城市化背景下陂塘水文调节能力变化研究
2019-12-27姜芊孜俞孔坚王志芳
姜芊孜,俞孔坚 ,王志芳
(1.山东建筑大学建筑城规学院,济南 250101;2.北京大学建筑与景观设计学院,北京 100871)
陂塘是人工截蓄自然径流而形成的小型水体[1]。快速城市化背景下,陂塘的数量和面积大幅度减少[2]。在城市内涝频发的背景下,小型水体的水文调节能力开始受到关注[1-3]。陂塘的水文调节作用主要表现在对雨水的收集滞蓄,对周边作物的灌溉以及对小流域径流峰值的调控三方面。已有研究曾提出稻田塘堰容积率指标,来衡量单位水稻种植面积上塘堰供水能力的大小[4];还有学者提出拦蓄系数的概念,用于衡量单位陂塘容积拦蓄的有效地表径流量[5]。但对于小型陂塘的水文调节能力及在城市化过程中水文调节能力的变化关注不足。本文根据众多学者的研究[4-7]并结合实地调查,确定陂塘水文调节能力的定量化估算方法,并以研究区2000、2012年土地利用数据作为城市化前后的对比,对陂塘的水文调节能力变化进行了研究,以期提供一个定量化研究陂塘水文调节能力的估算方法,并说明陂塘等小型水体在区域水文调节方面所发挥的重要作用。
1 研究区域概况及特征
研究区域位于重庆两江新区肖家河和后河流域。以道路为边界,该研究区北起重庆绕城高速,南至金渝大道,与江北区接壤;东起包茂高速,西至湖云街-云松路-兰馨大道。用地类型以交通运输、工业仓储用地为主,居住用地为辅。总面积11 648.9 hm2,其中2012年耕地面积约1 061 hm2,陂塘总面积59.2 hm2,建成区面积5 317 hm2。
该区域在2000-2012年土地利用变化最为剧烈。2000-2006年,研究区域内建成区用地快速增加,7年内增加了2倍多。除林地和水域外,其他用地如水田、旱地、草地都大面积减少,而且每一类用地约有1/4~1/3转化为建成区用地。2006-2012年间,建成区面积在7年内增加了近1/3,水田、草地仍大面积持续缩减,林地和水域的面积也开始逐渐减小,而旱地的面积增加了将近一半。在土地利用转化的过程中,发现水田通常先转变为旱地和草地,再转化为建设用地。城市建设对非建设用地的占用由水田、疏林草地扩展到林地和水域。
采用遥感影像解译,设定水体指数提取小型水体的方法获得陂塘面积。2000年陂塘总面积约为1.45 km2,2012年陂塘总面积约为0.44 km2,减少了69.7%。经过实际调研,研究区范围内的陂塘深度多为1.5~2 m,也有一部分陂塘深度在3~4 m。
2 陂塘水文调节能力估算方法
2.1 雨水调蓄能力
为估算陂塘的雨水调蓄能力,假设:①陂塘的来水仅包括塘面降水和陂塘拦蓄的地表径流,不存在外部的补充水源;②陂塘并不能够拦截全部的地表径流,根据《丘陵地区塘坝技术问答》中的参考值[8],假设陂塘能够拦蓄集水区80%的地表径流;③陂塘是集水区作物灌溉的主要水源,忽略井水和自来水灌溉的部分;④根据实地调研,集水区内水田的主要种植作物为水稻,旱地中的主要作物为玉米、小麦、油菜和红薯,由于缺乏实际的作物面积数据,按照小麦-玉米-红薯和油菜-玉米-红薯种植各占旱地面积的一半进行估算。
研究采用陂塘的雨水蓄水量作为其雨水调蓄能力的评价指标。根据水量平衡原理,陂塘的调蓄水量应等于进入陂塘的水量与离开陂塘的水量之差。其中,进入陂塘的水量包括直接降雨量与陂塘拦蓄的地表径流量。出水量包括:陂塘周边的作物灌溉需水量、塘面蒸发量、渗漏量与溢流量。因此,陂塘的水量平衡方程式为:
图1 研究区域2000年、2006年及2012年土地利用变化Fig.1 Land use change in the year of 2000, 2006 and 2012
(P+R)-(W0+ET+WT)=ΔV
(1)
式中:P为研究区降雨量,mm/d;R为陂塘拦蓄的地表径流量,mm/d;W0为陂塘对汇水区作物的供水量,mm/d;ET为陂塘的蒸发量,mm/d;WT为陂塘的渗漏量与溢流量,mm/d;ΔV为陂塘的实际雨水调蓄量,mm/d。
2.1.1 日降雨数据
