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随着气候变化和人类活动的加剧,城市化地区水文过程受到较大影响,极端水文事件发生频率显著加大,探究城市化地区洪水演变和驱动机理对于防洪减灾具有重大意义。本文以长江下游快速城市化地区的秦淮河流域为例,分析了1987—2018年期间该流域年最大日径流的演变特征,构建多元线性回归模型和广义可加GAMLSS模型识别了关键驱动因子并量化其贡献作用。结果表明:(1)城市化背景下秦淮河流域年最大日径流呈现显著上升趋势,平均增长速率为14.77 m3/(s·a),并于2001年发生显著突变。(2)汛期降水量和不透水面率是年最大日径流变化的关键驱动因素,最优模型显示前者贡献率超过了70%,表明了降水改变的决定性作用,而不透水面率贡献率超过20%则表明了下垫面的改变对年最大日径流演变存在显著影响。(3)不透水面的增加对年最大日径流和汛期降水量响应关系的影响程度从突变前的6.7%增加到突变后的10.4%,快速城市化已显著改变了流域降水-径流响应过程。研究表明,随着城市发展秦淮河流域的年最大日径流受到人类活动显著影响,洪涝威胁日趋增大,研究结果可为城市化地区防洪减灾提供一定参考。 相似文献
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经验方法研究下垫面变化对洪水的影响 总被引：1，自引：1，他引：0
1980s以来,人类活动对下垫面的影响加剧,研究下垫面变化对流域产汇流规律的影响具有重要意义.通过对海河流域中紫荆关、阜平两个流域分别用经验方法进行洪水模拟演算,并把洪水资料按照年代不同分时段,建立P+Pa～Rs相关关系图,分析流域下垫面变化对降雨径流相关关系的影响.建立产流量R与洪峰Qm之间的相关关系,通过统计比较不同年代的趋势线发现,在产流量相同情况下,1980s后的洪峰流量较1980s前有所减少,说明海河流域的调蓄作用有增强的趋势.同时建立流域下垫面条件改变后产流量与洪峰变化幅度的相关关系,发现流域产流量变化与洪峰变化呈正相关关系. 相似文献
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应用新安江-海河模型研究下垫面变化对设计洪水的影响 总被引：1，自引：1，他引：0
为了探明流域产汇流参数变化特征及其演变机理,分析流域下垫面条件变化对设计洪水的影响.通过新安江海河模型研究卫河流域代表区下垫面变化情况,采用综合线性权重法对元村集站设计洪水资料系列进行一致性修正.结果表明:自由水蓄水容量、河网水流退水系数、地表填洼蓄水能力和地下水库出流初始水深这4个参数在1980年后都变大,可见代表区下垫面1980年前、后发生了明显的变化,导致流域内径流量大幅减少;合河—新村—五陵区间在1980年前15场洪水和1980年后32场洪水的预报径流深合格率都超过80%,达到乙等精度;元村集站最大5日洪量修正后比修正前平均减小27.1%;最大15日洪量修正后比修正前平均减小25.4%;最大30日洪量修正后比修正前平均减小23.0%.本研究可为水利工程的建设规模的确定提供科学依据,保障地区的防洪安全,满足人民生活和生产用水需求. 相似文献
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针对降雨输入不确定性对实时洪水预报影响的问题,本文采用不考虑未来预报降雨、考虑未来预报降雨、考虑预报降雨的降雨量误差和降雨时间误差4种方法,以陕西省两个半湿润流域（陈河流域和大河坝流域）为研究区域,分析不同预见期和不同降雨输入情况下洪水预报的精度.研究表明：相对于不考虑未来降雨情况,考虑未来降雨后在预报预见期较长时对预报结果精度提升较大,在预见期较短时对预报结果精度提升不显著;暴雨中心位置不同对预报精度影响也不同,当暴雨中心位于流域下游时降雨量误差对流量预报误差影响更大;降雨量误差主要影响洪量相对误差和洪峰相对误差,且这种影响是线性的,对确定性系数的影响是非线性的二次函数,降雨时间误差主要影响峰现时间误差. 相似文献
