官明虹，王根緒，李尤

(1.中國(guó)科學(xué)院水利部成都山地災(zāi)害與環(huán)境研究所，成都 610041；2.中國(guó)科學(xué)院大學(xué)，北京 100049；3.四川大學(xué)水利水電學(xué)院/水力學(xué)與山區(qū)河流開(kāi)發(fā)保護(hù)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，成都 610065)

由于全球氣候變暖趨勢(shì)的加劇，極端氣候事件增加，暴雨頻發(fā)。在我國(guó)，暴雨是常見(jiàn)的氣象災(zāi)害之一，已經(jīng)影響到了人民的生產(chǎn)生活需要[1-2]。暴雨頻發(fā)不僅會(huì)導(dǎo)致城市內(nèi)澇、江河暴漲，還會(huì)出現(xiàn)山洪、滑坡、崩塌、泥石流等地質(zhì)災(zāi)害[3]。在這些地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生過(guò)程中，雨型是除雨量、雨強(qiáng)之外的重要影響因素。雨型即暴雨強(qiáng)度在時(shí)間尺度上的分配過(guò)程[4]。文獻(xiàn)[5]提到在設(shè)計(jì)暴雨雨型方面，蘇聯(lián)的包高馬佐娃等提出了模式雨型，Keifer等[6]、Huff[7]、Pilgrim等[8]、Yen等[9]分別采用不同的方法對(duì)短歷時(shí)和長(zhǎng)歷時(shí)設(shè)計(jì)暴雨雨型進(jìn)行了研究。國(guó)內(nèi)學(xué)者也陸續(xù)開(kāi)展了相關(guān)的研究應(yīng)用，如：趙康乾等[10]分析了降雨雨型和強(qiáng)度對(duì)SWMM模型參數(shù)局部靈敏度的影響；侯精明等[11]從不同雨型對(duì)內(nèi)澇積水影響角度進(jìn)行數(shù)值模擬，揭示了暴雨雨型對(duì)內(nèi)澇積水程度的量化研究；成丹等[12]利用同頻率分析法和Huff雨型分析法確定了武漢主城區(qū)歷時(shí)24 h的設(shè)計(jì)暴雨雨型，并對(duì)比2種方法設(shè)計(jì)的暴雨雨型對(duì)城市排澇的影響。設(shè)計(jì)暴雨雨型的應(yīng)用研究大多在城市地區(qū)，關(guān)于山區(qū)小流域的應(yīng)用研究較少，然而山區(qū)暴雨更易形成山洪，因此更應(yīng)該對(duì)山區(qū)小流域的設(shè)計(jì)暴雨雨型加以關(guān)注。

土地利用與土地覆被變化(land use/cover change,LUCC)是直接影響流域水文過(guò)程的主要原因之一，對(duì)流域徑流的形成有著十分重要的意義[13-15]。分布式水文模型在研究LUCC和氣候變化對(duì)流域水循環(huán)影響方面的廣泛應(yīng)用[16-18]，使得LUCC對(duì)流域徑流的影響成為水文學(xué)的研究熱點(diǎn)之一。如：陳芬等[19]構(gòu)建晉江西溪流域暴雨次洪分布式模型，模擬晉江西溪流域在1988年和2006年土地利用/覆被變化情景下的洪水響應(yīng)；雷超桂等[20]應(yīng)用HEC-HMS模型模擬分析LUCC對(duì)不同重現(xiàn)期暴雨洪水事件的影響，發(fā)現(xiàn)土地利用變化引起不同重現(xiàn)期洪水過(guò)程和洪水量級(jí)發(fā)生改變，對(duì)于洪量的影響較洪峰變化明顯；高玉琴等[21]利用CA-Markov模型預(yù)測(cè)流域2028年土地利用情況并構(gòu)建HEC-HMS水文模型研究秦淮河流域在高速城市化背景下土地利用變化的暴雨洪水響應(yīng)機(jī)制；張國(guó)棟等[22]通過(guò)SWAT模型精確地模擬了汾河上游流域汛期月徑流量及全年徑流量。目前大多數(shù)關(guān)于LUCC的研究都集中在時(shí)間尺度上土地利用/覆被變化以及預(yù)測(cè)未來(lái)土地利用/覆被變化對(duì)徑流的影響，對(duì)比同一空間不同流域土地利用/覆被類型對(duì)降水的響應(yīng)研究相對(duì)較少，因此分析不同設(shè)計(jì)暴雨雨型對(duì)同一空間尺度上不同植被覆蓋流域徑流的影響具有一定的研究?jī)r(jià)值。

