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。     

跨流域调水在海河流域河湖水系连通中的作用

从水系连通性的基本内涵出发,探讨了跨流域调水和河湖水系连通的关系,指出跨流域调水和河湖水系连通共同构成了流域和区域水安全的水量基础.海河流域河湖水系连通的实践表明,跨流域调水工程在河湖水系连通中具有保障供水安全、改善水生态环境、增加雨洪资源利用、置换本地水源等作用.     

河湖关系与河湖水系连通研究

河湖水系连通作为国家新时期治水方略被提出,关于其内涵、理论的探讨成为科学界研究的热点。通过对河湖关系及河湖水系连通概念内涵的综述,以及对河湖连通关系演变关键影响因素的讨论,认为:河湖水系连通属于河湖关系的范畴,是河湖关系研究的重要内容;河湖水系连通的演化主要受地质地貌条件、气候变化、流域来水来沙条件、湖泊演化和人类活动的共同制约。此外,还提出正确认识河湖关系是设计河湖水系连通工程的前提和基础,河湖关系的相关理论是建造河湖水系连通工程的理论依据,直接指导河湖水系连通工程的建设。     

近2000年鲁西南地区河湖水系水环境变迁脉络研究

鲁西南地区是历史时期黄河、淮河、海河三大流域的"交汇"区,在自然因素和人类活动因素的共同作用下,区域水系水环境发生了沧海桑田的剧变.本文基于历史文献,分析了几个典型历史时期区域河湖水系格局及湖泊数量、积水面积等指标,试图复原区域水环境变迁的大体脉络,并基于水利史的视角分析区域环境演变的动因.研究认为,黄河1128年南徙...     

河湖水系生态连通布局方案优选技术平台研究

河湖水系生态连通是维系流域健康的重要举措之一。河道之间能否有效连通及功能的发挥程度与河湖水系的连通方案紧密相关。为准确高效地确定最优设计方案,以水系连通的理论定义为基础,研发了河湖水系连通“三层三库三模块”规划布局方案优选平台(RLCPP),以优选河湖水系连通的具体路径。数据平台以数据库、模型库、案例库“三库”作为支撑层,与功能层、交互层统一结合,并利用水系提取、图模型构建等关键技术,综合集成了水系连通规划方案优选分析、水量-水质-生态耦合分析模型集成及河湖水系生态连通案例库管理三大功能模块。平台可为河网水系连通规划制定及连通方案优化提供技术支撑。     

基于点-面两层结构的复杂网络方法评估海河流域水网连通性

河湖水系连通是指通过修建渠道、挖掘河道、改造湖泊等方式,将不同河流、湖泊之间相互连接起来,形成一个相互衔接的水系网络。基于复杂网络方法,从节点和子流域两个层面对海河流域水网的连通性进行分析。在子流域层面,用平均度指标评价流域连通度,用网络直径等指标辅助分析流域整体水系连通情况;在单个节点层面,用度指标、中介中心性指标分析流域水系各节点连通度的分布情况,实现了节点微观与流域宏观的结合。同时,引入聚类系数指标,获得每个子流域河网的空间分布特征。通过对研究结果的合理性评估,认为应用复杂网络方法能全面分析流域水系特征及连通情况,具有良好的应用前景。     

基于连通功能的河湖水系连通国内相关案例分析

河湖水系连通的功能可概括为三个方面,即提升水资源合理利用能力、改善水生态环境能力和抵御洪水灾害能力。本文根据河湖水系连通的历史演变过程,基于水系连通的三个功能对河湖连通工程案例进行分析,总结河湖水系连通工程的实践经验,为进一步的理论研究提供参考。     