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近30年来南四湖流域城市化进程中的水系变化分析 总被引：1，自引：1，他引：0
城市化对水系演化影响的研究国内目前多集中在快速、高速城市化地区,而对大流域、城市化发展较缓地区的研究比较薄弱.以南四湖流域为研究区,基于1987、2000和2014年3期遥感影像,分析了流域城市化进程中的下垫面变化特征;选取流域1980s、2003和2014年的地形图进行水系提取,从数量参数、结构参数和连通性参数3个角度分析近30年城市化进程中水系结构的时空变化特征.结果表明:(1)近30年来流域建设用地增加了1568.06 km~2,2000年以后城市建设用地扩张显著,2012年流域人口城市化率为32%;(2)1980s—2010s流域总河流长度、面积和河网密度均呈现出持续减少趋势,分别减少了135.46 km、2.75 km~2和0.49 km/km~2,各级河流表现出不同的变化特点,较低等级河流受到的影响较大;而流域水面率持续增加,近30年共增加了59.79%;(3)流域水系总体上还保持着自然状态下的空间格局,但结构特征发生了较大改变,河网结构稳定度减少了4.30%,连接率和实际结合度分别减少了21.82%和21.62%;子流域内部距湖区越远的空间城市扩展强度指数值越大,城市化对水系的影响越显著.该研究将补充对不同空间尺度、不同城市化水平地区河网水系演化影响的案例,并为研究区河网水系的保护提供支持与参考. 相似文献
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近年来极端气候事件的频发对全球和区域性水循环产生了重大影响,特别是2005—2017年间两次强ENSO(El Nino-Southern Oscillation)事件使得全球陆地水储量出现了较大的年际波动.GRACE(Gravity Recovery and Climate Experiment)重力卫星随着数据质量的提高、后处理方法的完善和超过十年的连续观测,捕捉陆地水储量异常的能力明显提高,这为研究2005—2017年间两次强ENSO事件对中国区域陆地水储量变化的影响提供了观测基础.本文综合利用GRACE卫星重力数据、GLDAS水文模型和实测降水资料分析了中国区域陆地水储量年际变化和与ENSO的关系.研究发现:长江流域中、下游地区和东南诸河流域与ENSO存在较高的相关性,与ENSO的相关系数最大值分别为0.55、0.78、0.70,较ENSO分别滞后约7个月、5个月和5个月.其中长江流域下游地区与ENSO的相关性最强,2010/11 La Nina和2015/16 El Nino两次强ENSO事件使得陆地水储量分别发生了约-24.1亿吨和27.9亿吨的波动.在2010/11 La Nina期间,长江流域下游地区和东南诸河流域陆地水储量异常约在2011年4—5月达到谷值,而长江流域中游地区晚1~2月达到谷值.在2015/16 El Nino期间,长江流域中、下游地区和东南诸河流域陆地水储量从2015年9月到2016年7月持续出现正异常信号.其中,2015年秋冬季(2015年9月至2016年1月)陆地水储量异常明显是受此次El Nino同期影响的结果;2016年春季(4—5月)陆地水异常是受到此次厄尔尼诺峰值的滞后影响所致;2016年7月的陆地水储量异常则与西北太平洋存在的异常反气旋环流有关. 相似文献
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变化环境下珠江流域洪水频率变化特征、成因及影响(1951-2010年) 总被引：4，自引：0，他引：4