因此，以四川省大邑、關(guān)口、漢王場(chǎng)流域?yàn)槔?，采用更適用于山區(qū)小流域的模塊化小流域暴雨洪水分析軟件(flash flood modul simulation system,FFMS)，將設(shè)計(jì)暴雨雨型應(yīng)用于山區(qū)不同植被覆蓋的小流域之上，定量地研究在不同重現(xiàn)期不同設(shè)計(jì)暴雨雨型條件下降水在不同植被覆蓋流域上產(chǎn)生的徑流，對(duì)于觀察在不同重現(xiàn)期不同暴雨雨型條件下的洪水過(guò)程變化有著重要的意義，以期為山區(qū)暴雨洪水研究提供科學(xué)支撐和參考。

1 數(shù)據(jù)與方法

1.1 研究區(qū)概況

研究區(qū)位于長(zhǎng)江上游地區(qū)的3個(gè)小流域，各有特點(diǎn)，分別為漢王場(chǎng)流域、關(guān)口流域、大邑流域，均屬于山區(qū)小流域，流域地理位置見(jiàn)圖1(a)。

圖1 流域地理位置

漢王場(chǎng)流域位于四川德陽(yáng)市綿竹市漢旺鎮(zhèn)萬(wàn)燈村，地處31°44′N～31°70′N，103°90′E～104°18′E，屬于沱江水系，年平均降水量960 mm，河長(zhǎng)43.93 km,集水面積403.6 km2。漢王場(chǎng)流域內(nèi)雨量控制站點(diǎn)2個(gè)，分別為清平、天池雨量站點(diǎn)，水文控制站點(diǎn)為漢王場(chǎng)水文站，見(jiàn)圖1(b)。漢王場(chǎng)流域土壤質(zhì)地類型為砂黏壤土、黏壤土、砂壤土。

關(guān)口流域位于四川成都市彭州市丹景山鎮(zhèn)，地處31°08′N～31°33′N，103°74′E～103°92′E，屬于沱江水系，年平均降水量為867 mm，河長(zhǎng)64.8 km，集水面積624.64 km2。關(guān)口流域內(nèi)雨量控制站點(diǎn)2個(gè)，分別為白果坪、大寶雨量站點(diǎn)，水文控制站點(diǎn)為關(guān)口水文站，見(jiàn)圖1(c)。關(guān)口流域土壤質(zhì)地類型較為復(fù)雜，有砂黏壤土、砂壤土、黏壤土、粉壤土等。

大邑流域位于四川成都市大邑縣晉原鎮(zhèn)清江村，地處30°56′N～30°74′N，103°28′E～103°53′E，屬于岷江水系，年平均降水量可達(dá)1 000 mm左右，河長(zhǎng)37.49 km，集水面積274.83 km2。大邑流域內(nèi)雨量控制站點(diǎn)2個(gè)，分別為霧山、新源雨量站點(diǎn)，水文控制站點(diǎn)為大邑水文站，見(jiàn)圖1(d)。大邑流域土壤質(zhì)地類型主要為砂黏壤土、黏壤土等，土壤質(zhì)地類型較為簡(jiǎn)單。

