江蘇省降水產(chǎn)流下墊面調(diào)查統(tǒng)計及變化情勢

陸 楠， 毛媛媛， 蘭 林， 張 穎

(江蘇省水利工程規(guī)劃辦公室， 江蘇 南京 210029)

1 概 述

下墊面是降雨產(chǎn)流計算的基礎，是水資源、水生態(tài)狀況評價的主要依據(jù)，是水利規(guī)劃的重要支撐，也是河湖水域和水利工程管理的重要參考。摸清降水產(chǎn)流下墊面情況，對科學評估區(qū)域洪澇風險、編制防洪、治澇、水資源、水生態(tài)等相關規(guī)劃，以及落實主體功能區(qū)劃，加強水生態(tài)空間管控等具有重要意義[2]。

為滿足水文分析計算、水資源評價和相關水利規(guī)劃編制需要，江蘇省曾開展過多次下墊面的調(diào)查統(tǒng)計工作，如1978年利用土地利用資料，采用統(tǒng)計分析的方法形成全省下墊面成果；2000年采取調(diào)查統(tǒng)計和衛(wèi)片解譯相結合的方法，形成全省水資源地表屬性調(diào)查成果。由于數(shù)據(jù)來源、分類標準、調(diào)查統(tǒng)計方法不同等原因，各成果之間沒有較好的銜接性和延續(xù)性，在下墊面數(shù)據(jù)的定期更新和應用中存在很多問題。

本文根據(jù)降水產(chǎn)流下墊面分類需求，從提高下墊面成果的可靠性、延續(xù)性和便于下墊面數(shù)據(jù)常態(tài)化更新出發(fā)，對數(shù)據(jù)源選取、分類標準確定、調(diào)查統(tǒng)計方法等方面進行分析探討，并應用于江蘇省降水產(chǎn)流下墊面調(diào)查統(tǒng)計，形成下墊面成果，并對近年來江蘇省下墊面變化情勢進行分析，為降水產(chǎn)流下墊面調(diào)查統(tǒng)計提供新的思路和方法。

2 降水產(chǎn)流下墊面分類

根據(jù)各領域需求及研究目的，下墊面有不同的劃分方式，降水產(chǎn)流下墊面是基于不同下墊面產(chǎn)流特性對下墊面進行分類。產(chǎn)流是指降雨量降落至下墊面后，扣除損失形成凈雨的過程[3]。不同下墊面產(chǎn)流機理不同，江蘇省在降雨產(chǎn)流計算時，通常將下墊面分為水面、建設用地、水田、旱地4類。

(1)水面

水面指長年被水覆蓋的土地，通常包括河流、湖泊、水庫、水塘、溝渠等。水面產(chǎn)流(凈雨深)主要受降雨量和蒸發(fā)量影響。

(2)城鎮(zhèn)建設用地

1.3 監(jiān)測指標 所有入組患者均深靜脈穿刺置管，留置導尿接精密計尿器，統(tǒng)計T0(入組時)、T1(3d)、T2(5d)各時間段血壓、心率、24h尿量，抽靜脈血查血鉀、血肌酐（Scr）、尿素氮（BUN）、pro-BNP 等，根據(jù)MDRD方程估計腎小球濾過率 （eGFR(ml/(min·1.73m2))=175×(Scr/88.4)-1.154×年齡-0.203），如為女性，計算值再乘以0.742[5]。記錄兩組患者平均呋塞米使用劑量，統(tǒng)計ICU住院時間、總住院時間及統(tǒng)計28d病死率。

城鎮(zhèn)建設用地指由于開發(fā)利用硬質(zhì)化程度比較高的土地，包括城鎮(zhèn)、道路、工況設施用地等。城鎮(zhèn)建設用地分為透水面和不透水面，其產(chǎn)流量可分別計算。

城鎮(zhèn)建設用地產(chǎn)流除降雨量外，主要受降雨初期因下墊面植物截流、下滲、填洼等造成的降雨損失量影響，也可采用扣除初損量計算，初損值根據(jù)城鎮(zhèn)建設用地透水情況來設定。

(3)水田

水田指水稻田種植面積，水田產(chǎn)流主要受灌溉制度和灌溉方式影響，以水稻不同生長期的水稻田水深下限、水稻田適宜水深、水稻田雨后最大允許水深控制。在現(xiàn)有灌溉制度情況下[4]，以水田雨后水深為基礎，計算水田產(chǎn)流。

(4)旱地

除水面、城鎮(zhèn)建設用地、水田外的其他土地作為旱地。旱地產(chǎn)流計算可采用次降雨徑流相關法，建立次降雨徑流相關關系進行計算，也可根據(jù)區(qū)域旱地產(chǎn)流特點，采用新安江模型等產(chǎn)流模型，設定合適的參數(shù)計算。

根據(jù)《江蘇省第三次水資源調(diào)查評價成果》，2000—2016年各下墊面平均年徑流系數(shù)最大的是城鎮(zhèn)建設用地，為0.65，見表1。

表1 2000—2016年江蘇省不同下墊面平均徑流系數(shù)

