淮河水系综合治理的原则与关键措施研究

在全面考虑淮河流域水系变迁、自然灾害、水资源与环境问题的基础上,从流域可持续发展的角度,提出淮河水系综合治理的原则是上蓄、中疏、下导,关键措施包括中游河湖分家、下游直流入海、沂沐泗中蓄南下等。     

上海中心城区河流水系百年变化及影响因素分析

分析上海中心城区河流水系1860~2003年变化情况,研究表明:①140余年来中心城区有历史记载河流消失至少310条段,总长超520 km,水面积减少约10.46 km²,水面率下降3.61%。中心城区所在水利片河流水系结构破坏,水系分枝比受河道消亡影响明显降低,水系分维数异常;②中心城区河流水系阶段性集中消亡,消亡驱动力因消亡时期而异;③初步估算,140余年来中心城区河道槽蓄容量减少超过2 029×10⁴m3、单位面积可调蓄容量减少5.06×10⁴m³/km²。河道槽蓄容量较百年前减少超过80%,城市河网调蓄能力明显削弱,且1950~1990年市政雨水泵站累积增加数目与同期区域内河道累积消失数量、长度和槽蓄容量间均呈显著正相关性。     

20世纪30年代珠江三角洲平原河网结构重建及最大槽蓄容量

基于1954年美国陆军制图局编制的中国地形图、1930―1934年日军参谋本部所绘中国地形图、广东省水文志和研究区各县县志等历史文图资料,重建研究区20世纪30年代的河网模型,对传统农业末期平原河网水系进行高精度复原,计算其最大槽蓄容量并分析其区域特点。结果表明：1）20世纪30年代珠三角河网（除干流河道）的最大槽蓄容量为6.78亿~20.75亿m³,其极值为20.75亿m³,平均值为13.38万m³/km²。其中1级河道最大槽蓄容量占总量的33.5%~49.1%,对于整个河网的容蓄洪水能力及水资源调度能力影响更大。与现阶段不同,传统农业时代末期（20世纪30年代）珠三角河网的槽蓄容量与河网密度呈正相关,槽蓄容量的大小受河网密度的影响较为明显。2）20世纪30年代珠三角河网的形成与传统时期的农业开发有着密切的关系,当时的河网水系是自然发育与该时期围田业对其开发、围垦的共同结果,围田开发的兴修堤围、挑挖河道等活动对于河网的扩展及其最大槽蓄容量的增加具有客观上的促进作用。     

基于多指标综合的巢湖环湖区水系连通性评价

平原河网区河流水系密布,其水系连通性影响着流域河湖的蓄泄洪能力、水环境健康和水文过程。已有研究多基于水流阻力与图论、水文过程或基于水系格局的某些指标进行水系连通性评价,该文修正了基于水流阻力与图论的水系连通性计算方法,改进了基于水文过程的水文连通性计算公式,概括了表征河网连通程度的主要指标,得到水系格局连接度,在此基础上综合各指标构建指标体系,评价了巢湖环湖区5地区的水系连通性。结果表明,巢湖环湖区5地区中,肥西县的水系连通性最高,合肥市次之,肥东县最低。修正后的水系连通度能够更好地考虑到水流内部运输能力对水系连通性的影响,水文连通度反映了平原河网区水位对产流过程的影响,水系格局连接度则定量分析了河网的空间格局和地理连接,基于综合指标进行的水系连通性评价反映了巢湖环湖区5地区河网的实际状况,研究结果可以为平原河网区水系连通性研究提供参考。     

紫荆关流域下垫面变化对洪水的影响

选择大清河水系的紫荆关流域为研究区,分析了其下垫面变化趋势,根据大清河水系的水文气象特点,建立了考虑下垫面变化的超渗-蓄满耦合产汇流模型,并利用实测暴雨洪水资料进行了参数率定和模型验证.利用该模型研究了流域洪水对下垫面变化的响应.结果表明:下垫面变化导致洪峰和洪量变小,其对大洪水影响小,对中小洪水影响较大.对于10年一...     

