云南龙川江流域地貌形态特征研究

以云南省龙川江流域为例,研究了流域内局部与整体的地貌形态特征,并预测了径流发育发展趋势。以ASTER-GDEM数据为基础,Arc GIS水文分析模块为平台,自动提取不同汇流累积量下的水系河网,研究区先划分为若干区块,结合分形理论,运用数盒子法计算水系分形维数划分流域侵蚀阶段。研究发现,在一定无标度区间内,研究区内具有自相似性,分形维数与汇流累积量拟合较好;通过分维数与汇流累积量关系式二阶导数求拐点的方法确定流域的适宜阈值为16 667,对应的流域整体水系分维数为1.020 3,推断出流域处于地貌侵蚀幼年阶段,并向幼年晚期发展,此时流域内地面起伏较大、将越来越支离破碎;通过计算各区块维数生成的等值线图,预测径流主要以NE-SW向发育,同时呈NW-SE向次级发育。     

舟曲白龙江流域划分及地形特征研究

利用ArcGIS软件水文分析模块自动提取河网及子流域单元,通过子流域的合并得出亚流域区;提出基于盒维数法,将研究区划分为若干方格区块,计算出各个区块的分维值进而预测流域内河网水系的发展趋势;基于Horton定律对感兴趣亚流域区计算出平均分支比、分维值,对流域地貌侵蚀发育阶段进行判断。研究发现,研究区内河流主要以NW-SE向发育,其次沿NNE向次级发育;感兴趣区亚流域分支比高,构造活动较强,分维值均超过1.6,地貌侵蚀发育阶段为壮年期。研究为综合治理云南舟曲白龙江流域生态环境并对研究区地貌形态特征进行更细微的描述提供依据。     

基于DEM流域河网水系的提取研究

本文介绍了一种从DEM中提取流域河网水系的实用方法。该方法首先对DEM进行预处理即洼地的确定、填充和平地的抬升；然后采用D8算法确定．DEM中每一个栅格单元的水流方向，根据水流方向数据，计算每一个栅格单元的上游集水面积，再根据给定的阈值，得出河流栅格网络图，生成需要的水系。此外，以古佛河小流域为例进行了水系提取，其结果与实际水系几乎完全匹配。     

小江流域地貌演化阶段定量分析

以云南金沙江小江流域的DEM数据为基础,借助Arc GIS的水文分析模块,利用Horton定律求出不同汇流累积量阈值下的分形维数,对拟合后的多项式求二阶导数确定适宜分形维数,快速判断小江流域的地貌演化阶段,并分别计算面积-高程积分、地貌信息熵、侵蚀积分值加以定量验证。结果表明,小江流域分形维数与汇流累积量阈值拟合关系较好,流域的适宜汇流累积量阈值13 333,对应的流域整体水系分维数1.599 5;根据分形维数推断小江流域正处于流域发展壮年期,是地貌发育的全盛时期,区域内构造活动强烈、地势起伏较大,地面被切割得支离破碎。Strahler曲线和定量分析计算也证实了这一推断,为干热河谷区流域进行生态环境保护、水土流失防治提供快速准确地参考依据。     

栅格DEM的水平分辨率对流域特征的影响分析

数字高程模型(DEM)是当前用于流域地形分析的主要数据,由DEM可以提取河网,为不同尺度的水文模型计算和存储地形参数。对黄河小浪底-花园口区间,面积范围为100～1×10⁴km²的8个研究流域,应用网格大小分别为100～1000m6种水平分辨率的栅格DEM进行了流域特征参数的提取和分析。研究表明,DEM的水平分辨率对提取河网的精确性有影响,网格的增大增加了平地处流向确定的随意性。提取的流域面积、长度等有关的参数差别不大,但坡度值变化明显。参数的差别导致主要受长度和坡度因素影响的流域的汇流时间和滞时有较大的不同。     