基于河湖水系连通的水资源配置框架

在气候变化、经济持续高速发展的背景下,水资源形势日趋严峻。通过河湖水系连通工程改变自然水系连通情况,建立起大范围、跨流域的水资源统筹调配格局,进行水资源时间和空间上的重新分配,实现多源互补、丰枯调剂,成为解决我国水资源配置问题的新途径。相比传统水资源配置,基于河湖水系连通的水资源配置更多考虑跨流域(区域)水资源合理利用,涉及更广泛的区域范围和利益群体。基于河湖水系连通的水资源配置的基本特征和原则,本次研究提出新型水资源配置模式——权益保障与均衡发展模式,在考虑不同区域、行业、部门利益的前提下,突出权益保障与均衡发展。同时,探讨了对河湖水系连通后水资源配置中的主要技术与方法,包括跨流域水循环过程模拟技术、调水区与受水区丰枯遭遇分析方法、受水区可供水量计算方法等问题。     

河湖水系连通工程必要性研究

河湖水系是流域水循环和水资源形成的载体,同时也是区域经济社会发展的重要基础支撑。随着经济的快速发展,人类活动对河湖水系影响日益加剧,各种水资源和水环境问题也越来越突出。河湖水系连通的提出为解决水资源短缺、水环境恶化、水生态脆弱等问题提供了技术导向。在分析河湖水系连通提出的背景基础上,结合实际案例,从防洪排涝、供水保障、污染治理等多方面深入分析了河湖水系连通工程的必要性,为丰富河湖水系连通的技术体系提供了理论参考。     

大通湖垸河湖连通生态水利规划总体方案探讨

大通湖垸位于洞庭湖腹,四面环水,垸内湖泊水系密布,但由于垸内河湖水系和外江外湖不连通,垸内湖泊运河淤积严重,致使湖泊调蓄和河道过流能力下降,水环境和生态环境恶化。文章在分析研究大通湖垸河湖水系不通引起的水资源、水环境问题的基础上,通过技术经济比较,提出了大通湖垸河湖连通生态水利建设的方案．对平原河网地区河湖连通生态水利建设具有一定的指导意义。     

黄河流域河湖生态环境复苏研究

通过评价黄河流域河湖生态环境演变特征,探究其存在的问题,分析黄河流域河湖生态环境复苏目标与总体格局,探讨并提出黄河流域河湖生态环境复苏的实现路径.结果表明,黄河流域河湖生态环境系统正在由无序发展向有序发展转变.针对黄河流域河湖生态环境复苏面临的河湖生态环境脆弱、区域地下水超采、流域水土流失等主要问题,应从强化河湖监管、...     

新战略与规划工程下的黄河流域未来水资源配置格局研究

黄河流域人口聚集,生态、能源、粮食、矿产资源丰富,在中国战略地位显著.然而,黄河天然来水量不足,导致流域水资源供需情势严峻,黄河发展新战略与水利工程规划由此而生.厘清新形势下黄河流域未来水资源配置格局,对大型流域水资源管理和水量精细化调度具有重要意义.基于黄河流域现状水资源配置格局分析成果,解析黄河流域生态保护和高质量发展、流域相关城市群发展战略,探讨其对黄河水资源可能的影响;其次,分析黄河流域未来供需情势,提出全新的水资源配置思路,研究新战略与规划工程条件下的黄河流域未来水资源配置格局.研究成果可为全球其他流域在战略和规划工程影响下的水资源管理提供参考.     