云南五里冲盲谷水库喀斯特渗漏问题研究

五里冲水库是一个蒙自南溪河引蓄工程盲谷调节水库,它是解决蒙自县几十万亩良田灌溉和城镇居民及工业用水的重要水利工程。自１９５８年以来,有关设计单位曾对五里冲地区进行了３次大规模地质勘测和规划,但因库区含水层结构没有弄清而使工程迟迟不能上马。１９８９￣１９９０年,通过采用传统的水文地质工作方法与现代地下水示踪、水文地球化学、环境同位素和深洞探测技术等,综合研究了地下水系分布、含水层特性和地下水系排泄基     

西北格陵兰冰盖英格尔菲尔德地区冰面-冰前流域水系遥感监测

近年来格陵兰冰盖物质损失加速,冰面消融是造成冰盖物质损失的重要原因。每年消融期,西北格陵兰冰盖表面都会形成规模庞大、结构复杂的冰面水系,将大量冰面融水输送至冰盖边缘,汇集至冰前水系并最终进入大洋,显著影响冰盖物质平衡。然而,目前对西北格陵兰冰盖冰面水系与冰前水系的研究很少,冰面水系与冰前水系的形态结构特征尚不清楚。本研究选取2018年7—8月西北格陵兰盖英格尔菲尔德地区(面积4 624 km~2)12景10 m空间分辨率的Sentinel-2卫星遥感影像,增强河流横纵剖面特征,提取了西北格陵兰冰盖的冰面水系与冰前水系,并以水系密度与河流宽度为代表性指标,监测冰面水系与冰前水系动态变化。结果表明:在2018年消融期内,西北格陵兰冰盖形成了平行状的冰面水系和树枝状的冰前水系;冰面水系由低高程地区(800m)逐步向高高程地区(1000m)推进;流域出口附近冰前河河宽与冰面水系密度的变化具有较好的一致性,8月份的冰前水系新发育河宽较窄(10～30m)的冰前河,反映了冰面水系对冰前水系的供给作用。     

环嵩山地区史前时期聚落选址与水系关系研究

采用GIS空间分析方法,按照裴李岗、仰韶、龙山、夏商4个时期对环嵩山地区史前时期聚落选址与水系关系进行分析。结果表明:聚落选址与水系存在密切的关系:(1)聚落选址偏好最强的地区位于距河流水平距离为200~300 m的地区,聚落分布数量随着距离水系水平距离的增大而减少,而且聚落选址距离水系的水平距离基本不超过3 km。(2)距离水系垂直距离为20 m的范围内是聚落选址偏好程度最强的地区,聚落分布数量随着距离河流垂直距离的增加而减少,距离水系垂直距离太大,不利于古人取水,垂直距离超过40 m无聚落分布,说明聚落选址对距离水系垂直距离的偏好度在40 m以内。(3)聚落选址偏好随着水系级别的增大而降低,裴李岗时期、龙山时期、夏商时期3级水系附近聚落密度最大,而仰韶时期1级水系附近聚落密度最大。有可能因为在仰韶时期,气候属于暖湿期,相对于其他3个时期来说,降水较多,3级水系水流量可能较大,没有1级水系附近的居住环境稳定。     

基于DEM的水系自动提取与分级研究进展

随着信息化技术的快速发展,基于DEM产品提取水系等数据已经变得不再困难,但是,目前无论在水系自动提取方面还是自动分级方面,都存在很多需要改进之处。论文分析了自动提取河网水系与流域边界,以及河网水系分级的研究进展,在此基础上总结了当前存在的问题：（1）水系自动提取中的洼地处理、平地区域流向处理等;（2）河网水系自动分级方法中的参数单一,准确性较差,并且缺少水系实体之间的互相关联关系等问题。在此基础上,提出了基于地理特征建立水系分级模型以解决分级问题的构想。     

奥运龙形水系人工生态系统建设与管理

北京奥运的重点工程——龙形水系的人工生态系统,从底泥的活性处理、微生物的引种固化、水生动、植物系统的三方面进行建设,建设方案注重水系的防污及景观功能。滨水带采用人工湿地技术,龙形水系水体配置了水生植物、水生动物及微生物。最后提出了龙形水系人工生态系统的管理和维护措施。     

