平原河网地区河流结构特征及其对调蓄能力的影响
典型平原河网地区河道温排水影响研究
摘要:研究以苏南某市蓄水包围区为研究对象,建立了一维河网水动力水温数学模型,根据蓄
水包围区的调度方案和能源站的排水特征,制定了 3 组计算方案。计算结果表明:能源站温
排水对于蓄水包围区的影响具有两面性,排水会对包围内多条河道水温产生影响,又可为蓄
水包围创造一个活水水源。通过对周围的控制闸站进行合理调度,能源站温排水带来的温升
Abstract:Taking the water storage encircling area of a city in Southern Jiangsu as the research object, a mathematical model of hydrodynamic temperature of the one-dimensional river network was established. According to the scheduling scheme of the water storage encircling area and the drainage characteristics of the energy station, 3 groups of calculation schemes had been formulated. The calculation results showed that the influence of temperature drainage on the water storage encircling area had two sides. On the one hand, the drainage would affect the water temperature of many rivers surrounding the river. On the other hand, it could create a living water source. By reasonable dispatching of the surrounding control gate stations, the temperature rise effect caused by the temperature drainage of the energy station could be effectively reduced, and the flow of water could be increased at the same time. Key words:water storage encircling area;river network;hydrodynamics;mathematical model;warm water drainage;dispatching
平原河网地区河流结构特征及其对调蓄能力的影响
第24卷 第5期2005年9月地 理 研 究GEO GRA P HICAL RESEA RC H Vol 124,No 15Sept 1,2005 收稿日期:2005204208;修订日期:2005207229 基金项目:国家自然科学基金项目(40471019);上海市教委曙光计划项目(03SG22);上海市科委启明星跟踪计划项目(02QM G1413);生态学211学科建设项目 作者简介:袁雯(19652),女,江苏常州人,博士,副研究员。
主要从事区域环境演变与城市水文水资源研究。
Email :wyuan @admin 1ecnu 1edu 1cn平原河网地区河流结构特征及其对调蓄能力的影响袁 雯,杨 凯,唐 敏,徐启新(华东师范大学资源与环境学院,地理信息科学教育部重点实验室,上海200062)摘要:平原河网地区是河流高度发育并受到城市化深刻影响的区域。
本文以上海为例,基于上海及周边城市普遍采用的河流分类和水利片管理系统,分析不同城市化水平地区河流结构的共同特征及其差异性,探讨河流结构对河网调蓄能力的可能影响,提出估算河网调蓄能力的方法。
研究表明,平原河网地区河流结构指标反映了该地区河流数量、长度以及低等级河流高度发育的自然地理特征,城市化在达到一定程度后即会干扰河流结构的自身发育规律,并表现为河流发育能力的下降;河流结构在城市化影响下表现出由复杂到简单、由多元到单一的变化趋势;河网调蓄能力受低等级河流数量及结构的影响更大,并随着城市化水平的提高而下降;就整体而言,城市化对河网调蓄能力的影响大于对河流结构的影响;以水面数量和河流结构两项指标作为参数能够更准确地估算河网调蓄能力。
关 键 词:河流结构;调蓄能力;城市化;平原河网文章编号:100020585(2005)05207172081 研究背景 水安全是21世纪水利、水工和水文学关注的焦点。
洪涝灾害的预防与控制是水安全评价的核心目标[1]。
平原河网地区水资源调度效果研究
收稿日期:2020-05-09作者简介:韩非非(1986—),女,山东临沂人,高级工程师,硕士,主要从事水利工程设计、水环境研究工作E-mail :phoebe05390@126.com【水资源】平原河网地区水资源调度效果研究韩非非1,2,赵庚润1,3,李路1,3(1.上海市水利工程设计研究院有限公司,上海200061;2.上海滩涂海岸工程技术研究中心,上海200061;3.上海市水务局防汛减灾工程技术研究中心,上海200061)摘要:为研究平原河网地区水资源调度实践及调度效果,以上海市7个水利片水资源调度运行为例,通过实际调度数据分析,结合水资源调度数值模拟计算,指出上海市存在个别水利片引排水格局有待改善、部分引调水口门实际调度方式与管理部门要求不一致等问题,特别是嘉宝北片和青松片,现有水资源调度格局对嘉宝北片横沥以西、桃浦河以西区域河道基本没有改善效果,对青松片淀浦河以北、油墩港以东区域改善效果较差。
关键词:平原河网;河网数学模型;水资源调度;调水效果;上海市中图分类号:TV213.4文献标志码:Adoi :10.3969/j.issn.1000-1379.2020.S2.031随着城镇人口的增长及经济的高速发展,城市河湖水污染问题日益严重,水环境问题成为城市发展进程中亟待解决的问题之一[1-3]。
城市水环境治理过程中,通过水资源调度工程,引入清洁水源,补充河道生态水量,可以有效改善河道水环境,已经成为治理水体污染的常用手段[4]。
上海市地处东部平原河网地区,具有河网密度大、分片控制、外围水资源水质优于片内等特点。
充分利用上海地区感潮河网的优势,引入片外优质水资源,对改善河道水质十分重要[5-6]。
本文梳理了上海市现状水资源调度中存在的问题,建立了上海市大陆片河网数学模型,通过模拟水资源调度过程,对各水利片水资源调度效果进行分析。
1水资源调度改善河网水质的机理在水资源调度过程中,引入的水体和河道本底水体混合,从对改善河道水质的角度考虑,水资源调度引入清洁水源对原河道水体进行稀释,可以改变水体的水文条件,提高区域下泄流量,增加水体的流动性,进而可提升河道水环境承载能力,使河道充分利用水体的自净能力,加快水体的自净,从而使污染物在水体运动中受物理、化学、生物作用而自然降解、消失或无害化[7-8]。
平原河网地区的水系规划研究