3 下墊面調(diào)查統(tǒng)計

3.1 數(shù)據(jù)源選擇

以往的降水產(chǎn)流下墊面采用的數(shù)據(jù)源或是地方統(tǒng)計數(shù)據(jù)，或是通過相關衛(wèi)片資料解譯分析得到，一方面數(shù)據(jù)獲取需要花費大量的時間和人力，另一方面由于數(shù)據(jù)源不統(tǒng)一，成果不具備較好的時效性、延續(xù)性和銜接性。降水產(chǎn)流下墊面調(diào)查分析的數(shù)據(jù)源選取主要考慮：(1)滿足水利部門水資源評價及防洪、治澇、水資源等水利規(guī)劃產(chǎn)匯流分析工作需要；(2)數(shù)據(jù)來源可信，能準確反映全省下墊面情況；(3)數(shù)據(jù)時效性好，有定期更新、維護機制，便于成果相應的動態(tài)更新。在現(xiàn)有國土、測繪、統(tǒng)計等不同部門的土地分類中，國土部門分類體系完整，易于根據(jù)具體需求進行歸并調(diào)整，數(shù)據(jù)來源真實可靠，數(shù)據(jù)內(nèi)容全面詳實且數(shù)據(jù)每年更新，滿足降水產(chǎn)流下墊面統(tǒng)計及數(shù)據(jù)更新、維護的需求。本次采用國土部門《江蘇省2012年土地利用變更調(diào)查成果》作為基礎數(shù)據(jù)源，對江蘇省降水產(chǎn)流下墊面進行統(tǒng)計分析。

依據(jù)中華人民共和國質(zhì)量監(jiān)督檢驗檢疫總局和中國國家標準化管理委員會聯(lián)合發(fā)布的《土地利用現(xiàn)狀分類》 (GB/T 21010-2007) 標準，國土土地利用分類包含12個一級類、57個二級類。實際工作中，為銜接農(nóng)村土地調(diào)查中調(diào)查比例尺限制等相關具體問題，將相關分類進行歸并，歸并后的土地利用分類包含8個一級類和38個二級類。

3.2 調(diào)查統(tǒng)計方法

以江蘇省國土部門2012年全省土地利用變更調(diào)查成果為基礎數(shù)據(jù)源，按照降水產(chǎn)流下墊面分類需求，參照土地利用分類標準，在初步確定分類統(tǒng)計原則的基礎上，運用GIS、遙感影像處理、數(shù)據(jù)庫統(tǒng)計分析等技術手段，對水面、城鎮(zhèn)建設用地、水田、旱地4類下墊面進行統(tǒng)計分析，形成江蘇省降水產(chǎn)流下墊面分類成果。

(1)分類統(tǒng)計原則

采用《江蘇省2012年土地利用變更調(diào)查成果》中土地利用8個一級類、38個二級類成果，按照土地的降水產(chǎn)流特性，初步建立水面、城鎮(zhèn)建設用地、水田、旱地4類降水產(chǎn)流下墊面與國土土地分類的對應關系[5]。水面對應國土土地利用的水域及水利設施用地1個一級分類，涉及河流、湖泊、水庫、坑塘、內(nèi)陸灘涂5個二級分類；城鎮(zhèn)建設用地對應交通運輸用地、城鎮(zhèn)村及工礦用地2個一級分類，涉及鐵路、公路、城市、建制鎮(zhèn)等8個二級分類；水田對應耕地1個一級分類，涉及水田1個二級分類；旱地對應耕地、園地、林地等全部8個一級分類，涉及24個二級分類，根據(jù)初步調(diào)查分析，農(nóng)村道路一般較窄，且周邊基本為農(nóng)田；村莊中除部分居民點外，包括大量宅基地等其他用地，考慮其降水產(chǎn)流特征，將交通運輸用地中的農(nóng)村道路和城鎮(zhèn)村及工礦用地中的村莊和采礦用地統(tǒng)計入旱地類別。

(2)典型分析

根據(jù)初步建立的降水產(chǎn)流下墊面分類與國土土地利用分類對應關系，分別選取淮安市漣水縣和揚州市寶應縣作為平原區(qū)及平原水網(wǎng)圩區(qū)典型區(qū)域，統(tǒng)計降水產(chǎn)流下墊面情況(2012年)，并通過與《江蘇省水資源地表屬性調(diào)查成果》(2000年)進行對比(見表2)，分析成果合理性。2012年漣水縣和寶應縣建設用地比例與2000年相比分別增加1.3%和1.7%，水田比例與2000年基本接近，水面比例分別增加了2%和8.1%，旱地面積分別減少了2.5%和5.5%。城鎮(zhèn)面積比例增加符合近年來城鎮(zhèn)化建設的實際情況，水田面積基本接近也與水田種植面積相對穩(wěn)定的狀況一致，而水面面積增加與水面面積相對穩(wěn)定的情況不符，需要對水面統(tǒng)計類別做進一步分析。