基于GIS的土地利用类型分形维数及稳定性研究——以滇池流域为例

应用GIS技术及分形理论,以云南省滇池流域为研究区,将土地利用类型划分为5类：耕地、林地、草地、水域及城乡工矿居民用地,并进行各土地利用类型图斑分形维数分析。结果表明：土地利用类型的分布具有分形结构,各土地利用类型分维值介于1.09～1.35之间,总分维值1.146。根据分维值对各土地利用类型稳定性排序：林地〉草地〉耕地〉水域〉城乡工矿居民用地。若不考虑水域影响,稳定性指数均介于0.2～0.5之间的土地利用类型面积占研究区土地总面积的80.18%,总体稳定性良好。说明在人为规划影响下,滇池流域土地利用总的发展比较稳定,人为因素、人工措施的实施比较合理。分维值能较好反映各土地利用类型复杂程度及稳定性。     

滇池水华分形结构动态研究

采用MODIS-NDVI数据,运用CART分枝树法将滇池水体分成富集区、过渡区和水面,依据分形理论对滇池水域不同分区微景观镶嵌体的分维数进行计算,揭示其分维特征,结果表明:滇池水体微景观镶嵌体具有统计意义上的自相似性,是一种随机分形结构,微景观的分维值越大,其形态越复杂,反之越简单.滇池99.7%面积属于富营养区,滇池...     

滇池流域地理特征对滇池水污染的影响研究

从滇池流域地形、流域水系、流域土地利用及滇池湖盆形态等几个方面的地理特征出发,研究分析这些地理特征对滇池水污染的影响。流域地形决定了滇池是全流域水流及其承载的各种污染物的最终受纳水体。流域水系特征加之水资源的匮乏造成了高污染水入湖。流域土地利用格局造成了大量污染物的产生且易入湖。流域、湖盆形态导致了入湖污染物在湖中的充分滞留及沉积污染物的易释放。     

基于DEM的太湖流域水文特征提取

文章选取太湖流域作为研究对象,采用1：25万中比例尺DEM作为基础数据,应用ESRI公司开发的ArcGIS地理信息系统软件进行流域水文特征提取,得到了研究区域水流流向、汇流栅格生成、河网水系、子流域边界等流域特征信息,经与标准河流水系特征对照,认为基于DEM提取的太湖流域水文特征信息是合理的,可作为基础信息,为太湖流域生态环境治理实践及理论研究提供数据支撑。     

基于GIS的平面二维水质模型构建及其对广域平原河网水系数值模拟的适用性分析

为探究大范围平原河网地区众多圩区“大包围”背景下河网水质对内外源污染负荷及初级生产的时空响应分异特征,阐明不同泵闸调控模式对河网水质的改善效果,基于泛滥解析模型和水生态模型构建了苏州市吴江区广域范围的平面二维水动力-水质模型.同时,基于平面GIS地图,将吴江全域切分为2562×2487个（20 m×20 m）作为计算对象的网格来表达吴江区域范围内所有河网与湖荡的空间分布,并通过将平面二维排列数据转换为一维排列的空间网格信息来实现对水动力与水质的数值模拟.通过验证得到基于对水深及流速模拟的水位及流量值与实测值的吻合程度较高,闸泵排水对于整个区域水量的影响较大.通过分析2019年7月的模拟值与实测值之间的差异,比较不同模拟情境下的模型拟合程度,得到在闸泵调控模式未启动且不考虑生产消费项的情境下,外河水系模拟值与实测值最为接近;在闸泵启动所有内河与外河联通情境下,干流模拟情况好于支流;引入生产消费项后,整体模拟值有增大趋势,表明模拟结果对来自内河的藻类生产有实时响应,但闸泵开启调控的情境下,河网水系的水质呈现改善趋势,表明水体流动的稀释效果超过了河流水体中来自于浮游藻类内部生产的贡献.各项模...     

滇池流域的气候变化特征、预估及其影响

利用1961—2014年滇池流域6个代表站点的降水和气温资料及多模式集成的2016—2100年不同排放情境下气候变化模拟实验的预估结果,分析滇池流域过去54a降水和气温的变化,并预估未来85a该流域的气候变化趋势。分析表明,过去54a滇池流域年降水量总体呈不显著的下降趋势,而年平均气温和年平均最高(低)气温呈显著上升趋势。预估显示,未来85a在不同排放情境下,滇池流域的降水总体呈增加趋势,其中前25a降水量偏少,中后期逐渐转为偏多。不同季节流域降水距平百分率变幅从大到小依次是冬夏春秋;滇池流域年平均气温、最高气温和最低气温均呈上升趋势,不同季节流域气温增幅依次为春夏秋冬。预估提示未来滇池流域春季气温上升现象尤其明显,需特别关注春季异常偏暖对流域水环境的影响。     