为研究在不同水文年份下,陂塘雨水调蓄能力的差异,选取典型水文年份进行模拟。根据1951-2012年重庆市沙坪坝气象监测站数据,统计分析逐年降水量,将年降水量小于850,850~950,950~1 100、1 100~1 300、大于1 300 mm的年份分别划为枯水年、偏枯水年、平水年、偏丰水年、丰水年[9]。选取2001年(815 mm)、1995年(924 mm)、2003年(1 025 mm)、2004年(1 182 mm)、1998年(1 508 mm)五个年份的逐日降雨量进行估算。
2.1.2 陂塘拦蓄的地表径流量
地表径流是流域土地利用对降雨的响应过程, 陂塘对地表径流的拦蓄能力主要取决于所处的地形地貌特征和汇水面积,有效汇水面积越大,拦蓄的有效地表径流越多。由于局部旱地及非耕地上的地表径流不能被拦蓄,故陂塘拦蓄的地表径流量一般按照集水区径流量的80%~85%考虑[8,10],本研究采用80%,即
R=0.8Q
(2)
式中:Q为地表径流量,mm/d。利用美国农业部水土保持局开发的SCS模型估算研究区内的径流深度。
2.1.3 陂塘对汇水区的供水量
陂塘主要为汇水区内的农作物供水。陂塘对农作物的供水量W0的计算方法如下:
W0=W′/η
(3)
式中:W′为净灌溉用水量;η为灌溉水利用系数;由于研究区属于小型灌区,故取值为0.7[11]。
由于一部分降雨能够被农作物的蒸腾作用所利用,因此,陂塘所提供给农作物的净灌溉水量应该是作物需水量减去降雨过程之中吸收的部分水量。根据已有研究,假设水田、旱地降雨初损值和后损值的70%能够被农作物的蒸腾作用利用[6]。研究区内作物需水量用ETi表示,因此,陂塘对作物的供水量计算公式为:
W′=ETi-0.7Q″
(4)
研究区降雨在耕地上的初损值和后损值计算如下:
(5)
式中:Q″为旱田和水田上降雨的初损及后损值;Ak为第K种作物的面积,km2;A为研究区的总面积;Ck为第k种耕地作物的径流系数。根据场地实际调研,水田的主要作物为中稻,旱地的主要作物为玉米、小麦、红薯和油菜,多采用小麦/玉米‖红薯或油菜/玉米‖红薯间套作的种植方式。由于缺乏实际的作物面积,为简化计算,假设旱地中采用小麦/玉米‖红薯间作的种植面积与油菜/玉米‖红薯间作的种植面积各占旱地面积的一半。研究区内缺乏实际测量的耕地径流系数,因此参考已有研究[6],取水田的径流系数为0.27,旱地的径流系数为0.19。流域内作物的需水量计算如下:
(6)
式中:ETk为第k种作物的需水量,其计算方法由参考作物蒸腾量ET0与作物系数Kc相乘求得。
ETk=Kc·ET0
(7)
根据已有研究[12,13],确定了研究区主要农作物的作物系数。
蒸腾量计算采用彭曼-蒙特斯(Penman-Monteith)模型,这是一种基于能量平衡和水汽扩散理论为基础的作物蒸腾量计算方法[6,14,15]。
(8)
式中:ET0为参考作物蒸散发量,mm/d;Δ为温度—饱和水汽压关系曲线T处斜率,kPa/℃;Rn为地表净辐射通量,MJ/(m2·d);G为土壤热通量,MJ/(m2·d),在逐日、逐旬计算中可忽略不计;V为湿度计常数,kPa/℃;es为大气饱和水汽压,kPa;ea为大气实际水汽压,kPa;U2为2 m高度处的风速,m/s;T为计算时段内2 m高度处的平均气温,℃。
同样选取典型年份的气象数据进行参考作物蒸散发量的计算。计算过程中所需的气象数据来源中国气象科学数据共享服务网中国地面气候资料日值数据集(V3.0)重庆沙坪坝站的逐日气象数据,包括逐日蒸发量、日平均气压、日平均风速、日平均气温、日平均相对湿度、日照时数、日最低气温、日最高气温等。
2.1.4 陂塘蒸发量、渗漏量
ET=β·Ew
(9)
式中:β为水面蒸发折算系数;Ew为蒸发量,数据来源于中国气象数据共享服务网提供的重庆沙坪坝气象台站的日值数据。由于1995年大型蒸发量数据缺测,采用小型蒸发量计算;1998、2001、2003、2004年均采用大型蒸发量进行计算。
根据已有研究的重庆水面蒸发折算系数[16],陂塘渗漏量近似按1 mm/d计算。
WT=1 mm/d
(10)
2.1.5 陂塘雨水调蓄体积
V=ΔVS×10-7
(11)
式中:V为每日陂塘的雨水调蓄体积,万m3/d;S为陂塘的总面积,m2。
2.2 洪峰削减能力
陂塘能够减少峰值径流,延迟峰现时间。SCS模型提出的汇流结构方程,能够估算单位线洪峰径流量及汇流时间[17]。在此基础上,估算在陂塘调蓄下的降雨径流峰值。
