汉江流域河网分级特征研究

为深入了解汉江流域河网结构特征, 在提取高精度数字河网的基础上, 结合地表水频率地图和河宽遥感数据集, 研究河网几何结构和拓扑结构的自相似性, 同时统计分析河网的河宽分级规律。结果表明, 河网中1~6级的分支比、河长比、面积比和侧枝比等结构参数稳定在较窄的数值范围内, 证明1~6级河网具有良好的几何拓扑结构自相似性。在河网自相似级别范围内, 河流级别与河宽平均值呈现近似指数分布, 1~6级的河宽比数值稳定, 平均值为1.87, 说明Horton定律适用于河宽分级。通过对比沟河识别前后的河网参数发现, 河长、河宽和流域面积越小, 河流越容易“干涸”, 并导致低级别河流偏离河网结构的自相似性。     

太湖平原河网系统生态环境需水量组成及计算方法研究

从维持和保护河网生态系统正常的基本功能角度出发，根据流域地理位置及河网地区河流自身的特点，探讨河网系统生态环境需水量的内涵和构成，指出平原河网系统生态环境需水量是在特定的时间和空间组合条件下，在合理开发和高效利用系统淡水资源的同时，为了维持和改善河网系统正常的生态结构与生态环境功能所必须蓄存和消耗的水量．在此概念的基础上，对适合于河网系统中各项生态环境需水量的计算方法进行研究，并对定量化研究的影响因素进行了分析．     

基于DEM的干旱区河网系统模拟尺度影响分析--以柴达木盆地流域为例

根据SHREVE与STRAHLER提出的流域结构图,进行了基于DEM的河网系统自动提取的应用研究.以柴达木盆地为例,分析1:250000与1:100000地形图数据所建立的数字高程模型.在构建TIN模型中,选择样条插值方法构建基于等高线的数字高程模型方法;水流方向矩阵计算中格网的大小对结果有很大影响,在复杂地形地区表现得更明显,比较250,100,50 m3种格网尺度数据在模拟河网系统中的不同结果,主要表现为河网系统随格网变大而更密集;比较阈值分别为800,1 200,1 600时的河网结构,表明提取河流网络的计算阈值取全流域累积矩阵的平均值时,可以得到较好的图形效果.将数字模拟的结果与人工描绘的河网结构进行对比研究,提出了基于地貌单元研究结果的改善方法.     

基于Arc Hydro Tools的祁连山国家公园小流域划分

以祁连山国家公园为研究区,基于30 m分辨率数字高程模型数据,利用Arc Hydro Tools水文数据模型与河网密度法,在确定最佳集水面积阈值的基础上提取河网并划分小流域,统计小流域的部分特征参数.结果表明,集水面积阈值与河网密度呈幂函数关系,祁连山国家公园最佳集水面积阈值为6 000栅格数;河网提取结果与全国1:250 000三级水系流域数据集的河网套合差为2.62%,叠加至遥感图像对比,发现提取结果相较于全国1:250 000三级水系流域数据集更接近真实水系;共划分祁连山国家公园小流域5 717个,约80%的小流域面积在3～50 km².从提取效率和结果精度来看, Arc Hydro Tools模型与河网密度法相结合可较准确提取山地区域河网及小流域.     

基于GIS的河网分形研究

目的探讨在GIS支持下河网分维数的计算方法以及不同分维的意义。方法应用数字高程模型,在GIS支持下提取陕北黄土高原韭园沟流域的河网,利用空间分析方法、分形理论以及统计学知识进行计算、模拟。结果基于霍顿水系定律得到韭园沟流域河网分维数是1.662,基于分形基本定义得出的是1.589。结论①利用GIS计算河网分维数与传统方法相比,具有高效、简捷、检验性好的优点;②对同一河网,使用不同方法得到的分维数不同,表明河网分形性质丰富多彩;③分形维数对比时一般应满足计算方法一致,且在同一个无标度域内。     