平原河网地区的水系规划研究平原河网地区的水系规划研究引言:随着工业化和城市化的发展,水资源及水环境问题越来越引起人们的关注。
在平原河网地区,水系规划研究成为保护和管理水资源的关键。
本文将着重探讨平原河网地区的水系规划研究,包括水资源保护、水环境治理和水文建设等方面。
一、平原河网地区的水资源保护水资源保护是水系规划的首要任务。
平原河网地区水资源丰富,但也受到了多种因素的威胁,如过度开发和污染。
因此,水资源保护迫在眉睫。
(一)科学调查与评估科学调查与评估是实施水资源保护的基础。
首先,对平原河网地区的水资源进行综合调查,包括水文、水质、水量等方面。
其次,根据调查数据,评估水资源的开发利用潜力和承载力,为水资源的合理配置提供科学依据。
(二)建立保护区建立水资源保护区是实现水资源永续利用的关键。
通过划定保护区边界,禁止或限制一些对水资源影响较大的活动,如挖井、农药使用等。
同时,增加水资源保护区的宣传力度,提高公众对水资源保护的认识和意识。
(三)加强保护措施通过加强水资源保护措施,促进水资源的持续利用。
例如,建设水源涵养区,保护水源地的生态环境。
此外,加强水污染治理,减少化学物质和废水排放,保护水质。
二、平原河网地区的水环境治理水环境治理是水系规划的又一重点。
随着工业生产和城市化的迅速发展,水环境污染问题日益突出,水环境治理任务十分紧迫。
(一)强化污水处理加强污水处理是改善水环境质量的关键。
通过建设污水处理厂、改造管网等方式,提高污水处理能力和效率,减少污水对河道的直接排放,改善水质。
(二)推进工业治理工业废水是水环境污染的重要来源之一。
因此,加强对工业废水的管理十分重要。
通过加强对工业园区的监督,推动工业企业进行污水处理设施的建设和运营,减少工业废水的排放。
(三)加强农业指导农业农村是平原地区的重要组成部分,也是水环境污染的重要来源。
因此,加强农业指导,推广节水灌溉和有机农业等可持续农业模式,减少农业对水环境的影响。
《2024年平原河网地区水资源调度改善水质的机理和实践研究——以上海市水资源引清调度为例》范文
《平原河网地区水资源调度改善水质的机理和实践研究——以上海市水资源引清调度为例》篇一
一、引言
随着城市化进程的加速和工业化的深入发展,平原河网地区面临着日益严峻的水资源问题。
其中,水质恶化成为制约地区可持续发展的关键因素。
上海市作为我国经济、文化、科技的中心城市之一,其平原河网地区的水资源调度与水质改善问题尤为突出。
因此,本文将通过研究平原河网地区水资源调度的机理,以及上海市水资源引清调度的实践案例,探讨如何通过科学合理的水资源调度来改善水质,为平原河网地区的水资源管理和保护提供理论支撑和实践指导。
二、平原河网地区水资源调度改善水质的机理
平原河网地区的水资源调度,主要是通过科学合理的调度手段,对水资源进行优化配置,以达到改善水质的目的。
其机理主要包括:一是通过调节水资源的时空分布,使水质得到改善;二是通过引入清洁水源,稀释和置换污染水源;三是通过建立完善的水质监测体系,实时掌握水质状况,为调度决策提供依据。
三、上海市水资源引清调度的实践研究
上海市作为平原河网地区的典型代表,其实施的水资源引清调度项目取得了显著成效。
该项目通过引入清洁水源,改善了河道水质,提高了水资源的利用效率。
同时,上海市还建立了完善
的水质监测体系,实时掌握水质状况,为调度决策提供了科学依据。
四、结论
综上所述,平原河网地区的水资源调度是改善水质的有效手段。
上海市的水资源引清调度实践证明了其可行性和有效性。
未来,应继续加强水资源调度研究,提高调度效率,为平原河网地区的水资源管理和保护提供更好的支持。
湖北省平原区河道特征及其生态建设研究意义
收稿日期:2018-01-10作者简介:胡艳欣(1974-),女,湖北省水利水电科学研究院高级工程师。
湖北省平原区河道特征及其生态建设研究意义胡艳欣,王 浩,周玉琴摘 要:湖北省平原湖区河道具有地势平坦、河网发达、易污染等典型水文、水污染特征,针对平原区河道污染严重的现状,阐述了生态建设不仅可以达到与自然景观和谐统一,同时也在一定程度上对河道污染物起到削减作用,具有很重要的理论意义及现实意义。
关键词:平原区河道;河道特征;生态建设中图分类号:TU984 文献标识码:A 文章编号:1006-7973(2018)05-0158-02一、引言湖北省境内河流多达千余条,其中长江水系横贯全省26个县级行政区,大小湖泊众多,尤其小型湖泊几乎遍布全省所有辖区,素有"千湖之省"之称。
平原湖区是湖北省最发达的地区,纵横交错的河流曾为全省生产及生活提供了丰沛的水资源,在全国占有重要农业生产地位的“鱼米之乡”也是得益于全省发达的地表水系,但随着平原地区人类经济活动频繁,其生活、生产物排放量日趋增大,河流水环境容量逐年降低,平原区的河流污染已成为当前亟待解决的生态环境问题。
针对湖北省平原区河道面源污染严重现状,开展河流生态防护及治理极具意义。
包括:研究沿岸植被护坡污染控制技术及治理效果,基于尊重自然的设计理念将生态与治理相结合,找出既符合湖北省平原区特点的生态治理方法,在保证工程稳定的情况下,达到既能提高河流净化能力又能促进生态平衡的河道生态修复模式。
二、平原区河道特征平原地区由于人口密集、自然资源需求相对较大,人类经济活动因此也更加频繁,从而造成对自然生态的干扰影响相对明显,另外,平原区河道还具有较为典型的水文、水污染特征。
1.水文特征 (1)河网密布平原地区地势平坦,河流坡降较小,境内水系发育,河道纵横交织,湖泊星罗棋布。
发达的地表水网带来丰沛水资源的同时也带来了内涝和水患,为解决自然带来的灾害并最大程度利用水资源,平原湖区境内修建了大量的大坝、水闸、泵站等取用水、屯蓄水的水利工程。
平原冲积河流一般特性河床演变分类和影响因素
平原冲积河流一般特性河床演变分类和影响因素1.河道水流平缓:由于河道的地势平坦,水流缓慢,不会产生急流、瀑布等现象。
河流的流速较慢,因此河床维持在一个相对稳定的状态。
2.河床宽阔:平原冲积河流河床相对较宽,主要是由于河流的冲刷能力相对较弱,在运送沉积物时会形成较为宽阔的河床。
3.河流泥沙含量高:由于河流经过的地区通常具有较为丰富的泥沙,因此平原冲积河流的水体中泥沙含量较高。
4.河谷浅平:由于河流经过的平原地带特点以及河流的冲刷和沉积作用,使得河谷地形相对浅平。
河床演变是指河流河床形态、尺寸、材料组成以及流态等特征随着时间的推移而发生变化的过程。
河床演变主要包括泥沙冲淤、河道侵蚀和河床稳定三个方面。
根据河道的演变特点,可以将河床演变分为以下几类:1.泥沙冲淤演变:平原冲积河流的冲淤现象较为明显,河床会不断沉积泥沙,造成河道升高,并且沉积的泥沙有时会形成河滩。
2.侵蚀演变:受到外部因素的影响,如人类活动和自然过程等,平原冲积河流有时也会发生侵蚀作用,导致河道深化,河床的下切。
3.稳定演变:河床在一定的时间范围内保持相对稳定的状态,没有明显的冲刷或沉积作用。
平原冲积河流的河床演变受多种因素的影响,包括水动力条件、泥沙供应和沉积物的运移等。
其中水动力条件包括水流的流速、流向、流量等,它们直接影响河流的冲刷和沉积作用。
泥沙供应是指来自河流流域的泥沙输入,它决定了河流的冲刷和沉积效果。
沉积物的运移包括泥沙的悬移、质沉积和悬浮沉积等,它们直接影响河床的形态和尺寸。
此外,人类活动也是影响平原冲积河流河床演变的重要因素。
