不同性质土壤径流特征对稀遇极端降水事件的响应研究
摘要
上海地区常因台风、梅雨、强对流天气产生暴雨、大暴雨或特大暴雨,积水受淹事件时有发生.特别当遭遇低频高强度降水时,更是城区、郊区普遍受涝,给排水除涝系统增加很大压力.考虑到降水受淹是因为地表径流不能被及时排除引发,客观评估地表径流对极端强降水事件影响的响应,不仅有助于气象业务与服务中对极端或超常气象事件的性质进行快速识别与定量界定,还能为防洪排涝决策提供帮助.为此本工作对如下方面进行了研究:一是根据1966-2009年降水资料,利用多种方法统计建立上海各地时段最大降水强度概率分布适线模型,分析比较不同预设风险上海各地最大降水强度的地区分布特征,确定极端降水事件的地区阈值及发生情况,结合日降水量>=100mm年频数概率特征,分析了历年最强降水事件危险性的时间变化;二是根据上海地区野外人工模拟降水试验建立的土壤渗流模型,计算分析不同类型及前期墒情土壤对不同预设风险降水强度特别是稀遇极端降水事件响应情况.研究结果表明:1)多种理论概率分布模型对上海各地1440分钟年最大降水强度的拟合相关系数普遍高于0.97,均通过K-S检验;2)各地最大降水强度时间变化,普遍存在不同时间尺度的变化特点.大暴雨频次及年降水最大值时间变化呈趋向小概率极端事件的特征,危险性增加.3)在预设小概率强降水风险下,极易产生大量地表径流,地表径流系数普遍在60%以上;随降水强度预设风险从高频至低频变化,降水径流系数由小变大;相同预设风险下,径流系数随土壤质地粘重度及墒情的增加而加大.地表径流是气候系统中水分循环的重要分量,又与暴雨灾害密切有关,本工作研究揭示,上海地区时段年最大降水强度风险时间变化有趋向小概率的特征,表明发生低频极端降水事件的可能性变大,地表径流存在加大风险,建议开展本区域防洪排涝设施建设标准合理规划研究.