河湖水系连通的和谐问题及研究途径

在剖析河湖水系连通研究问题的基础上,将和谐论引入河湖水系连通的研究中,诠释了河湖水系连通研究中的和谐问题;从和谐的角度出发,利用和谐论方法,探索河湖水系连通研究的新途径,提出和谐论在河湖水系连通中的应用研究框架;以郑州市河湖健康状况评估为例,说明了和谐论方法在河湖水系连通研究中的应用。研究认为:河湖水系连通问题复杂,存在大量的和谐问题需要研究,和谐论在河湖水系连通研究中有重要的应用前景;郑州市应用实例表明,运用和谐论方法对河湖健康状态的评价结果比较客观和直观,有助于及时掌握河湖水系连通整体状况、指导河湖健康状态改善。     

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。     

河湖水系连通工程的必要性

水资源是人们生产发展最重要自然资源之一,国家有关部门多次强调,基于当前基本国情、水利发展大方向,阐述现有河湖水系连通的概念、内涵、演变过程、关键技术,构建了河湖水系工程效益评价体系,为河湖水系连通理论研究和工程实践提供了借鉴,对推进水利现代化建设和发展改革提供一条发展方向。文章详细解读了国家有关河湖水系连通的政策,阐述现有河湖水系连通的概念、内涵、演变过程、关键技术,构建河湖水系工程的评价指标体系,为河湖水系连通的更深入的理论研究和工程实践提供了参考借鉴依据。     

面向高质量发展的河湖水系连通模式研究

河湖水系连通是国家江河治理的重大需求。面对我国河湖水系连通工程高速发展现状,结合新形势下保障国家水安全和提高生态文明水平的新要求,讨论了河湖水系连通的概念及内涵,分析了河湖水系连通分类方法,提出了河湖水系高质量连通和高效连通多种模式,为我国由高速度发展转为高质量发展新形势下河湖水系连通研究提供了理论参考,为面向高质量发展的未来河湖水系连通布局提供了新要求。     

河湖水系连通内涵及评价指标体系研究

合理调配水资源、改善河湖健康状况和增强抵御水旱灾害能力是水资源利用亟需解决问题。河湖水系连通作为河流健康的一个指标,已成为国家江河治理新形势下水资源科学研究的重大课题。结合河湖水系连通案例实践、总结不同学者的观点,解读河湖水系连通的概念和内涵,阐述其构成要素并制定河湖水系连通的评价指标体系,为河湖水系连通和水资源调配的深入研究和实践提供参考。     

衡水市河湖水系连通总体格局研究

河湖水系连通是优化水资源配置战略格局、提高水利保障能力、促进水生态文明建设的有效举措。通过对河北省衡水市现状水系的分析,从建设输水大动脉、建设蓄水工程、实施河湖连通工程、建设农田灌排水系、建设局域水网等五个方面的构想,提出了河湖水系连通的总体格局。衡水市河湖水系连通总体格局的构建,优化和调整了衡水市现有水系格局,调整了衡水市水土资源的匹配关系,为衡水市水利改革发展提供了基础平台。     

河湖水系连通战略的经济学思考

河湖水系连通战略是对我国对治水历史经验的总结和升华,同时也是新时代人水和谐治水思想的具体实践,其有着深层次的经济学内涵。本文从制度演化经济学、新古典经济学、区域经济学、生态与环境经济学的角度阐释了河湖水系连通战略所体现的区位价值、社会经济价值、生态服务价值,并提出河湖连通是支撑我国区域经济发展、城市化发展、粮食安全、生态文明建设等重大社会经济发展战略的支点战略。     

河湖水系连通的系统可靠度分析

以图论和系统可靠度分析为理论基础,提出了河湖水系连通可靠度和河湖水系连通的系统可靠度的定义,对河湖水系连通可靠度体系进行了研究和分类。尔后,把最小路集算法结合不交化处理方式引入到河湖水系连通的系统可靠度计算,并以某一地区的河湖水系连通作为研究实例来说明该研究方法的可行性。希望通过该定量化研究来科学度量河湖水系连通的可靠性,保障我国河湖水系连通战略的实施。     