1.2 流域相似性分析

已有研究[23-25]表明，影響流域徑流特征的因素較多，主要是降水與蒸散發(fā)、土壤質(zhì)地、下墊面地形地貌、植被覆蓋等。中國(guó)西南地區(qū)地形與地表?xiàng)l件十分復(fù)雜，具有獨(dú)特的地理特征。四川省關(guān)口、漢王場(chǎng)、大邑3個(gè)流域均屬于長(zhǎng)江上游流域，其中，漢王場(chǎng)、關(guān)口流域?qū)儆阢?，大邑流域?qū)儆卺航?。從降雨特征?lái)看，漢王場(chǎng)流域年均降雨量為960 mm，關(guān)口流域年均降雨量為867 mm，大邑流域年均降雨量為1 000 mm左右。從蒸散發(fā)量來(lái)看，漢王場(chǎng)流域多年平均蒸散發(fā)量為113.68 mm/a，關(guān)口流域多年平均蒸散發(fā)量為128.32 mm/a，大邑流域多年平均蒸散發(fā)量為140.27 mm/a。3個(gè)小流域的年均降雨量、年均蒸散發(fā)量均相差不大。土壤質(zhì)地方面，3個(gè)流域內(nèi)均勻分布有砂黏壤土、砂黏土、黏壤土、粉壤土等，但以砂黏壤土和黏壤土為主，兩者分布面積占各流域的百分比分別為77%、88%、89%，可認(rèn)為3個(gè)流域土壤質(zhì)地類型較為相似。從下墊面地形地貌來(lái)看，關(guān)口、漢王場(chǎng)、大邑3個(gè)流域的平均坡度分別為30.11°、34.90°、22.78°，平均高程為1 210.81、1 243.66、816.38 m。漢王場(chǎng)與大邑流域之間平均坡度和平均高程存在一定差異，考慮到氣候和下墊面條件決定了流域地形指數(shù)頻率分布狀態(tài)，因此對(duì)漢王場(chǎng)和大邑流域進(jìn)行地形指數(shù)頻率分析[26-28]，結(jié)果見(jiàn)圖2，可見(jiàn)大邑和漢王場(chǎng)流域地形指數(shù)頻率分布相似，可認(rèn)為大邑與漢王場(chǎng)流域的氣候和下墊面條件相似。因此，可認(rèn)為3個(gè)小流域?qū)榉迥?shù)和徑流系數(shù)的其他影響因素基本相似，徑流系數(shù)和洪峰模數(shù)的變化是由地表植被的不同引起的。

圖2 地形指數(shù)頻率分布

1.3 數(shù)據(jù)來(lái)源

用來(lái)構(gòu)建分布式水文模型的流域數(shù)字化資料主要包括地理信息數(shù)據(jù)高程和河道數(shù)據(jù)、土壤質(zhì)地及土地利用數(shù)據(jù)，水文數(shù)據(jù)作為輸入數(shù)據(jù)對(duì)模型參數(shù)進(jìn)行率定和驗(yàn)證。數(shù)據(jù)來(lái)源及說(shuō)明見(jiàn)表1。

表1 原始數(shù)據(jù)來(lái)源及說(shuō)明

1.4 時(shí)空變?cè)椿旌袭a(chǎn)流模型

采用中國(guó)水利水電科學(xué)研究院劉昌軍等[29]研發(fā)的模塊化小流域暴雨洪水分析系統(tǒng)(FFMS)對(duì)四川省大邑、關(guān)口及漢王場(chǎng)流域暴雨洪水過(guò)程進(jìn)行模擬分析。該軟件集成了多種國(guó)外分布式水文模型的氣象、產(chǎn)匯流、河道侵蝕和洪水演進(jìn)等50余個(gè)算法模塊，具有參數(shù)自動(dòng)率定和手動(dòng)率定算法模塊等多個(gè)參數(shù)全局自動(dòng)優(yōu)化算法。小流域暴雨洪水計(jì)算的分布式水文模型主要包括產(chǎn)流計(jì)算、匯流計(jì)算、基流計(jì)算以及洪水演進(jìn)計(jì)算等4個(gè)模塊。其中：產(chǎn)流模塊包括自主研發(fā)的基于地貌水文響應(yīng)單元的時(shí)空變?cè)椿旌袭a(chǎn)流模型、初損后損法、Green和Ampt損失模型等；匯流計(jì)算包括SCS單位線法，用戶自定義單位線法和克拉克單位線法；基流計(jì)算包括單月常數(shù)法和線型水庫(kù)法；洪水演進(jìn)包括運(yùn)動(dòng)波、馬斯京根法和滯后演算法[30]。時(shí)空變?cè)椿旌袭a(chǎn)流模型是此次研究采用的產(chǎn)流計(jì)算模型，該模型圍繞山丘區(qū)中小流域地形地貌多樣、產(chǎn)流機(jī)制時(shí)空變化復(fù)雜等問(wèn)題，劃分了山丘區(qū)山坡地貌水文響應(yīng)單元，采用基于一維入滲理論的包氣帶土壤非線性下滲計(jì)算方法，計(jì)算濕潤(rùn)鋒下移過(guò)程及入滲量，提出超滲、蓄滿時(shí)段轉(zhuǎn)化準(zhǔn)則，建立了在平面、垂向、時(shí)段上時(shí)空變?cè)椿旌袭a(chǎn)流模型，以精確模擬山丘區(qū)中小流域產(chǎn)流時(shí)空分布過(guò)程。該模型在平面上提出了山坡地貌水文響應(yīng)單元的劃分標(biāo)準(zhǔn)，研究不同山坡地貌響應(yīng)單元下墊面參數(shù)的差異，建立各類山坡地貌水文響應(yīng)單元與產(chǎn)流機(jī)制的對(duì)應(yīng)關(guān)系。垂向上綜合考慮了截留、填洼、超滲產(chǎn)流、蓄滿產(chǎn)流、優(yōu)先流、壤中流、基流和滲漏出流等過(guò)程。

