郑州市水系格局与连通性评价

以郑州市河网水系为例,研究对比了生态治理前、后的河网水系格局与连通性。采用基于图论的连通性评价法,将郑州市河网水系概化为图模型,对生态规划前后的水系连通性进行评价,并计算了边连通度;同时选取了部分数量特征和结构特征指标进行水系格局评价。通过对比得出结论:生态治理后郑州市河网水系的连通性和连通度都有了很大提高,水系格局的指标也有大幅度增长,河网由不连通变连通,河网稳定性增强。     

基于图论的城市河网水系连通方案优选——以清潩河许昌段为例

对于复杂河网水系来说,水系连通方案的选择决定了河道是否有效连通以及各种功能能否得以保障。为了优选最佳水系连通方案,本文以清潩河许昌段为研究对象,借助图论法构建了城市水系河网图模型;考虑多闸联合调度以及各节点水量平衡关系,并利用图模型的邻接矩阵和加权邻接矩阵来描述河网水系对水量的分配作用,进而计算整个河网水系各河段和节点的流量值;以水生态景观面积最大为优选目标,结合河网水量分配关系和水力约束建立了多闸联合调度下的水系连通方案优选模型,优选得到在不同工况下的清潩河许昌段最佳水系连通方案。结果显示,在多数连通方案下河网流量可能会超出流量限值,而优选方案下的河网流量不仅可以满足流量约束、保障河网功能需求,还可有效提高水生态景观面积。     

辽阳市水系连通对城市水系生态格局影响评价

对辽阳市水系生态格局利用综合生态连通度评价指标进行定量评价,依据评价结果和区域水系连通情况提出了有效的改善措施。研究表明:水系连通性的两个重要主成分为河系节点率、水系环连通度,城市水系生态连通性相比于规划前得到显著的提升;城市水系连通性在关闭水闸措施下降低40%,为改善城市水系生态连通性可采取生态护坡、河道清淤及优化水闸等措施。     

广州铁路新客站地区配套水利工程——周边水系工程工程设计浅议要点

<正>1工程概况广州新客站及其周边水系工程是广州亚运会配套工程的重要组成部分。广州铁路新客站地区配套水利工程——周边水系工程位于番禺区钟村镇石壁村,环绕亚洲最大的现代化铁路客运枢纽——广州新客站周围,工程的建设将为广州亚运会的顺利召开营造安全、优美的周边环境。水系工程包括2河3闸1泵站,分别是屏山河、幸福涌两条河涌,新客站1号水闸、新客站3号水闸(含泵站)和幸福涌水闸。     

徐州市铜山区水系贯通工程规划设计

以铜山区为例,对水泵连通工程规划设计进行分析。采用河道疏浚、新建泵站、水闸等方法促进城区之间水源的连通性,改善水质;水系连通工程建设具有重要的经济、社会、环境效益。利用主成分分析法确定河频率、水面率以及节点连接率是影响水系连通性的主要指标。     

基于拓扑结构和空间网络结构的水系连通性评价

保持河湖水系连通是流域内物质流、能量流、信息流和物种流保持畅通的基本条件,河网水系连通性定量评价十分重要。利用图论理论、连通性指数和空间网络中心性评价指标,以湖北省大悟县滠水-刘家集河-上西大河片区为例,分析其水网连通情况。结果表明:①图论指标从整体上度量了水系网络的连接特征,研究区水系网络复杂程度一般;②水系网络连接度指标分析度量了各河链连接特征的重要程度,长度长或处于主干道的河链对水系网络整体连接特征的重要程度高;③水系网络的中心性分析能揭示汇点或是河链不同方面的重要程度,孤立的小的水系组分的中心性值易高。邻近中心性分析有助于发现水系中较主要的主干水系;中介中心性分析有助于发现水系中处于主要连通的汇点或河链;直线中心性能发现水系网络中较为曲折的河链。研究结果完善了水系连通性评价,对水系连通工程设计和河流健康治理工作具有一定参考价值。     

改进图论法在河湖水系连通规划中的应用研究

通过分析感潮河网地区的河网水系特点、水动力条件和水环境现状,以基于“水流阻力”的图论连通度理论和“最短路”思想的水系连通性诊断和优化方法初步拟定连通方案,并采用一维水动力水质数学模型进一步细化方案。结果表明：通过图论初步拟定的最小阻力连通方案为结构连通性最优方案,数学模型细化方案后解决了由于水闸调度方式引起的连而不通的问题。该方法可快速诊断河湖水系的结构连通性,丰富了河湖连通诊断手段,可为珠三角感潮河网地区水系连通规划提供一定的参考。     

