薛麗芳， 于紅學(xué)， 鄭青青， 江 燕

(中國(guó)礦業(yè)大學(xué) 資源與地球科學(xué)學(xué)院， 江蘇 徐州 221116)

徐州市土地利用變化對(duì)徑流的影響

薛麗芳， 于紅學(xué)， 鄭青青， 江 燕

(中國(guó)礦業(yè)大學(xué) 資源與地球科學(xué)學(xué)院， 江蘇 徐州 221116)

資助項(xiàng)目：國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目“面向流域的城市化水文效應(yīng)與城市可持續(xù)發(fā)展”(41201166); 國(guó)家國(guó)際科技合作專項(xiàng)(2012DFG22140); 江蘇高校優(yōu)勢(shì)學(xué)科建設(shè)工程項(xiàng)目

第一作者：薛麗芳(1975—),女(漢族),山西省柳林縣人,博士,副教授,主要從事數(shù)字城鄉(xiāng)規(guī)劃的研究。E-mail:xuel76@163.com。

摘要：[目的] 研究1983—2013年徐州市土地利用變化對(duì)徑流的影響，為該市水資源利用與保護(hù)和土地利用結(jié)構(gòu)調(diào)整服務(wù)。[方法] 基于Landsat TM/ETM+影像提取徐州市土地利用變化信息，采用驗(yàn)證后的SCS(soil conservation service)水文模型模擬了不同降水條件和下墊面狀態(tài)下徑流量的時(shí)空特征。[結(jié)果] (1) 豐、平、枯降水條件下，年均徑流深分別增加46，42和38 mm； (2) 徑流深變化范圍為299~800 mm； (3) 林地與建設(shè)用地之間轉(zhuǎn)換導(dǎo)致徑流系數(shù)的變化超過0.3，其余在0.1~0.3之間； (4) 不同土壤濕潤(rùn)程度條件下，徑流增幅大小表現(xiàn)為：AMCⅠ>AMCⅡ>AMCⅢ。[結(jié)論] 建設(shè)用地的增加是近期徑流增大的主要因素；2003年建設(shè)用地比超過20%，為土地利用變化影響徑流突變的一個(gè)閾值；徑流深的高值區(qū)為水體、建設(shè)用地、耕地以及煤礦區(qū)，低值區(qū)為林、草地；林地轉(zhuǎn)為建設(shè)用地導(dǎo)致最大的徑流增加值。

關(guān)鍵詞：土地利用變化； 徑流； SCS模型； 徐州市

城市化過程中不透水地面的增加，使得下墊面的蒸散能力、滯水性和滲透性等均發(fā)生明顯變化，影響流域的產(chǎn)流過程。研究[1-5]表明，不透水面積比與徑流深和洪峰流量呈明顯的正相關(guān)關(guān)系，使得集水區(qū)內(nèi)降水損失水量減少，天然調(diào)蓄能力減弱，徑流系數(shù)顯著提高；另一方面，城市地表匯流呈現(xiàn)坡道和管道相結(jié)合的特點(diǎn)，使集匯流速度明顯增大，城市及其下游的洪水過程線變陡，洪現(xiàn)時(shí)間提前，城市地表徑流量大大增加。城市土地利用/覆被(LUCC)的徑流過程響應(yīng)成為城市水文和城市生態(tài)研究的熱點(diǎn)。目前國(guó)內(nèi)的研究區(qū)域主要集中在“快速或高度城市化地區(qū)”[6-12]。而土地利用變化對(duì)徑流的影響具有明顯的區(qū)域特點(diǎn)，將不同地區(qū)研究成果歸納總結(jié)出規(guī)律性的結(jié)論是今后研究的主要方向。作為全國(guó)重要的水陸交通樞紐和淮海經(jīng)濟(jì)區(qū)的核心城市，徐州市經(jīng)濟(jì)開發(fā)強(qiáng)度大、城市化進(jìn)程迅速、城市用地加速擴(kuò)展。2012年徐州市人均GDP為76,923元，城市總?cè)丝?50萬人，建成區(qū)面積253 km2。同時(shí)，徐州市是華東地區(qū)重要的煤炭生產(chǎn)供應(yīng)基地，有百余年的煤炭開采史。煤炭資源具有生命周期特點(diǎn)，隨著煤炭資源的枯竭，徐州市由典型的礦業(yè)城市向多樣化與綜合化職能城市轉(zhuǎn)型。城市職能轉(zhuǎn)型對(duì)土地利用結(jié)構(gòu)產(chǎn)生較大的影響，2013年徐州市采煤塌陷地面積達(dá)到22 km2，大面積的資源開采區(qū)和塌陷區(qū)改變了局部水循環(huán)過程。區(qū)域中心性城市和礦業(yè)城市轉(zhuǎn)型對(duì)徐州土地利用過程及其水生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生雙重而深刻的影響。對(duì)徐州市土地利用變化的徑流響應(yīng)的研究，既可以充實(shí)土地利用變化徑流響應(yīng)研究的案例，也可為該市的水資源利用與保護(hù)以及土地利用結(jié)構(gòu)調(diào)整提供一定的參考價(jià)值。

