地理科学 ›› 2019, Vol. 39 ›› Issue (6): 1025-1035.doi: 10.13249/j.cnki.sgs.2019.06.018
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收稿日期:
2018-08-22
修回日期:
2019-01-15
出版日期:
2019-06-10
发布日期:
2019-06-10
通讯作者:
何蒙
E-mail:hemeng912@163.com
作者简介:
李景保(1951-),男,湖南桂阳人,教授,主要从事水文水资源研究。E-mall: 基金资助:
Jingbao Li1,Meng He2(),Dandan Yu1,Bo Yang1
Received:
2018-08-22
Revised:
2019-01-15
Online:
2019-06-10
Published:
2019-06-10
Contact:
Meng He
E-mail:hemeng912@163.com
Supported by:
摘要:
利用1954、1975、1990、2008和2016年5期长江荆南三口水系图进行解译,并运用灰色关联度模型定量评价区内外水利工程对水系结构变化的影响。结果表明:① 近60 多年来,荆南三口在水系结构一般特征上,河流数量由264条缩减为132条,河流长度由2 183.6 km缩短为1 560.6 km,河频率与水面率分别由0.084条/km 2、17.45%减小为0.042条/km 2、14.33%;在水系结构发育特征上,河网密度、面积长度比和河网发育系数由1954年的0.687 km/km 2、3.96 km/km 2、6.902,依次减小为2016年的0.475 km/km 2、3.17 km/km 2、4.165;从分形特征上看,三口水系4个河区的分维数都在1.5~2.0之间波动,但均呈下降趋势。这表明随着水利工程的不断建设,荆南三口水系自然发育过程受到严重干扰;② 水系结构特征变化受水库总库容影响最大,内部水利工程次之,外部水利工程影响最小,各项指标的灰色关联度均大于0.5。其中,区外水利工程与河频率、水面率、河网密度、河网发育系数、分形维数的灰色关联度分别为0.571 8、0.592 2、0.585 8、0.577 1、0.634 0;区内水利工程数量与各项指标的灰色关联度分别为0.632 5、0.652 7、0.646 5、0.630 6、0.693 7;水库总库容与各项指标的灰色关联度依次为0.707 0、0.729 4、0.722 6、0.712 7和0.728 4。③ 水利工程对水系结构的影响在不同时段呈现出不同的状态,在不同时期水利工程相继运行的叠加影响下,水系受到水利工程影响逐渐增大,水系结构逐步呈现简化趋势。
中图分类号:
李景保,何蒙,于丹丹,杨波. 水利工程对长江荆南三口水系结构变化的影响[J]. 地理科学, 2019, 39(6): 1025-1035.
Jingbao Li,Meng He,Dandan Yu,Bo Yang. Effect of Hydrological Projects on River Network Structure in the Three Outlets of Southern Jingjiang River[J]. SCIENTIA GEOGRAPHICA SINICA, 2019, 39(6): 1025-1035.
表5
河频率(条/km2)及水面率(%)变化"
河流/年份 | 1954年 | 1975年 | 1990年 | 2008年 | 2016年 | |||||||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
Rf | Wp | Rf | Wp | Rf | Wp | Rf | Wp | Rf | Wp | |||||
松滋河 | 0.098 | 18.19 | 0.085 | 17.06 | 0.070 | 16.22 | 0.060 | 15.46 | 0.059 | 15.43 | ||||
虎渡河 | 0.070 | 15.54 | 0.055 | 14.98 | 0.052 | 13.43 | 0.045 | 12.98 | 0.039 | 12.67 | ||||
藕池河 | 0.076 | 20.38 | 0.060 | 19.67 | 0.051 | 18.54 | 0.038 | 17.57 | 0.034 | 17.35 | ||||
华容河 | 0.088 | 13.66 | 0.056 | 10.97 | 0.047 | 9.54 | 0.036 | 9.51 | 0.029 | 9.45 | ||||
荆南三口 | 0.084 | 17.45 | 0.065 | 16.30 | 0.056 | 15.11 | 0.046 | 14.49 | 0.042 | 14.33 |
表6
河网密度、面积长度比变化(km/km2)"