基于加权边连通度和复杂网络方法的多闸坝平原河网连通性分析

河网连通性是满足区域水资源配置、蓄水与防洪减灾、生态保护修复与景观提升需求的重要条件。为了研究多闸坝平原-廊坊市河网水系连通状况,优化廊坊市河网水系连通布局。基于图论理论,考虑河道社会属性和水利工程对河网连通度的影响,以河道分级、分类、河道上闸坝的过流能力和河段长度为边的权值,建立河网的加权邻接矩阵,应用复杂网络分析方法,得到节点和河渠在河网中重要性,计算河网的连通度。本文以廊坊市北部为研究区域,通过对廊坊市北部河网水系连通度计算,结果显示:(1)廊坊市北部最为重要的节点分别为吴村闸枢纽、白庙橡胶坝,节点重要度为5.53、4.75,重要性最大主要河道为潮白河,最大的人工沟渠为群英总干渠,河渠的重要度分别为22.98、6.56;(2)廊坊市现状河网连通度0.113 6,通过对连通布局方案连通度的定量评价结果进行优选,方案四到方案十一的连通度在[0.085 3,0.126 4],其中方案十为最优,河网连通度为0.126 4。研究成果可为北部连通布局提供依据,同时也为整个廊坊市的总体布局提供技术支撑。     

淮河流域水系盒维数与连通度相关性研究

在自然演变和人工干预双重影响下,河湖水系的发育程度和连通效果在不断变化,进而影响到流域水资源的合理开发利用。本文以淮河流域作为研究对象,从数字高程模型中提取了全流域水系结构图,并根据其他资料对结果进行修正;基于当地人工水系建设背景,运用分形理论计算了全流域13个水资源三级分区有、无人工水系情况下的水系分形盒维数;基于河道闸坝工程建设背景,运用图论方法计算了全流域13个水资源分区有、无闸坝工程情况下的水系连通度;最后,采用统计学方法研究了淮河水系盒维数指标与水系连通度指标之间的联系。结果显示,剔除人工水系后的各分区水系盒维数有不同程度的下降,且下降程度与区域水系个数、面积一定程度上成正比例关系;考虑有无人工水系、闸坝工程影响的各分区水系连通度,有的增大,有的减小;水系盒维数与连通度间大体上呈现正相关的趋势关系。研究成果可为有关部门开展淮河流域水系建设工作提供理论支撑,为摸清自然规律和人类活动对水系形态结构、发育情况和连通性的影响提供技术支持。     

基于连通性的城镇水系规划研究

从水系连通性的内涵出发,选取河网密度、水面率、河频率、网络环通度、节点连接率和网络连通度等6项指标建立水系连通性评价指标体系,对研究区水系规划前后进行连通性评价,得出规划后水系各项指标呈不同幅度的增加,水系连通性得到明显改善。最后通过主成分分析得出决定水系连通性的第一大主成分是网络环通度、节点连接率和网络连通度,河网密度、水面率、河频率是评价水系连通性的基础。     

城市水系结构形态演变特征分析——以哈尔滨主城区为例

为研究哈尔滨主城区河网水系结构复杂性和水系连通性变化特征,本文根据哈尔滨主城区2006年和2015年的数据资料,从时间尺度和空间尺度采用Horton定律计算研究区域内10条沟、渠的水系结构参数。结果表明,从时间尺度分析,10年来,哈尔滨主城区河网水系结构复杂性降低,其中水系结构指标中的河网密度和水面率分别减少19.34%和39.31%;从空间尺度分析,间接与松花江相连的沟、渠和直接与其相连的沟、渠的结构复杂性相比,变化更为显著。采用水系连通性指标分别从时间和空间尺度对哈尔滨主城区水系连通性进行研究,经分析得出,2015年哈尔滨主城区水系连通性与2006年相比,结点数和河链数分别减少14.3%和18.9%;而空间尺度上,直接与松花江相连的沟、渠的结点数和河链数均大于间接与其相连的沟、渠。上述研究结果对今后哈尔滨主城区的规划设计具有一定的参考价值。     

太湖流域平原河网区水系连通性评价

河湖水系连通是流域及区域防洪、供水和水生态安全的重要基础。现有的基于水流阻力与图论的水系连通性评价方法并不适用于连通性受闸门工程调度影响较大的平原河网区,为此提出了改进的水系连通性评价方法,不仅考虑河网中不同类型河道的实际输水能力,还考虑了闸门启闭的开启度。以太湖流域平原河网区为例,运用太湖流域水量水质模型中的概化河网绘制河网图,结合模型计算出各河道水位及闸门开启度,构建出加权邻边矩阵,并利用MATLAB编程算出每个节点连通性,进行了平原河网区典型年时河网水系连通性评价。总体评价结论为太湖流域平原区总体水系连通性较高,但各水利分区的连通性有一定差异,其中阳澄淀泖区和太湖区水系连通性较高。评价结论符合太湖流域平原河网区的实际情况,和前期研究方法的结论基本一致。该方法实现了受闸门调度影响较大河网水系的连通性定量化评价,可用于河网水系连通性变化评估、改善水系连通工程设计等领域。     

