Predicting the impact of urbanization on the hydrology of peri-urban catchments remains a challenge. Using data from nine streamflow gauges installed in a small Portuguese catchment, this study investigates the streamflow responses over a three-year period. The catchment comprises unique nested sub-catchments, characterized by (1) varying proportions of non-urban land-use (17-97%) and impermeable surfaces (6-36%), distances between the urban areas and the stream network, and storm drainage systems (piped vs dispersed); and overlying distinct lithologies consisting of sandstone and limestone. The results show that in the peri-urban catchment (39% urban and 22% impervious surfaces), most water infiltrated and annual storm runoff varied between 9-13% of rainfall. In urban sub-catchments (≈50% urban), 29% of rainfall became storm runoff on sandstone and 17% on limestone. In sub-catchments with more than 80% forest, storm runoff coefficients were averaged 6% independent of the lithology. Sub-catchments with storm runoff drainage systems and downslope urban areas had shorter response times (<20 min) than dispersed urban sub-catchments, in which part of the runoff infiltrated, and the response time was up to 1h. Baseflow contributed between 25-33% upstream and 37-38% downstream of the sandstone total runoff, but was less than 5% in limestone areas independent of location. Hydrological impacts of urbanization may be minimized in planning through disconnecting the urban areas from the stream network thereby enabling runoff from impervious areas to infiltrate into the soil in downstream forest patches before reaching the stream.

中文翻译：

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城郊开发和岩性对地中海流域河流的影响

预测城市化对城郊集水区水文的影响仍然是一个挑战。本研究使用安装在葡萄牙一个小型集水区的九个流量测量仪的数据，调查了三年期间的流量响应。流域包括独特的嵌套子流域，其特点是 (1) 不同比例的非城市土地利用 (17-97%) 和不渗透表面 (6-36%)、城市地区与河流网络之间的距离，以及雨水排放系统（管道与分散）；和上覆由砂岩和石灰岩组成的不同岩性。结果表明，在城郊集水区（39% 的城市和 22% 的不透水表面），大部分渗入水和年暴雨径流在降雨量的 9-13% 之间变化。在城市子流域（≈50% 城市），29% 的降雨在砂岩上变成风暴径流，在石灰岩上变成 17%。在森林覆盖率超过 80% 的子流域中，独立于岩性的风暴径流系数平均为 6%。具有雨水径流排水系统和下坡城区的子汇水面积比分散的城市子汇水面积更短（<20 分钟），其中部分径流渗透，响应时间长达 1 小时。基流在砂岩总径流的上游贡献了 25-33%，下游贡献了 37-38%，但在与位置无关的石灰岩地区则不到 5%。城市化的水文影响可以在规划中通过将城市地区与河流网络断开连接来最小化，从而使不透水区域的径流在到达河流之前渗透到下游森林斑块的土壤中。在森林覆盖率超过 80% 的子流域中，独立于岩性的风暴径流系数平均为 6%。具有雨水径流排水系统和下坡城区的子汇水面积比分散的城市子汇水面积更短（<20 分钟），其中部分径流渗透，响应时间长达 1 小时。基流在砂岩总径流的上游贡献了 25-33%，下游贡献了 37-38%，但在与位置无关的石灰岩地区则不到 5%。城市化的水文影响可以在规划中通过将城市地区与河流网络断开连接来最小化，从而使不透水区域的径流在到达河流之前渗透到下游森林斑块的土壤中。在森林覆盖率超过 80% 的子流域中，独立于岩性的风暴径流系数平均为 6%。具有雨水径流排水系统和下坡城区的子汇水面积比分散的城市子汇水面积更短（<20 分钟），其中部分径流渗透，响应时间长达 1 小时。基流在砂岩总径流的上游贡献了 25-33%，下游贡献了 37-38%，但在与位置无关的石灰岩地区则不到 5%。城市化的水文影响可以在规划中通过将城市地区与河流网络断开连接来最小化，从而使不透水区域的径流在到达河流之前渗透到下游森林斑块的土壤中。独立于岩性的风暴径流系数平均为 6%。具有雨水径流排水系统和下坡城区的子汇水面积比分散的城市子汇水面积更短（<20 分钟），其中部分径流渗透，响应时间长达 1 小时。基流在砂岩总径流的上游贡献了 25-33%，下游贡献了 37-38%，但在与位置无关的石灰岩地区则不到 5%。城市化的水文影响可以在规划中通过将城市地区与河流网络断开连接来最小化，从而使不透水区域的径流在到达河流之前渗透到下游森林斑块的土壤中。独立于岩性的风暴径流系数平均为 6%。具有雨水径流排水系统和下坡城区的子汇水面积比分散的城市子汇水面积更短（<20 分钟），其中部分径流渗透，响应时间长达 1 小时。基流在砂岩总径流的上游贡献了 25-33%，下游贡献了 37-38%，但在与位置无关的石灰岩地区则不到 5%。城市化的水文影响可以在规划中通过将城市地区与河流网络断开连接来最小化，从而使不透水区域的径流在到达河流之前渗透到下游森林斑块的土壤中。具有雨水径流排水系统和下坡城区的子汇水面积比分散的城市子汇水面积更短（<20 分钟），其中部分径流渗透，响应时间长达 1 小时。基流在砂岩总径流的上游贡献了 25-33%，下游贡献了 37-38%，但在与位置无关的石灰岩地区则不到 5%。城市化的水文影响可以在规划中通过将城市地区与河流网络断开连接来最小化，从而使不透水区域的径流在到达河流之前渗透到下游森林斑块的土壤中。具有暴雨径流排水系统和下坡城区的子汇水面积比分散的城市子汇水面积更短（<20 分钟），其中部分径流下渗，响应时间长达 1 小时。基流在砂岩总径流的上游贡献了 25-33%，下游贡献了 37-38%，但在与位置无关的石灰岩地区则不到 5%。城市化的水文影响可以在规划中通过将城市地区与河流网络断开连接来最小化，从而使不透水区域的径流在到达河流之前渗透到下游森林斑块的土壤中。基流在砂岩总径流的上游贡献了 25-33%，下游贡献了 37-38%，但在与位置无关的石灰岩地区则不到 5%。城市化的水文影响可以在规划中通过将城市地区与河流网络断开连接来最小化，从而使不透水区域的径流在到达河流之前渗透到下游森林斑块的土壤中。基流在砂岩总径流的上游贡献了 25-33%，下游贡献了 37-38%，但在与位置无关的石灰岩地区则不到 5%。城市化的水文影响可以在规划中通过将城市地区与河流网络断开连接来最小化，从而使不透水区域的径流在到达河流之前渗透到下游森林斑块的土壤中。