基于DEM地表水文特征和汇水子流域的提取研究

文章以天津于桥水库上游流域为研究对象,以DEM(数字高程模型)为基础数据,对DEM生成方法、DEM精度、流域地形地貌特征及阈值的选取三个方面分别作了详细研究。试验结果表明,从于桥水库上游流域的水文特征所提取的河网分布与河流与实际分布情况基本吻合,淋河、沙河、黎河三大流域的面积误差范围分别为-3.44%、2.28%和7.63%。     

基于正交设计及EFDC模型的湖泊流域总量控制——以滇池流域为例

构建了基于正交设计-水质模拟-方案评价的污染物总量控制方案的方法体系,并应用于滇池流域.选择TN、TP作为总量控制指标,将滇池流域划分为6个子区单元,通过设计5水平（0%,5%,10%,15%,20%）6因素的正交试验表,得到25种不同削减方案;耦合EFDC模型模拟得到25种不同削减情景条件下湖泊水质的TN、TP浓度分布,计算各方案综合营养状态指数（TSI）,筛选符合中度富营养化标准（60     

台州市流域水环境承载力研究

采用指标体系评价法研究台州市椒江水系和金清河网水环境承载力,选取了水资源开发利用水平、经济社会发展水平、环境纳污水平、环境保护与治理水平四大类17个评价指标,通过层次分析法对椒江水系、金清河网两大流域水环境承载力现状进行评价,研究结果表明两大流域现状水环境承载力综合指数分别为0.7644和0.5808,属于山溪型流域的椒江水系水环境承载力能力远大于平原河网型的金清河网.并进一步设置了四种中远期情景方案,预测不同发展模式下水环境承载力变化情况,结果表明四种方案对提高流域水环境承载力贡献大小关系为:方案2>方案3>方案4>方案1,提高环保投入、加强环境治理水平的方案对流域水环境承载力提升最有利.     

安徽省地质灾害空间分布的分形研究

分形分维是度量不规则系统自相似性程度大小的参数,以往对安徽省地质灾害的研究一直都限于对其定性的描述。本文采用分形理论对安徽省地质灾害空间分布特征进行了定量的计算,结果表明:安徽省地质灾害空间分布分维值为1. 4847,崩塌与滑坡、地面塌陷和泥石流的空间分布分维值依次为1. 3756、1. 1074和1. 0902,相关性系数R~2均大于0. 98,分维相关性强,自相似性明显;降雨量、海拔、地貌和地层影响着地质灾害空间分布的分形特征,而水系和断裂空间分布分维值(1. 5825、1. 5111)与安徽省地质灾害空间分布分维值接近,表明两者是影响地质灾害空间分布的主要因素;分维值图显示安徽省地质灾害空间分布分维值由北向南逐渐增大,西南部和南部分维值较高,与实际该区域的地质灾害发育程度较强烈、灾害数量多、密度大相吻合,且其地质灾害空间分布分维值与安徽省地质灾害空间分布分维值接近,存在较好的自相似性,具有明显的分形特征。故利用分形理论研究地质灾害分布成因以及对地质灾害区划和防治具有重要的意义。     

两种不同DEM处理方法提取的水系比较

水系不但是重要的自然地理要素,而且对防洪减灾、资源开发等有着重要意义。基于DEM的坡面径流法是最为常用的水系提取方法,其提取精度直接取决于DEM中洼地的处理方法。为了比较不同DEM处理方法对水系提取精度的影响,本文以江西省潦河流域为例,利用基于DEM数据的J&D算法及基于辅助数据的AGREE方法来处理实验区DEM,然后利用坡面径流法提取水系。结果表明,经两种方法后均可以提取出连续的水系,且提取水系的等级、数量及长度相差不大;在提取精度上,在受人类活动影响较小的山地丘陵地区两种方法提取的水系比较吻合,而在平坦地区或受人类活动影响较大的地区提取的水系差异较大,且AGREE方法处理后提取的水系精度较高。     

