极端暴雨下山地丘陵区小流域洪水淹没强度对景观特征的响应——以河南“7·20”暴雨为例

作者：张煜森; 段彦博; 吴哲元; 刘洋; 曹洋; 雷雅凯^*

来源：生态学报, 2023, 43(20): 8359-8374.

DOI：10.20103/j.stxb.202301200128

• 洪水
• 景观特征
• MIKE 21模型
• 双变量空间自相关
• 山地丘陵

通过分析郑州7·20暴雨事件中贾峪河山地丘陵区小流域的洪水过程，探究景观特征对洪水淹没强度影响的时空分布规律，并提出增强流域洪水韧性的规划建议，以缓解河南省山区所面临的社会经济发展、生态环境改善等问题。基于高分6号遥感数据、先进陆地观测卫星(ALOS,Advance Land Observing Satellite)相控阵L频段合成孔径雷达(PALSAR)的地表高程数据和小时降雨量数据，利用MIKE 21水动力模型构建贾峪河流域二维水文模型，分析其2021年7月20日0—24时期上、中、下游的洪水淹没深度和面积，并结合双变量空间自相关模型方法，探究洪水淹没强度与各景观组成和地形因素在时间和空间上的相关性的差异以及其空间聚类类型。研究表明：(1)贾峪河流域淹没面积在0—6时快速增长，于18时达到最大9.59km2,此时各区域淹没面积占比从大到小依次为下游18.88%、上游8.25%、中游12.03%,淹没深度在3m以上的面积占36.11%。(2)地形因素(平均Moran′s I=0.159)对洪水强度的影响大于土地类型(平均Moran′s I=0.096),主要影响因子相对高程、地形湿度指数、矿坑面积百分比、水体面积百分比、建设用地面积百分比、耕地面积百分比以及林地和草地面积百分比与洪水淹没强度之间的相关性随时间变化呈增大趋势，均在暴雨中后期18—24时达到最强。(3)交互探测结果表明，多因子叠加会增强各景观特征对洪水淹没强度的影响。上游影响洪水淹没强度的主要驱动力为矿坑和相对高程，中游和下游的主要影响为水体和地形湿度指数。(4)洪水淹没强度24时的平均值与景观特征指数之间的“高-高”和“高-低”地区的面积占比约0.47%—9.85%,主要分布在上游的中部山区和北部河道周围、中游的河道两侧和下游的河道以及常庄水库周边地区。研究结论建议在上游露天矿坑就地改造为蓄水池并恢复植被，中游和下游应提升河岸带绿地质量，增加下游城区绿色基础设施，减轻城市洪水风险。

• 单位
  园林与艺术学院; 河南农业大学