金 棟，張玉蓉，陳 剛,2，顧世祥，李游洋

(1.云南省水利水電勘測設(shè)計研究院，昆明 650021； 2.河海大學(xué) 水文水資源學(xué)院，南京 210098)

?

高原山區(qū)水系結(jié)構(gòu)及連通性初探
——以滇池流域為例

金 棟1，張玉蓉1，陳 剛1,2，顧世祥1，李游洋1

(1.云南省水利水電勘測設(shè)計研究院，昆明 650021； 2.河海大學(xué) 水文水資源學(xué)院，南京 210098)

基于2000年1∶10 000地形圖中水系數(shù)據(jù)，借助GIS平臺，采用Strahler水系分級，選取水系形態(tài)、水系密度、水系復(fù)雜度及水系連通度等結(jié)構(gòu)指標(biāo)，探討了所屬高原山區(qū)的滇池流域水系空間維度上的特征及其與沿海平原河網(wǎng)的差異性，并分析與評價了流域內(nèi)水利工程對區(qū)域的水系結(jié)構(gòu)及功能的影響，提出了基于連通性內(nèi)涵的評價指標(biāo)F，同時在流域內(nèi)進(jìn)行了應(yīng)用。結(jié)果表明：滇池流域內(nèi)水系結(jié)構(gòu)基本滿足Horton定律，水系形態(tài)在空間維度上的差異性不顯著；相比沿海地區(qū)，滇池流域的水系密度較低，水系整體發(fā)育程度不高；蓄水工程增大了流域水面率，提高了流域調(diào)蓄能力，Hurst指數(shù)能較好地反映這種變化；連通性評價指標(biāo)F能較好地反映工程對流域連通性的作用，對其他工程的規(guī)劃決策及評價具有一定的參考意義。

高原山區(qū)；水系結(jié)構(gòu)；GIS技術(shù)；連通性；滇池流域

1 研究背景

隨著經(jīng)濟(jì)社會的快速發(fā)展，河湖水系結(jié)構(gòu)的演化過程逐漸由自然主導(dǎo)型向人工-自然雙重主導(dǎo)型過渡，打破了原有的天然水生態(tài)平衡狀態(tài)，引發(fā)了一系列的水資源、水環(huán)境問題。而作為基礎(chǔ)的河網(wǎng)水系結(jié)構(gòu)成為了研究的熱點。紹玉龍等[1]通過對蘇州市近50 a的河網(wǎng)水系變化研究表明，在城市化發(fā)展下，河流數(shù)呈現(xiàn)減少趨勢，水系結(jié)構(gòu)趨于簡單化，水系連通度下降。陳云霞等[2]研究了城鎮(zhèn)化對浙東沿海地區(qū)的影響，指出城鎮(zhèn)化水平越高的地區(qū)，河網(wǎng)密度和河網(wǎng)水面率的減少幅度越大，河網(wǎng)功能的削弱就越明顯。徐光來等[3]對杭嘉湖地區(qū)近50 a水系空間分布和時間演化進(jìn)行了研究，結(jié)果表明水系變化的空間差異明顯，支流發(fā)育系數(shù)呈下降趨勢，河網(wǎng)隨城市化的發(fā)展逐漸主干化。黃奕龍等[4]指出深圳市河流分維數(shù)下降，河流具有簡單化趨勢，其多元化特征削弱。程江等[5]、韓龍飛等[6-7]、丁越巋等[8]的研究也有上述類似的現(xiàn)狀?，F(xiàn)有的研究主要集中在上海[5,9]、太湖流域[1,10]、深圳[4]等城鎮(zhèn)化發(fā)展較快的沿海平原地區(qū)，而對城鎮(zhèn)化相對緩慢的高原山區(qū)研究較少。高原山區(qū)特有的地理地貌及其蘊含的豐富水能資源為區(qū)域水電能源開發(fā)提供了天然的優(yōu)勢和條件。此條件下對水系結(jié)構(gòu)的探討，可為區(qū)域的開發(fā)與保護(hù)提供重要的參考依據(jù)。