CLASSIFICATION OF FLOW REGIMES FOR ENVIRONMENTAL FLOW ASSESSMENT IN REGULATED RIVERS: THE HUAI RIVER BASIN,CHINA

Flow regime characteristics (magnitude, frequency, duration, seasonal timing and rates of change) play a primary role in regulating the biodiversity and ecological processes in rivers. River classification provides the foundation for comparing the hydrologic regimes of rivers and development of hydro‐ecological relationships to inform environmental flow management and river restoration. This paper presents a classification of natural flow regimes and hydrologic changes due to dams and floodgates in the Huai River Basin, China, in preparation for an environmental flow assessment. The monthly natural flow regime of 45 stations in the upper and middle Huai River Basin were simulated for the period 1963–2000, based on the hydrological model SWAT (Soil and Water Assessment Tool). Six classes of flow patterns (low or high discharge, stable or variable, perennial or intermittent, predictable or unpredictable) were identified based on 80 hydrologic metrics, analysed by hierarchical clustering algorithms. The ecologically relevant climatic and geographic characteristics of these flow classes were tested for concordance with, and to strengthen, the hydro‐ecological classification. The regulation of natural flow patterns by dams and floodgates changed flows at some locations within each flow class and caused some gauges to shift into another class. The research reported here is expected to provide a foundation for development of hydro‐ecological relationships and environmental flow methods for wider use in China, as well as setting a new scientific direction for integrated river basin management in the Huai River Basin. Copyright © 2011 John Wiley & Sons, Ltd.     

黄河下游洪水期断面调整对过洪能力的影响

水位表现是水流与河床边界相互作用的客观反映。对于不同的河流二者所起的作用各不相同，一般河流，河床变形不显著，水位主要依赖于流量的大小而变化；而像黄河这样的多沙河流，周界变化迅速，尤其是洪水期，槽冲滩淤，涨冲落淤，断面调整对水位影响很大。文中从定性到定量对中低含沙量的各级洪水，主槽冲刷对过洪能力的影响进行了详细分析，成果对防洪有指导意义。     

黄河流域实施水功能区限制纳污红线管理的整体构想与初步实践

水功能区限制纳污红线管理是实行最严格水资源管理制度的核心内涵之一。黄河流域水安全问题是中国水安全问题的缩影,探索构建行之有效且具有黄河流域特色的纳污红线管理制度体系和工作格局,对于提高黄河流域水安全保障能力意义重大。针对黄河流域的水资源质量状况,探索建立流域与区域相结合、水利与环保相联合的黄河水资源保护管理体系,构建流域水功能区划及水资源保护规划体系,依法强化以入河排污口为重点的水功能区管理,积极探索水生态系统保护与修复,加强水质监测网络体系建设等一系列措施,为黄河流域实施纳污红线管理提供了良好的工作基础和能力支撑,并在此基础上阐述了黄河流域实施纳污红线管理的整体构想与初步实践。     

加强黄河水资源统一管理对策研究

水资源的自然属性和社会属性,决定了以流域为单元实施水资源统一管理的客观必要性。黄河属于资源性缺水的流域,随着流域人口的增加、经济社会的快速发展,水资源供需矛盾日益尖锐,已经成为制约流域可持续发展的瓶颈性因素。因此,必须以科学发展观为指导,从黄河流域的实际出发,建立健全水资源统一管理的体制、机制以及相关法规,强化流域管理机构水行政执行能力,注重公众参与,发挥市场机制的调节作用等,通过这些综合措施,切实加强黄河水资源统一管理,实现水资源的优化配置,以水资源的可持续利用,支撑流域及相关地区经济社会的可持续发展。     

13至19世纪黄淮间运河自然史研究

1128年黄河改道,经由泗水入淮,改变了战国以来黄淮间运河与自然河流的关系。元开会通河以及徐州以下漕行河运,构成了运河与黄河利害并存的关系:黄河既为水源,又为水道,更以频繁决溢给运河以极大干扰。本文研究了黄淮间运河水道的重构过程与区域水环境演变,得出如下结论:(1)徐州以上,由黄河北泛泛道形成的耐牢坡河,对会通河济宁以南水道和泗水流域水系演变起到了至关重要的作用;(2)徐州以上黄河决溢直接关系会通河-黄河漕运水道的水源丰枯。明前期引沁入汴入河的努力,维系了近200年黄河水道通航。河行漕运最后以徐州洪、吕梁洪淤塞而终结;(3)会通河济宁以南,徐州以下黄河水道的淤积是区域水环境蜕变,泇河、中运河及微山诸湖形成的主要动因。而微山湖等具有水源调蓄功能运河水柜产生,使运河最终摆脱了对黄河水源和水道的依赖,换来了其后大运河200余年的畅通。本文认为,黄河南行的700年间,在黄河南北泛道泥沙累积淤淀与运河工程体系运用的共同作用下,淮北平原自然环境发生了沧海桑田的改变,这是大运河不可忽略的自然史特性。     