1研究區(qū)概況和研究方法

1.1　研究區(qū)概況

徐州市位于江蘇省西北部、蘇魯豫皖4省交界處。徐州市區(qū)面積3 059 km2，包含鼓樓、云龍、泉山、銅山和賈汪5個(gè)區(qū)。地貌屬魯中南剝蝕低山丘陵的南延部分，平原洼地占90%，氣候?qū)倥瘻貛О霛駶?rùn)季風(fēng)氣候，年平均降水量830～860 mm，汛期(6—9月份)降水量占全年的70%，水系屬淮河流域，以故黃河為界形成3個(gè)獨(dú)立的水系：北側(cè)為沂泗運(yùn)水系，南側(cè)為濉安河水系，故黃河灘地由于河床淤高為“懸河”而單獨(dú)成一個(gè)水系。1978—2013年，徐州市區(qū)人均GDP增加7.5萬元，非農(nóng)人口增加189萬人，建成區(qū)面積擴(kuò)展210 km2。城市化進(jìn)程中快速的經(jīng)濟(jì)、人口、空間增長(zhǎng)對(duì)水資源和水環(huán)境造成了嚴(yán)重的脅迫。

1.2　數(shù)據(jù)來源及處理

1.2.1土地利用數(shù)據(jù)以1983，1993，2003，2013年4期Landsat TM/ETM+影像提取土地利用信息，參照國(guó)家資源環(huán)境遙感宏觀調(diào)查分類系統(tǒng)，將土地利用類型劃分為耕地、林地、草地、建設(shè)用地、水地和未利用地6大類。采用ENVI軟件對(duì)影像進(jìn)行幾何校正、輻射校正、重采樣及圖像濾波和增強(qiáng)等預(yù)處理，結(jié)合研究區(qū)的地物類型和實(shí)地考察，以監(jiān)督分類中的支持向量機(jī)分類法為主對(duì)影像進(jìn)行解譯，得到4期的土地利用分類數(shù)據(jù)(圖1)。采用混淆矩陣對(duì)分類結(jié)果進(jìn)行精度評(píng)價(jià)，1983，1993，2003，2013年4期影像的總體精度分別為84.9%，87.6%，89.4%，88.2%；Kappa系數(shù)分別為0.80，0.85，0.87，0.86。Kappa系數(shù)均達(dá)到0.8以上，其精度滿足土地利用遙感監(jiān)測(cè)的要求。

圖1　徐州市1983-2013年土地利用狀況

徐州市土地利用結(jié)構(gòu)以耕地、建設(shè)用地和林地為主，3種用地類型比1983，1993，2003，2013年4期均占到90%以上。1983—2013年占比變化增加的土地類型為建設(shè)用地、水域和未利用地；建設(shè)用地從311.06 km2增加到755.51 km2，增加了1.4倍，水體增加了68 km2，未利用地增加了18.24 km2。減少的土地利用類型為耕地、林地和草地，分別減少了286，174，71 km2。建設(shè)用地的增加無疑源于城鎮(zhèn)化進(jìn)程，結(jié)合土地利用變化的轉(zhuǎn)移矩陣，其用地來源主要為耕地(438 km2)、林地(59 km2)和草地(19 km2)。水體和未利用地的增加主要源于東北賈汪和西北銅山的煤礦區(qū)內(nèi)采空區(qū)和塌陷地的增加。