河湖水系连通优化的内涵特征与准则初探

针对新时期建设具有水资源、水环境、水生态、水灾害统筹治理功能的国家现代水网的需求,如何进行河湖水系连通优化,尽可能降低负面效应,最大程度发挥综合正效应,是河湖水系连通研究领域急需解决的问题。结合新时期河湖水系连通多功能需求,提出了河湖水系连通优化的概念内涵特征,并对概念内涵和特征进行了初步分析和探讨。在此基础上,结合我国水安全形势对河湖水系连通的新需求,从“十六字”治水思路、“十二字”原则、“三先三后”原则、工程与管理并重、遵循自然和历史规律等方面对河湖水系连通优化应遵循的准则进行了初步探讨,以期为河湖水系连通优化的深入研究提供借鉴。     

淮安市重点区域河湖水系连通研究

淮安市地处淮河流域下游,苏北平原中部,境内河湖众多,水网密布。近年来,随着城市化的发展,围绕水资源调配、水生态建设、水利保障能力建设等方面,淮安开展了一系列的河湖水系连通建设。本文围绕水利分区,分析了各个区域水利治理的重点和难点,提出区域河湖水系连通架构方案,完善水系格局,并对河湖水系连通建设和发展提出建议,供相关工程参考。     

河湖水系连通的特征分析

河湖水系连通已经成为国家江河治理的重大需求,但相关的理论和技术尚处于探索阶段。根据新形势下保障国家水安全和提高生态文明水平的新要求,讨论了河湖水系连通的概念及内涵,分析了河湖水系连通的驱动因素、构成要素和连通方式,并初步构建了河湖水系连通分类体系,为河湖水系连通研究的深入开展提供参考。     

20世纪80年代以来珠江三角洲网河区河性演变

针对20世纪80年代以来珠江三角洲网河受大规模采沙影响,其河道特性发生的显著变化,基于实测资料,从网河区河道的河床演变、水沙条件、同流量水位变化、西江和北江分流分沙变化、河槽容积及河道行洪能力等方面分析了珠三角网河区河性的演变情况。结果表明:20世纪80年代以来,网河区河床下切严重,来流量变化不大,来沙量大幅下降,同流量下水位下降明显,思贤滘对西江、北江的分水分沙有所调整,河槽容积增大,河道的行洪能力提高。随着规模取沙的减少,2005年后网河区河道进入新的平衡演变阶段。     

江苏省城镇化进程水平与河湖水系连通耦合协调模式研究

近年来,我国城镇化水平不断提升,城镇水系问题日趋严重。以江苏省为研究对象,通过建立城镇化系统进程状况和河湖水系连通水平的评价指标体系,采用熵值法求出各项指标的权重,进而利用耦合协调模型计算城镇化与河湖水系连通系统耦合协调度。结果表明:江苏省2004-2014年城镇化水平逐年提升,河湖水系连通水平基本上呈下降趋势。城镇化与河湖水系连通系统经历了低水平耦合阶段和颉抗阶段,并向基本磨合阶段过渡。耦合协调度前期普遍处于较低水平,后期呈上升趋势,故在城镇化过程中要注重城镇化建设与河湖水系连通建设,使二者耦合协调,促进区域人水和谐。     

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。     

典型约束型河网规划

以常熟市尚湖镇虞西片区的典型约束型河网为研究对象,采用河网水动力模型对约束型河网的结构连通性和河流水资源调配进行了规划研究。结果表明,控制条件下,采用空间结构连通和河网水流计算相结合的方法能充分满足尚湖镇虞西河网水资源分配需求,优化局部河系功能;通过多方案的河网水资源配置,望虞河多口门引水和锡北运河套闸联合调度方案能充分增强河网流动性,保证各水系功能区内水资源需求平衡和潜在的生态环境需水。该方法还能为水系调整提供合理的河道工程规模和设计参数,为保护约束型河网提供技术支持。     