城镇河网水环境模拟及水质改善情景方案

为寻求促进平原地区城镇河网水环境问题识别和水质改善的方法,以苏州市甪直镇河网为例,基于水文水质监测数据建立了相应的水环境模型,并将其应用于水质问题识别和水质改善方案研究中。甪直河网流动状态欠佳,长期平均流速小于0.02m/s的河道占河道总长度的63%、总水面面积的49%,不利于污染物迁移扩散,是导致该区域水质变差的主要原因。利用水环境模型对甪直河网的水文水质时空分布进行模拟分析,在此基础上制定出水系结构优化和水利调度强化2个水质改善方案。基于水环境模型的情景分析结果表明:水系结构优化方案能够有效促进生化需氧量BOD5和氨氮NH3-N这2类污染物的整体质量浓度水平降低。现场试验结果表明:水利调度强化方案能够有效地增强甪直河网流动性,实现以溶解氧DO质量浓度上升为表征的水质改善。     

基于混合模型的河网输水能力计算

河网水动力数值模拟广泛应用于平原河网的防洪排涝计算,水流主要由支流向主河道汇集.而河网输水则是主河道向支流扩散的非恒定流动,需考虑支流蓄水作用对河网整体输水能力的影响.在平原河网水动力混合模型的基础上提出了一种河网输水能力计算方法.基于数字化河网划分骨干河道和蓄水支流,通过时变侧向出流形式来考虑引水时骨干河道向支流扩散的水量,从而将圣维南方程中的侧向出流项由以往的常数改进为时变流量过程,以提高河网非恒定流数值计算精度.将该方法运用到某引水工程输水计算中,有效地解决了复杂河网跨流域输水时的水量分配问题.     

“引江济太”工程背景下河网稀释净污需水计算及其应用

在分析河网水体稀释容量和自净容量的基础上，以太湖流域“引江济太”工程为契机，探讨河网水系污染物稀释扩散和截留净化规律，建立河网稀释净污需水量的计算模式，给出引水总量和流量确定的方法．以张家港市引长江水改善市区河网水环境工程为例，研究引长江水改善水环境的总体方案和实施的可行性，运用河网一维水量水质模型，分析计算各种引水方案，并进行引水效果预测评估，确定了张家港市区河网的引水量和引水方案，为“引江济太”工程的实施提供理论依据和技术支持．     

基于DEM的青龙河流域数字河网提取

简单叙述了流域河网提取的两种办法,并以ArcGIS为操作平台,介绍了基于坡面径流漫流模型的数字河网提取原理和方法,其流程可简单分为:DEM的预处理、水流流向的确定、汇流累积的计算以及河网生成。该文基于SRTM DEM数据以青龙河水域为研究对象进行流域特征信息提取,提取结果与国家河网数据基本吻合,并就不同阈值划分下的河网进行比较。     

太湖流域主要入湖河道污染物通量研究

利用经率定验证的太湖流域平原河网地区河道水量、水质计算模型以及太湖流域废水负荷模型,根据1995年(丰水年)、1988年(平水年)、1971年(枯水年)的水文资料,以及1995年太湖流域各主要河道纳污量资料,计算了各典型年不同季节入太湖河道的入湖水量和水质浓度,由此计算出太湖流域河网区各主要入湖河道污染物入湖量,并结合河网中水的流向,得出入湖河道污染物通量的综合影响结果：直湖港最大,主要输送无锡地区的污染物．     

基于数字高程模型的流域轮廓自动提取方法与应用

流域轮廓提取通常指提取流域的边界和河网.对这两个流域要素的提取是进行精确的流域水文模拟的基础.由于传统的基于地形图的手工方法效率低,精度差,因此研究了如何使用Arc-GIS软件进行流域轮廓的自动提取.研究所使用的数据是栅格格式的数字高程模型,根据水流方向的最速下降原则(D8算法),对原数据按下列顺序进行处理:数据预处理-水流方向网格图层生成-水流累积网格图层生成-河道分段-子流域辨识-子流域边界矢量化,最后获得矢量化的河网和子流域边界.在此过程中,通过对河道分段的阈值的选取,可以获得不同密度的河网和不同尺寸的子流域.将该方法应用于长江的一条支流-清江流域,结果显示该方法是可行和有效的.     

