流域水繫結構與連通變化對洪澇與水環境影響研究

《流域水繫結構與連通變化對洪澇與水環境影響研究》是依託南京大學，由許有鵬擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：流域水繫結構與連通變化對洪澇與水環境影響研究
• 項目類別：面上項目
• 項目負責人：許有鵬
• 依託單位：南京大學

項目摘要

針對當前河湖連通受阻、水系衰落引起的洪澇災害頻發與水環境惡化問題，以太湖流域為例，探討水繫結構與連通變化對水體自淨與河湖蓄泄能力的影響。首先通過對劇烈人類活動作用下，流域水繫結構與連通性演變狀況的分析，重點揭示近代流域內城市化發展、土地利用/地表覆蓋變化等人類活動對水繫結構與河湖連通性影響的特點與機制。其次，通過對不同水利分區單元內水繫結構演變對水文過程的影響分析，探討河網結構和連通性變化與水循環分量之間的關係，並通過建立流域水文過程與河流水繫結構變化之間的關係模型，揭示水繫結構與河湖連通性演變對區域水文循環的影響機制。第三，探討確立適合劇烈人類活動條件下太湖流域的水繫結構模式與連通性評價指標，並通過各水系單元的蓄泄關係分析計算，定量評估水繫結構與河湖連通變化對水體自淨與河湖蓄泄能力的影響。在此基礎上，尋求改善該地區水繫結構與河湖連通的方案與措施，從而為該地區防洪減災與水環境保護提供支持

結題摘要

針對當前城市化迅速發展背景下，河湖連通受阻、水系衰減引起的洪澇災害頻發與水環境惡化問題，藉助RS與GIS空間分析技術，結合野外調查與實驗觀測方法，重點以太湖流域為例，探討水繫結構與連通變化對水體自淨與河湖蓄泄能力的影響。首先，在分析太湖流域下墊面土地利用變化特徵與趨勢的基礎上，基於研究區1960s、1980s和2010s的地形圖提取了各時期水繫結構要素特徵，通過建立識別與定量描述劇烈人類活動影響下平原河網地區水系格局和連通變化的指標與方法，揭示了近50年以來典型流域水系格局與連通變化的特點與規律；其次，根據近50年來典型流域代表站點的年內最低水位、平均水位和最高水位等要素，採用水文變異指標和水位歷時曲線、水文水動力模擬等方法，分析了水繫結構與連通變化對流域水文過程以及水環境的影響； 再次，通過構建河網與湖泊的容蓄能力和可調蓄能力等指標，對比分析了不同水繫結構與連通情況下調蓄能力的區域差異，探討了水繫結構與連通變化對流域調蓄能力及洪澇過程的影響。在此基礎上，提出了區域河流保護、區域水繫結構連通性改善的途徑與對策。研究結果表明，在1960-2010期間太湖流域腹部地區，隨著城市化的快速發展，河網密度減少了近20%，水面率下降了11%～31%，河網密度下降、水繫結構退化。尤其是低等級河流衰減迅速，其中二、三級河流減少率達38%～88%，複雜網狀結構河網向樹枝狀河網轉化，水繫結構整體向主幹化、簡單化方向發展，且衰減趨勢隨城市化進程有所加快。隨著河流水系的衰減，地表水文情勢受到不同程度的影響，水環境惡化，上世紀六十年代以來，河網測站年最高水位、最低水位分別以6~9cm/10a、8~9cm/10a的速率上漲；同時，河網與湖泊在1960s～1980s、1980s～2009期間的容蓄和可調蓄能力分別減少7.6%和12.6%。河網調蓄能力持續下降，洪澇災害威脅加劇，防洪減災情勢嚴峻。本研究揭示了劇烈人類活動作用下，流域水繫結構和連通性的演變特點及機制，將為平原水網地區的防洪減災與水環境保護提供支持，具有較高的理論意義與套用價值。