根據(jù)表1所收集的資料，利用模塊化小流域暴雨洪水分析軟件構(gòu)建四川省3個(gè)小流域暴雨洪水過(guò)程并進(jìn)行模擬分析。該模型采用的產(chǎn)匯流計(jì)算方法分別為時(shí)空變?cè)椿旌袭a(chǎn)流模型和SCS單位線法；洪水演進(jìn)計(jì)算選用運(yùn)動(dòng)波方法，計(jì)算時(shí)不考慮基流的影響。利用反距離插值的方法計(jì)算出各子單元的降雨量[31-32]。具體建模過(guò)程見(jiàn)圖3。

圖3 基于模塊化小流域洪水分析系統(tǒng)(FFMS)的四川省3個(gè)流域暴雨洪水模擬模型

1.5 設(shè)計(jì)暴雨雨型

圖4 不同重現(xiàn)期設(shè)計(jì)暴雨雨型(長(zhǎng)歷時(shí) T=24 h)

表2 設(shè)計(jì)暴雨量

本文采用徑流系數(shù)和洪峰模數(shù)來(lái)表征流域的產(chǎn)水及產(chǎn)洪能力。徑流系數(shù)是任意時(shí)段內(nèi)的徑流深度與同時(shí)段內(nèi)的降水深度的比值，綜合反映流域下墊面對(duì)降雨-徑流關(guān)系的影響。洪峰模數(shù)是洪峰流量與流域面積的比值，反映了一個(gè)流域洪峰流量的強(qiáng)度。

2 結(jié)果與分析

2.1 模型率定與驗(yàn)證

在使用時(shí)空變?cè)椿旌袭a(chǎn)流模型對(duì)四川省3個(gè)流域水文站的徑流過(guò)程進(jìn)行模擬的過(guò)程中，采用手動(dòng)調(diào)參方法對(duì)模型參數(shù)進(jìn)行敏感性分析可得最為敏感的參數(shù)見(jiàn)表3，分別為飽和水力傳導(dǎo)度、土壤初始含水率、土壤厚度、流域?qū)嶋H蒸散發(fā)、土壤向地下水滲漏系數(shù)、上層土壤厚度等。

表3 時(shí)空變?cè)椿旌袭a(chǎn)流模型的率定參數(shù)

采用建立好的四川省3個(gè)小流域分布式水文模型對(duì)流域水文過(guò)程進(jìn)行模擬。3個(gè)流域的率定期與驗(yàn)證期見(jiàn)表4。采用Nash-Sutcliffe(Ens)和決定系數(shù)(R2)對(duì)模型模擬精度進(jìn)行評(píng)價(jià)，計(jì)算公式為

表4 3個(gè)流域洪水模擬結(jié)果

(1)

(2)

模型模擬結(jié)果見(jiàn)表4。由表4可知，大邑、關(guān)口、漢王場(chǎng)流域洪水模擬結(jié)果在率定期與驗(yàn)證期均較理想，除漢王場(chǎng)流域在驗(yàn)證期的NASH系數(shù)和確定性系數(shù)為0.60和0.65以外，其余均達(dá)0.7以上。