气候变化和人类活动导致珠江流域水文变化,变化前后洪水频率分布显著不同.运用滑动秩和(Mann-Whitney U test)结合Brown-Forsythe、滑动T、有序聚类和Mann-Kendall检验法,并用累积距平曲线法获取年最大流量序列详细信息,综合确定样本最佳变化节点,并对水文变化成因做了系统分析.在此基础上,对整体序列、变化前后序列用线性矩法推求广义极值分布参数以及不同重现期设计流量.结果表明:(1)西江大部以及北江流域最佳变化节点在1991年左右;东江流域最佳变化节点与该流域内3大控制性水库建成时间基本吻合;(2)变化后,西江、北江年最大流量持续增加,洪峰强度增大,尤其是西江干流年最大流量显著增加;东江流域年最大流量显著减小,洪峰强度降低;(3)变化后,西江与北江洪水风险增加,尤其是下游珠三角地区本身受人类活动显著影响,加之西江与北江持续增加的洪水强度,珠三角地区发生洪水的强度及频次加剧,而东江洪水风险减小.此研究对于珠江流域在变化环境下的洪水风险评估与防洪抗灾具有重要意义. 相似文献
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以皖南山区及大别山区27个中小流域为研究对象,基于数字高程模型DEM提取流域地貌信息,并计算流域平均洪峰滞时.通过建立多元线性回归及通径分析数学模型,探讨地貌因子对流域洪水响应过程的影响.结果表明:在流域系统水平,形状系数、圆度比、流域相对高差、河道分支频率以及森林覆盖率是影响流域平均洪峰滞时的主要指标,其中流域相对高差是相关系数最高的解释变量;各地貌因子间相互作用复杂,其多元线性回归模型对平均洪峰滞时的方差解释量为73.4%,其通径分析模型分别从直接作用及间接作用角度进一步合理阐述各变量对流域平均洪峰滞时的影响.本文可为皖南山区无资料地区分析洪水响应过程提供重要参考,对防洪减灾有显著意义. 相似文献
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土地利用方式及其转移对区域氮素迁移和水体氮负荷产生重要影响,但量化自然发展、耕地保护和生态保护等多情景下土地利用方式氮排放时空变化特征,揭示流域水体氮负荷对土地利用变化的响应机制仍面临挑战。本研究以巢湖流域为研究区,通过遥感解译多时相土地利用类型数据,借助PLUS和InVEST模型探索不同情景下氮排放对各土地利用类型变化的响应机制。结果表明:(1)2000—2020年期间,巢湖流域建设用地面积的增加(626.14 km2)主要占据的是耕地(减少了775.64 km2),城市化建设成为土地利用方式变化的主要驱动力;(2)PLUS模型多情景预测结果显示:2020—2030年间土地利用变化特征与2000—2020年基本保持一致,但各用地间的转换频率降低;(3)经InVEST模拟,耕地面积缩减而导致氮排放的减少量(340.17 t)大于建设用地等面积增加带来的氮排放增加量(170.11 t),使2000—2020年间巢湖流域土地利用所排放的总氮量呈降低趋势,由2000年的4768.04 t降至2020年的4597.98 t;(4)不同情景下,2030年各土地利用方式的氮排放量较2020年均呈降低趋势。其中,生态保护情景既有效地保障了巢湖流域生态功能又展现出较好的氮减排效果(113.36 t);鉴于此,建议流域管理部门应通过合理规划各用地类型的发展,严格控制建设用地对林草地、水域等生态用地的侵占,以期削减流域水体氮负荷、缓解氮素治理压力。 相似文献
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在半湿润半干旱地区,下垫面条件复杂,产流机制混合多变,而现有的水文模型由于其固定的结构和模式,无法灵活地模拟不同下垫面特征的洪水过程.本文利用CN-地形指数法将流域划分为超渗主导子流域和蓄满主导子流域.将新安江模型(XAJ)、新安江-Green-Ampt模型(XAJG)和Green-Ampt模型(GA)相结合,在子流域分类的基础上构建空间组合模型(SCMs),并在半湿润的东湾流域和半干旱的志丹流域进行检验.结果表明:东湾流域的参数由水文模型来主导;而志丹流域的参数受主导径流影响很大.在东湾流域,偏蓄满的模型模拟结果优于偏超渗的模型,且SCM2模型(XAJ和XAJG的组合模型)的模拟效果最好(径流深合格率为75%,洪峰合格率75%);而SCM5模型(GA和XAJG的组合模型)在以超渗产流为主的志丹流域模拟最好(径流深合格率53.3%,洪峰合格率53.3%).在半干旱半湿润流域,SCMs模型结构灵活,在地形和土壤数据的驱动下,具有更合理的模型结构和参数,模拟精度较高,适应性较强. 相似文献
