基于对比观测试验与模拟的城市化下暴雨洪水演变机理分析
批准号:
42101020
项目类别:
青年科学基金项目(C类)
资助金额:
30.0 万元
负责人:
王强
依托单位:
学科分类:
水文学和气候学
结题年份:
2024
批准年份:
2021
项目状态:
已结题
项目参与者:
王强
中文摘要
城市化下暴雨洪水问题日益突出,定量刻画并揭示其演变规律与驱动机理是当前水文学研究的重点与难点问题。本项目将以我国高度城市化的长三角地区为例,以“城市化下产汇流机制分析—城市化下暴雨洪水演变规律揭示—城市化对暴雨洪水影响程度定量评估”为主线,深入揭示城市化地区暴雨洪水演变的微观机理。首先,基于典型下垫面土壤水原位观测和不同城市化流域对比观测试验,分析不同下垫面对降雨的再分配作用,探讨城市化对产汇流过程的影响;其次,基于长序列降雨径流和高分辨率暴雨洪水观测资料,分别从纵向时间尺度和横向不同城市化流域分析暴雨洪水演变规律,探讨城市化地区暴雨洪水的主要驱动因素;在此基础上,通过不同情景下流域暴雨洪水过程模拟,定量评估城市化对暴雨洪水的影响程度,探讨城市化下暴雨洪水演变机理。研究结果对于深入揭示城市化对暴雨洪水的作用机制有较高参考价值,将为保障城市化地区洪涝安全和促进社会经济可持续发展提供科学依据。
英文摘要
The disasters caused by rainstorm floods are getting more and more serious under the background of urbanization, and quantitatively examining and revealing the evolution and driving mechanism of rainstorm floods are the key and difficult scientific issues in recent hydrological researches. Taking the highly urbanized Yangtze River Delta region as an example, this project follows the main line as “the analysis of the mechanism of runoff generation and routing under the influence of urbanization – the revelation of the evolvement rule of rainstorm floods – the quantitative assessment of the degree of urbanization impact to rainstorm floods”, and will deeply reveal the microcosmic mechanism of the changes in rainstorm floods in the urbanized areas. Firstly, based on the in-situ observation of soil water under typical underlying surface and hydrological comparative experiments in basins with different urbanization level, the reallocation role of different underlying surfaces for rainfall will be analyzed, and the effect of urbanization on the processes of runoff generation and routing will be explored. Secondly, based on long series rainfall-runoff and high-resolution rainstorm floods observation, the evolvement rule of rainstorm floods caused by urbanization will be analyzed from the longitudinal time scale and the horizontal comparison of different basins, and the main driving factors of rainstorm floods in urbanization area would be detected. On this basis, the rainstorm floods simulation under different scenarios will be carried out to quantitatively reveal the extent of urbanization effect on rainstorm floods, and to explore the evolution mechanism of rainstorm floods induced by urbanization. The results are of high theoretical value for understanding the influencing mechanism of urbanization on rainstorm floods, and will provide a scientific basis for ensuring floods safety and promote sustainable development of society and economy in urbanized areas.
城市化地区洪水问题日益突出,传统洪水演变规律研究多关注量级变化,对于洪水空间尺度、形态结构和驱动机制的认识尚不清晰。同时,传统水文学研究多侧重水文循环陆面过程,对于水文循环的大气过程变化特征及其影响的认识还有待深入。项目以长三角地区为典型,主要研究内容及成果:(1)基于快速城市化地区多尺度野外水文观测试验与数值模拟分析,揭示了城市下垫面对产汇流过程的影响机制。城市化地区下垫面的改变通过影响土壤水动态响应模式直接影响了地表产流过程,洪峰滞时和流量整体表现为随流域面积增加而呈幂律函数关系形式的增加。降雨量与主要洪水特征(如洪峰、单位面积洪峰流量和径流深)呈显著相关关系,蓄满产流是区域主要产流方式。(2)建立了基于过程的长三角地区洪水事件识别方法,厘清了城市化等因素影响下暴雨洪水演变的新规律。城市化下不仅洪水量级(洪峰水位和水位涨幅)发生显著变化,洪水的空间尺度和形态特征(如涨水速率和退水速率)也发生了明显改变。随着城市化程度增加,洪水的形态特征呈现先增加后减小的非线性变化特征,主要受到了不透水面和水利工程设施的共同作用。(3)构建了考虑气候反馈作用的水文循环过程模拟框架,系统评估了城市化下不同因素对暴雨洪水过程的影响程度。城市下垫面不仅通过直接改变产汇流过程而影响洪水过程,也通过改变区域微气候特征从而间接影响洪水过程。在长时间尺度下,相对于土地利用变化对水文过程的直接影响,土地利用变化的气候反馈作用(间接影响)对于水文极端事件的变化更为重要。项目执行期间,在GRL、JoH、地理学报等水文地理领域重要期刊发表论文18篇,其中SCI论文8篇;取得软件著作权1项;培养博士后1人,硕士研究生1人。研究成果对于深入理解城市化对暴雨洪水的作用机制有较高参考价值,在长三角或类似城市化地区防洪减灾等工作中有推广应用价值。
Lnc-DSGC结合APAF1调节胃癌顺铂耐药的作用机制研究
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批准号:81903085
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项目类别:青年科学基金项目
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资助金额:20.5万元
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批准年份:2019
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负责人:王强
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依托单位:
原核生物中DNA同源重组在进化中的作用
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批准号:31471200
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项目类别:面上项目
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资助金额:78.0万元
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批准年份:2014
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负责人:王强
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依托单位:
入侵物种互花米草的分子遗传基础与快速进化机制
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批准号:30900161
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项目类别:青年科学基金项目
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资助金额:22.0万元
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批准年份:2009
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负责人:王强
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依托单位:
国内基金
海外基金