1.2.2地形、土壤數(shù)據(jù)和氣象數(shù)據(jù)DEM數(shù)據(jù)是水文模型中子流域劃分、水系生成以及匯流模擬的基礎(chǔ)。由國(guó)際科學(xué)數(shù)據(jù)服務(wù)平臺(tái)下載分辨率為30 m的DEM數(shù)據(jù)。徐州市的土壤類型主要為潮土、砂礓黑土、紫色土、水稻土、脫鹽花堿土以及褐土，土壤空間分布來源于1∶100萬中國(guó)土壤數(shù)據(jù)庫和《徐州市土壤志》。依據(jù)土壤的滲透率，將其歸并為符合SCS模型土壤類型。

氣象數(shù)據(jù)獲取于徐州市水利局和氣象局，包括徐州站、藺家壩站、解臺(tái)閘站1963—2012年逐日、月最高、低氣溫、降水量、風(fēng)速、濕度、太陽輻射量等數(shù)據(jù)。利用3個(gè)站點(diǎn)的降水量的面積加權(quán)平均值求得年降雨理論頻率曲線，研究區(qū)降水頻率為10%，50%和90%時(shí)的降水量分別為1 050，803和635 mm。

1.3　研究方法

1.3.1SCS模型原理SCS模型是美國(guó)農(nóng)業(yè)部水土保持局開發(fā)并研制的流域水文模型，SCS模型由于綜合考慮到流域下墊面的特點(diǎn)(土壤類型、土地利用類型和前期土壤含水量等)，既可以計(jì)算人類活動(dòng)對(duì)徑流的影響，也可以建立水文模型參數(shù)和遙感信息之間的聯(lián)系，因而得到廣泛應(yīng)用。SCS模型的基本產(chǎn)流方程[13]為：

(1)

式中：P——單次降水的降水總量(mm)；Q——徑流量(mm)；S——流域當(dāng)時(shí)的可能最大滯留量(mm)。S主要與地表覆被條件和土壤相關(guān)，因其不易求，模型引入CN值以確定S。CN——反映降水前流域綜合特征的無量綱參數(shù)，取值范圍在0～100之間，與前期土壤濕潤(rùn)程度(AMC：AMCⅠ—干旱，AMCⅡ—平均，AMCⅢ—濕潤(rùn))、土壤類型和土地利用狀況等方面有關(guān)，可以通過模型提供的CN查算表獲得。CN值與S之間的關(guān)系為：

(2)

基于CN查算表和徐州地區(qū)的實(shí)際條件，確定了研究區(qū)中等前期土壤濕潤(rùn)度(AMCⅡ)條件下的不同土地利用所對(duì)應(yīng)的CN值(表1)。

表1　徐州市AMCⅡ條件下不同土地利用的CN值

注：A組以砂質(zhì)土為主；B組以沙壤土為主； C組以輕壤土為主；D組以黏土為主。

1.3.2模型參數(shù)驗(yàn)證選擇研究區(qū)內(nèi)唯一具有長(zhǎng)期水文資料的子流域房亭河流域?qū)δＰ瓦M(jìn)行參數(shù)驗(yàn)證。該子流域介于研究區(qū)內(nèi)的故黃河以北、京杭運(yùn)河以南，劉集閘站以上集水面積933 km2?；谏鲜鰯?shù)據(jù)獲取方式得到房亭河流域的土壤分類圖、土地利用分類圖和DEM，以1980—2005年流域年降水量和1993年的土地利用類型為輸入，模擬出流域1980—2005年的徑流量，與實(shí)測(cè)徑流量進(jìn)行比較(圖2)。選用線性回歸系數(shù)R2和Nash—Suttcliffe(NS)效率系數(shù)評(píng)價(jià)模型適應(yīng)性[14]。經(jīng)計(jì)算，模擬值和實(shí)測(cè)值的R2為0.86，NS為0.84，表明模型在研究區(qū)具有較好的適應(yīng)性。