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城市化对水系结构及其连通性的影响——以秦淮河中、下游为例 总被引：3，自引：1，他引：2
针对当前城市化所引起水系衰减、河流连通受阻以及由此所引起洪涝与水环境的问题,以秦淮河中、下游为例,选取1979和2006年两期流域遥感影像,分析了城市化影响下的下垫面变化特征;选取1980s和2009年的地形图对河流水系进行提取,借鉴景观生态学中河流廊道空间结构分析方法,通过不同时期水系分级,探讨了城市化对水系结构及其连通性的影响.结果表明:(1)城市化使得2006年城镇用地面积相比1979年增加84.54 km2,增加了9倍多,大量林草地、耕地以及水域转变成城镇用地;(2)河流长度在过去的30年里减少了41%,河道主干化趋势明显;河流发育呈现由多元到单一、由复杂到简单的趋势;(3)连通性参数连接率、实际结合度分别由原来的1.28、0.43下降到0.79、0.26,河流的连通性呈下降趋势.该研究将为城市化地区河流水系保护提供支持与参考. 相似文献
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长白山天池火山是目前最具潜在喷发危险的活火山。依据长白山天池火山的最新监测研究成果,结合地形地貌、水文流域特点及天池火山历史喷发类型,重点分析了长白山天池火山未来喷发时发生溃湖洪水的危险性。利用相关的水动力学公式,建立了溃口规模和洪水湿周、流量和流速的内在关系。详细分析溃湖洪峰在下游二道白河镇、白山水电站、红石水电站等关键位置的最大流量及流速。结果表明,若天池火山湖水溃泄一半即10亿m3时,距火山口50km处的二道白河镇瞬时洪水流速达84 904m3/s,该镇将全部被淹没。下游的白山水库、丰满水库将分别受到流量23 560m3/s和1 505m3/s洪水的冲击,水库安全受到严重威胁。 相似文献
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淠河流域河源溪流鱼类空间分布格局及主要影响因素 总被引：2，自引：0，他引：2
淠河是安徽省内淮河右岸最大的支流,也是淮河中游重要的水源地.为了解淠河流域河源溪流鱼类的空间分布格局及其主要影响因素,本研究于2015年4—5月对6条河源溪流鱼类及其环境因子进行了调查.研究结果表明,6条溪流共采集鱼类19种,其中杂食性种类占57.9%,肉食性和植食性种类分别占26.3%和15.8%.所有种类中,宽鳍鱲(Zacco platypus)是主要优势种,绿太阳鱼(Lepomis cyanellus)为研究区域首次报道的外来入侵种.就6条溪流各样点的平均值而言,淠河西部3条溪流鱼类种类数及个体数均明显高于东部3条溪流,但重量却并没有类似趋势.Sorensen相似性分析表明,6条溪流鱼类组成具有较高相似性,且相对较小值主要位于高、低海拔溪流之间.除趋势对应分析二维空间排序与相似性分析结果一致.Pearson相关分析表明,影响鱼类种类数的主要是局域栖息地参数(包括海拔、流速、底质、水深、河宽和电导率)和溪流的空间位置参数(溪流级别、流量量级和下游量级);影响鱼类个体数和重量的均仅有局域栖息地参数中的底质因素.本研究结果可为淠河流域鱼类的保护和管理提供重要的基础资料. 相似文献
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巢湖典型子流域上下游水塘对暴雨径流氮磷去除效率比较 总被引：2，自引：0，他引：2