例如,河岸开垦、河道改道、水库建设等人类活动对河道的冲刷和沉积产生了重要影响。
此外,气候变化也会间接影响河道演变,如降水量的变化、水文季节的变化等。
总之,平原冲积河流具有一定的一般特性,其河床演变的分类和影响因素涉及到水动力条件、泥沙供应、沉积物的运移、人类活动以及气候变化等多个方面。
这些特性和影响因素的研究对于了解和预测河流的演变规律具有重要意义。
太湖流域平原河网区水系连通性评价
太湖流域平原河网区水系连通性评价诸发文,陆志华,蔡梅,王元元(太湖流域管理局水利发展研究中心,上海 200434)摘要: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。
关键词:连通性;图论;平原河网区;闸门运行连通性良好的河网区水流循环顺畅,在一定程度上能够优化区域水资源配置战略格局,解决水资源环境承载力不足、洪涝宣泄不畅等问题。
一般来说,水系连通性的评价,要同时考虑水系结构连通状况和水文水力学方面的特性。
目前国外运用水文模型、图论[1-2]等方法在流域小尺度层面开展了河流连通度的研究。
对于河网连通性评价研究,有的仅仅考虑河网的结构连通性(网络物理连通性的一种指标,为网络内连线的实际数目与连线可能存在的最大数目之间的比率[3])或河道坡降、宽度、河网密度等水系自然属性[4-5];有的学者运用基于水流阻力与图论的水系连通性评价方法,建立图的加权邻边矩阵,计算河网节点水流通畅度[6-8]。
但这些方法均忽略了水利工程的实际运用情况,无法适用于如太湖流域这样工程调度复杂的平原河网区。
大型平原河网地区防洪系统模拟与调度研究的开题报告
大型平原河网地区防洪系统模拟与调度研究的开题报告一、研究背景和意义大型平原河网地区是我国水资源最为丰富、经济发展最为活跃的区域之一。
但同时也是自然灾害最为频繁、防洪任务最为繁重的区域之一。
近些年来,由于气候变化等因素的影响,该区域的洪涝灾害频发,给人们的生命财产带来了极大的威胁。
为了有效地预防洪涝灾害,必须建立起一套高效、精准的防洪系统。
然而,由于大型平原河网地区的复杂性和多变性,防洪系统的建设和管理十分困难。
因此,必须运用现代科技手段来对防洪系统进行模拟和调度,以提高防洪系统的精细化、智能化程度,保障人民生命财产的安全。
二、研究内容和方法本研究项目将集中研究大型平原河网地区的防洪系统模拟和调度方法。
具体研究内容包括以下几个方面:1. 大型平原河网地区的水文特征分析:通过对该区域的水文特征进行深入分析,了解该区域的径流规律、水位变化情况等,为后续模拟和调度提供准确的数据。
2. 防洪系统的建模和模拟:基于该区域的水文特征,建立大型平原河网地区防洪系统的数学模型,对其进行模拟,得到系统在不同洪水情况下的防洪效果。
3. 防洪系统的调度控制:通过对防洪系统的建模和模拟,获得系统在不同洪水情况下的防洪措施,根据实际情况,优化洪水防控措施,制定最佳的调度计划,对防洪系统进行调度控制。
4. 防洪系统的效果评估:通过对防洪系统的调度控制和运行结果进行分析,评估防洪系统的防洪效果、安全性等方面。
根据评估结果,优化防洪系统的设计和管理,提高防洪效果。
本研究项目主要采用数学建模和仿真方法,在大量实验和数值计算的基础上,探索大型平原河网地区防洪系统的模拟和调度方法。
三、研究预期成果及应用前景通过本研究项目的实施,预计将达到以下研究成果:1. 建立大型平原河网地区防洪系统的数学模型,为防洪措施的优化和管理提供理论基础。
2. 设计出高效、精准的防洪调度算法,并开发出数字化防洪调度平台,为系统的实时监测、调度提供技术支持。
3. 利用研究成果,提高大型平原河网地区防洪系统的管理和防洪效果,为当地人们提供更安全、更稳定的生存环境,促进当地的经济发展。
平原区河网梯级调控的规划与效能分析——以丰县为例
排水沟 明水 位 、 下水 水位与土 地
壤 水 含 量 之 间存 在 密 切 的 联 系 , 地 而
下 潜 水 位 和 土 壤 水 是 直 接 影 响 农 作
许 地 下水 埋 深 , m;
一
由于汛期降水集 中 , 丰县北部低
洼 区 内长 期 洼 地 积 水 , 内呈 现 明 水 区
多 、 壤 水 饱 和 、 下 水 位 高 等特 点 。 土 地
复 新 河 、 支 河梯 级 调 控规 划 建 设成 果 表 南
起 止 点 设 计 标 准 长 度 (m) 底 宽 底高 程 常水 位 边坡 k 河 河 正
( m) ( m) ( m)
入 湖 口~ 楼 闸 下 2 _8 6 - 5 3 . 3. 李 93 10 7 1 ~ 1 3 . 13 l 0 5 3 :~ : 5 4
主 要 补 给 来 源 , 气 带 土 壤 蓄 水 量 是 包
调 节 径 流 和 入 渗 的 纽 带 ,丰 县 年 内 、 年 际 降 水 量 差 别 较 大 , 期 占全 年 降 汛 水 量 的 7 %左 右 , 易 出 现 “ 涝 春 0 容 夏 旱 ” 局 面 。 河 网梯 级 规 划 建 设 模 式 的 可 在 汛 期 拦 截 洪 涝 梯 级 截 蓄 , 大 地 扩
润 线 ( ) 缩 短 地 下 水 流 程 , 速 地 面 , 加
用 又能有效 保持适 宜农 作物 生长 的
地 下 水 位 。则 第 i 水 面 高 程 可用 公 级
式( ) 示 : 1表
H ≤ h 一h () 1
下 水 的渗 出 量 和 地下 水 的消 退 速度 。
排 水 沟 系 统 除 了 解 决 明水 积 涝
复
新 河
平原河网地区河流健康评估研究——以太浦河为例
表 2 太浦河评估河段划分
太浦河健康状况面临的主要问题包括:①太浦 河沿线地区经济发达、人口密集、工业企业众多,污 染物入河量仍远超区域纳污能力,且太浦河位于典 型的平原河网区,地势低平,区域内水体流动缓慢, 水系交换能力差;②太浦河岸线开发利用程度较高,
河段序号
河段
河段长度 /km 河段长度占比 /%
关键词:河流健康评估;指标体系;平原河网;太浦河 中图法分类号:X824 文献标志码:A DOI:10.15974/j.cnki.slsdkb.2018.11.005
河流健康概念提出至今已近 30a,美国、澳大利 亚、英 国、南 非 等 国 家 相 继 研 究 形 成 了 RIVPACS、 AUSRIVAS、IBI、RCE、ISC、RHP等一系列评价方法。 进入 21世纪,国内流域管理部门以及众多研究机构 对于河流健康的问题日益重视,黄河、长江、海河、珠 江等分别于 2004,2005,2006,2006年相继由相应流 域机构提出 河 流 健 康 评 价 体 系。2010年 水 利 部 印 发了《河 流 健 康 评 估 指 标、标 准 与 方 法》(办 资 源 〔2010〕484号)[1],确定了水文水资源、物理结构、水 质、水生物及社会服务功能 5个准则层的河流健康 评估体系及评估方法。
病态
赋分范围
说明
80~100
接近参考状况或预期目标
60~80 与参考状况或预期目标有较小差异
40~60 与参考状况或预期目标有中度差异
20~40 与参考状况或预期目标有较大差异
0~20 与参考状况或预期目标有显著差异
适当调整。同时考虑到太浦河人工河道特性及供 水、航运等特色功能,增加部分自选指标[5]。
收稿日期:2018-06-14 作者简介:李昊洋,女,太湖流域管理局水利发展研究中心,工程师.