圖2　房亭河流域的徑流模擬值與實(shí)測(cè)值

2結(jié)果與分析

2.1　土地利用變化對(duì)年平均徑流的影響

選取降水頻率為10%，50%和90%時(shí)的降水量，模擬流域在AMCⅡ條件下4期土地利用情景的徑流變化(表2)。結(jié)果表明： (1) 同一時(shí)期，隨著雨量的增大，徑流量和徑流系數(shù)呈增大趨勢(shì)，表明降水性質(zhì)在一定程度上決定著降水—徑流關(guān)系。 (2) 不同降水條件下，由建設(shè)用地增加主導(dǎo)的土地利用變化使得徑流深和徑流系數(shù)呈增加趨勢(shì)。1983—2013年，降水為豐、平、枯水期的徑流增加量分別46，42和38 mm，變化率分別為5.15%，6.42%和7.69%，徑流系數(shù)分別增加4%，6%和6%。 (3) 不同降水條件下，土地利用類型變化使徑流變化的絕對(duì)量和相對(duì)量呈相反的趨勢(shì)，絕對(duì)變化量表現(xiàn)為：豐水年>平水年>枯水年，相對(duì)變化量表現(xiàn)為：枯水年>平水年>豐水年。即隨著雨量的增大，徑流的絕對(duì)量增大，而土地利用變化導(dǎo)致徑流增幅的相對(duì)量呈減少趨勢(shì)。

表2　徐州市區(qū)設(shè)計(jì)年降雨量的年徑流深模擬結(jié)果(AMCⅡ條件下)

注：Q為年徑流深，C為年徑流系數(shù)。下同。

進(jìn)一步分析10 a尺度的徑流變化，以平水年為例，1983—1993年徑流深增加了5 mm，1993—2003年為16 mm，2003—2013年為21 mm。與土地利用類型的階段變化綜合分析可知，各種用地類型絕對(duì)變化量的最大值并非發(fā)生于徑流變化最大的2003—2013年期間，如1993—2003年建設(shè)用地增加214 km2，林地減少130 km2，而耕地和草地在1983—1993年減少量最多，分別為150和49 km2。表明整體的土地利用類型變化與各種類型之間的轉(zhuǎn)化對(duì)徑流的影響并非簡(jiǎn)單的線性相關(guān)，而是具有累積擴(kuò)大和耦合削漲效應(yīng)。2003年建設(shè)用地的比例達(dá)到21.9%，1993—2003年徑流深的增加值是1983—1993年的3.2倍。2013年建設(shè)用地的比例為24.7%，2003—2013年徑流深的增加值是1993—2003年的1.3倍。2003年后建設(shè)用地面積及其對(duì)徑流影響的相對(duì)量均呈減小趨勢(shì)，可見，20%的建設(shè)用地比是研究區(qū)徑流突變的閾值，這與Ng，Marsalek和Brun，Band[15-16]等人提出的不透水面積比率20%是徑流迅速增加的閾值的觀點(diǎn)相吻合。

此外，研究區(qū)總體的徑流系數(shù)都比較高，最小值為1983年90%降水條件下的0.78。究其原因一方面與研究區(qū)屬于城市區(qū)域，建設(shè)用地所占比例高(1983年建設(shè)用地比例已達(dá)10.16%)，產(chǎn)流量大；此外，高強(qiáng)度的土地開發(fā)利用程度和較高的耕地比例也是原因之一。與建設(shè)用地相比，耕地的高產(chǎn)流能力往往被忽視。而相關(guān)研究[17-18]證明，耕地由于極大地破壞了土壤結(jié)構(gòu)，促使土壤壓實(shí)和結(jié)皮，入滲速率和土壤蓄水含量降低，使得年徑流量和洪峰流量增加。

2.2　徑流的空間分布特征

在降水頻率50%、AMCⅡ條件下模擬了研究區(qū)1983，1993，2003，2013年4期土地利用狀況下年平均徑流深(圖3)。隨著時(shí)間的推移，各個(gè)時(shí)期徑流深高值區(qū)和低值區(qū)的相對(duì)中心位置沒有明顯變化，但空間范圍和面積發(fā)生了變化，徑流深的高值區(qū)不斷增加而低值區(qū)不斷減少。