苏州古城区水系演变规律及水动力改善研究

苏州古城区水系是历代人工开凿,并且保存较为完整的历史文化遗产。以苏州古城区水系的产生、发展、破坏和恢复为主线,探讨了其水系演变规律及结构特征。结果表明:(1)苏州古城区水系有别于天然河道,具有一定规整性;(2)其水系消亡破坏过程与天然河道相同;(3)具备平原城市河网特点,存在一定水环境问题。进一步通过采用时空对比的研究方式,分析了苏州古城区水源的演变和特点,得出以下结果:(1)苏州古城区水系通江达湖,连通性好;(2)水系水流路径由20世纪80年代的西进东出转变为北进南出;(3)长江大通站的水位、水质和水量特征显示,长江能为苏州古城区水系提供具有优质水势、水质和水量的高保障率水源。以上论证显示,苏州古城区水系具备潜在的水质提升基础。     

近千年淮河流域河湖水系连通演变特征

分析了近千年淮河流域河湖水系的自然演变以及人类活动的扰动,深入探讨了其成因。研究表明:目前淮河流域河湖水系连通格局是人类在抵御黄河洪水和泥沙入侵的抗争中,遵循自然规律的同时兼顾漕运、灌溉等社会发展所需而构建的防洪、排涝、冲沙、灌溉、供水等的工程体系。流域主要干支流和湖泊连通基本受人工所控,自然-人工河网交织,河流-湖泊水量交换频繁,入江入海水道基本畅通,并与黄河、长江、海河等各大水系连通,基本解决了河水出海无路,洪涝灾害频发的问题。河湖水系连通在一定时期内对稳定淮河流域社会安定团结、推动经济发展起着积极作用,但也不可避免地对流域生态环境产生了一定的负面影响。水系连通下流域水资源演变规律、环境生态效应以及对社会经济布局的影响等研究是亟待解决的关键科学问题。     

平原河网区水系连通改善水环境效果评估

河流水系是城市重要的资源和环境载体,经济社会快速发展的同时,城市发展与水环境保护之间的矛盾日益突出,尤其是平原河网地区,由于地貌条件制约,城市河道水环境改善难度大。城市水系的可持续发展将直接关系到城市乃至整个社会的健康发展,贯彻现代水系治理思路,通过水系连通促进水环境的改善成为城市治水的重要一环。论文选择常熟市城区作为研究区,以引水实验与水量水质模型作为技术支撑,找出水系连通改善水环境的关键问题,基于此整合水系结构连通性与水力连通性概念,提出水系连通度评价方法。引水实验成果表明,骨干河道水流交换通畅,重要河道水质在引水实验中改善率平均在20%~30%,但主城区河道存在连通受阻。河道连通性的提升与水利工程的合理调度对于以水环境改善为目标的连通体系有着重要影响,以本文两个连通情景为例,河道的整治使得结构连通性增强,河道水质平均改善率提升至30%~50%。从连通性指数的变化来看,结构性连通的提升提高了调水效率,极大地促进了水力连通与水质改善。论文建立的水系连通改善水环境的方法体系能够为水系连通决策提供理论依据,对我国城市水系连通实践提供参考。     

复杂河网地区气候-水文-水动力耦合模型模拟

以淮河流域中下游结合部的洪泽湖周边滞洪区为研究对象,基于紧耦合技术,将一维和二维水动力模型进行耦合,基于松耦合技术,将气候模型与水文模型、水文模型与水动力模型进行耦合,实现了流域、河网、蓄滞洪区和湖泊复杂系统气候-水文-水动力单向耦合,并对气候变化影响下的复杂河网地区水流演进进行了模拟。结果表明:构建的气候-水文-水动力耦合模型对洪泽湖周边滞洪区洪水演进具有较好的模拟能力和适应性;气候变化导致未来淮河流域洪水量级增加,加大了洪泽湖周边滞洪区的洪水风险。     

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。