(12)
(13)
(14)
(15)
式中:qp为峰值流量,m3/s;Q为最大日降雨强度,mm/24 h,这里采用2007年7月17日最大日降雨强度271 mm进行计算;tp为峰现时间,h;A为研究区总面积,km2;tc为汇流时间,h;L为滞时,h;l为最长排水距离,m;S为最大潜在滞留量,mm;y为流域的平均坡度,%。
由于典型研究区并非完整的流域,为简化计算,将其视为一个流域。通过利用数字化高程地图进行径流分级,计算出最长排水距离为36 715.19 m。流域平均坡度为27.25%,2000年最大滞留量为50 mm,2012年最大滞留量为35.1 mm。在水塘系统调蓄下的径流峰值为:
(16)
3 陂塘水文调节能力变化
3.1 陂塘拦蓄地表径流的变化
经过坡度校正后计算2000年、2012年的综合CN值, 发现研究区的综合CN值由83.55上升到87.86,说明区域地表产流能力增强。陂塘拦蓄的年地表径流深度与年降雨量密切相关,从枯水年到丰水年,拦蓄地表径流深度逐渐增加;城市化之后,陂塘拦蓄的年地表径流深度也有所增加,但由于陂塘面积的急剧减少,2012年较2000年拦蓄的地表径流体积大幅减少(图2)。
图2 不同水文年份下陂塘拦蓄地表径流体积的变化Fig.2 The surface runoff impoundment volume change of ponds in different hydrological years
枯水年,陂塘拦蓄的地表径流主要在4-6月,2000年土地利用状态下陂塘拦蓄量约占全年拦蓄径流量的81.98 %,2012年减少到73.16%。偏枯水年,拦蓄地表径流集中在5-8月,2000年陂塘拦蓄量约占全年的94.26%,2012年为90.72%。平水年,陂塘拦蓄径流的主要时段在5-7月,2000年拦蓄量约占全年拦蓄量的97.6%,2012年拦蓄径流比例为95.19%。偏丰水年,陂塘拦蓄径流的主要时段在5-9月,2000年陂塘拦蓄量约占全年拦蓄量的95.62%,2012年拦蓄比例为93.36%。丰水年,拦蓄地表径流的主要月份在4-10月,2000年土地利用状态下陂塘拦蓄量约占全年拦蓄量的99.82%,2012年陂塘拦蓄径流的比例为99.52%。由此可见,陂塘拦蓄地表径流的主要时段集中在降雨量较为丰富的5、6、7月,偏丰水年和丰水年时期可延长至9、10月;1-3月和10-12月降雨量小,拦蓄量接近0。
3.2 陂塘对作物的供水量变化
从不同水文年份下的作物需水量来看(图4),枯水年的作物需水量最大,丰水年的作物需水量最小;从枯水年到丰水年,
图3 不同水文年份下城市化前后陂塘拦蓄地表径流量Fig.3 The surface runoff impoundment of ponds before and after urbanization in different hydro-logical years
图4 不同水文年份下的作物需水量与陂塘供水量的变化Fig.4 The change of crops’ water demand and ponds’ water supply in different hydrological years
作物需水量有逐渐减少的趋势。城市化之后的作物需水量比城市化之前减少了近一半,主要原因是水田、旱地数量减少致使作物种植面积减少。
不同水文年份的估算结果进行对比,发现陂塘在偏丰水年、平水年、枯水年和偏枯水年5-8月期间对农作物的供水作用更为显著,越是干旱年份,陂塘对农作物的供水作用越重要。丰水年降雨量充足,可满足大部分农作物的需水要求,陂塘的供水作用较小。城市化之后,陂塘对作物的供水量减少。枯水年的供水能力变化最为明显,5-8月陂塘对作物的供水量占同期作物需水量的比例由80.30%减少到71.34%,减少了约9%。平水年对作物的供水量变化最小,减少了2.11%。
根据不同水文年份下农作物逐月需水量的计算,发现作物需水量主要集中在5-8月。枯水年(图5),在2000年土地利用状态下,5-8月的作物需水量约为212.32 mm,约占全年作物需水量的81.6%,期间陂塘对作物的供水量约为170.49 mm, 陂塘供水约占同期作物需水的80.3%。在2012年土地利用状态下,5-8月的作物需水量约为93.5 mm,约占全年作物需水量的75.85%,期间陂塘对作物的供水量约为70.92 mm,陂塘供水占同期作物需水量的71.34%。