徑流深的高值區(qū)(CN的高值區(qū))即產(chǎn)流量較大的區(qū)域是水體、建設(shè)用地區(qū)和耕地。建設(shè)用地主要分布于城市中心區(qū)(云龍、鼓樓、泉山區(qū))，以及賈汪和銅山的各級(jí)行政單元政治經(jīng)濟(jì)集中區(qū)，由于其不透水性而使得產(chǎn)流能力大大加強(qiáng)。水體一部分為自然河流湖泊，集中于研究區(qū)北部的南四湖區(qū)和故黃河沿線的湖泊、水庫，另一部分為人為活動(dòng)所致，集中于賈汪和銅山的采煤塌陷地。如由徐州市區(qū)最大的采煤塌陷地——賈汪區(qū)權(quán)臺(tái)礦和旗山礦采煤塌陷區(qū)改造而形成的潘安湖總面積達(dá)11 km2。水體因其自然屬性而有高的產(chǎn)流能力。徑流深低值區(qū)(CN的低值區(qū))是林地、草地等具有自然生態(tài)服務(wù)功能的區(qū)域，集中于植被覆蓋較好的低山丘陵地區(qū)，如大洞山(361 m)、泉山(238 m)和呂梁山(206 m)，以及為改善城市環(huán)境而增加和改造的各類城市公園、綠地。

圖3　研究區(qū)前期土壤濕潤(rùn)程度為平均狀況時(shí)的徑流深

2.3　不同土地利用類型的水文敏感性

土地利用變化對(duì)徑流的影響并非簡(jiǎn)單的線性相關(guān)，那么各種用地類型之間的相互轉(zhuǎn)化對(duì)產(chǎn)流量的貢獻(xiàn)有何差異？本研究在10 a時(shí)間尺度下分析不同土地利用類型的相互轉(zhuǎn)換對(duì)徑流的影響，以進(jìn)一步區(qū)分不同土地利用類型對(duì)水文效應(yīng)的敏感性。表3為降水頻率為50%條件下1983—1993年，1993—2003年，2003—2013年土地利用類型轉(zhuǎn)換所導(dǎo)致的徑流系數(shù)變化矩陣。從表3可以看出： (1) 各個(gè)時(shí)間段內(nèi)，林地向建設(shè)用地轉(zhuǎn)換產(chǎn)生的徑流系數(shù)增加值都最大，增幅在0.3以上；其次為林地向耕地、草地向建設(shè)用地、草地向耕地的轉(zhuǎn)換，徑流系數(shù)的增幅在0.18～0.3之間。 (2) 與徑流系數(shù)增加的用地轉(zhuǎn)換類型相反，建設(shè)用地向林地轉(zhuǎn)換使得徑流系數(shù)的減少值也是最大，減幅均≥0.3；其次為耕地向林地、建設(shè)用地向草地的轉(zhuǎn)換，減幅在0.2～0.3之間；再次為耕地向草地的轉(zhuǎn)換，減幅在0.1～0.2之間。 (3) 建設(shè)用地向耕地、草地向林地轉(zhuǎn)換會(huì)使得徑流系數(shù)增加，反之徑流系數(shù)減少，但變化的幅度比較小，在0.05左右。表明建設(shè)用地與耕地，林地與草地具有相似的產(chǎn)流功能。

林地和草地作為生態(tài)用地具有維持區(qū)域水生態(tài)平衡的功能。林地通常會(huì)減少流域的徑流量，而種草和綠化同樣具有減少年徑流量、攔蓄洪水的作用，天然林地和草地被農(nóng)業(yè)用地和建設(shè)用地取代將使得基流減少、地表產(chǎn)流增加?？梢娏帧⒉莸鼐哂姓乃拿舾行?，而建設(shè)用地和耕地具有負(fù)的水文敏感性。在國(guó)內(nèi)目前大規(guī)模的城市化進(jìn)程中，如何應(yīng)用土地利用類型水文敏感性的特點(diǎn)，通過規(guī)劃干預(yù)，構(gòu)建科學(xué)的城市用地空間結(jié)構(gòu)，緩解土地利用產(chǎn)生的負(fù)向水效應(yīng)，重建與自然平衡的城市規(guī)劃與發(fā)展理念，值得深入研究。