平原冲积河流一般特性、河床演变分类和影响因素
1、输沙不平衡是产生河床演变的根本原因。
所谓输沙不平衡是指,对于某一河段,如果来沙量与水 流的挟沙能力不相适应,即来沙量大于或小于水流的挟 沙力,则水流处于输沙不平衡状态,河床将会发生冲淤 变化。
反之,若某一河段,来沙量与水流的挟沙能力相适应, 即来沙量与水流挟沙力相等或接近,则水流处于输沙平 衡状态,河床河床既不冲刷也不淤积。
这种力沿水深的分布也是不均匀的,从而引起水流的 横向流动,其表流在北半球永远指向河流的右岸。
在北半球,河流的右岸比左岸被冲刷得厉害,正是这 种力的作用结果。
15
8.1.2 河道水流的一般特性 2、河道水流的水流结构
(3)环流的类型 ③摩擦力产生的环流(摩擦力副流)
当水流发生局部变形,会产生水流的分离现象。
2、河道水流的水流结构
(2) 主流与副流
①主流是由重力产生的沿河槽纵比降方向的流动; ②副流是由于纵比降以外的因素产生的、水流内部的一种大尺 度的旋转运动,其流线大多是封闭的曲线,往往又称环流。。
③产生副流的力可以是重力,也可以是其他的内力或外力; ④主流方向为纵向,副流具有不同的轴向;副流有时在主 流的边缘上流动,有时则与主流叠加在一起,使整个水流 呈螺旋式前进,又称螺旋流。 ⑤横向输沙是由横向环流造成的; ⑥环流与水流中的紊动漩涡的区别是尺度大、位置和影响 范围较固定;
是河道在较长河段普遍的冲刷或淤积的现象, 又称长河段变形、大范围变形。 局部(短距离)变形
是在较短范围内局部河床的冲淤变化。
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8.2 河床演变分类 8.2.4 纵向变形和横向变形
从河床演变的表现形式上 纵向变形
指河道沿流程所发生的变形,即河床纵剖面的冲淤 变化,如河床的下切、抬升等
江淮平原水网区汛期雨量与洪涝水位关系_以江苏里下河腹部地区为例
第30卷 第6期2011年6月地 理 研 究GEOGRAPH ICAL RESEARCH V o l 30,N o 6June,2011收稿日期:2010 04 03;修订日期:2010 11 29基金项目:国家自然科学基金项目(40730635、40571025,J 0630535);水利部公益性行业科研专项经费项目(200701024,200901042);江苏省自然科学基金项目(BK2006133);高校博士点基金(2006084019)作者简介:叶正伟(1973 ),男,安徽黄山人,副教授,博士研究生,主要从事水文水资源与洪涝灾害风险方面的研究。
E mail:leafyzw @163 com 江淮平原水网区汛期雨量与洪涝水位关系以江苏里下河腹部地区为例叶正伟1,2,许有鹏1,潘光波1(1南京大学地理与海洋科学学院,南京210093;2淮阴师范学院城市与环境科学学院,江苏223300)摘要:利用江苏里下河腹部地区8个雨量站和5个水位站1957~2006年的50年气象水文资料,采用M ann K endall 方法检验面雨量变化趋势,并应用Pearso n 和Spearman 方法揭示雨量同水位的相关关系。
结果表明:近50年来汛期面雨量、单站雨量和时段雨量的长期变化都呈减小趋势。
最大15日和最大3日雨量是水位变化的敏感性时段雨量,最大30日雨量与超警戒水位日数相关性较好,长时段雨量对水位变化的累积效应显著。
近年来最大3日和最大15日雨量重现期增大是洪涝水位显著增高和超警戒水位日数增加的主要原因,且次暴雨强度越大,高洪涝水位出现的概率越大。
里下河腹部地区水位在空间变化上具有较好的一致性,而在时间变化上则呈现阶段性特征。
1950年代末到1970年代间,水位和超警戒水位日数均值都随面雨量减少而降低;但1980年代到1990年代间,水位和超警戒水位日数均值随面雨量减少反而上升;2000年以来的7年中,水位随面雨量减少而略有升高,但超警戒水位日数均值仍然随面雨量减少而略有减少。
平原河道治理原则
平原河道治理原则平原河道治理原则1 、平原河道特点平原河道纵向坡降较缓.横断面一般呈复式,河道较宽,阶地、河漫滩较发育,水深较浅。
枯水期河道内水量很小或无水,洪水期河势变化剧烈,水流泥沙运动规律复杂,河床冲淤变化无常。
近年来由于干旱少雨,河道径流量减少,河床、河滩裸露,有的河段行洪区域内栽植了大量树木及高杆作物,致使河道行洪断面缩窄.影响河道正常行洪。
2、平原河道治理原则治理平原河道,要求既满足河道体系的防护标准.又利于河道系统恢复生态平衡。
论文参考,河道整治。
所以应根据岸坡稳定、正常行洪、表面异质、材质自然、内外透水、成本经济等原则进行。
目的是在满足人类需求的同时,还要使工程结构对河流的生态系统冲击最小化,不仅对水流的流量、流速、冲淤平衡、环境外观等影响最小,而且要创造动物栖息及植物生长所需要的多样性空间。
治理原则为宜宽则宽、宜弯则弯、宽窄交替、深潭与浅滩交错、急流缓流并存的多自然型河道。
3 、生态护坡技术平原河道护坡应尽量减少混凝土用量.优先采取自然的土质岸坡、自然缓坡、植树、植草、干砌块石等各种浅护坦.为水生植物生长、繁育及两栖动物栖息繁衍活动创造条件。
土堤可采用植树、种草和生物袋等工程措施.以利于保护河道和生态环境的改善;为便于河道管理,防止河岸边坡耕作,可设置防护带,以确保堤防安全。
常用的生态护坡形式有抛石护坡、混凝土预制件护坡铺砌、生态砖和鱼巢、土工织物袋、格宾网护砌等。
河北省近年来河道常用的护坡形式为格宾网生态护坡和草皮护坡。
从工程效果看,格宾网生态护坡优于草皮护坡,且观赏性强。
从生态环保方面.格宾网生态护坡属生态环保型护坡,透水透气性好,一定时间后易于植物生长;又由于其柔性结构,故整体性较好.适应变形能力强.能满足河道较大流速对岸坡的冲刷,适应冻胀变形,不易破损,尤其适应北方寒冷地区,是理想的护坡材料。
河流水文特征和水系特征与其影响因素
、河流水文特征和水系特征及其影响因素 果-河流水文水系特征流向 河流专题复习流域 影响河流的因素从地理环境的整体性,分析河流特征的成因1.河流的流向:受地势的影响;3. 河流支流多少与地形和降水有关;4. 雨水补给为主的河流流量受降水量(河流补给)、流域面积(集水区域)影响;汛期出现的时间、长短受雨季的早晚和雨季长短影响;5. 水位流量变化与气候,补给类型,流域内水库、湖泊的调蓄有关;6. 含沙量受下垫面(土质和植被状况)和流水强度的影响;7. 河流洪涝灾害的成因分析及治理措施(1)洪涝灾害的原因①自然原因:a. 水系特征(支流的多少、干支流构成的形状、河道的弯曲度、河流落差的大小)b. 水文特征(汛期长短、流量大小及水位变化、含沙量大小及河床泥沙淤积情况、有无凌汛现象)c. 气候特征(降水量的大小及变率)d .地形(地势平坦,水流不畅)②人为原因:植被破坏、围湖造田等。