基于图论法对城市水系连通性表征及优化

基于景观生态学中“点–边”数量关系建立水系环度（α）、节点连接率（β）和网络连通度（γ）3种水系连通性评价指标,绘制出南昌市水系“节点–廊道”有向图,并以城市湖水体引流化污为切入点来优化城市水系连通性。研究表明：① 南昌市城区水系存在廊道空间分布不均匀,湖节点与其他水系节点连接的廊道较少等问题;② 优化后的城区水系相较于现在水系,其中水系环度（α）提高75%,节点连接率（β）提高14.88%,网络连接度（γ）提高14.63%。在城市水系连通性优化中,不应过分追求连通性而盲目增加湖泊廊道,应在连通性与湖泊连接的廊道数量之间保持一个平衡关系,以免水体污染物在湖泊中淤积。     

基于DEM的水系自动提取与分级研究进展

随着信息化技术的快速发展,基于DEM产品提取水系等数据已经变得不再困难,但是,目前无论在水系自 动提取方面还是自动分级方面,都存在很多需要改进之处。论文分析了自动提取河网水系与流域边界,以及河网水 系分级的研究进展,在此基础上总结了当前存在的问题：(1)水系自动提取中的洼地处理、平地区域流向处理等; (2)河网水系自动分级方法中的参数单一,准确性较差,并且缺少水系实体之间的互相关联关系等问题。在此基础 上,提出了基于地理特征建立水系分级模型以解决分级问题的构想。     

基于DEM的复杂地形流域特征提取

利用流域数字高程模型(DEM)构建数字水系模型并提取流域水系特征是分布式水文过程模拟的重要前提。提出了面向分布式水文过程模拟和流域特征提取的数字水系模型,并针对现有方法对复杂地形DEM中含有的平地、洼地及其嵌套情形的处理不足,提出了栅格水流分类、填洼分类与归并及有效填平处理、河谷平地的出流代价法构建栅格流向和流序等新的处理方法,并在开发的软件系统得到实现。使用该方法创建的黄土岭流域数字水系模型和提取的水系等流域特征结果表明:本文方法可有效应对复杂地形流域的处理,提取的流域水系特征与实际自然水系比较吻合,能够有效地消除现有方法在地形平坦区域容易产生的平行河道、奇异河道、河道变形等不足。     

基于重心模型的湘江流域水系与城镇化时空格局演变分析

针对城镇化导致水系及其水域空间被挤占、压缩甚至吞噬的现实问题,本研究采用1995、2005和2015年3期经Google Map校准后的水系与1995—2015年城镇建成区面积数据,运用空间计量模型和重心模型研究湘江流域1995—2015年水系演变与城镇化的时空特征,分析城镇建成区面积对水系变化的影响。研究结果得出：1)湘江流域水系总体呈衰减趋势,河流趋向主干化。各水系指标均产生空间集聚,与周围邻近地区存在相似性。但水系指标的空间集聚格局演变差异显著,河网密度(Dr)、河流弯曲度(Sr)、干流面积长度比(Rm)空间格局稳定,水面率(Wp)、河流发育系数(Kw)较不稳定。高值区集中在流域中下游,低值区则集中在株洲和永州。2)Dr、Kw、Sr、Wp与城镇化重心迁移方向相背离,Rm与城镇化重心迁移方向具有统一性,城镇化在水系演变过程中主要起负向影响。研究结果有助于为城市规划与水系保护提供参考。     

感潮河网地区水系结构特征及城市化响应

根据20世纪80年代初以及90年代末上海水资源普查的数据,尝试以水利片作为河网地区流域水系结构的基本单元, 类似Strahler水系分级,采用上海水资源管理信息系统中的河道分级体系作为水系分级方案,探讨了感潮河网地区的水系结构特征及城市化响应。研究表明：(1) 非高度城市化地区河网水系总体上具有Horton表现,反映在非高度城市化地区不同水利片的河道数目及河道平均长度随河道级别呈几何级数变化,不同等级水系的发育具有自相似特征。(2) 城市化是改变感潮河网地区水系结构的重要因素,在高度城市化的城区水利片,不同等级河网水系发育的自相似性特征已受到破坏,其影响集中表现为对河网水系分枝比和水面率的削弱,即高度城市化地区河网水系结构趋于简单,非主干河道减少,河网水面率与城市化水平成反比,反映出城市化过程中未能充分与河网结构保护相协调。(3) 河网水系的结构与功能参数之间具有显著的相关水平,说明河网地区水系形态结构与功能密切相关。由于城市化进程表现为对水面率以及分枝比的削弱,指示水面率和分枝比等指标具有表征城市化对水系结构影响的意义,在河网水系保护和结构恢复过程中应高度重视水面率、分枝比以及河网结构自然度等指标。     