平原区河网水流计算校正模型

为提高平原河网水流计算的精度,针对其中交错相连的复杂河网水流运动以及测点又相对较少的情况,提出以环状河网节点水位三级解法为基础、河段方程系数为载体的平原河网校正模型.将观测位置上的模型系统误差校正信息由测点向河网其他断面传播,修正相邻河道断面的水位、流量预报值.选择长江澄通段河网进行实例分析,选用2004年9月的水文资料进行演算.结果表明,该方法能在一定空间范围内有效地传播误差修正量,对提高河网水流预报精度具有实用意义.     

太湖水网地区河网调蓄能力分析

平原地区一般河网密度高,河道比降小,水流流泄不畅,极易造成内涝灾害.但由于河流众多,水面面积大,河网的调蓄能力也相当可观.以太湖流域1991年特大洪涝灾害为例,采用河道非恒定流的计算方法,分析太湖河网的调蓄水量.经计算表明,太湖流域的河网调蓄水量约为太湖调蓄水量的50%,对缓解太湖洪涝灾害起着重大的作用     

河道岸线演变预测方法研究

通过分析影响河道岸线变形的因素，选择合适的输入因子，建立预测河道岸线变形的BP神经网络模型，利用闽江竹歧至侯官段的实测资料对网络进行训练学习，然后进行各年份岸线位置的预测，并把预测结果与实测资料进行对比，结果表明，模型预测结果能较好的反映实际岸线的变化情况。     

基于DEM和主干河网信息提取数字水系研究

为了弥补DEM中河道信息的缺失,从信息论的角度比较了引入矢量河网与栅格化河网各自在精度与效率上的优势,创建了一套通过“关系树”把：DEM中隶属河道的栅格点群自动连接成水系的源头追索模型,把基于DEM和栅格化河网自动提取虚拟水系的方法推向实用．该模型能够充分利用目前各种电子地图中的水系图层,提高了虚拟河网的精度,而且可以在一定程度上解决传统方法中洼地与平原区的问题．该模型经过不同地区的多次验证,具有很强的实用价值．     

泰山山地水系网特征研究

运用Horton定律以及分形分维理论与方法,对泰山(本部区)地区水系、流域的特征进行较为详细的分析研究,揭示了泰山水系的分布格局、结构特征,区内水系发育的差异性;分析影响研究区水系网特征形成的因素,并探讨其发育的状态.     

河流网上泥沙冲淤动力学模型的建立与模拟

基于不同级别支流的汇流建立了枯水期河流网上的泥沙冲淤动力学模型.计算结果显示稳态下泥沙冲淤量在河段上的分布服从指数标度规律.利用黄河枯水期的实测数据与计算结果作对比,证明该模型能够模拟自然河道的冲淤状态,且可以预知一定条件下的稳态.     

基于复杂网络理论的河流网络建模与分析

应用复杂网络理论建立河流网络模型,并以海河水系为例,建立了2个网络模型:模型Ⅰ和模型Ⅱ。模型Ⅰ只包含自然节点;而模型Ⅱ既包含自然节点,也包含人工节点。针对河流网络节点和边的自身特殊性,提出了河流网络节点重要性的权值指标和边重要性的权值指标,并研究和比较海河网络的节点及边的重要性;最后,对所建河网模型和提出的重要参数指标进行总结与展望。     

基于多因素模糊综合评判的河网糙率求解

将模糊数学的理论和方法引入到河网糙率计算中,通过多相模糊统计法和建立在模糊一致矩阵基础上的决策方案优选法,确定糙率模糊集的隶属函数及断面平均流速、水力半径、水面比降等因素的权重,最终由最大隶属度原则确定糙率所在的模糊子集.对河网糙率进行多因素模糊综合评判,可以将河网各河道糙率值控制在一较小区间范围内,再在该范围内对糙率值进行微调,确定最终糙率值.以珠江三角洲1998年7月洪水为例,对该方法进行验证,计算结果与实际结果相吻合.