河流 | 1954年 | 1975年 | 1990年 | 2008年 | 2016年 | |||||||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
Rd | RAL | Rd | RAL | Rd | RAL | Rd | RAL | Rd | RAL | |||||
松滋河 | 0.72 | 3.96 | 0.65 | 3.83 | 0.61 | 3.79 | 0.58 | 3.81 | 0.54 | 3.56 | ||||
虎渡河 | 0.67 | 4.36 | 0.62 | 4.19 | 0.57 | 4.31 | 0.54 | 4.18 | 0.51 | 4.08 | ||||
藕池河 | 0.70 | 3.47 | 0.62 | 3.18 | 0.55 | 2.98 | 0.53 | 3.04 | 0.48 | 2.82 | ||||
华容河 | 0.62 | 4.60 | 0.52 | 4.82 | 0.45 | 4.72 | 0.4 | 4.25 | 0.37 | 4.20 | ||||
荆南三口 | 0.678 | 3.96 | 0.603 | 3.79 | 0.545 | 3.69 | 0.513 | 3.65 | 0.475 | 3.17 |
表7
荆南三口河网发育系数变化与水系分形维数变化特征"
年份 | 河网发育系数 | 水系分形维数 | ||||||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
松滋河 | 虎渡河 | 藕池河 | 华容河 | 荆南三口 | 松滋河 | 虎渡河 | 藕池河 | 华容河 | ||
1954 | 7.98 | 5.87 | 8.86 | 4.90 | 6.902 | 1.719 | 1.642 | 1.938 | 1.646 | |
1975 | 6.48 | 4.64 | 7.23 | 4.13 | 5.620 | 1.606 | 1.629 | 1.907 | 1.587 | |
1990 | 4.50 | 4.32 | 6.74 | 3.78 | 4.835 | 1.582 | 1.583 | 1.854 | 1.547 | |
2008 | 3.95 | 4.05 | 6.45 | 3.54 | 4.497 | 1.561 | 1.563 | 1.757 | 1.453 | |
2016 | 3.50 | 3.75 | 5.98 | 3.43 | 4.165 | 1.523 | 1.417 | 1.635 | 1.421 | |
平均 | 5.282 | 4.526 | 7.052 | 3.956 | 5.203 | 1.598 | 1.567 | 1.818 | 1.531 |
表8
区外水利工程数量与水系结构特征的关联系数及灰色关联度"
指标 | 关联系数 | 1954年 | 1975年 | 1990年 | 2008年 | 2016年 | 关联度γ(x0,xi) |
---|---|---|---|---|---|---|---|
区外水利工程与河频率(Vn-Rf) | ξ01 | 1 | 0.6609 | 0.4839 | 0.3808 | 0.3333 | 0.5718 |
区外水利工程与水面率(Vn-Wp) | ξ02 | 1 | 0.6977 | 0.5084 | 0.4024 | 0.3523 | 0.5922 |
区外水利工程与河网密度(Vn-Rd) | ξ03 | 1 | 0.6871 | 0.5005 | 0.3966 | 0.3449 | 0.5858 |
区外水利工程与河网发育系数(Vn-K) | ξ04 | 1 | 0.6698 | 0.4879 | 0.3885 | 0.3392 | 0.5771 |
区外水利工程与分形维数(Vn-D) | ξ05 | 1 | 0.7961 | 0.5644 | 0.4359 | 0.3736 | 0.6340 |
表9
区内水利工程数量与水系结构特征的关联系数及灰色关联度"
指标/年份 | 关联系数 | 1954年 | 1975年 | 1990年 | 2008年 | 2016年 | 关联度γ(x0,xi) |
---|---|---|---|---|---|---|---|
区内水利工程与河频率(Yn-Rf) | ξ11 | 1 | 0.7349 | 0.6357 | 0.4368 | 0.3552 | 0.6325 |
区内水利工程与水面率(Yn-Wp) | ξ12 | 1 | 0.7683 | 0.6668 | 0.4577 | 0.3707 | 0.6527 |
区内水利工程与河网密度(Yn-Rd) | ξ13 | 1 | 0.7587 | 0.6568 | 0.4521 | 0.3647 | 0.6465 |
区内水利工程与河网发育系数 (Yn-K) | ξ14 | 1 | 0.7430 | 0.6407 | 0.4443 | 0.3600 | 0.6306 |
区内水利工程与分形维数(Yn-D) | ξ15 | 1 | 0.8538 | 0.7376 | 0.4892 | 0.3881 | 0.6937 |
表1
0 水库总库容与水系结构特征的关联系数及灰色关联度"