(2)河流的治理措施上游:治理原则是调洪,做法是修水库、植树造林;中游:治理原则是分洪、蓄洪,做法是修水库,修建分洪、蓄洪工程;下游:治理原则是泄洪、束水,做法是加固大堤,清淤疏浚河道,开挖河道。
【举例】长江洪灾的原因(1)自然原因:①水系特征:流域广,支流多;中上游植被破坏严重,含沙量增大;中下游多为平原,河道弯曲,水流缓慢,水流不畅。
②水文特征:流经湿润地区,降水丰沛,干流汛期长,水量大。
③气候特征:有些年份,气候异常,流域内普降暴雨,造成洪水泛滥(2)人为原因:①过度砍伐,植被破坏严重,水土流失加剧,造成流域涵养水源、调节径流、削峰补枯能力降低;泥沙入江,淤积抬高河床,使河道的泄洪能力降低。
②围湖造田,泥沙淤积,从而导致湖泊萎缩,调蓄洪峰能力下降。
8. 河流水能丰富的原因主要从两个方面分析:一是流速(如位于阶梯过渡地带,河流落差大);二是径流量大小(降水量的多少、流域面积的大小、蒸发量的大小)。
9. 河流航运的有利条件:①自然条件:流量大小、流速快慢、有无结冰期,地形平坦。
平原河网地区水系规划方法探讨
平原河网地区水系规划方法探讨摘要以昆山市千灯镇水系规划为例,提出了平原河网地区(特别是河网圩区)水系规划思路,并就水系规划中的防洪排涝标准的确定、排涝流量的计算、河网水系布局、水系整治方法、水面率控制等几个关键问题进行了研究和探讨。
该文所提出的方法和措施可为同类地区水系规划的编制和水系建设提供科学指导。
关键词平原河网地区;水系规划;防洪排涝;水面率1 问题的提出平原河网地区是经济发达、人口众多的地区,同时又是河湖密布、地势平坦低洼、易于发生洪涝灾害的地区,平原河网地区的水系承担着行洪排涝、蓄水抗旱、供水、航运、造景、生态和环境等功能。
然而,在城市化进程中,很多地区的河网水系出现了排水标准低、河道淤积、水系连通率及水面率下降、水生态环境遭到破坏等问题,需要通过编制水系规划,构建合理、安全的河网水系布局。
鉴于此,该文以昆山市千灯镇水系规划为例,对水系规划中的几个关键问题进行研究,提出该类地区水系规划的基本框架、方法和措施,使水系规划更加科学化和专业化[1]。
2 水系规划的内容和方法昆山市千灯镇总面积83.1 km2,地形平坦,属吴淞江水网地区,由7个联圩组成,现状圩内平均水面率为6.8%,圩内常水位为2.5 m,平均地面高程为3.6 m 左右。
2.1 规划思路水系规划的核心是建立一个与城市发展相匹配的骨干河网,以有利于水系、水环境、水景观的合理开发、利用、保护和管理。
千灯镇规划将通过圩外河道的整治,提高泄洪能力;根据防洪标准,全面加高加固各联圩外围防洪堤防,形成高标准的统一防洪控制线,以抵御50年一遇的洪水;优化圩内骨干河网布局,在确保规划水面积的基础上,按照以镇区、工业区和生活区为主的城镇圩区和以农业、水乡旅游和生态休闲为主的圩区不同的排涝标准,合理确定排涝模数,校核各圩区排涝能力,通过新建、改造排涝泵站、闸站,提高圩区的排涝标准[2-3]。
2.2 防洪排涝标准的确定平原河网地区水系规划的首要任务是巩固和提高规划区的防洪排涝能力,做到挡得住、排得出,遇到超标准降雨时不至于无法应付。
南通平原河网水系特征与保护研究
南通平原河网水系特征与保护研究刘平【摘要】Water system plays a huge functional role in aspects of flood and waterlogging prevention,water resources supply and water environment improvement in plain river network area. In order to better grasp the law of river network in this region,perfect the layout of water network and improve the comprehensive benefit of river network,this article started with the formation of Nantong river network,studied further water division,analysed and proved the characteristics of river structure,which has a strong guiding significance for water resourcesplanning,construction,protection and management in plain river network area.%水系在平原河网地区防洪除涝、水资源供给、水环境改善等方面功能作用巨大。
从南通河网的形成过程入手,深入研究水利分区,分析论证河道结构特性,以期更好的把握本地区河网规律,完善水网布局,提高河网的综合效益,对平原河网地区的水利规划、建设、保护与管理具有指导意义。
【期刊名称】《江苏水利》【年(卷),期】2014(000)003【总页数】3页(P17-19)【关键词】平原河网;水系特征;规划;管理【作者】刘平【作者单位】南通市水利局,江苏南通 226001【正文语种】中文【中图分类】TV212.5+10 引言水系是人类文明的源泉、社会经济和生态的基础,具有蓄积雨洪、分流下渗、增补地下水源,维持蒸发、缓解热岛效应、交通航运、水陆生态链等复合功能,还有土地、水资源、动植物、生态等资源属性。
平原圩区水系结构与功能特征及其影响机制——以昆山南部为例
平原圩区水系结构与功能特征及其影响机制——以昆山南部
为例
周可婧;孔繁花;庄雪颖;班玉龙;尹海伟;杨子健;宋小虎
【期刊名称】《生态学报》
【年(卷),期】2024(44)8
【摘要】明晰平原河网水系结构和功能的影响机制对区域生态可持续发展具有重要意义。
以昆山市南部防洪分区为例,选取水系指标分析圩区单元尺度下的水系网络结构与调蓄功能,并构建贝叶斯网络模型,综合考虑用地、自然、工程与政策管理等因子及其相互作用,定量探究水系结构与功能的影响机制。