图5 枯水年下城市化前后作物需水量与陂塘供水量变化Fig.5 The change of crops’ water demand and ponds’ water supply in dry years
偏枯水年(图6),在2000年土地利用状态下,5-8月的作物需水量约为208.71 mm,约占全年作物需水量的82.08%,期间陂塘对作物的供水量约为141.21 mm, 陂塘供水约占同期作物需水的67.66%。在2012年土地利用状态下,5-8月的作物需水量约为92.04 mm,约占全年作物需水量的68.71%,期间陂塘对作物的供水量约为56.99 mm,陂塘供水占同期作物需水量的61.91%。
图6 偏枯水年城市化前后作物需水量与陂塘供水量变化Fig.6 The change of crops’ water demand and ponds’ water supply in partial dry years
平水年(图7),在2000年土地利用状态下,5~8月的作物需水量约为193.92 mm,约占全年作物需水量的80.47%,期间陂塘对作物的供水量约为131.27 mm, 陂塘供水约占同期作物需水的67.7%。在2012年土地利用状态下,5-8月的作物需水量约为85.58 mm,约占全年作物需水量的66.40%,期间陂塘对作物的供水量约为56.13 mm,陂塘供水占同期作物需水量的65.59%。
图7 平水年城市化前后作物需水量 与陂塘供水量变化Fig.7 The change of crops’ water demand and ponds’ water supply in normal years
图8 偏丰水年城市化前后作物需水量与陂塘供水量变化Fig.8 The change of crops’ water demand and ponds’ water supply in partial wet years
偏丰水年(图8),在2000年土地利用状态下,5-8月的作物需水量约为206.24 mm,约占全年作物需水量的82.14%,期间陂塘对作物的供水量约为96.45 mm, 陂塘供水约占同期作物需水的46.76%。在2012年土地利用状态下,5-8月的作物需水量约为90.94 mm,约占全年作物需水量的68.80%,期间陂塘对作物的供水量约为37.86 mm,陂塘供水占同期作物需水量的41.63%。
丰水年(图9),在2000年土地利用状态下,5-8月的作物需水量约为172.14 mm,约占全年作物需水量的76.56%,期间陂塘对作物的供水量约为11.85 mm, 陂塘供水约占同期作物需水的6.89%。在2012年土地利用状态下,5-8月的作物需水
图9 丰水年城市化前后作物需水量变化与陂塘供水量变化Fig.9 The change of crops’ water demand and ponds’ water supply in wet years
量约为75.71 mm,约占全年作物需水量的60.97%,期间陂塘对作物的供水量约为2.03 mm,陂塘供水占同期作物需水量的2.68%。
3.3 陂塘雨水调蓄体积的变化
3.3.1 不同水文年份下雨水调蓄能力的年变化
在相同土地利用背景下,陂塘的雨水调蓄量受降雨量的影响较大,丰水年的雨水调蓄量最大,偏丰水年略高于平水年,枯水年和偏枯水年的调蓄量接近于0(2012年)或为负值(2000年)(如图10)。
图10 城市化前(2000年)后(2012年)陂塘 在不同水文年份下的年调蓄量变化Fig.10 The annual storage volume change of ponds before and after urbanization in different hydrological years