指标 | 关联系数 | 1954年 | 1975年 | 1990年 | 2008年 | 2016年 | 关联度γ(x0,xi) |
---|---|---|---|---|---|---|---|
区内水利工程与河频率(Vn-Rf) | ξ21 | 1 | 0.8980 | 0.7364 | 0.5673 | 0.3333 | 0.7070 |
区内水利工程与水面率(Vn-Wp) | ξ22 | 1 | 0.9378 | 0.7696 | 0.5954 | 0.3442 | 0.7294 |
区内水利工程与河网密度(Vn-Rd) | ξ23 | 1 | 0.9263 | 0.7589 | 0.5878 | 0.3400 | 0.7226 |
区内水利工程与河网发育系数(Vn-K) | ξ24 | 1 | 0.9077 | 0.7418 | 0.5773 | 0.3368 | 0.7127 |
区内水利工程与分形维数(Vn-D) | ξ25 | 1 | 0.9036 | 0.7743 | 0.6081 | 0.3559 | 0.7284 |
[1] | 李原园, 郦建强, 李宗礼 , 等. 河湖水系连通研究的若干问题与挑战[J]. 资源科学, 2011,33(3):386-391. |
[ Li Yuanyuan, Li Jianqiang Li Zongli , et al. Issues and challenges for the study of the interconnected river system network. Resources Science, 2011,33(3):386-391.] | |
[2] | 王世涛 . 城市化发展对南昌市水系结构与河网连通性变化及其调蓄能力的影响研究[D]. 南昌:南昌大学, 2016. |
[ Wang Shitao . Study on the impact of urbanization on stream structure, river network connectivity and storage capacity in Nanchang. Nanchang: Nanchang University, 2016.] | |
[3] | 尚淑丽, 顾正华, 曹晓萌 . 水利工程生态环境效应研究综述[J]. 水利水电科技进展, 2014,34(1):14-19,48. |
[ Shang Shuli, Gu Zhenghua, Cao Xiaomeng . Review of research ecological and environmental effect of water conservancy project. Adances in Science and Technology of Water Reasources, 2014,34(1):14-19,48.] | |
[4] | 许继军, 陈进, 常福宣 . 控制性水利工程对长江中下游水资源影响与对策[J]. 人民长江, 2014,45(7):11-17,76. |
[ Xu Jijun, Chen Jin, Chang Fuxuan . Application of in-situ observation technology in monitoring of landslide stability. Yangtze River, 2014,45(7):11-17,76.] | |
[5] | 马建华 . 长江流域水资源面临的形势与可持续利用对策[J]. 人民长江, 2010,41(12):1-6,19. |
[ Ma Jianghua . Attribute recongnition model for comprehensive evaluation of flood grades based on entropymethod. Yangtze River, 2010,41(12):1-6,19.] | |
[6] | WHOL E . Identifying and mitigating dam-induced declines in river health:three case studies from the western United Stated[J]. International Journal of Sediment. Research, 2012,27(3):271-287. |
[7] |
王中根, 李宗礼, 刘昌明 , 等. 河湖水系连通的理论探讨[J]. 自然资源学报, 2011,26(3):523-529.
doi: 10.11849/zrzyxb.2011.03.019 |
[ Wang Zhonggen, Li Zongli Liu Changming , et al. Discussion on water cycle mechanism of interconnected river system network. Journal of Nature Resources, 2011,26(3):523-529.]
