漯河城市绿地雨水再分配效应研究

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城市绿地雨水再分配效应能够削减径流产生量,延缓峰值径流出现时间,同时还能降低城市内涝灾害的发生频率和强度。本研究基于气象数据(2016-2018)、遥感数据、实际调查数据、i-Tree Hydro城市水文模型模拟数据就城市绿地景观格局对植被冠层截留效率的影响、城市绿地在不同降雨强度下雨水再分配效应的差异、绿地植被展叶季和落叶季冠层截留效应的差异以及降雨历时对植被冠层截留效应的影响展开研究,并进一步提出优化和提升城市绿地雨水再分配效应的方法和途径。主要研究结论如下:1)2016年,漯河市城市绿地的全年雨水截留量和削减的雨水径流量分别为573146 m3和122637 m3,分别占全年降雨量的1.17%和0.25%,不同类型城市绿地的年雨水截留效率和年径流削减效率差异明显。公园绿地、防护绿地、附属绿地和广场绿地的年截留效率分别为238.9、215.2、142.1 和 114.5m3/yr/ha,年径流削减效率分别为51.1、46.0、30.4、24.5m3/yr/ha。2)各植被指数(DVI、GNDVI、MASVI、NDVI、RNVI和RVI)与绿地植被冠层截留量之间的呈现显著的指数关系。其中NDVI可很好的解释绿地植被冠层截留量的空间差异(预测精度88.8%),NDVI和截留量的拟合模型为RI=7.1*e8 94*NDVI。3)相同城市绿地覆盖率下,城市绿地植被冠层截留效率的空间异质性较大。当城市绿地覆盖率在低于45%时,增加绿地覆盖率能够显著提高植被雨水截留效率;当绿地覆盖率小于25%时,可通过增加景观多样性来提高城市绿地植被冠层雨水截留效率;同样绿地覆盖率的情况下,可增加城市绿地聚集度来提高植被冠层雨水截留效率;当绿地覆盖率超过45%后,绿地植被冠层截留效率增加的潜力可能会受到限制。4)低强度降雨事件中,透水表面比例高的规划场景截留雨水、削减径流的效应明显;随着降雨量的增加,透水表面截蓄雨水能力逐渐饱和,现状和规划场景的地表径流削减率随着降雨强度的不断增加而持续降低。现状和规划场景的径流削减效率整体趋势相近,在低强度降雨事件中径流削减率高,而在高强度降雨事件中削减径流效应十分有限。5)绿地植被覆盖率高的规划场景比现状场景能够截留更多雨水;在降雨量小于10mm的降雨事件中,两场景的植被冠层截留效应随着降雨量的增加而增加,但随着降雨量的增加,两场景植被冠层截留效应达到峰值且趋于稳定,截留量不再增加。由于降雨量和绿地叶面积指数的季节性变化,城市绿地在展叶季和落叶季的植被冠层截留效率差异很大。城市绿地在长历时降雨事件中的冠层截留效率比短历时降雨事件的冠层截留效率高3%~13%。6)本研究使用了由美国林务局开发的i-Tree模型集的Hydro水文模型和Eco生态服务功能评价模型分析了城市尺度绿地植被覆盖和局地尺度不同类型城市绿地样地的雨水再分配效应,本研究是i-Tree模型集成功应用于国内城市环境下不同尺度下绿地雨水再分配效应的评估研究的尝试和探索,弥补了我国城市尺度下评价和量化城市绿地雨水再分配效应的空白。i-Tree模型集是基于美国城市环境下开发,通过对模型相关参数进行本地化的修正和更新,提高模型分析和评价的精度,更好地适用于国内城市绿地水文生态效益的评估。
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