从流域上下游环境条件及氮磷输出强度差异出发,探讨上下游水塘对径流氮磷去除的特征及效率,选取巢湖小柘皋河源头流域上下游水塘开展水塘去除暴雨径流氮磷的对比试验,研究暴雨及暴雨间期上下游水塘氮磷去除效率差异及原因,为流域上下游设计不同类型净化塘去除氮磷提供科学依据.结果表明:暴雨期,上游径流氮磷浓度高于下游,且颗粒态所占比例上游大于下游,流域上游应作为防治暴雨径流氮磷流失的重点区域;暴雨期,上游塘对暴雨径流中的氮磷去除效果明显,氮、磷去除率分别为74％和52％,且对颗粒态去除效果好于溶解态,下游塘没有表现出明显的去除效果;暴雨间期,上游塘塘内氮磷浓度平均下降50％和20％,下游塘则分别为72％和16％,且均以溶解态去除为主;水塘去除暴雨径流氮磷有一定的浓度适用范围,浓度过低,去除效果不明显;流域部位不同引起入塘径流氮磷浓度和形态的差异是上下游水塘对暴雨径流去除效果差异的主要外部原因.流域上游出山口,可以在渗透性好的山前洪积扇上构建深水宽塘,通过增加暴雨径流拦截量和降低流速增强物理沉降作用,实现暴雨径流氮磷的高效去除;流域下游农田区,宜构建水面较大的浅滩湿地,通过延长滞留时间和促进生物活动增强去除暴雨径流氮磷的效果. 相似文献
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太湖流域城市化对平原河网水系结构与连通性影响 总被引：1，自引：1，他引：0
太湖流域的快速城市化使河流形态发生了改变,影响了平原河网水系结构与连通性本文以近几年城市化发展较为迅速的张家港地区为例,基于景观生态学和图论的相关理论,利用2002与2015年的水系数据,对全区以及各行政分区水面率、河网密度、河频率等指标进行研究,旨在揭示该地区河网水系结构与连通性参数变化及城市化对其影响结果表明:研究区2015年与2002年相比全区各水系结构指标都呈减小趋势,水面率、河网密度、河频率的衰减率分别为15.7%、12.6%、33.3%,河网有主干化趋势,干流面积与长度发育的同步性较好;不同行政区的水系变化有明显的空间分异,张家港南部水系较北部水面率、河频率衰减更剧烈;东北部地区河网密度与河网复杂度变化明显;张家港全区河网连通性略有提高,但地区分异明显,沿江的西北部地区河网连通能力有所加强,而东南部内河区域河网畅通程度减弱,被圩区、水闸与泵站切断的水系需要更合理的调度方案才能增强并维持水体的连通度;水面率、河网密度与人口、GDP之间相关水平较高,各地区水系结构参数与其变化率的空间分异和该地区人口、经济发展水平密切相关;河网河链数、节点数受城市化影响较大,线点率、实际连通度的变化与城市化指标相关性较弱本研究可以为后期张家港地区优化水系结构及防洪排涝建设提供基础,并帮助基于各片区的特点开展因地制宜的管理. 相似文献
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玛纳斯河流域50年绿洲扩张及生态环境演变研究 总被引：24，自引：0，他引：24
玛纳斯河流域绿洲开发和经济发展是新疆维吾尔自治区的典范, 以不同时相的卫星影像、土地利用图和地形图为数据源, 借助遥感和地理信息系统等先进技术, 恢复了玛纳斯河流域过去50年来6个时期(1949, 1962, 1976, 1989, 1999和2001年)的绿洲分布格局和动态演化过程. 研究表明, 按照绿洲年扩张速率, 该流域的绿洲扩张过程可分为两个阶段: 1949~1976年为绿洲化阶段, 因人口急剧增加, 耕地面积急剧扩大, 绿洲总面积从1949年的156.385 km2扩张到1976年的3639.491 km2; 1976~2001年为城市化阶段, 耕地面积扩张速率减缓, 城市化进程加快, 2001年绿洲总面积为5042.440 km2. 随着绿洲耕地面积的持续扩大, 大量河水被引入到灌渠或平原水库中, 使进入尾闾湖泊的河水逐渐减少, 并最终导致尾闾湖泊干涸; 同时不合理的灌溉也造成绿洲内部低洼地带的大量耕地出现盐渍化现象, 部分耕地被撂荒. 分析可知, 过去50年来玛纳斯河流域绿洲扩张及生态环境演变是由高强度的人类活动造成的, 玛纳斯河下游河水断流以及尾闾湖泊干涸对近距离的沼生植被具有重要影响, 而对较远距离的荒漠植被并没有太大影响; 相比而言, 未来玛纳斯河流域的发展必须解决农牧业的结构调整和水资源的合理利用等关键问题, 这样才能抑制绿洲外部的荒漠化进程和内部盐渍化问题, 促进天山北坡绿洲经济带的可持续发展. 相似文献