doi: 10.11849/zrzyxb.2011.03.019 |
|
[8] | 范林峰, 胡瑞林, 张小艳 , 等. 基于GIS和DEM的水系三维分形计盒维数的计算[J]. 地理与地理信息科学, 2012,28(6):28-30. |
[ Fan Linfeng, Hu Ruilin ,Zhang Xiaoyan , et al. Calculation of 3D box dimension of river system based on GIS and DEM. Geography and Geo-Information Science, 2012,28(6):28-30.] | |
[9] | 陈菁, 刘昭辰, 陈丹 , 等. 基于数字图像处理的平原城镇河网分形特征研究[J]. 水资源与水工程学报, 2016,27(6):31-38. |
[ Chen Jing, Liu Zhaochen Chen Dan , et al. Research on the fractal characteristics of town river networks based on the didital image processes. Journal of Water Resources and Water Engineering, 2016,27(6):31-38.] | |
[10] |
李景保, 钟一苇, 周永强 , 等. 三峡水库运行对洞庭湖北部地区水资源开发利用的影响[J]. 自然资源学报, 2013,28(9):1583-1593.
doi: 10.11849/zrzyxb.2013.09.013 |
[ Li Jingbao, Zhong Yiwei Zhou Yongqiang , et al. Impacts of operation of Three Gorges Reservoir on the development and utilization of water reasouces of northern Dongting Lake Area. Journal of Nature Resources, 2013,28(9):1583-1593.]
doi: 10.11849/zrzyxb.2013.09.013 |
|
[11] | 段凯, 肖伟华, 梅亚东 , 等. 大型水利工程对洞庭湖区水资源开发利用的影响[J]. 长江流域资源与环境, 2012,21(11):1389-1394. |
[ Duan Kai, Xiao Weihua Mei Yadong , et al. An analysis of the impacts of large water projects on water resources utilization in the Dongting Lake region. Resources and Environment in the Yangtze Basin, 2012,21(11):1389-1394.] | |
[12] | 李景保, 罗中海, 叶亚亚 , 等. 三峡水库运行对长江荆南三口水文和生态的影响[J]. 应用生态学报, 2016,27(4):1285-1293. |
[ Li Jingbao, Luo Zhonghai Ye Yaya , et al. Eco-hydrological impacts of Three Gorges Reservoir’s operation on three outfalls of Chingjiang River. Chinese Journal of Applied Ecology, 2016,27(4):1285-1293.] | |
[13] | 帅红, 李景保, 何霞 , 等. 环境变化下长江荆南三口径流变化特征检测与归因分析[J]. 水土保持学报, 2016,30(1):83-88. |
[ Shuai Hong, Li Jingbao He Xia , et al. Feature detection an attirbution analysis of runoff variation in the Three Outlets of Southern Jingjiang River under environmental changes. Journal of Soil and Water Conservation, 2016,30(1):83-88.] | |
[14] | Strahler A . Hypsometric analys is of erosional topography[J]. Geological Society of America Bulletin, 1952,63(11):1117-1142. |
[15] | 邓晓军, 许有鹏, 韩龙飞 , 等. 城市化背景下嘉兴市河流水系的时空变化[J]. 地理学报, 2016,71(1):75-85. |
[ Deng Xiaojun, Xu Youpeng Han Longfei , et al. Spatial-temporal changes of river systems in Jiaxing under the background of urbanization. Acta Geographica Sinica, 2016,71(1):75-85.] | |
[16] | 曹明霞 . 灰色关联分析模型及其应用的研究[C]. 南京: 南京航空航天大学, 2007. |
[ Cao Mingxia . Research on grey relational analysis model and its application. Nanjing: Nanjing University of Aeronautics and Astronautics, 2007.] | |
[17] | 刘思峰, 蔡华, 杨英杰 . 灰色关联分析模型研究进展[J]. 系统工程理论与实践, 2013,33(8):2041-2046. |