结果表明:(1)水系网络结构具有显著空间异质性,且水系调蓄功能与结构特征密切相关,较复杂的水系形态结构往往表现出较强的调蓄功能;(2)政策、工程、用地和自然条件等因子对水系调蓄功能的影响强度依次减弱;(3)识别水系功能优化目标下的关键变量与关键状态子集,可从社会⁃生态协同视角指导圩区单元的水系治理与优化。
研究结果可为平原圩区水系网络健康与可持续发展提供理论参考和决策依据。
【总页数】12页(P3268-3279)
【作者】周可婧;孔繁花;庄雪颖;班玉龙;尹海伟;杨子健;宋小虎
【作者单位】南京大学地理与海洋科学学院;昆山市水务局;南京大学建筑与城市规划学院;扬州市江都生态环境局;江苏省测绘工程院
【正文语种】中文
【中图分类】TU9
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1.基于图论的平原河网区水系连通性评价--以常熟市燕泾圩为例
2.城市化对平原河网水系结构及功能的影响——以苏州市为例
3.平原河网圩区超标准洪水防御对策研究——以昆山市为例
4.圩区水位预测辅助管理系统建设与应用——以昆山城南圩为例
5.考虑水动力条件及水系连通的平原河网圩区畅流活水方案
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临海大田平原河网水系调整影响分析
临海大田平原河网水系调整影响分析李东风;谢锋;白福青;胡建永【摘要】通过临海大田平原河网水动力二维数学模型,分析水系调整前后的流场和水位分布,认为水系骨干河流局部扩宽、分支河网与骨干河网的连通,尤其是在灵江下游钓鱼亭镇附近新增加的钓鱼亭控制闸工程,增加了洪水排出通道,分流了洪水,使得大田河水位下降0.2~0.7 m,表明水系调整有利于平原河网防洪排涝,由于城区河网充分连通,加快了城市河网水体的交换,也有利于城区水环境的改善.【期刊名称】《浙江水利水电学院学报》【年(卷),期】2016(028)006【总页数】4页(P12-15)【关键词】大田平原;水系调整;河网水动力;二维数学模型【作者】李东风;谢锋;白福青;胡建永【作者单位】[1]浙江水利水电学院水利与环境工程学院,浙江杭州310018;[2]浙江水利水电学院水利与海洋工程研究所,浙江杭州310018【正文语种】中文【中图分类】TV213.9随着临海市开发区城市进程的快速发展,城市建设用地侵占水域的问题日益突出[1].一方面,因为城市发展的需要,经过政府审批同意,市政部门将部分水域转换为城市建设用地,例如城市道路修建、港口用地开发和公园基础设施等;另一方面,因为经济利益的驱使,某些地产开发商利用相关政策的漏洞,侵占水域开发房产,破坏水域的完整性,影响水域的行洪排涝安全;此外,随着城市人口的不断增加,生活垃圾量的激增,利用水域填埋垃圾的处理方式,不但侵占了河流水域,而且污染了水源,破环了生态环境.为了使得城市建设用地与水域有机协调,达到“人水和谐”的发展目标,需要对临海经济开发区境内的河网水系进行调整,通过对水系的合理布局,以达到满足水域占补平衡,合理利用水资源,保护水生态环境,保障行洪、排涝安全等目的;同时兼顾区域土地利用的完整性和交通的便捷性[2].临海市东濒东海,南接台州市黄岩、椒江二区,西连仙居,北与天台、三门相邻.地理位置界于北纬28°40′~29°04′,东经120°49′~121°41′之间.东西最大横距85 km,南北最大纵距44 km,陆地总面积2 203 km2,其中城市建成区面积43.77 km2,海域面积1 819 km2,海岸线长227 km.境内地貌类型复杂多样,兼有谷地、平原、江河、滩涂、岛屿,其中山区、丘陵占2/3以上,形成“七山一水两分田”的地貌格局.临海自然水系主要属于椒江水系,小部分属于直接入海的洞港和海游港小流域.中、西部山丘区域溪流众多,东部平原河网纵横交错.主要河流有灵江及其上游干流永安溪、支流始丰溪、双港溪、方溪、大田港、义城港以及直接注入椒江和台州湾的百里大河、直接出海的桃渚平原河网.椒江水系由永安溪、始丰溪、灵江、双港溪、方溪、大田港、义城港以及直接注入椒江和台州湾的百里大河、直接出海的桃渚平原河网.大田港是灵江河段最大的支流,发源于小芝大罗山,流经牛头山水库,出库后流经至四年村入邵家渡港,与大田河汇合称大田港,于五孔岙从左岸入灵江.大田港河长54.1 km,流域面积511 km2,河宽30~300 m,比降3.0%,1990 年大田港建闸后成内河[3].百里大河是椒北平原河网的总称.椒北平原河网上接牛头山水库椒北渠道,向东直接注入椒江和台州湾.椒北平原河网中的主渠名为百里大河,起自华景闸,终至上盘拖牛坝,全长21.2 km,设计水深2.0 m.临海市北片老城区与大田平原相连,若遭遇台风暴雨,上游承接始丰溪、永安溪洪水越境,中游并纳逆溪、义城港等支流洪水,下游又受潮水顶托,使得临海市城区极易遭受洪涝灾害.流域中上游河道和各支流均属山溪性河流,洪水暴涨暴落,而流域下游则为平原河道,坡降平缓,洪水下泄速度常受潮汐涨落的影响.流域洪水由暴雨所形成,其中主要暴雨为台风暴雨及锋面暴雨,流域大洪水60%以上发生在台汛期,台风暴雨形成的洪涝灾害是本流域最严重的自然灾害之一.通过建立河网水动力二维数学模型,对水域调整后的影响进行评价分析,保障河网行洪和排涝的安全.河网水动力二维数学模型的建立选用DHI公司开发MIKE21软件,模型验证见文献[4-6].水流连续方程:水流运动方程:式中:h—水深;u、v—横向及纵向水流速度;t—时间;n—曼宁糙率;vt—涡流系数.定解条件包括边界条件和初始条件.上游边界条件是流入河网的流量,按照大田平原十年一遇流量控制.下游边界是河道断面的控制水位,按照大田港闸和钓鱼亭附近潮位过程和运行方式控制,其中,大田港闸控制水位4.76 m,大庆河闸控制水位6.12 m,钓鱼亭闸控制水位4.00 m.初始条件为河网的平均水位.临海大田平原河网水系调整措施主要有:(1)九曲河上游与上沙溪骨干河道连通,下游贯穿逆溪;(2)东大河上游与白石溪上游连通;(3)大田河等骨干河道的疏浚;(4)邵家渡河局部河道扩宽;(5)洋心河上游与上沙溪骨干河道连通.模型按照“苏迪罗”台风期间的暴雨产汇流条件控制,计算白石溪、两头门溪等山溪洪水,并不考虑洪水越过河堤向平原河网的漫流,水系调整前后模型对比(见图1).水系调整后主要骨干河流局部扩宽、分支河网与骨干河网得到了连通,尤其是在灵江下游钓鱼亭镇附近新增加了钓鱼亭控制闸工程,增加了洪水排出通道,可以分流来自于北部区域两头门溪东溪洪水以及东部牛头山泄洪、琅坑溪和逆溪的洪水,水系调整后通过水利工程的优化调度更加有利于防洪排涝和河网水流运动和水环境改善.