由于2000年研究区内水田面积较多,用水量较大,且枯水年和偏枯水年降雨量少,陂塘拦蓄的地表径流量无法满足农作物的用水量,调蓄量为负值,因此在枯水年和偏枯水年,大多数陂塘会出现干涸见底的现象,无法满足正常的农业灌溉用水。对比不同土地利用下的年雨水调蓄量,发现城市化之后陂塘雨水调蓄的总体积显著降低。而在2012年,即城市化之后的模拟情况显示,陂塘的雨水调蓄量接近于零但均为正值,枯水年和偏枯水年的调蓄量分别为0.45和0.29 万m3。这一结果可以从以下3个方面进行解释:①城市化之后,研究区建设用地大幅增加,不透水地表的比例提高,增大了地表径流量和陂塘的雨水径流拦蓄量;②水田的大量减少使得作物需水量大幅降低,陂塘的灌溉用水量相应减少;③城市化过程中,陂塘多被填埋、占用,数量的大幅减少,进而减少了陂塘自身水面的蒸发量。整体而言,城市化之后陂塘的进水量增大,出水量减少,因此在枯水年、偏枯水年,陂塘的雨水调蓄量正负大致相抵。
3.3.2 同一水文年份下雨水调蓄量的月变化
在枯水年,4~6月和10月陂塘以蓄水为主,6月份为蓄水高峰期;1-3月,7-9月和11-12月则以用水为主,7月份为用水高峰期。对比城市化前后的调蓄水量,发现城市化后的调蓄水量显著降低,6月份蓄水量略有减少,7月份的用水量大幅度减少。
图11 城市化前后陂塘在不同水文年份下雨水调蓄量的月变化Fig.11 The monthly rainwater storage change of ponds before and after urbanization in different hydrological years
偏枯水年,5-7月和10月以蓄水为主,6月份为蓄水高峰期;1-4、8-9以及11-12月以用水为主,8月份为用水高峰期。对比城市化前后的调蓄水量,发现6月份的蓄水量减少的幅度与8月份用水量减少的幅度大致相同。
平水年,4-7月以蓄水为主,6月份为蓄水高峰期;1-3、8、10及12月以用水为主,8月份为用水高峰期;9月和11月蓄水与用水量大致平衡,调蓄量接近于0。对比城市化前后,6月份蓄水量减少幅度大于8月份用水量的减少幅度。
偏丰水年3-7月、9月和11月以蓄水为主,5月份为蓄水高峰;1-2月、8月和12月以用水为主,2000年8月份为用水高峰;10月份蓄水用水相平衡,调蓄量接近于0。在丰水年,陂塘的雨水滞蓄作用更为突出。对比城市化前后,蓄水量减少的幅度要大于用水量减少的幅度。
丰水年4-10月以蓄水为主, 1、3、11月以用水为主,2、12月蓄水与用水相平衡,调蓄量接近0。城市化后,陂塘在4-10月的蓄水量减少了约1/3。
在不同水文年份下,陂塘发挥的调蓄作用有所不同。枯水年,陂塘的用水缺口最大,用水量远大于蓄水量。从枯水年到丰水年,陂塘的蓄水量越来越大,蓄水作用在丰水期更显著, 用水高峰期的用水量逐渐减少。相比城市化之前,2012年陂塘的雨水调蓄能力显著降低,一方面蓄水峰值和用水峰值均明显变小,另一方面逐月间调蓄水量的差值也减小。
3.4 陂塘洪峰削减能力变化
2000年,在陂塘的作用下,研究区的峰值径流量由127.66 m3/s减少到102.43 m3/s。城市化之后,2012年,研究区的汇流时间缩短了8.58 h,峰现时间缩短了5.72 h,峰值流量增加了21.27 m3/s。由于陂塘的大量减少,研究区峰值径流量仅由148.94 m3/s减少至141.31 m3/s。陂塘削减洪峰的百分比由2000年的19.77%,减少至5%,洪峰削减能力削弱了近1/4。
表1 城市化前后陂塘洪峰削减能力变化Tab.1 Change of peak reduction capacity of ponds before and after urbanization
3.5 模拟结果的合理性分析
1951-2012年间,重庆平水年和偏丰水年所占比例较高,分别各占37.1%和30.65%。城市化之后,平水年陂塘的年雨水调蓄水量由61.91 万m3减少到21.06 万m3,减少了65.97%;偏丰水年雨水调蓄量由75.55 万m3减少到24.93 万m3,减少了67%;丰水年雨水调蓄量由173.06 万m3减少到52.71 万m3,减少了69.54%。在水深1.5 m的假设前提下,2000年典型研究区陂塘的总蓄水量约为218.05 万m3,2012年仅为65.93 万m3,减少了69.77% 两种估算方法的结果接近,说明模型模拟的结果具有一定的合理性和可信度。
