随中国城市化水平提高，大面积铺装路面、广场等使陆面宏观上呈破碎斑块，微观上具条带走向，自然条件下陆面连续分布的空间属性遭到破坏，导致陆面特征参数的空间变异剧增，而陆面糙率的高度变异会引发水文响应异常。降雨径流水文模型以坡度单因子模拟坡面汇流的流向及流量分配，其基本理论基础是认为降雨径流各流向方向上的陆面糙率是均一值，进而忽略陆面糙率对各流向流量分配的影响作用，这在理论上具有缺陷，尤其是模拟陆面糙率高度变异的现代流域会导致较大偏差。

项目组理论分析结合室内试验、现场应用等手段，取得了以下主要技术创新：

1.学术上提出方向性陆面糙率理论，表征现代城市化陆面条带分布情况下的糙率空间变异性，克服降雨径流过程研究中忽略糙率空间变异因素作用或只能简单处理其空间变异性的技术困难；建立水力学模型实验研究陆面糙率方向属性，调查并测定城市化陆面受土地利用/被覆状况影响形成条带分割、斑块分布格局状况，研究分布规律，测定陆面类型及物理性状；选取条带分布明显的典型城市陆面类型为原型，分析确定模型比尺，研究原型与模型的映射关系，模拟城市陆面，铺设实验水槽，建立水力模型；进行薄层水流水槽实验，实验研究揭示陆面糙率方向属性。

2.考虑方向性陆面糙率因素的降雨径流流向与流量分配数学模型建立，研究模拟城市地区地面条带走向格局地表，设计水力模型进行实验，实验中变化坡度、人工降雨雨量、雨强等因素，测定实验中各方向流量分配比例，研究方向性糙率因素作用在不同控制条件下对地表径流各方向流量分配的影响作用；率定糙率因素与径流各方向流量分配的定量关系，分析坡度等因素对这种定量关系的影响，实验分析方向性糙率对地表径流流向和流量分配影响规律。

3.多信息融合的降雨分布研究，融合气象、地表类型、地表高程等信息预测区域场次降水量分布，流域分布式地理因子信息(土地利用形式\类型、高程、坡度、坡向等)；融合气象、地表类型、地表高程等信息，建立融合多信息的降雨分布，结合降雨径流流向与流量分配数学模型，以提高区域雨洪资源化利用率。

项目取得的主要研究成果有：获授权发明专利5项、实用新型专利2项、专著2部、SCI收录论文9篇、EI收录论文1篇、中文核心论文2篇。

从2016年开始陆续将项目研究成果分别在山东、陕西的城市规划区、生态产业园区推广应用，累计推广面积15平方公里，现场实际的降雨洪水过程观测表明，该成果由于通过地表植被走向分布调节陆面糙率，从而能一定程度控制地表径流，显著提高雨洪资源化利用率，降低暴雨产生地表径流的比率，降低洪水灾害，有利于区域水土治理，改善水环境，应用对于中国大部分区域一方面缺水，而另一方面汛期洪涝灾害严重的现状提供了可选的缓解途径，在人与环境和谐社会建设、海绵城市建设中具有巨大社会效益，项目的推广应用具有示范意义。

成果说明

项目组在2016年开始，努力推广方向性陆面糙率理论的实际应用，最终得以在青岛卓禹项目管理咨询有限公司和杨凌归根生态农业科技有限公司推广应用，累计推广面积超过15平方公里。 杨凌归根生态农业科技有限公司从2016年起公司在杨凌红薯种植基地和甘谷驿果树种植区等两处，共计约12平方公里的区域，采用种植走向与区域地表径流流向呈一定角度（角度的大小根据地表坡度确定）的技术方法，以暴雨洪水防治、增大雨水利用效率为目标的土壤保护性植株走向分布模式扦插薯苗、栽植果树，应用结果显示在暴雨洪水发生时，采用本技术方法的坡面能

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