基于AHP-熵权法的平原城市河网水系连通性评价——以廊坊市为例

在对近年国内外城市水系连通典型案例总结的基础上,构建包含水系格局、结构连通性和水力连通性3个准则层的平原城市河网水系[JP2]连通性评价体系,改进水力连通性准则层中水力连通能力指标的计算方法,使其适用于整个河网计算。为避免主、客观单一权重法的不足,采用AHP-熵综合权重法对评价指标赋权。针对通过指标值评价水系连通状况不能兼顾多因素影响的局限性,采用综合评价法对廊坊城区不同水系连通方案的水系连通状况进行评价。结果表明,该体系能够较全面地对平原城市河网进行水系连通性评价,为我国平原城市河网水系连通性评价提供参考。     

洞庭湖区水系连通工程指标体系与评价方法

构建与洞庭湖区水系连通工程综合评价相适应的指标体系,包括结构连通性、水力连通性、生态环境效益和社会经济效益等4个主要要素层,共计12个关键指标;提出定量评价方法,并运用于澧县城区水系连通工程的综合评价。结果表明:澧县城区水系连通工程可评定为优秀等级,评价结果与工程实际相符,未来应进一步优化河渠结构连通格局,促进生态环境效益向社会经济效益转化。     

水工建筑物调度下的小微水体水系连通性评价

为探究太湖流域圩内小微水体综合整治工程的水系连通成效,在考虑水系格局、结构连通性、水力连通性准则层的基础上,针对小微水体在生态系统保护和水质净化方面的突出功能,进一步提出景观连通性和水质改善两大准则层。根据小微水体的形状特征修正传统指标,使其能更好地适用于多形态水系;因小微水体受水工建筑物调度而形成不同的连通通道与水力条件,结构连通性与水力连通性均按照不同工况分别计算,再由工况时长加权得到较为稳定的年内平均值。应用该小微水体水系连通性评价指标体系对溧阳市同字水系整治前、后的水系连通性进行评价。结果表明：综合整治工程对水系连通性提升效果显著,该评价指标体系能较为客观、全面地体现小微水体与各类水工建筑物协同运作下的水系连通性。     

基于AHP-熵权法的平原城市河网水系连通性评价 ——以廊坊市为例

在对近年国内外城市水系连通典型案例总结的基础上,构建包含水系格局、结构连通性和水力连通性3个准则层的平原城市河网水系连通性评价体系,改进水力连通性准则层中水力连通能力指标的计算方法,使其适用于整个河网计算.为避免主、客观单一权重法的不足,采用AHP-熵综合权重法对评价指标赋权.针对通过指标值评价水系连通状况不能兼顾多因...     

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。     

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。     

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。     

基于改进图论法的平原河网水系连通性评价

基于改进的图论法,概化河网水系为图模型,考虑水量对河网水系连通性的影响,以反映流域水量指标的连通因子为权值,构建水系连通度定量评价模型,应用MATLAB计算河网加权连通度,实现对河网水系连通性的定量评价。以秦淮河流域为例,构建HEC-HMS水文模型,模拟流域短期和长期洪水过程,分析不同规模洪水过程下流域河网水系的连通程度,基于连通度定量评价结果对连通性进行等级划分。结果表明洪量与连通度基本符合线性关系;短期洪水过程与长期洪水过程相比的连通等级较差;构建的评价模型具有良好的适用性和可靠性。     

长江流域水系连通特征及其影响因素分析

水系的连通性是河流健康评价的一个重要指标,它影响到河道生态需水量、通航水深、湿地保留率等。在健康长江评价体系的14个指标中,水系的连通性作为一个重要指标被首次提出。通过对水系连通性基本概念的探讨,归纳了长江水系连通的基本类型,包括河流与河流连通、河流纵向连通和河湖连通3类;分析了长江流域水系连通基本特征和影响水系连通的原因。从地质历史时期及人类历史时期的时间尺度看,新构造运动、气候变化等自然因素在水系连通的阻碍方面是主导因子,但从100~10 a和年时间尺度上看,特别是近百年来,人类活动对水系的连通在很多地方起着决定性的作用。     

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。     

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。     

水系连通机理及其影响因素

为了摸清水系连通性衰退的成因,本文通过引入水系连通性指标和推求河道水力几何关系,深入分析了水系连通性的连通机理和影响因素。结果表明河道纵向连通性取决于河道来水来沙条件与边界形态,侧向连通性取决于河道分汇流比及分汇流区的水流流态和冲淤形态,河道横向连通包括河道滩槽并存、洪水期滩槽水沙交换以及水生植物的传播,主要是通过洪水周期性的涨落来实现的;流域降水变化、河道整治与堤岸工程、水库枢纽建设和引水分流工程等因素是河道连通性的主要影响因素。总之,河道来水来沙条件、分(汇)流状况与河道边界形态等之间的协调是水系连通性的内在机制和控制关系。     

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。     

生态输水工程对水系连通的多维影响：以塔里木河为例

生态输水工程一方面缓解了水资源时空分布不均的难题,另一方面改变了水系自然连通状态。本文结合图论与景观格局指数法,从形态、结构、功能三个维度构建水系连通评价指标体系,分析塔里木河干流生态输水工程实施前后,上、中、下游水系连通格局的时空演变。综合水系连通指数计算结果表明,生态输水以来上、中游水系连通指数先上升后渐趋稳定。生态输水之前由于断流,下游各维水系连通指数均呈下降趋势,生态输水以来下游水系连通指数开始上升,其中形态与结构连通指数响应较快,功能连通指数响应较慢。从趋势来看,水系连通指数不会随着生态输水工程的实施持续上升,而是存在一定的阈值。形态连通方面,生态输水后,上、中游水域由大面积连续斑块向小面积破碎斑块转化,下游大面积水域斑块增多。结构连通方面,水系连通时长增加,其中下游最为显著;生态输水前期上、中游水域面积减少,下游水域面积增加;输水后期流域整体水域面积增加,但上、中游持续和周期连通水域面积增幅减小,而下游增幅显著。功能连通方面,上、中游以供给和支持功能占主导,下游随着生态输水的进行,各类功能占比渐趋均衡。生态输水水量与各维水系连通指数均表现为正相关,水系形态、结构连通指数响应较快,功能连通指响应较慢,由此可见生态输水对塔里木河干流水系连通的提升具有积极效益。研究结果可为生态输水实践提供技术支撑。     

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。     

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。