表2 典型區(qū)域降水產(chǎn)流下墊面統(tǒng)計成果對比

依據(jù)《土地利用現(xiàn)狀分類》 (GB/T 21010—2007)，坑塘水面為自然或人工開挖的面積較小的水面，主要用于水產(chǎn)養(yǎng)殖或農(nóng)作物種植，存在季節(jié)性干枯，因此將坑塘水面全部列入水面與水面降水產(chǎn)流特性不符[6]。通過對多個年份全省坑塘水面影像對此分析，將0.02 km2以上的坑塘水面計入水面，其余坑塘水面計入旱地。

(3)數(shù)據(jù)復核

利用江蘇省水利普查成果、江蘇省基礎測繪數(shù)字線劃圖面狀水系成果、江蘇省省級基礎測繪數(shù)字正射影像圖成果、江蘇省統(tǒng)計年鑒、江蘇省農(nóng)村統(tǒng)計年鑒等，應用Arcgis軟件，結合衛(wèi)星影像、數(shù)據(jù)庫統(tǒng)計分析等，并通過野外調(diào)查、測量，對骨干河道、主要湖泊、典型城鎮(zhèn)、村莊、道路、水田分類統(tǒng)計成果的合理性進行復核分析。

按照土地降水產(chǎn)流特性，經(jīng)典型分析、數(shù)據(jù)復核，降水產(chǎn)流下墊面分類與國土土地利用分類對應關系見表3。

表3 降水產(chǎn)流下墊面分類與國土土地利用分類對應關系

3.3 降水產(chǎn)流下墊面成果

按照全省水利計算分區(qū)面積10.26 km2統(tǒng)計全省降水產(chǎn)流下墊面成果，其中水面面積1.76萬km2，占全省總面積的17.1%；建設用地面積0.88萬km2，占全省總面積的8.5%；水田面積2.77 km2，占全省總面積的27.0%；旱地面積4.86萬km2，占全省總面積的47.4%。行政分區(qū)中，水面面積比例最大的是蘇州，為38.8%，最小為徐州，為7.0%；建設用地比例最大的是蘇州，為19.3%，最小為宿遷，為4.4%；水田面積比例最大的是泰州，為42.9%，最小為蘇州，為13.0%；旱地面積比例最大的是徐州，為69.8%，最小為蘇州，為28.9%。

4 下墊面變化情勢分析

將調(diào)查統(tǒng)計得到的2012年江蘇省降水產(chǎn)流下墊面分類面積與《江蘇省水資源地表屬性調(diào)查成果》2000年對應下墊面分類成果進行對比，水面、建設用地、水田面積均有增加，占全省面積的比例分別增加0.2%，5.2%，3.9%，旱地面積則相應減少，占全省面積的比例減少9.2%，見圖1。建設用地面積增加和城鎮(zhèn)化進程密切相關，隨著經(jīng)濟社會發(fā)展和城鎮(zhèn)化進程加快，城市面積持續(xù)增加[7]。根據(jù)江蘇省統(tǒng)計年鑒數(shù)據(jù)，2018年江蘇省城市總面積比2000年增加37 259 km2，見圖2。地級行政區(qū)城鎮(zhèn)建設用地面積均有不同程度增加，年平均增長率5.4%，其中南京、無錫、常州、蘇州、南通、揚州等市增幅達2倍以上，見圖3。水田面積增加則和近年來蘇北地區(qū)旱改水推行有關，蘇北各市水田面積總體呈增加趨勢。

圖1 江蘇省降水產(chǎn)流下墊面面積變化

圖2 江蘇省城市面積變化趨勢

圖3 江蘇省行政分區(qū)城鎮(zhèn)建設用地面積變化

下墊面變化對降雨產(chǎn)匯流有直接影響，根據(jù)《江蘇省第三次水資源調(diào)查評價成果》，江蘇省2001—2016年系列徑流系數(shù)為0.31，1956—2000年系列徑流系數(shù)為0.27，各地級行政區(qū)徑流系數(shù)均相應提高，反映了城鎮(zhèn)建設用地等下墊面變化對降雨產(chǎn)流的影響，見圖4。

5 結 語

下墊面是降雨產(chǎn)流計算的基礎，下墊面變化與降雨產(chǎn)匯流規(guī)律改變、洪澇災害發(fā)生等有密切關系。采用國土土地利用變更數(shù)據(jù)作為基礎數(shù)據(jù)源，根據(jù)土地的降雨產(chǎn)流特性，建立降雨產(chǎn)流下墊面與土地分類之間的對應關系，確定分類統(tǒng)計原則，統(tǒng)計形成江蘇省降水產(chǎn)流下墊面分類成果，為降水產(chǎn)流下墊面調(diào)查統(tǒng)計提供新的思路和方法。為及時反映下墊面變化情況，掌握其變化情勢，需要建立下墊面動態(tài)更新機制，并結合水資源、生態(tài)保護等新需求進一步研究下墊面分類，為防洪、治澇、水資源、水生態(tài)等相關規(guī)劃及河湖管理、水生態(tài)空間預警管控等提供基礎支撐。