近几十年来,我国长三角地区城市化进程逐渐加快,大量的稻田向较“干”的城市用地转化,导致其生态服务功能衰退,进而对该地区水循环过程产生直接或者间接的影响。目前有大量的研究关注城市化带来的水文响应,然而下垫面变化下的水文干扰机制与过程尚不明确。蒸散作为水循环过程中重要一环,其变化趋势揭示了下垫面变化对不同尺度水平衡的扰动机理。因此本文从蒸散入手,选择了受人类活动影响显著、城市化程度高、土地利用/覆被变化明显的长三角地区典型流域——秦淮河流域为研究区,建立适用于该流域的分布式水文模型MIKE SHE,量化和评估不同时期土地利用类型在不同时间尺度和空间尺度上水文要素的动态变化;聚焦洪水径流的变化,构建合理的土地利用情景,探究稻麦轮作田转为城市用地对流域水量平衡的影响。主要研究结论如下:(1)综合采用地面观测与遥感监测数据,基于MIKE SHE模型,探讨了准确估算流域实际蒸散发的技术与方法,详细模拟了包括蒸散、径流过程、土壤水分以及地下水在内的全水文过程。位于江苏省农科院白马实验基地的通量塔实测的水稻日蒸散数据(2016-2017年)与模型模拟值决定系数(R~2)达到0.72;武定门水文站实测月径流值与模型模拟值在率定期(1991-1994年)和验证期(1995-1999年)R~2分别达到0.89和0.74,纳什系数(Nash)分别达到0.79和0.64。(2)稻麦轮作田转为不透水层不仅对流域总蒸散量有影响,而且对其分配也有显著的影响。蒸散不同组分呈现出相反的变化趋势:植被蒸腾T、冠层截留E_i以及土壤蒸发E_s的总减少量大约是积水蒸发E_p总增加量的2.5倍,这导致了整个流域的总实际蒸散量以每年5mm(单位面积)的速度呈现显著的下降趋势(p=0.01)。另外将稻麦轮作田改造为城市用地比起其他土地利用的转变会产生更大的水文效应,且这种差异在水稻生长季最为明显。由于目前大部分的遥感技术和水文模型较少能模拟或估算出实际蒸散及其分量的这种变化,因此认为在模拟预测变化环境下(如城市化)流域水循环过程中,应特别强调植被变化的重要性。(3)通过模拟分析城市化对单次暴雨-径流过程、日径流量、干湿季径流量以及土壤含水量的影响,揭示了稻麦轮作田蒸散变化影响流域产流过程的关键驱动。研究发现,城市化高的情景(LU2011)下汛期流量和极端流量均高于城市化低(LU2000)的情景,城市化增强了水文极值事件发生的概率。与LU2000相比,LU2011情景下50年一遇的洪水流量增幅为10.2%,而2年一遇的洪水流量增幅则高达33.6%,说明流域土地利用变化对小量级洪水的影响更加显著。前期土壤水分含量越高,雨水产流能力越强,枯水径流和洪峰径流则越高,而且枯水径流增加趋势更为明显,说明洪峰流量除了与地表入渗速率有关外,还受前期土壤含水量影响。因此,大范围稻麦轮作田转为城市用地后,实际蒸散减少,降低了稻田湿地的“生物排水”功能,导致土壤含水量增大,加上不透水面增加,在流域尺度上极易加剧洪涝风险。研究还发现,原下垫面是森林或稻田湿地的城市化地区,不仅极端降水事件更易引发流域洪涝灾害,而且常规降水也可能导致极端水文效应。(4)基于不同土地利用数据构建MIKE SHE模型,模拟2000-2013年径流量、实际蒸散量、土壤含水量、下渗以及其他水文要素的动态变化,研究流域尺度下不同城市化水平地表水量平衡过程及其对土地利用变化的响应规律。结果表明随着城市化的扩张(LU2000→LU2004→LU2007→LU2011),稻麦轮作田转为城市用地通过影响地表蒸散导致流域年水量平衡发生明显改变,年实际蒸散占降水量的相对值(ET_a/P)降低(62.9%-49.4%),雨水入渗量亦呈现出逐渐减少的趋势(604mm/year-560mm/year)。与此相反的是年产水量占降水量的相对值(Q/P)则呈增加趋势(40.2%-49.2%),土壤相对含水量也增大(37.2%-37.6%)。这表明,稻麦轮作田转为城市用地引起的实际蒸散减少是流域年总径流、基流和暴雨径流增加的主要原因。