河湖水系連通作為水系結(jié)構(gòu)的功能體現(xiàn)，其對區(qū)域水旱災(zāi)害抵御能力、水資源配置能力及河湖健康保障有著重要影響，已逐步成為國家江湖治理的重大需求，并作為新形勢下的治水方略和戰(zhàn)略指導(dǎo)思想[11]。國內(nèi)對于水系連通的研究尚處于起步階段，從檢索的文獻(xiàn)來看，研究多集中在河湖水系連通的概念、理論體系及結(jié)構(gòu)連通度等方面[1,6,12-13]，未從實際應(yīng)用、功能評價作更深層次的研究。河湖水系連通離不開水利工程的建設(shè)及調(diào)控，一些大型調(diào)水工程、河湖整治修復(fù)工程、生態(tài)應(yīng)急補(bǔ)水工程等或已建成，或正在開展前期工作。這些工程對區(qū)域的影響與功用的定量評價并未見相關(guān)研究。為此，本文以所屬高原山區(qū)的滇池流域為例，借助GIS平臺，對流域的水系結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析比較，在此基礎(chǔ)上，分析與評價流域內(nèi)水利工程對區(qū)域的水系結(jié)構(gòu)及功能的影響，依據(jù)水系連通的內(nèi)涵，提出了新的連通性評價指標(biāo)，并在流域內(nèi)進(jìn)行了應(yīng)用。

2 研究區(qū)域概況

滇池流域位于云貴高原中部，流域范圍介于北緯24°27′～25°27′、東經(jīng)102°29′～103°00′之間。滇池流域地勢北高南低，河流走向自北向南，地勢高差大，海拔最高4 344 m，最低1 870 m。流域?qū)俚途暥雀吆０胃咴撅L(fēng)氣候，四季干濕分明，多年平均降水量986 mm。滇池流域徑流面積2 920 km2，滇池平均水深4.4 m，滇池湖面多年平均降水942 mm，主要入滇河流的包括干流盤龍江、寶象河、東白沙河、馬料河、洛龍河、撈魚河、梁王河、大河、柴河、東大河、古城河及新河等。

將研究區(qū)域劃分為2組相互重疊的片區(qū)：①依據(jù)高原山區(qū)地理特性，將研究區(qū)域分為壩區(qū)和山區(qū)以探討其差異性；②根據(jù)區(qū)域自然水系的特性，結(jié)合縣級區(qū)域行政區(qū)劃，將研究區(qū)域劃分為主城片、呈貢片、晉寧片及嵩明片4大片區(qū)，如圖1所示。

圖1 研究區(qū)域示意圖Fig.1 Map of the study area

3 研究方法與數(shù)據(jù)

選取水系形態(tài)(分枝比Rb[10]、長度比Rl[10])、水系密度(河網(wǎng)密度Rd[2]、河頻率Rp[2]、水面率Wp[5])、水系復(fù)雜度(分維數(shù)De[1])及水系連通度(線點率β[7]、網(wǎng)絡(luò)連接度γ[1])等水系結(jié)構(gòu)指標(biāo)，以此分析滇池流域不同片區(qū)空間維度上的特征與變化。

研究的水系數(shù)據(jù)主要來源于1∶10 000紙質(zhì)地形圖(2000年)。通過對紙質(zhì)地形圖進(jìn)行掃描，利用ArcGIS對其配準(zhǔn)、拼接、裁剪、數(shù)字化及拓?fù)錂z驗，并結(jié)合實際考察情況，得到整個流域水系圖。

采用斯特拉勒(Strahler)法對河流進(jìn)行分級，即直接發(fā)源于河源的為一級河流，2條同級河流匯合而成的河流級別比原來高一級，2條不同級別的河流匯合而成的河流級別為兩河中的較高者[4]。依此，可將滇池流域水系總共劃分為5級。根據(jù)流域水系特征，將水系分為面狀和線狀2類，建立3個面狀要素層(5級、4級干流層；天然湖泊層；水庫蓄水面層)和3個線狀要素層(3級、2級、1級線層)。

圖2 滇池流域不同等級河道數(shù)量、長度所占比重Fig.2 Proportions of number and length of rivers of different grades in the Dianchi Lake basin

4 結(jié)果與分析

4.1 水系結(jié)構(gòu)特征

4.1.1 河道長度及數(shù)量

圖2給出了不同級別河道在不同區(qū)片中所占比重。不同片區(qū)內(nèi)，一級支流河道數(shù)量與長度所占比例最大，主干河道數(shù)量與長度所占比例最小。各片區(qū)河道數(shù)量及長度隨著河道級別的增加而逐漸減少，這與韓龍飛等[7]的研究結(jié)果類似。

4.1.2 水系形態(tài)

Horton認(rèn)為流域不同等級河流之間有著經(jīng)驗型數(shù)量關(guān)系，即河流級別與河流數(shù)量呈對數(shù)負(fù)相關(guān)關(guān)系，與河流長度呈對數(shù)正相關(guān)關(guān)系[9]。根據(jù)研究區(qū)域的片區(qū)劃分，點繪了各片區(qū)的河流級別與河流數(shù)量NW及河流長度LW的對數(shù)關(guān)系，見圖3，并對其進(jìn)行線性擬合。

圖3 河道級別與河道數(shù)量、長度的半對數(shù)關(guān)系曲線Fig.3 Semi-log curves of the relations of river number and river length vs. river grade