2.2 土地利用分布特征

本文采用的四川省3個(gè)小流域的土地利用數(shù)據(jù)均為2010年土地利用數(shù)據(jù)。為分析不同土地利用/覆被流域?qū)τ诓煌O(shè)計(jì)暴雨雨型的時(shí)空響應(yīng)，運(yùn)用ArcGIS軟件計(jì)算出四川省3個(gè)小流域的各土地利用類型占比及土地利用類型圖，結(jié)果見(jiàn)表5和圖5?？梢钥闯觯核拇ㄊ?個(gè)小流域均以有林地為主，關(guān)口流域有林地占流域總面積的57.01%，大邑流域有林地占流域總面積的65.62%，漢王場(chǎng)流域有林地占流域總面積的48.17%。其次是草地，關(guān)口流域草地占流域總面積的25.70%，大邑流域草地占流域總面積的13.65%，漢王場(chǎng)流域草地占流域總面積的42.06%。耕地、沼澤地、水域、水利設(shè)施用地等次之。漢王場(chǎng)和關(guān)口流域草地面積占比較大，對(duì)于流域徑流減少具有一定的貢獻(xiàn)作用[35]。因此，為綜合考慮有林地、草地及耕地對(duì)不同設(shè)計(jì)暴雨雨型的響應(yīng)，參考水土保持措施分為林草地、梯田、坡耕地和其他用地。3個(gè)流域各自的土地利用占比為：關(guān)口流域林草植被覆蓋率為82.71%，沼澤地及其他土地利用類型為17.29%;大邑流域林草植被覆蓋率為79.29%,沼澤地及其他土地利用類型為20.71%；漢王場(chǎng)流域林草植被覆蓋率為90.23%，沼澤地及其他土地利用類型為9.77%。

表5 3個(gè)流域土地利用類型

圖5 3個(gè)流域土地利用類型

2.3 不同植被覆蓋流域?qū)Σ煌┯暧晷偷捻憫?yīng)

由第2.2節(jié)土地利用分布特征分析可知四川省3個(gè)流域各自的土地利用占比。由此可見(jiàn)，林草地占流域總面積的比例排序依次為，漢王場(chǎng)>關(guān)口>大邑流域。利用時(shí)空變?cè)椿旌袭a(chǎn)流模型率定好的3個(gè)流域的參數(shù)數(shù)據(jù)，輸入不同重現(xiàn)期設(shè)計(jì)暴雨雨型數(shù)據(jù)，可以得到在不同重現(xiàn)期設(shè)計(jì)暴雨雨型下的徑流量，并對(duì)在不同重現(xiàn)期設(shè)計(jì)暴雨雨型下的徑流量進(jìn)行徑流系數(shù)和洪峰模數(shù)分析，結(jié)果見(jiàn)表6和表7。

表6 不同重現(xiàn)期設(shè)計(jì)暴雨雨型下的徑流系數(shù)

表7 不同重現(xiàn)期設(shè)計(jì)暴雨雨型下的洪峰模數(shù)

由表6和表7可知，大邑、關(guān)口和漢王場(chǎng)流域在各重現(xiàn)期及雨型條件下的徑流系數(shù)分別為0.16～0.32、0.16～0.24、0.11～0.15，洪峰模數(shù)分別為3.05～69.93、3.288～58.920、1.75～26.67 m3/(s·km2)，平均徑流系數(shù)分別為0.16～0.31、0.16～0.23、0.11～0.15，平均洪峰模數(shù)分別為3.37～62.52、3.47～55.60、1.82～25.61 m3/(s·km2)。3個(gè)流域在各重現(xiàn)期及各雨型條件下徑流系數(shù)和平均徑流系數(shù)均為大邑>關(guān)口>漢王場(chǎng)流域，洪峰模數(shù)和平均洪峰模數(shù)也均為大邑>關(guān)口>漢王場(chǎng)流域，說(shuō)明隨著3個(gè)流域林草植被覆蓋率增加，其徑流系數(shù)、洪峰模數(shù)、平均徑流系數(shù)、平均洪峰模數(shù)總體上均呈現(xiàn)減小特征。

