoff time/min
      裸地Bare land 5 30 24.8 20
      60 24.9 8
      90 24.8 2
      60% 5 30 24.9 60
      60 25.9 10
      90 24.8 4
      90% 5 30 24.8 63
      60 24.8 30
      90 25.3 11
    • 高羊茅草地及裸地径流系数随时间变化过程规律相似(图 1):在相同试验条件下高羊茅草地及裸地径流系数均在降雨初期迅速增加,随降雨时间的延长增长速度逐渐趋于平缓,这是由于试验属于均匀降雨,单位时间单位面积降雨量一致,且径流量随着降雨时间的增加最后趋于稳定造成的[21]。说明随着降雨时间的延长,地表径流量占降雨量的比例在逐渐增加,最后该比例无限趋于一定值。对高羊茅草地及裸地径流系数与降雨时间进行拟合(如表 2所示),发现径流系数α与降雨时间t呈对数函数关系,R2均大于0.9,拟合效果良好。

      图  1  不同雨强下草地及裸地径流系数过程

      Figure 1.  Process of runoff coefficient of grassland and bare land under different rainfall intensities

      表 2  径流系数与降雨时间的回归分析

      Table 2.  Regression analysis on rainfall and runoff coefficient

      雨强
      Rainfall intensity/(mm·h-1)
      覆盖度
      Coverage
      回归方程
      Regression equation
      R2
      30 裸地Bare land r=0.3069lnt-0.8909 0.9859
      60% r=0.3822lnt-1.5682 0.9968
      90% r=0.2290lnt-0.9409 0.9923
      60 裸地Bare land r=0.3557lnt-0.6004 0.9400
      60% r=0.2702lnt-0.6249 0.9975
      90% r=0.3523lnt-1.2194 0.9985
      90 裸地Bare land r=0.2251lnt+0.0943 0.9579
      60% r=0.2733lnt-0.4488 0.9901
      90% r=0.3104lnt-0.8705 0.9885

      覆盖度是影响径流系数的重要因子之一,不同覆盖度对径流系数的影响程度不同。根据图 1可以看出在相同雨强条件下径流系数随着覆盖度的增加而减少,且覆盖度越高,曲线斜率越小,说明植被覆盖度越大,径流系数变化速率也就越小。对同一覆盖度下不同雨强的径流系数进行差异性分析,发现在覆盖度60%,90%时雨强对径流系数的影响均有显著差异(P < 0.01),同时显著性大小为60% < 90%。说明随着覆盖度的增加,雨强对径流系数的影响逐渐降低,即覆盖度越低雨强对径流系数的影响越显著,反之则越不显著。这是由于植被覆盖度主要是通过阻滞地表径流、延长入渗时间以及水量的再分配来影响径流的[22-23],同时由于高覆盖度的草地,对降雨的截留作用显著减小了到达地面的降雨量,此外,植被还能增加地表粗糙度阻滞径流流速且其根系能增加土壤的渗透性[10, 24],因此高覆盖度草地更能降低降雨强度对地表径流的影响。经过分析,还可以看出60%盖度草地、90%盖度草地,在雨强为30mm/h时从产流开始到降雨结束其径流系数分别在0.009~0.401、0.006~0.240之间,分别增长了97%、98%;在雨强为60mm/h时从产流开始到降雨结束其径流系数分别在0.035~0.572、0.013~0.362之间,分别增长了94%、96%;在雨强为90mm/h时从产流开始到降雨结束其径流系数分别在0.086~0.683、0.027~0.464之间,分别增长了87%、94%。由此可以看出草地覆盖度越大,从产流开始到降雨结束草地径流系数增长幅度越大;雨强越大,从产流开始到降雨结束草地径流系数增长幅度越小。

      根据图 1还可以看出,在相同覆盖度条件下,径流系数随雨强的增加而增加,且雨强越大,径流系数由急速增加到趋于平缓所需时间越短。这是由于随着雨强的增加,单位时间内单位面积承雨量较多,且雨滴变大速度加快,土壤表层结构破坏,降低土壤入渗,增加径流[25],使得径流流速增加更快,径流达到稳定产流时间提前导致的。在场降雨径流系数方面,裸地、60%盖度草地及90%盖度草地在60mm/h雨强下的场降雨径流系数比30mm/h雨强的分别增加46%,20%,29%;在90mm/h雨强下的场降雨径流系数比60mm/h雨强的分别增加2%,27%,23%。由此可以看出随着雨强的增加裸地的场降雨径流系数增长程度显著降低,而草地的场降雨径流系数增长程度变化幅度不大,这是由于在雨强为60mm/h、90mm/h时裸地的场降雨径流系数接近于1,几乎没有增长空间,而草地在这两种雨强下径流系数较小仍有较大的增长空间导致的。

    • 高羊茅草地对场降雨径流系数的削减能力如表 3所示。雨强为30、60和90mm/h时,裸地的径流系数在0.66~0.97之间,60%盖度高羊茅草地的径流系数在0.40~0.68之间,90%盖度高羊茅草地的径流系数在0.24~0.46之间。由此可以看出高羊茅草地能够有效降低径流系数,同时也说明雨强一定时,草地覆盖度越大,其削减径流系数的能力越强。在各雨强条件下60%盖度草地径流系数平均削减率为35%,90%盖度草地径流系数平均削减率为59%,两者相差24%。覆盖度一定时,随着雨强的增加草地径流系数削减率逐渐降低,且径流系数削减率降低幅度增加。60%盖度下60mm/h比30mm/h降低3%,90mm/h比60mm/h降低6%;90%盖度下60mm/h比30mm/h降低4%,90mm/h比60mm/h降低7%。此外,随着雨强的增加,两种覆盖度草地径流系数削减率的差距逐渐降低,在雨强为30mm/h、60mm/h、90mm/h时分别相差25%、24%、23%,说明随着雨强的增加,草地对径流系数的削减是有限的,存在临界值,当雨强增加到一定程度,草地覆盖度对径流系数的削减效果不再显著。这是由于在强降雨过程中,植株经受不住降雨的冲击而倒伏,枯落物和腐殖质也被水流冲走,在降雨后期由于缺乏植株阻拦,径流快速流走,坡面积水降低,此时植株的抗倒伏能力成为影响蓄水能力的关键因素[26]