從圖3中可以看出，統(tǒng)計數(shù)據(jù)基本滿足霍頓定律，且相關(guān)關(guān)系較好。計算出的各片區(qū)分枝比和長度比見表1。就山區(qū)和壩區(qū)而言，山區(qū)的分枝比較壩區(qū)的大，而長度比較壩區(qū)的小。分枝比表征河網(wǎng)數(shù)量的發(fā)育能力，長度比表示水系匯流的大小。說明山區(qū)河流網(wǎng)狀更為顯著，具有明顯的源短流多的特性。

表1 滇池流域各片區(qū)分枝比和長度比

在4大行政水利片區(qū)中，分枝比排序依次為嵩明片區(qū)>晉寧片區(qū)>主城片區(qū)>呈貢片區(qū)，嵩明片區(qū)的分枝比最大，位于常規(guī)范圍的上部，分枝能力突出，這是其位于山區(qū)的緣故；長度比排序依次為主城片區(qū)>嵩明片區(qū)>晉寧片區(qū)>呈貢片區(qū)，主城片區(qū)長度比最大，受4級和5級河流發(fā)育程度的影響，導(dǎo)致長度比超出了常規(guī)范圍的上限，其他3個片區(qū)均處于常規(guī)范圍的下部。黃奕龍等[4]的研究表明，在空間尺度上城市化率與河流水系分枝比的減少量呈現(xiàn)正相關(guān)關(guān)系。就城市發(fā)展進(jìn)程而言，主城片區(qū)>呈貢片區(qū)>晉寧片區(qū)>嵩明片區(qū)，上述排序與此并不一致，表明在城市化率相關(guān)較弱的高原山區(qū)，水系形態(tài)的空間格局分布并無明顯規(guī)律性，其基本滿足霍頓定律，呈現(xiàn)自然形態(tài)，受人為干擾相對較小。

4.1.3 水系密度

表2給出了各片區(qū)的河網(wǎng)密度、河頻率及水面率值。其中，河流面積的計算，依據(jù)河流等級，對于高級(5級、4級)河流直接在GIS中測量讀取，對于低級(3級、2級、1級)河流結(jié)合實際調(diào)查采用平均寬度乘以長度而得。

表2 滇池流域不同片區(qū)水系密度特征

對比山區(qū)和壩區(qū)，山區(qū)的河網(wǎng)密度、河頻率要比壩區(qū)大，表明山區(qū)的水系發(fā)育程度比壩區(qū)高；而山區(qū)水面率要比壩區(qū)小，這是高級河道在壩區(qū)發(fā)育程度高及山區(qū)低級河道所占比重大所共同導(dǎo)致的。滇池區(qū)域的嵩明片區(qū)由于所屬山區(qū)使得其河網(wǎng)密度和河頻率最大，晉寧片區(qū)、主城片區(qū)次之，呈貢片區(qū)最小。相比沿海地區(qū)，本文研究區(qū)域的河網(wǎng)密度、河頻率要低得多。以上海[9]為例，其平均河網(wǎng)密度為3.78 km/km2，約為嵩明片區(qū)的5倍，這與區(qū)域水系發(fā)育程度較低是對應(yīng)的。

4.1.4 水系復(fù)雜度

滇池流域各片區(qū)水系復(fù)雜度參數(shù)(分維數(shù)值)見表3。由表3可知，山區(qū)的分維數(shù)要大于壩區(qū)；在4大行政水利片區(qū)中，嵩明片區(qū)>晉寧片區(qū)>呈貢片區(qū)>主城片區(qū)，只是主城片區(qū)受高級河流的發(fā)育影響，使得長度比過大而導(dǎo)致分維數(shù)過小，且前3者的分維數(shù)相差不大，并未表現(xiàn)出顯著的空間差異性。從分形幾何理論來說，平面分形幾何體的“真實維數(shù)”應(yīng)大于拓?fù)渚S數(shù)1而小于所在歐氏空間維數(shù)2[9]。楊凱等[9]得出的分維數(shù)在0.05～1.72之間；凌紅波等[14]得出的分維數(shù)在1.836～1.895之間?？梢?，本文研究區(qū)域不同片區(qū)的分維數(shù)有著偏大的趨勢，可能是高原山地地區(qū)水源流短導(dǎo)致分枝比較小的結(jié)果。

表3 滇池流域各片區(qū)水系復(fù)雜度參數(shù)