2.3.1不同植被覆蓋度流域在不同重現(xiàn)期條件下對(duì)洪水的作用

在不同重現(xiàn)期條件下的徑流系數(shù)在流域內(nèi)隨著設(shè)計(jì)暴雨雨型的雨峰位置后移而逐漸減小，在不同植被覆蓋度流域上隨著林草植被覆蓋度的增加逐漸減小。以10 a一遇的重現(xiàn)期為例：大邑流域偏前型徑流系數(shù)為0.31，居中型徑流系數(shù)為0.30，偏后型徑流系數(shù)為0.29，大邑流域在3種雨型下徑流系數(shù)均值為0.30；關(guān)口流域偏前型徑流系數(shù)為0.24，居中型徑流系數(shù)為0.23，偏后型徑流系數(shù)為0.22，關(guān)口流域在3種雨型下的徑流系數(shù)的均值為0.23；漢王場(chǎng)流域偏前型徑流系數(shù)為0.15，居中型徑流系數(shù)為0.14，偏后型徑流系數(shù)為0.14，漢王場(chǎng)流域在3種雨型下的徑流系數(shù)均值為0.14。由此可知，在同一重現(xiàn)期條件下，大邑、關(guān)口、漢王場(chǎng)流域的徑流系數(shù)為大邑>關(guān)口>漢王場(chǎng)流域，偏前型雨型>居中型雨型>偏后型雨型。林草植被覆蓋率的增加導(dǎo)致蒸散發(fā)量增加，使得其形成的徑流量呈現(xiàn)減少特征，且偏前型雨型由于其較早出現(xiàn)雨峰，降雨強(qiáng)度大于土壤入滲速率，形成的超滲產(chǎn)流更多，而偏后型雨型因其前期降雨強(qiáng)度較為均勻，幾乎等于土壤入滲率，其產(chǎn)流方式為蓄滿產(chǎn)流，降雨量更易于滲漏和用于土壤儲(chǔ)水，形成的徑流量相對(duì)偏前型雨型而言較少，居中型雨型則介于偏前型雨型和偏后型雨型之間。5 a一遇、20 a一遇等重現(xiàn)期具有同樣的趨勢(shì)。

在不同重現(xiàn)期條件下的洪峰模數(shù)在流域內(nèi)隨著暴雨雨型的雨峰位置的后移而不斷增大，在不同植被覆蓋度流域上隨著林草植被覆蓋度的增加而減小。以20 a一遇為例，大邑流域偏前型雨型的洪峰模數(shù)為34.90 m3/(s·km2)，居中型雨型的洪峰模數(shù)為40.90 m3/(s·km2)，偏后型雨型的洪峰模數(shù)為45.72 m3/(s·km2)。流域內(nèi)洪峰模數(shù)從偏前型、居中型到偏后型呈現(xiàn)增加的趨勢(shì)，即偏后型雨型形成的洪峰流量大于居中型和偏前型雨型。關(guān)口、漢王場(chǎng)流域具有同樣的趨勢(shì)。在不同植被覆蓋度流域上，大邑、關(guān)口、漢王場(chǎng)流域其洪峰模數(shù)均值分別為40.51、37.24、19.90 m3/(s·km2)，洪峰模數(shù)均值為大邑>關(guān)口>漢王場(chǎng)，即在各重現(xiàn)期條件下的洪峰流量為大邑>關(guān)口>漢王場(chǎng)。

2.3.2不同植被覆蓋度流域在不同設(shè)計(jì)暴雨雨型條件下對(duì)洪水的作用

在不同設(shè)計(jì)暴雨雨型條件下徑流系數(shù)隨著重現(xiàn)期的增大先增大后微弱減小。以居中型雨型為例，大邑流域1、5、10、20、50、100 a一遇的徑流系數(shù)分別為0.16、0.28、0.30、0.31、0.31、0.30， 關(guān)口流域1 a一遇到100 a一遇的徑流系數(shù)分別為0.16、0.23、0.23、0.22、0.22、0.21，漢王場(chǎng)流域1 a一遇到100 a一遇的徑流系數(shù)分別為0.11、0.13、0.14、0.15、0.14、0.14。可以看出，在同一雨型下，3個(gè)小流域隨著重現(xiàn)期的增大，徑流系數(shù)并不是一直增大的，而是在達(dá)到一定的峰值之后呈現(xiàn)輕微減小的特征。如大邑流域20 a一遇和50 a一遇的降水，徑流系數(shù)最大，說(shuō)明大邑流域在居中型雨型下20 a一遇和50 a一遇的降水相對(duì)于1 a一遇、5 a一遇、10 a一遇、100 a一遇而言，其降水更多地形成了徑流。