表3　各階段土地利用類型轉(zhuǎn)換的徑流系數(shù)變化

2.4　不同前期土壤濕潤(rùn)程度下的徑流變化

前期土壤濕潤(rùn)程度是影響降水—徑流關(guān)系的又一個(gè)重要因素。通常，對(duì)一特定流域，植物截留、填洼可以近似視為一個(gè)常數(shù)。而下滲量在土壤類型類、土地利用方式已確定的情況下，主要取決于前期土壤濕潤(rùn)程度(AMCⅠ—干旱，AMCⅡ—平均，AMCⅢ—濕潤(rùn))。表4為1983—2013年50%降水頻率條件、不同前期土壤濕潤(rùn)程度、不同土地利用輸入下的徑流模擬狀況。

表4　不同前期土壤濕潤(rùn)程度下的徑流深變化

由表4可知： (1) 不同土壤前期土壤濕潤(rùn)程度，同一土地利用類型時(shí)徑流的產(chǎn)出量表現(xiàn)為：AMCⅠAMCⅡ>AMCⅢ。10 a時(shí)間尺度下，AMCⅠ條件下徑流系數(shù)的增加值均從1%增加到3%，4%；AMCⅡ時(shí)徑流系數(shù)的增加值從1%增加到2%，3%；AMCⅢ時(shí)徑流系數(shù)的增加值從0.04%增加到1%，2%。即土壤濕潤(rùn)程度越干，土地利用變化對(duì)徑流的影響也越大；土壤濕潤(rùn)時(shí)，會(huì)弱化土地利用類對(duì)徑流的影響。

3結(jié) 論

(1) 1983—2013年，降水為豐、平、枯水期的徑流分別增加46，42和38 mm。隨著雨量的增大，徑流的絕對(duì)量增大，而土地利用變化導(dǎo)致徑流增幅的相對(duì)量呈減少趨勢(shì)。1993—2003年徑流深的增加值是1983—1993年的3.2倍，2003年建設(shè)用地比超過20%，成為徑流突變的閾值。

(2) 徑流深的變化范圍為299～800 mm，產(chǎn)流量較大的區(qū)域是水體、建設(shè)用地區(qū)、耕地以及煤礦區(qū)，產(chǎn)流量較小的是林地、草地等區(qū)域。

(3) 林地與建設(shè)用地之間轉(zhuǎn)換導(dǎo)致徑流系數(shù)的變化幅度最大，超過0.3。其次為林地向耕地、草地向建設(shè)用地、草地向耕地的轉(zhuǎn)換。

(4) 不同土壤濕潤(rùn)程度下徑流增加的幅度表現(xiàn)為：AMCⅠ>AMCⅡ>AMCⅢ。土壤濕潤(rùn)程度越干，土地利用變化對(duì)徑流的影響也越大；土壤濕潤(rùn)時(shí)，會(huì)弱化土地利用類對(duì)徑流的影響。

總之，降水和土地利用、土壤類型、前期土壤濕潤(rùn)程度等流域下墊面因素綜合著影響區(qū)域降水—徑流關(guān)系。降水的豐枯在一定程度上決定著徑流的多少。而城市化進(jìn)程中建設(shè)用地的增加是近年來徑流增加的主要原因。

[參考文獻(xiàn)]

[1]Camorani G, Castellarin A, Brath A. Effects of land-use changes on the hydrologic response of reclamation systems[J]. Physics and Chemistry of the Earth, 2005,30(8):561-574.

[2]徐光來,許有鵬,徐宏亮.城市化水文效應(yīng)研究進(jìn)展[J].自然資源學(xué)報(bào),2010,25(12):2171-2178.

[3]張建云.城市化與城市水文學(xué)面臨的問題[J].水利水運(yùn)工程學(xué)報(bào),2012(1):1-4.

[4]顏文濤,周勤,葉林.城市土地使用規(guī)劃與水環(huán)境效應(yīng):研究綜述[J].重慶師范大學(xué)學(xué)報(bào)：自然科學(xué)版,2014,31(3):35-41.

[5]趙安周,朱秀芳,史培軍，等.國(guó)內(nèi)外城市化水文效應(yīng)研究綜述[J].水文,2013，33(5):16-22.

[6]史培軍,袁藝,陳晉.深圳市土地利用變化對(duì)流域徑流的影響[J].生態(tài)學(xué)報(bào),2001,21(7):1041-1049.