[ Liu Sifeng, Cai Hua, Yang Yingjie . Advance in grey incidence analysis modelling. Systems Engineering-Theory & Practice, 2013,33(8):2041-2046.] | |
[18] | 何隆华, 赵宏 . 水系的分形维数及其含义[J]. 地理科学, 1996,16(2):124-128. |
[ He Longhua, Zhao Hong . The fractal dimension of river networks and its interrpretation. Acta Geographica Sinica, 1996,16(2):124-128.] | |
[19] | Cheng Jicheng, Jiang Meiqiu. Mathematical models for drainage geomorphology[M]. Beijing: Science Press, 1986. |
[20] | 李后强, 艾南山 . 分形地貌学及地貌发育的分形模型[J]. 自然杂志, 1992,15(7):516-519. |
[ Li Houqiang, Ai Nanshan . Fractal model of fractal geomorphology and geomorphological development. Chinese Journal of Nature, 1992,15(7):516-519.] | |
[21] | 凌红波, 徐海量, 乔木 . 1958~2006年玛纳斯河流域水系结构时空演变及驱动机制分析[J]. 地理科学进展, 2010,29(2):1129-1136. |
[ Ling Hongbo, Xu Hailiang, Qiao Mu . Temproal-spatial evolution of stream construction and its driving forces in Manas River Basin during 1958-2006. Progress in Geography, 2010,29(2):1129-1136. | |
[22] | 李景保, 何霞, 杨波 , 等. 长江中游荆南三口断流时间演变特征及其影响机制[J]. 自然资源学报, 2016,31(10):1713-1725. |
[ Li Jingbao, He Xia Yang Bo , et al. Temporal evoluation of dired up days and the influencing mechanisms at Three Outlets along Jingjiang in the middle reach of Yangtze River. Journal of Natural Resources, 2016,31(10):1713-1725.] |
[1] | 闫东升, 孙伟, 孙晓露. 长江三角洲人口时空格局演变及驱动因素研究[J]. 地理科学, 2020, 40(8): 1285-1292. |
[2] | 唐承丽, 陈伟杨, 吴佳敏, 周国华, 王美霞, 郭夏爽. 长江经济带开发区空间分布与产业集聚特征研究[J]. 地理科学, 2020, 40(4): 657-664. |
[3] | 段学军, 王晓龙, 邹辉, 梁双波, 陈维肖. 长江经济带岸线资源调查与评估研究[J]. 地理科学, 2020, 40(1): 22-31. |
[4] | 徐丽婷,姚士谋,陈爽,徐羽. 高质量发展下的生态城市评价——以长江三角洲城市群为例[J]. 地理科学, 2019, 39(8): 1228-1237. |
[5] | 马仁锋,周小靖,李倩. 长江三角洲地区特色小镇地域类型及其适应性营造路径[J]. 地理科学, 2019, 39(6): 912-919. |
[6] | 高鹏, 何丹, 宁越敏, 张凡. 长江中游城市群社团结构演化及其邻近机制 ——基于生产性服务企业网络分析[J]. 地理科学, 2019, 39(4): 578-586. |
[7] | 刘玮辰, 曹有挥, 吴威, 陆玉麒. 长江经济带铁路客运通达能力空间格局及第三产业发展效应分析[J]. 地理科学, 2019, 39(4): 626-635. |
[8] | 徐韦, 程和琴, 郑树伟, 王淑平, 陈钢, 袁小婷. 长江南京段近20年来河槽演变及其对人类活动的响应[J]. 地理科学, 2019, 39(4): 663-670. |
[9] | 万智巍, 贾玉连, 洪祎君, 刘光旭, 蒋梅鑫. 基于历史地图与遥感影像的近百年来长江荆江段河道演变[J]. 地理科学, 2019, 39(4): 696-704. |
[10] | 王聪, 曹有挥. 生产性服务业视角下城市网络的演化模式与机制研究——以长江三角洲为例[J]. 地理科学, 2019, 39(2): 285-293. |
[11] | 曹炳汝, 孔泽云, 邓莉娟. 长江经济带省域物流效率及时空演化研究[J]. 地理科学, 2019, 39(12): 1841-1848. |
[12] | 宓泽锋, 曾刚. 不同尺度下长江经济带物流联系格局、特征及影响因素研究[J]. 地理科学, 2018, 38(7): 1079-1088. |
[13] | 汪德根, 孙枫. 长江经济带陆路交通可达性与城镇化空间耦合协调度[J]. 地理科学, 2018, 38(7): 1089-1097. |
[14] | 叶许春, 许崇育, 张丹, 李相虎. 长江中下游夏季降水变化与亚洲夏季风系统的关系[J]. 地理科学, 2018, 38(7): 1174-1182. |
[15] | 闫东升, 杨槿, 高金龙. 长江三角洲人口与经济的非均衡格局及其影响因素研究[J]. 地理科学, 2018, 38(3): 376-384. |
|