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高山融雪是塔里木河源流区重要的产流方式,4个山区流域具有面积大、测站稀少、降雨与融雪混合补给径流和显著局部降雨等特征.以开都河流域为研究区,分析流域特征对SRM融雪径流模型参变量的影响,确定相应选取策略以提高融雪径流模拟预报精度,为相似流域融雪径流模拟提供参考.研究结果表明:(i)气温输入控制模拟径流的整体趋势,对模拟精度起决定性作用.但测站日均气温数据通常不能代表流域同高程的平均水平,直接作为输入会导致很大误差.基于遥感积雪图和模拟结果分析,开都河流域选择0.5倍巴音布鲁克站日最大气温作为流域平均气温较为合理.(ii)由于雨量站稀少和局部降雨特征显著,计算各高程分带平均降水并不现实.将测站降雨乘以放大系数,并借助参数"降雨径流系数"进行校正,可以满足模型对降雨输入的需求.(iii)根据融雪和降雨位置变化,调整参数"滞时"取值对提高局部洪峰过程的模拟精度非常重要.(iv)随气温升高,降雨增多,未能被有限测站完全监测,导致模拟精度逐步降低. 相似文献
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开都河流域融雪径流模拟研究 总被引：1，自引：0，他引：1
高山融雪是塔里木河源流区重要的产流方式,4个山区流域具有面积大、测站稀少、降雨与融雪混合补给径流和显著局部降雨等特征.以开都河流域为研究区,分析流域特征对SRM融雪径流模型参变量的影响,确定相应选取策略以提高融雪径流模拟预报精度,为相似流域融雪径流模拟提供参考.研究结果表明(i)气温输入控制模拟径流的整体趋势,对模拟精度起决定性作用.但测站日均气温数据通常不能代表流域同高程的平均水平,直接作为输入会导致很大误差.基于遥感积雪图和模拟结果分析,开都河流域选择0.5倍巴音布鲁克站日最大气温作为流域平均气温较为合理.(ii)由于雨量站稀少和局部降雨特征显著,计算各高程分带平均降水并不现实.将测站降雨乘以放大系数,并借助参数"降雨径流系数"进行校正,可以满足模型对降雨输入的需求.(iii)根据融雪和降雨位置变化,调整参数"滞时"取值对提高局部洪峰过程的模拟精度非常重要.(iv)随气温升高,降雨增多,未能被有限测站完全监测,导致模拟精度逐步降低. 相似文献
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降雨径流过程驱动因子的室内模拟实验研究 总被引：9，自引：1，他引：9
降雨径流过程的驱动作用可以归结为两个方面: 第一是降雨过程的影响, 第二是下垫面变化的影响. 通过179场室内降雨径流模拟实验发现, 无论是降雨历时还是降雨强度都会影响汇流的滞时, 这与传统的假设有明显的矛盾. 尤其是在降雨历时小于全面汇流时间和较小的降雨强度下这种非线性关系的影响十分明显. 由此可以推定, 单位线用于南方湿润地区的降雨径流过程模拟更为合理, 而在北方的干旱、半干旱地区, 由于降雨强度变化快, 降雨历时短, 所以使用时要特别注意降水条件. 这也说明了过去的水文模型在北方地区的产汇流效果不好的原因. 降水历时较小时, 流域的汇流特性有较为剧烈的变化, 因为此时流域未达到全流域汇流, 这反映了实际北方降雨径流情况, 因此单位线使用时必须进行适当的非线性校正. 当降雨历时大于流域的全面汇流时间以后整个流域达到蓄泄平衡, 适用于南方长时间降雨径流关系和产汇流的基础理论研究. 在充分降雨条件下, 洪峰流量、降雨强度呈线性关系, 而与下垫面无关, 降雨强度与峰现时间成负线性关系. 流域的调蓄量与降雨强度和洪峰流量呈线性关系, 受下垫面影响和作物截留作用十分明显, 而与作物截留的位置关系不大. 相似文献