华北山地的古河道与古水系*

华北山地早第三纪地貌奠定了现代水系格局的基础。至晚第三纪晚期河流已发育到中-老年阶段。第三纪末期至第四纪早期,山地差异活动剧烈,断陷盆地形成,内、外流水系并存,遗留下垭口与顺直-曲流型宽谷。第四纪中期,河流袭夺,内陆水系先后变成外流水系,并生成“U”形宽谷。第四纪晚期,河流下切,水系变迁,现代水系形成。     

不同比例尺水系修正DEM的流域河网提取对比

选取三门峡至小浪底区间小流域为研究对象,以1∶5万和1∶25万两种尺度的数字化水系分别修正DEM,在此基础上运用ArcGIS水文分析模块(ArcHydro Tools)进行流域河网提取。研究表明,基于水系修正的DEM和ArcGIS水文分析模块提取的流域河网精度较高,1∶5万水系修正DEM得到的河网更接近自然水系;通过对两种水系修正DEM生成的河网套合差计算发现,二者河网吻合程度较好,在DEM数据精度较高或者地形起伏较大的地区,如果没有更高精度的水系数据,1∶25万水系可取代1∶5万水系用于修正DEM。     

快速城市化地区水系结构变化特征——以深圳市为例

为了探讨城市化对水系结构的影响,应用深圳市1982、2002年的二期水系详查图,定量分析了水系长度、密度、分枝比、分枝能力和分维数等参数的变化特征。结果表明: 快速城市化过程中, 深圳市的河道总长度减少、密度减小, 河道数目减少, 特别是低级别的支流减少较多; 河道的分枝比和分枝能力都有不同程度的弱化, 单个水系片区和全市的河流分维数都下降,河流具有简单化的趋势, 河流的多元化特征削弱; 对于不同水系片区来说, 其变化速度不同, 表明城市化过程对水系结构的干扰存在空间差异性。建议强力推进河流的蓝线规划和滨水区的开发管理, 将水网的保护和规划纳入到城市规划的管理范围; 注重在开发利用中的保护, 减少各类新建城市用地、农用地整理过程中对水系的破坏; 加大水土保持力度, 减少因水土流失导致河流淤塞; 加强管理, 严禁向河道中倾倒垃圾。     

湘江流域城市群的水系形态格局演变规律分析

针对城镇扩张引起的水系衰减、结构单一化等问题,以湘江流域城市群为例,基于2001年、2015年两期同时期遥感数据,采用ENVI和ArcGIS等技术手段,运用拓扑学原理,选取河网密度、水面率、支流发育系数和面积长度比等水系数量、形态格局指标,研究湘江流域城市群水系形态格局演变规律。基于此,再结合三维城镇化,分析其水系形态格局时空演变规律。结果表明:(1)近15年来,湘江流域城市群河流长度、河流数量、水面率和河网密度都呈现衰减趋势,河流长度衰减最为明显;(2)研究区一二级支流的支流发育系数下降,二级支流的衰减受人类活动影响最大,主干河流面积长度比变化相对较小;(3)河流衰减有明显的区域分异规律,城市化程度越高,河流水系衰减越明显。研究区中,长沙市水系衰减最为严重,湘潭市水系变化不大。     

流域水系自动提取在西苕溪流域的应用

论述了如何基于栅格DEM自动提取流域自然水系的原理、方法和流程.以西苕溪中上游流域为例,根据DEM精度、上游集水区面积阈值和下垫面地形的不同,对所提取水系进行了比较.针对在平均地形坡度小于3°的平坦区域所提取水系与实际河网偏差较大的问题,提出了利用主干河道和平原水系数字化作为约束条件生成河网的新方法.