主要表现在以下两方面.(1)新开河分洪改善两头门溪分汊洪水主要向新开河分流,减轻了大田河的洪水压力.白石溪下游拓宽并且与大田河水系连通,有利于白石溪洪水排放.两头门溪流入北部新开河水流,一部分通过与邵家渡河连通的支流汇入邵家渡河,另一部分继续向南流动与从逆溪的水流汇合后,受逆溪水流对推动流入邵家渡河;从逆溪的来流一部分流入邵家渡河,另一部分流入新开河的南部通过渠道和隧洞在钓鱼亭附近汇入灵江(见图2).(2)区域河网水位降低水系调整后河网水位下降明显,下降幅度与位置相关(见图3),下降范围为0.2~0.7 m.当无水闸控制时,洪水一部分流入洋心河、东大河和西洋河,引起河网流速增加和水位升高,有利于城市河网水体流动.通过在分流处设置水闸,控制洪水的流入,有利于大田平原洪水排放.临海大田水系主要骨干河流局部扩宽、分支河网与骨干河网得到了连通,尤其是在灵江下游钓鱼亭镇附近新增加了钓鱼亭控制闸工程,增加了洪水排出通道,可分流来自于北部区域两头门溪、东溪洪水以及东部牛头山泄洪、琅坑溪和逆溪的洪水.水系调整后大田河水位下降幅度与位置相关,下降范围为0.2~0.7 m.水系调整有利于平原河网防洪排涝,由于城区河网充分连通,可以通过水闸控制水流流入城市河网,水流运动速度加快,有利于城区水环境的改善.【相关文献】[1] 李萍.浙江省临海市水资源优化配置研究[D].南京:河海大学,2006.[2] 杨伏香,张培佳,陈卫金,等.柯桥主城区清水工程河网湖泊水动力二维数值模型分析[J].浙江水利水电学院学报,2015,27(3):18-21.[3] 童云英,李东风,聂会.大田平原河网水动力和平面二维数学模型研究[J].浙江水利水电学院学报,2016,28(1):14-17.[4] 梁佰军,李东风,张红武.瓜渚湖直江引水对通航影响的数值计算和分析[J].浙江水利水电专科学校学报,2013,25(4):1-3.[5] 陈卫金,李东风,张红武.绍兴平原河网防洪排涝水动力模型控制条件分析[J].浙江水利水电学院学报,2014,26(3):38-41.[6] 梁佰军,杨伏香,李东风,等.绍兴柯桥主城区清水工程水动力分析[J].浙江水利水电学院学报,2015,27(1):16-20.。
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第24卷 第5期2005年9月地 理 研 究GEO GRA P HICAL RESEA RC H Vol 124,No 15Sept 1,2005 收稿日期:2005204208;修订日期:2005207229 基金项目:国家自然科学基金项目(40471019);上海市教委曙光计划项目(03SG22);上海市科委启明星跟踪计划项目(02QM G1413);生态学211学科建设项目 作者简介:袁雯(19652),女,江苏常州人,博士,副研究员。
主要从事区域环境演变与城市水文水资源研究。
Email :wyuan @admin 1ecnu 1edu 1cn平原河网地区河流结构特征及其对调蓄能力的影响袁 雯,杨 凯,唐 敏,徐启新(华东师范大学资源与环境学院,地理信息科学教育部重点实验室,上海200062)摘要:平原河网地区是河流高度发育并受到城市化深刻影响的区域。
本文以上海为例,基于上海及周边城市普遍采用的河流分类和水利片管理系统,分析不同城市化水平地区河流结构的共同特征及其差异性,探讨河流结构对河网调蓄能力的可能影响,提出估算河网调蓄能力的方法。
研究表明,平原河网地区河流结构指标反映了该地区河流数量、长度以及低等级河流高度发育的自然地理特征,城市化在达到一定程度后即会干扰河流结构的自身发育规律,并表现为河流发育能力的下降;河流结构在城市化影响下表现出由复杂到简单、由多元到单一的变化趋势;河网调蓄能力受低等级河流数量及结构的影响更大,并随着城市化水平的提高而下降;就整体而言,城市化对河网调蓄能力的影响大于对河流结构的影响;以水面数量和河流结构两项指标作为参数能够更准确地估算河网调蓄能力。
关 键 词:河流结构;调蓄能力;城市化;平原河网文章编号:100020585(2005)05207172081 研究背景 水安全是21世纪水利、水工和水文学关注的焦点。
洪涝灾害的预防与控制是水安全评价的核心目标[1]。
洪水调蓄能力则是影响洪涝灾害出现频率及程度的决定因素之一。
已有较多的研究验证了调蓄能力下降直接导致洪水危害的加剧[2,3]。
对调蓄能力的研究,主要的工作集中在以下几个方面,一是对湖泊调蓄能力的研究[4~6],从不同角度对构造运动、围垦、泥沙淤积以及裁弯取直等影响湖泊调蓄能力的因素及其影响进行分析。
二是对区域调蓄能力的研究[7,8],一般通过建立DEM 模型,和淹没水位、淹没面积和淹水量之间的回归关系,估算出区域洪涝调蓄容量。
三是对河网调蓄能力的研究[9,10],通过建立河网产汇流模拟模型,以不同的方式概化河网,计算其调蓄容量。
王腊春等的研究表明太湖流域河网调蓄能力为太湖的1/2,在高水位时河网调蓄能力更加突出,可见河网调蓄在削减洪峰、降低洪水危害中的重要作用[9]。
研究河流结构,较多采用的是与河流地貌学相关的指标。
如一流域内不同等级河流之间的长度比、分枝比、面积比等[10,11]。
分维也是表征河流结构和分布的常用指标[12~14]。
对河流结构特征研究影响较大的是美国河流地貌家学霍顿(Horton )。
1945年,霍顿提出718 地 理 研 究24卷了河流的级序分类系统,该方法经斯特拉勒(Strahler )修正后,被广泛地应用于河流结构研究。
霍顿进一步提出了流域不同等级河流之间普遍存在的经验型数量关系,即河流级序与河流数量呈对数负相关关系,与河流长度呈对数正相关关系[15]。
从所检索文献资料看,目前对水系边界模糊的平原河网地区河流结构的研究不多,作者曾就平原河网地区河流结构的基本研究单元和河流分类进行了探讨[16],为本文提供了一定的基础。
研究平原河网地区河流结构及其对调蓄能力的影响,一是因为平原河网地区大都是高度城市化地区,城市化基本是河流资源向土地资源的单向变化过程;二是因为高密度的城市土地利用使洪涝灾害的社会和经济危害更大;三是因为城市化深刻影响了河流结构发育过程和状态。
研究显示全球60%的河道因城市化发生了深刻的改变,城市化已经成为改变河流结构发育演变的重要因素[15,17,18]。
上海是平原河网地区典型城市之一。
地势平坦,河流纵横,河网高度发育;受潮汐影响,水情复杂,水系边界模糊。