在不同設(shè)計(jì)暴雨雨型條件下洪峰模數(shù)隨著重現(xiàn)期的增大而不斷增大。同樣以居中型雨型為例，大邑流域1 a一遇到100 a一遇的洪峰模數(shù)分別為3.35、21.52、30.95、40.90、53.74、63.98 m3/(s·km2)，關(guān)口流域1 a一遇到100 a一遇的洪峰模數(shù)分別為3.44、23.11、31.00、38.22、49.28、57.11 m3/(s·km2)，漢王場(chǎng)流域1 a一遇到100 a一遇的洪峰模數(shù)分別為1.81、9.73、14.70、19.72、23.81、25.74 m3/(s·km2)。隨著重現(xiàn)期的增大，3個(gè)流域的洪峰模數(shù)是呈現(xiàn)持續(xù)增大的趨勢(shì)，說(shuō)明隨著重現(xiàn)期增大，在各重現(xiàn)期下的洪峰流量也逐漸增大。

在不同流域植被覆蓋之下，隨著林草植被覆蓋度增加，徑流系數(shù)、平均徑流系數(shù)、洪峰模數(shù)和平均洪峰模數(shù)均減小。植被可以改變流域產(chǎn)匯流的過(guò)程，同時(shí)，植物根系可以增大土壤中大孔隙的比例，使得土壤含水量增加。隨著3個(gè)流域林草植被覆蓋度增加，流域徑流量相應(yīng)減少，土壤的蓄水能力逐漸增大。這與劉元昊等[36]的研究結(jié)果基本相同，洪峰模數(shù)與林草地、梯田比例呈顯著的負(fù)相關(guān)關(guān)系，隨著3個(gè)流域林草植被覆蓋度增加，對(duì)徑流形成的削減作用也就越強(qiáng)烈，形成的徑流量也就越少。但在不同重現(xiàn)期條件下和不同設(shè)計(jì)暴雨雨型條件下，徑流系數(shù)和洪峰模數(shù)呈現(xiàn)出不同的趨勢(shì)。在不同重現(xiàn)期條件下，流域內(nèi)雨型由偏前型到居中型再到偏后型，徑流系數(shù)呈現(xiàn)減小趨勢(shì)，洪峰模數(shù)則呈增大的趨勢(shì)。在不同設(shè)計(jì)暴雨雨型下，徑流系數(shù)隨著重現(xiàn)期的增加先增大后微弱減小，洪峰模數(shù)隨著重現(xiàn)期的增加而逐漸增大。

3 結(jié) 論

本文將模塊化小流域分布式水文模型時(shí)空變?cè)椿旌袭a(chǎn)流模型應(yīng)用于四川省3個(gè)山區(qū)小流域，構(gòu)建3個(gè)流域分布式水文模型對(duì)流域水文過(guò)程進(jìn)行模擬，并從不同重現(xiàn)期設(shè)計(jì)暴雨雨型角度分析3個(gè)不同土地利用/植被覆蓋度流域的水文過(guò)程，結(jié)論如下。

3個(gè)流域的模擬精度評(píng)判指標(biāo)值均在許可范圍內(nèi)，表明時(shí)空變?cè)椿旌袭a(chǎn)流模型對(duì)于小流域的洪水模擬具有一定的適用性。

3個(gè)流域在各重現(xiàn)期及各雨型條件下徑流系數(shù)和平均徑流系數(shù)、洪峰模數(shù)和平均洪峰模數(shù)均為大邑>關(guān)口>漢王場(chǎng)流域，與流域林草覆蓋度大小相反。

在不同重現(xiàn)期條件下，流域內(nèi)雨型由偏前型、居中型到偏后型，徑流系數(shù)呈現(xiàn)減小趨勢(shì)，洪峰模數(shù)則是增大的趨勢(shì)。在不同設(shè)計(jì)暴雨雨型條件下，徑流系數(shù)隨著重現(xiàn)期的增大先增大后微弱減小，洪峰模數(shù)隨著重現(xiàn)期的增大而不斷增大。

由于我國(guó)降雨具有多變性，極端降水事件頻發(fā)，掌握在不同設(shè)計(jì)暴雨雨型和不同重現(xiàn)期條件下降雨對(duì)不同植被覆蓋的山區(qū)小流域的影響，有助于分析山區(qū)暴雨洪水規(guī)律，為山洪災(zāi)害預(yù)警技術(shù)提供支撐。本研究仍然存在很多的不確定性，包括時(shí)空變?cè)椿旌袭a(chǎn)流模型的不確定性對(duì)結(jié)果產(chǎn)生的誤差，以及本文采用的設(shè)計(jì)暴雨雨型為模式雨型，未將其他雨型應(yīng)用于該流域，因此分析不同類別雨型所形成的洪水過(guò)程的差異還有待進(jìn)一步的研究。