秦淮河流域水系结构及连通度变化分析

为定量分析城镇化所导致的河网结构及水系连通变化,通过计算1990年、2000年、2010年和2015年4个时期秦淮河流域的河网密度、水面率、河网复杂度、河网稳定度、河网连通度、水文连通度,得出秦淮河流域水系结构演变过程及连通度变化规律,并运用统计学方法得到水系结构指标与水系连通度之间的联系。结果表明:近25年来,秦淮河流域河网密度、水面率均呈不断减小趋势,河道呈现主干化特征,流域河网整体规模呈萎缩趋势,水系连通变化与河网结构变化总体趋势一致,均呈降低趋势,且其变化与水面率、河网密度和河网复杂度具有显著相关性。     

基于图论的河道-滩区系统连通性评价方法

河流系统的连通性是维持河流生态系统健康的重要因素。基于图论连通度理论，将河道-滩区系统中的水流通道、鬃岗地形、小型封闭水域和牛轭湖等微地貌单元概化为图模型，并利用ArcGIS平台和DEM模型实现其表述。在此基础上，建立图的邻接矩阵，进行连通性分析和水流通道连通度计算，实现了河道-滩区系统连通程度分析的定量化。最后以瓯江丽水河段的河道-滩区系统为例，进行了一定水位条件下的连通状况模拟和连通程度定量分析。案例分析结果表明：通过确定关键性水流通道和水流通道汇合点，可对河流生态修复工程设计方案进行优化；利用本文所提出的方法对河道-滩区系统的连通性进行定量评价是有效可行的。该方法可用于河流健康评估、河流生态修复工程优化、河湖水网连通程度的定量分析等。     

水系连通性的指标体系及其应用

水系连通指标是分析和评价连通性的关键。本文基于水系连通性的内涵、分析模式和连通机理,从河流边界、水流、泥沙、生态环境等方面提出河道(湖库)连通指标;根据连通指标的基本含义、计算过程和层次属性,将连通指标分为基本指标、过渡指标和功能指标,建立了水系连通性的功能评价指标体系;针对黄河下游河道的特点,建立了河道连通性的评价模型,对近几十年黄河下游河道连通性的变化过程进行了分析评价。评价结果表明,黄河下游河道连通性在1959年前为优等状态,1960年至1985年期间基本处于中等以上状态,1986至1990年代末由状态迅速恶化为差的状态,2000年以后河道连通性又逐渐恢复变为优良状态。     

松花江流域主要干支流纵向连通性与鱼类生境

基于松花江流域拦河建筑物现状,采用阻隔系数法,评价主要干支流的纵向连通性。结果表明:松花江干流和嫩江纵向连通性指数分别为0.21和0.27,连通性评价等级为良,第二松花江连通性指数为0.62,连通性评价等级为中等。嫩江支流中连通性最好的是嫩江,成为冷水性鱼与嫩江尼尔基以下河段交流的唯一通道;而甘河、雅鲁河、绰尔河和讷谟儿河连通性评价等级为良,洮儿河、霍林河和乌裕尔河连通性评价等级为劣。第二松花江支流中伊通河和饮马河拦河坝众多,鱼类洄游受阻,连通性等级为劣。松花江干流支流牡丹江、拉林河受梯级水电站开发影响,其评价指数为劣;倭肯河、汤旺河受河流沿岸灌区渠首闸坝、水库及水电站建设影响,评价等级为差,这些支流目前濒危珍稀鱼类已绝迹,也极少见到冷水性鱼类。整个流域内未建设过鱼设施,对鱼类洄游和种群交流产生阻隔,提出了补建和新建过鱼设施,必要时开展增殖放流的措施。建议对没有预留生态流量的拦河建筑物进行改造或者利用现有设施泄放生态流量,对预留生态流量的调整水库调度方案保证其下泄流量满足不同时间、空间鱼类生存需求。     

Mathematical model for flood routing in Jingjiang River and Dongting Lake network

The main stream of the Yangtze River, Dongting Lake, and the river network in the Jingjiang reach of the Yangtze River constitute a complex water system. This paper develops a one-dimensional (1-D) mathematical model for flood routing in the river network of the Jingjiang River and Dongting Lake using the explicit finite volume method. Based on observed data during the flood periods in 1996 and 1998, the model was calibrated and validated, and the results show that the model is effective and has high accuracy. In addition, the one-dimensional mathematical model for the river network and the horizontal two-dimensional (2-D) mathematical model for the Jingjiang flood diversion area were coupled to simulate the flood process in the Jingjiang River, Dongting Lake, and the Jingjiang flood diversion area. The calculated results of the coupled model are consistent with the practical processes. Meanwhile, the results show that the flood diversion has significant effects on the decrease of the peak water level at the Shashi and Chenjiawan hydrological stations near the flood diversion gates, and the effect is more obvious in the downstream than in the upstream.