本文以上海为研究区域,分析不同城市化水平对河流结构发育和调蓄能力的影响以及不同等级河流的调蓄特征,研究调蓄能力与河流结构之间的关联关系,为城市河流结构和功能修复提供参考依据。
图1 上海陆地水利片城市化水平和调蓄能力空间分布图Fig 11 Urbanization level ,river channel storage and adjustable capacity in each mainland catchment 2 方法与数据 受区域地理地貌因素的影响,平原河网地区尤其是三角洲地区网状河流发育特征显著;城市化在改造河流自然结构和状态的同时,还因人工蓄排设施的建设,改变了流域的自然结构和状态。
目前,长江三角洲城市较多采用空间分片、河流分级模式实施对城市河流和调蓄的控制和管理。
上海从上世纪70年代起,即将区域划分为14个水利控制片作为调蓄水基本单元,将河流分为市级、区县级、乡镇级和村级四个层次实施规划、保护和管理。
河流分级的基本依据是河流自身大小及其在河网中的重要性程度,兼顾了河流的自然属性和功能特征,因此,这一分级系统在一定程度上具备了河流自然分级系统的基本特点,如河流的平均长度由市级向村级逐级递减,分别为2010km 、813km 、214km 和019km 。
本文在前期研究的基础上,以11个水利片(见图1)作为河流结构的基本研究单元,借鉴斯特拉勒河流分类系统的基本分级原则,将河道管理市级、区县级、乡镇级、村级河流分别定义为4、3、2和1级河流,选择水面率等7个可能影响河网调蓄能力的指标,并以其中分枝比、长度比和分维的常规分布范围为依据,分析受城市化深刻影响后河流结构特征。
以单位面积槽蓄容量SR 和单位面积可调蓄容量ASR ,来分析上海调蓄能力特征以及河流 5期袁 雯等:平原河网地区河流结构特征及其对调蓄能力的影响719结构对调蓄能力的影响。
所选指标及意义如表1。
上海14个水利片覆盖了除市中心区以外97%的城市面积[18]。
本文以11个城市化水平不同的陆地水利片为研究对象,选取水利片水面率、河网密度、不同等级河流长度和数量、槽蓄总量和可调蓄总量等项指标,主要依据上海市2000年水资源普查基本数据[19]。
详见表2和图1。
因水利片跨越不同行政区,难以引用以行政区为单位的城市化水平统计数据,本文将主体部分位于由外环线划定的城区内的蕴南片和淀北片划分为高度城市化水利片;与高度城市化水利片相邻的嘉宝北片、淀南片和浦东片为中度城市化水利片;其余为低度城市化水利片;青松片因主体位于水源保护区,自然状态保护较好,故划为低度城市化片(图1)。
表1 选择指标、意义或计算方法T ab11 Selected indicators and their meaning or reckoning methods指标意义或计算方法水面率W P河道多年平均水位下的水面积河网密度R D单位面积河流总长度,表示河流的长度发育河频率R F单位面积河流条数,表示河流数量发育平均分枝比R b在ω-lg Nω坐标上(ω为横坐标)所求得的直线斜率绝对值的反对数为R b的值平均长度比R L在ω-lg Lω坐标上(ω为横坐标)所求得的直线斜率绝对值的反对数为R L的值水系分维D D=log R b/log R L河网自然度R c 描述河网数量和长度的发育程度,其数值越大,说明该区域河网的构成层次越丰富,支撑主干河道的支流水系越发达。
R C=Ω×(L/L m)单位面积槽蓄容量S R常水位下单位面积河槽蓄水量,反映河网蓄水能力。
单位面积可调蓄容量A S R控制最高水位和常水位下河槽蓄水量的差值,反映河网洪水调节能力。
注①:表中,ω表示河流级别序号,Nω和Lω为第ω级河道的数目和平均长度(km);Ω为河流最高级别数,L和L m分别是河流总长度和主干河长。
②:本文R b R L根据河流等级和该等级河流数目及平均长度,用回归方法求得。
与采用不同等级河流数量及总长度,经统计并以两邻两级河流总数及河流总长度为权数所得计算值有一定差异。
③:河网自然度是由作者设计提出的指标。
表2 上海各水利片河流结构表达指标数值T ab12 The values of stream structure indicators in each m ainland catchment in ShanghaiW P(%)R F(n/km2)R D(km/km2)R b R L D R C 蕴南片3103417231421105217201054136淀北片31633182132151313901767105嘉宝北片41985153416951963132114916146淀南片4134418231215148414711147180浦东片5125515412251693131114517118青松片51532177314651272191115617121太北片111353162311641642131118319160太南片31962166218331782142115019150浦南东片41123128411951722176117223146浦南西片4196311319241412140116918144商榻片310172138215810021562121411903注:商榻片因无市级河流导致平均分枝比和河网自然度偏大。
3 结果和讨论311 河流数量及长度高度发育,空间覆盖性良好,网状特征明显 已有研究表明流域河流发育的分枝比一般在310~510之间,长度比在115~315之 地 理 研 究24卷720间,河网的典型分维为1~2[11,13]。
以此作为指标常规数值范围,由表2可以发现,11个水利片中,除淀南片平均长度比高于常规范围上限外,其余10个水利片的平均长度比均在常规范围之高值区;分别有3和6个水利片的平均分枝比位于常规范围之内和高于常规上限;有8个水利片的分维值位于常规范围之内。
因本文采用的河流等级管理分类系统,仅对两端均与河网相连的河流进行分类,因此,上述各指标数值能够反映河流结构的空间分布。
可以认为上海地处平原河网地区的自然特征和河网空间发育规律深刻影响了上海河网格局。
即河网发育程度高于一般流域,尤其是以分枝比表示的河网数量发育能力,在河流数量不断减少的背景下,仍高于平均水平。
同时,上海河流在空间分布上覆盖性较好,河流网状特征显著;河网长度基本遵循流域河流空间发育规律。
312 高度城市化显著影响河流结构,低度城市化区域河流发育以自然规律起主导作用 由表2,以水利片为基本单元,可以看出上海河网发育的空间特征尤其是结构特征与城市化水平分布有相当的一致性。