Impact of Water Projects on River Flow Regimes and Water Quality in Huai River Basin

Research on the impact of water projects (dams or floodgates) on river hydrology and the surrounding environment is important in river basin management. However, it is a difficult scientific issue due to its complexity. Huai River Basin is a unique region in China with high densities in both population and water projects and is experiencing a serious pollution problem. Based on the extended SWAT model with consideration of dams & floodgates, this paper proposes a quantitative framework to assess the impact of dams & floodgates on the river flow regimes and water quality in the middle and upper reaches of Huai River Basin. The results show that: (1) The dams & floodgates reduced the basin’s annual average flow by 2%, in comparison with the scenario of no water projects in the whole basin during 1991–2000, because of the regulation and storage of dams & floodgates. The flow in the non-flood season reduced 5% while the change of flow in the flood season was not acute. The impact of dams & floodgates on the annual flow are different in wet and dry years. In the wet year (1991), the impact of dams & floodgates is not obvious because the gates were opened to control the floods and their main functions are to change the temporal distribution in a year. In the dry year (1999), the flow reduced remarkably in comparison with the flow without dams & floodgates in the basin because the gates were closed in order to meet the water demand. The flow in the flood season increased by 8% whiles the flow in the non-flood season reduced by 12%. (2) There was a certain impact of dams & floodgates on water quality but they were quite different in the different area. It would be changed from the positive effect to the negative effect from the upriver to downstream. The dams & floodgates in the upper reaches played a positive role to improve water quality. But the ones in the middle and lower reaches played a negative role with contribution from 0 to 0.4. However, the contribution of exceeding pollutant discharge was more than 0.6. (3) The joint operation of dams & floodgates to control water quantity and quality will improve the water environment in Huai River Basin, but the key to improve the basin’s water environment is pollution control. This research will guide the anti-pollution and the united water quantity and quality assessment of dams & floodgates in Huai River Basin. Moreover it will provide a foundation to achieve the integrated basin management and sustainability of Huai River Basin.     

黄河口清8出汊工程的作用及对河口演变的影响

通过实际查勘、依据多年积累的原型观测资料 ,分析了清 8出汊工程对黄河河口、河床演变的作用 ;解答了入海口门调整的淤海造陆效果、对河口段河道、防洪、流路演变的贡献等问题 ;论述了黄河河口演变的机制 ,揭示了黄河河口第三次小循环的形成、发展及黄河河口流路在下半个世纪的归宿 ;得出了人工干预下的河口河道形成机制 ;提出了科学地确定黄河口门出汊调整的时机、地点与周期 ,极大地延长黄河自然演变单循环过程中最有利于行河周期的可能性及人工干预下复循环演变规律的存在性。使人工干预河口演变、延长河口流路使用年限成为可能。     

黄河流域水土资源联合配置技术框架

黄河流域生态保护和高质量发展上升为重大国家战略,对黄河流域水土资源配置提出了新要求。随着气候变化和人类活动的影响,黄河流域面临水资源总量不足、水土资源空间不匹配、水沙异源和生态用水用地矛盾突出等问题。在分析黄河流域水土资源所面临问题及成因的基础上,以山水林田湖草整体保护、系统修复和综合治理为导向,基于已有水土资源要素数据和精密监测获取的数据,识别黄河流域水土资源演变规律及生态关键阈值,构建基于水土资源高效利用与保护的黄河流域水土资源联合配置模型。本研究旨在规范黄河流域水土资源开发,为黄河流域生态保护和高质量发展提供技术支撑。