      表 3  高羊茅草地对径流系数的削减能力

      Table 3.  Reducing capability of F. arundinacea grassland on runoff coefficient

      试验条件
      Experiment condition
      裸地场降雨径流系数
      Runoff coefficient of bare land
      草地场降雨径流系数
      Runoff coefficient of grassland
      径流系数削减率
      Reduction rate of runoff coefficient/%
      60%覆盖60% coverage 雨强30mm/h Rainfall intensity 30mm/h 0.66 0.4 39
      雨强60mm/h Rainfall intensity 60mm/h 0.89 0.57 36
      雨强90mm/h Rainfall intensity 90mm/h 0.97 0.68 30
      90%覆盖90% coverage 雨强30mm/h Rainfall intensity 30mm/h 0.66 0.24 64
      雨强60mm/h Rainfall intensity 60mm/h 0.89 0.36 60
      雨强90mm/h Rainfall intensity 90mm/h 0.97 0.46 53
    • 通过回归分析得出高羊茅草地径流系数关于降雨强度、覆盖度、降雨时间的回归方程为:

      $$ \alpha = \left\{ \begin{array}{l} 0, \;\;\;0 \le t \le 00.333C - {\rm{ }}0.900I + {\rm{ }}58.667\\ - {\rm{ }}0.006C + {\rm{ }}0.009I + {\rm{ }}0.261ln(t){\rm{ }} - {\rm{ }}0.852, \;\;\;\;\;\;0.27C - {\rm{ }}0.7I + {\rm{ }}51.619 \le t \end{array} \right. $$ (3)

      式中:C为覆盖度,%;I为雨强,mm/h;t为降雨时间,min。方程R2=0.880,说明该回归方程有意义。根据方程发现,径流系数与覆盖度呈负相关,与雨强和降雨时间呈正相关,且径流系数与降雨时间呈对数关系,这与上述研究一致。对方程进行进一步检验,如图 2所示。

      图  2  径流系数模型预测值与实测值对比

      Figure 2.  Comparison in the predicted and measured values of runoff coefficient

      根据图 2发现6组试验预测径流系数与试验实测径流系数线性拟合效果较好,R2均十分接近1,说明方程相关性较好。除了在雨强为30mm/h、覆盖度为90%时,线性方程的斜率小于1外,其他条件下线性方程的斜率均大于1,并接近于1.3,说明模型预测值整体较实测值逐渐偏小,因此,在利用该模型时需要修正。

      目前,在快速城市化进程中,由于城市地表环境结构与功能、城市土地利用方式等均遭到改变,导致降雨径流过程发生显著变化,如降雨径流总量及洪峰流量增大、峰现时间提前,加剧了城市洪涝灾害发生的频率和强度。根据本文研究,高羊茅草地能够有效延长初始产流时间、削减径流系数、改善城市水循环,对控制城市雨水径流及土壤侵蚀具有关键作用。另外,径流系数是城区设计排水系统的基础,因此通过建立高羊茅草地径流系数的预测模型,对于城市化地区水文、水利分析具有重要意义。

    • 1) 裸地和高羊茅草地地表径流系数随时间变化规律相似,均随着降雨时间延长,径流系数先迅速增加然后逐渐趋于平缓。经过拟合裸地和高羊茅草地地表径流系数与降雨时间均呈对数函数关系。

      2) 草地对径流系数的削减能力有限,随着雨强的增加两种覆盖度草地径流系数削减率越相近,在雨强为30、60和90mm/h时两种覆盖度草地径流系数削减率分别相差25%、24%、23%。另外,覆盖度越低雨强对径流系数的影响越显著,反之则越不显著。因此,城市草坪绿地的设计应根据区域降雨强度控制好绿地覆盖度。

      3) 根据本文研究,高羊茅草地具有延长初始产流时间,削减径流系数的作用,且随着覆盖度的增加雨强对径流系数的影响降低,因此建议在城市草坪绿地规划和建设过程中尽量增加草坪绿地的比例,从而增加土壤入渗和地下水资源,减缓城区洪涝灾害,充分发挥绿地滞蓄暴雨功能。

      4) 在试验条件下,60%盖度高羊茅草地的径流系数在0.40~0.68之间,90%盖度高羊茅草地的径流系数在0.24~0.46之间。该研究的初步成果可用于评价雨洪利用措施的效果,还可为有关部门进行雨洪利用措施的规划和设计提供参考。

      5) 目前大多数城市雨洪模型用于规划设计,而用于暴雨灾害预测预报的较少,且多数模型计算复杂,而本文通过建立高羊茅草地径流系数关于降雨强度、覆盖度、降雨时间的回归方程,经过验证可用于北方地区高羊茅草地地表径流系数的预测。

      本研究只是研究了高羊茅草地在不同覆盖度和不同雨强条件下的径流系数变化过程和径流系数的削减效果,而对不同坡度、坡长的径流系数以及其他绿地条件的径流系数没有进行相关研究,还需进一步进行试验研究分析。

参考文献 (26)

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