从陂塘雨水调蓄量的逐月变化量来看,以2000年土地利用的估算结果为例(图12),枯水年模拟下7月份雨水调蓄量为-198.36 mm,偏枯水年模拟下8月份雨水调蓄量为-171.13 mm,均超过陂塘的平均深度150 mm。据文献记载,2001年是冬干、春旱、夏旱连伏旱四旱相连;全市许多河流断流,塘库干涸,小型水利工程全部空库;全市各类水利工程蓄水总量仅占正常蓄水量的53.7%[18]。同时,人畜饮水严重困难,如合川市二郎镇2处小型水库和128口山坪塘均干涸见底,15处石河堰断流,7 000 余人只能到10公里外运水[18]。在2006年重庆遭受特大旱灾,约3.38 万口山坪塘干涸见底。由此可见,在枯水年、偏枯水年对陂塘雨水调蓄能力的估算符合实际情况,模拟结果具有合理性和可信度。
图12 2000年城市化前、2012年城市化后陂塘 在不同水文年份下的逐月雨水调蓄量Fig.12 The monthly rainwater storage change of ponds before and after urbanization in different hydrological years
4 结 论
4.1 城市化后陂塘旱涝调节能力显著降低
陂塘旱涝调节能力显著降低主要表现在三个方面:①枯水年的作物供水量减少了近1/10;②平水年、偏丰水年和丰水年间的年雨水调蓄量减少了约1/3;③对单次暴雨的洪峰削减能力减少了近1/4。
从枯水年到丰水年,陂塘的拦蓄地表径流深度和地表径流量逐渐增多。陂塘的雨洪调蓄功能主要体现在降雨量较为丰富的5-7月,偏丰水年和丰水年时期可延长至9月、10月。城市化后,陂塘拦蓄地表径流体积大幅减少。
从枯水年到丰水年,陂塘对作物的供水量逐渐减少。除丰水年之外,陂塘对农作物的供水作用主要集中在5~8月,越是干旱年份,陂塘对农作物的供水作用越重要。以城市化之前为例,在枯水年,陂塘在5-8月的供水量占同期作物需水量的80.3%;而丰水年,5-8月的陂塘供水量仅占同期作物需水量的6.89%。丰水年降雨量充足,可满足大部分农作物的需水要求,陂塘的供水作用较小。城市化后,陂塘对作物的供水量减少。其中,遇枯水年的减少幅度最大,约9%,平水年减少幅度最小,约2%。说明城市化之后,陂塘的抗旱能力减弱。
从枯水年到丰水年,陂塘的雨水调蓄量逐渐增加。遇枯水年和偏枯水年,城市化之前,陂塘的调蓄量为负值,由于降雨缺乏、蓄水量不抵用水量大多数陂塘会出现干涸见底的现象;城市化之后,由于地表径流量增大、作物需水量减少,陂塘的进出水量大致相抵。城市化之后,在平水年、丰水年和偏丰水年,陂塘的雨水调蓄量分别减少了65.97%、67%和69.54%。由此可见,城市化对陂塘雨水调蓄能力的影响在平水年、偏丰水年和丰水年更加显著。
在2007年7月17日最大日降雨强度271 mm的降雨条件模拟下,城市化后研究区的峰值径流由127.66 m3/s提高到148.94 m3/s,增加了21.27 m3/s;峰现时间提前了5.72 h,汇流时间缩短了8.58 h。陂塘对洪峰的削减由19.77%降低至5%,对洪峰的削减能力减少了近1/4。
4.2 陂塘旱涝调节能力降低带来多种负面影响
陂塘数量和面积的大量减少,表明研究区域近12年来地表水资源总量的减少。这对当地的水田种植影响较大,加剧了水田系统对旱灾的敏感性和易损性。而城市化周边的农作物由需水量较大的水稻变为需水量较少的蔬菜,土地利用随之由水田向旱地转变,正是农民通过对农作物种植结构的调整来适应水资源量减少的表现。
根据1951-2012年62年间重庆地区丰水年、平水年、枯水年统计,重庆偏丰水年和丰水年所占比例为43.55%,既高于平水年发生的概率(37.1%),也高于枯水年和偏枯水年发生的概率(19.36%)。随着城市化后大量水塘、水田、冲沟、溪流被建设用地占用,区域不透水面比例提高,地表产流量将大幅增加,这将加大建成区暴雨季节的内涝风险和排水隐患。陂塘等小型水体的水文调节能力应当予以重视,城市开发建设应避免对小型水体大面积填埋,建议进行功能转化与再利用,在保护乡土景观的同时充分发挥其水文调节功能。
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