基于ABM+SD耦合模型的滇池流域水价政策仿真

针对滇池流域水资源短缺及现行水价政策存在的诸多问题,从政策仿真角度综合考虑水资源供给会影响水资源价格,进而影响居民和工业企业的水资源消费行为,提出基于滇池流域水资源承载力约束下耦合多主体建模(ABM)和系统动力学(SD)的流域水价政策复杂系统模型,并依据滇池水污染防治"十三五"规划目标,对滇池流域水价政策进行仿真分析.结果表明:若达到"十三五"规划的目标要求,在综合产业结构调整和政策调整的情况下,保持现有水价计量和计算方式不变,滇池流域居民水价应提高至3.23元/m3,工业水价应提高至4.99元/m~3;通过加快对流域水价政策的调控,可有效引导居民Agents和企业Agents采取节水措施,提高其用水效率;建议滇池流域适当减少调水量至3.06亿m~3,可将支付调水补偿的费用,用于再生水设施的建设,提高其再生水回用率至33%,从而保障水资源的长效可持续利用.     

上海宝山快速城市化进程对河网演变影响分析

以我国快速城市化区域——上海宝山区为例,基于近20 a经济发展和河系水网变化相关数据,探讨区域河网水系的时空变化规律,不同功能区的河网变化分异特征及其驱动因子。分析结果表明:(1)宝山区的河网水系数量变化经历了基本稳定(1994-2003年)、快速消亡(2003-2006年)、缓慢回升(2006-2008年)3个阶段,这与其城市化发展进程有较好的对应关系;(2)不同功能区域河网数量和水环境质量变化具有分异性,其中水面率大小关系为Ⅲ区>Ⅰ区>Ⅱ区,有机污染综合指数和总磷为Ⅱ区7Ⅰ区7Ⅲ区;(3)不同功能区的河网水系数量和水环境质量对城市化响应具有明显差异,居住用地、工业用地和设施用地的增加是各功能区河网水系变化的主要驱动因素。在此基础上,对于区域防洪除涝问题提出建议,即在城市化进程中,不仅应重视河道数量,更应重视河道长宽度的保护,才能改善河网水质和水生态环境。     

具有趋势变异的非一致性东江流域洪水序列频率计算研究

世界众多江河洪水序列形成的环境背景“一致性”已不复存在,传统极值流量分析的“极值理论”需修正。东江流域变化环境后,龙川和河源站年最大日流量序列M-K检验通过0.01 显著水平,呈下降趋势。采用时间变化矩模型对年最大日流量序列作非一致性处理,选择5 种分布线型、8 种趋势模型共40 种模型进行比较。结果表明,龙川站对数正态分布搭配CP趋势（均值和标准差相关且具有抛物线趋势）模型、河源站Gumbel分布搭配CP趋势模型拟合效果最优。水文情势变化后,传统洪水重现期概念应该被修正。基于传统频率分析方法得到的100 a 一遇洪水设计值,均表现出其重现期由水利工程建设前小于100 a 一遇变化到2000 年后的大于400 a 一遇,而非100 a 一遇。若仍采用传统方法计算,两站均会高估设计洪水量级。非一致性背景下,推荐考虑现状时间基点下的洪水设计值。     

基于空间数据的太子河河流生境分类

在文献调研的基础上,结合河流特征和专家经验确定分类使用的指标,利用DEM、河流水系等空间数据,在ArcGIS软件下提取子流域,并计算子流域内河流系统的坡降、蜿蜒度、河网密度和河流等级4个分类指标值,应用聚类分析方法对太子河河流生境进行分类,将太子河河流生境分为源头陡峭河流生境、源头弯曲河流生境、源头河流生境、支流中下游河流生境、平原支流密集河网生境、支流弯曲河流生境、干流下游生境和干流蜿蜒河流生境等8种类型,各类型河流长度在223.8~773.1km之间,其中支流弯曲河流生境最长,而干流下游生境最短. 根据各生境类型的特征,提出了我国东北地区河流生境分类的指标参考值;根据不同生境类型的河道侵蚀、水量以及多样性潜力等特征,提出了不同河流生境类型的环境管理对策.