[7]袁建新,王壽兵,王祥榮，等.基于土地利用/覆蓋變化的珠江三角洲快速城市化地區(qū)洪災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)驅(qū)動(dòng)力分析:以佛山市為例[J],復(fù)旦大學(xué)學(xué)報(bào)：自然科學(xué)版,2011,50(2):238-244.

[8]高曉薇,劉家宏.深圳河流域城市化對(duì)河流水文過程的影響[J].北京大學(xué)學(xué)報(bào)：自然科學(xué)版,2012，48(1):153-159.

[9]許有鵬,丁瑾佳,陳瑩.長(zhǎng)江三角洲地區(qū)城市化的水文效應(yīng)研究[J].水利水運(yùn)工程學(xué)報(bào)，2009(4):67-73.

[10]程江,楊凱,劉蘭嵐，等.上海中心城區(qū)土地利用變化對(duì)區(qū)域降雨徑流的影響研究[J].自然資源學(xué)報(bào),2010,25(6):914-925.

[11]李倩.秦淮河流域城市化空間格局變化及其水文效應(yīng)[D].江蘇 南京：南京大學(xué),2012.

[12]劉玉明,張靜,武鵬飛，等.北京市媯水河流域人類活動(dòng)的水文響應(yīng)[J].生態(tài)學(xué)報(bào),2012,32(23):7549-7557.

[13]袁作新.流域水文模型[M].北京：水利電力出版社,1990.

[14]曹雋雋,周勇,吳宜進(jìn)，等.江漢平原土地利用演變對(duì)區(qū)域徑流量影響[J].長(zhǎng)江流域資源與環(huán)境,2013,22(5):610-617.

[15]Brun S E, Band L E. Simulating runoff behavior in an urbanizing watershed[J]. Computers, Environment and Urban Systems, 2000,24(1):5-22.

[16]Ng H Y F, Marsalek J. Simulation of the effects of urbanization on basin streamflow[J]. Journal of the American Water Resources Association, 1989,25(5):117-124.

[17]Sullivan A, Ternan J L, Williams A G. Land use change and hydrological response in the Camel catchment, Cornwall[J]. Applied Geography, 2004,24(2):119-137.

[18]Moussa R, Voltz M, Andrieux P. Effects of the spatial organization of agricultural management on the hydrological behaviour of a farmed catchment during flood events[J]. Hydrological Processes, 2002, 16(2): 393-412.

Effects of Land Use Change on Runoff in Xuzhou City

XUE Lifang, YU Hongxue, ZHENG Qingqing, JIANG Yan

(TheSchoolofResourceandGeo-Science,ChinaUniversityofMiningandTechnology,Xuzhou,Jiangsu221116,China)

Abstract：[Objective] To study the influence of land use change on the runoff in Xuzhou City from 1983 to 2013, and provide reference for water resources utilization and protection and land use structure adjustment in the city. [Methods] Using the data of land use change derived from Landsat TM/ETM+, the spatiotemporal characteristics of runoff were simulated using soil conservation service hydrological model(SCS). [Results] (1) In the years with abundant, normal and scarce rainfalls, the annual runoff depth was found increased by 46, 42, and 38 mm, respectively; (2) The runoff depth ranged from 299 mm to 800 mm. (3) The runoff coefficient was found with the most significant variation as high as 0.3, when forest was transformed to construction lands, other transformation ranged from 0.1 to 0.3; (4) The averaged increases of runoff on different soil moisture conditions ranked as: AMCⅠ>AMCⅡ>AMCⅢ. [Conclusion] The increase of construction land was the major factor that resulted in the increase of the runoff in recent years. The percentage of construction land reached the threshold value of 20% in 2003, which corresponded to the runoff inflection point. Water-covered land, construction land, farmland, and coal mining land were the types with high depth value of runoff, whereas, forest and grass land has the low runoff depth. The transformation from forest to construction land caused the most significant increase of runoff coefficient.

Keywords:land use change; runoff; SCS model; Xuzhou City

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1000-288X(2015)02-0027-06

中圖分類號(hào)：P343.9

收稿日期：2014-07-05修回日期：2014-09-13