4.1.5 水系連通度

文獻(xiàn)[15]指出，水系連通性包含結(jié)構(gòu)連通性及水力連通性2個方面，其中結(jié)構(gòu)連通是基礎(chǔ)。現(xiàn)有研究[1，6]多結(jié)合圖論方法、景觀生態(tài)學(xué)中的連通程度指標(biāo)β和γ、復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)理論的連通性系數(shù)等，以評價研究區(qū)域城市化影響下的水系結(jié)構(gòu)連通變化特征。為此，本研究同樣采用連通程度指標(biāo)β和γ就本研究區(qū)域的水系結(jié)構(gòu)連通情況進(jìn)行分析。

表4給出了不同片區(qū)下水系連通指標(biāo)參數(shù)值。從山區(qū)和壩區(qū)的對比可以看出，山區(qū)的線點率β和網(wǎng)絡(luò)連接度γ要比壩區(qū)的高，表明山區(qū)的水系連通程度更好，對區(qū)域水資源調(diào)配、水環(huán)境改善作用更為突出。在4大行政水利片區(qū)中，水系連通程度從大到小依次是嵩明片區(qū)、主城片區(qū)、晉寧片區(qū)、呈貢片區(qū)。整個流域內(nèi)的參數(shù)β和γ的范圍分別為0.457～0.492和0.154～0.165。

表4 滇池流域各片區(qū)水系連通度

4.2 水利工程對水系結(jié)構(gòu)及連通性功能的影響及評價

與沿海平原河網(wǎng)地區(qū)相比，高原山區(qū)內(nèi)的城市化進(jìn)程相對緩慢，滇池流域水系受城市化的影響也相對較弱，水系結(jié)構(gòu)特征基本滿足霍頓定律，保持著良好的自然形態(tài)。滇池流域現(xiàn)有均水資源量不足200 m3，與全國著名缺水地區(qū)京津唐的人均水資源量相當(dāng)，屬水資源嚴(yán)重缺乏地區(qū)。這就使得對跨流域引調(diào)水工程的實施有著強(qiáng)烈的需求。目前，流域內(nèi)已建成了松華壩大型水庫，寶象河、果林、橫沖、松茂、大河、柴河、雙龍等7座中型水庫，29座小(一)型水庫，130座小(二)型水庫及3個引調(diào)水工程(掌鳩河引水工程、清水海引水工程及牛欄江補(bǔ)水工程)。到2030年，我國重大水利項目——滇中引水工程建成后，將進(jìn)一步解決滇中地區(qū)水資源短缺等問題。因而，下面將主要針對區(qū)域內(nèi)的水利工程建設(shè)對水系結(jié)構(gòu)及連通性功能的影響進(jìn)行分析和評價。

4.2.1 蓄水工程

將水庫蓄水面層面狀要素疊加到流域天然水系上，以此計算出的各分區(qū)水面率見表5。從表5中可以看出，各片區(qū)的水面率有了顯著的增長，主城山區(qū)水面面積增加量最大，到達(dá)了5.2 km2，呈貢山區(qū)的水面率增加率為最大的400.36%。水面面積增加量最小屬主城壩區(qū)，只有0.8 km2，其對應(yīng)水面率的增加率也最小。通過山區(qū)和壩區(qū)的對比發(fā)現(xiàn)，各山區(qū)水面率的增加率要比各壩區(qū)大，表明大部分蓄水工程都建于山區(qū)，這對上游洪峰的調(diào)節(jié)、減少壩區(qū)洪量、削減流域洪災(zāi)起著重要的作用。

表5 滇池流域各片區(qū)在蓄水工程影響下水面率特征變化

袁雯等[16]建立了河網(wǎng)調(diào)蓄能力與水面率及分維數(shù)之間的線性經(jīng)驗關(guān)系式，并采用研究區(qū)域數(shù)據(jù)對式中的參數(shù)進(jìn)行了率定。王躍峰等[17]基于REW(Representative Elementary Watershed)的概念，推導(dǎo)出了河網(wǎng)調(diào)蓄能力與水系結(jié)構(gòu)指標(biāo)(水面率、分維、河網(wǎng)密度)的關(guān)系式，并建立與表征河網(wǎng)調(diào)蓄能力的Hurst指數(shù)之間的關(guān)系，采用研究區(qū)域的統(tǒng)計數(shù)據(jù)對關(guān)系式中的參數(shù)進(jìn)行了率定和驗證?；谏鲜鲅芯?，本文對天然水系情況和蓄水工程情況下的河網(wǎng)調(diào)蓄能力進(jìn)行了計算，結(jié)果見表6，得到天然水系和蓄水工程2種情況下的區(qū)域調(diào)蓄能力變化與表5中水面率有著同樣的變化趨勢。但根據(jù)袁雯等[16]所建立的關(guān)系式得出的SR值(單位面積槽蓄容量)大部分為負(fù)數(shù)，表明袁雯等[16]依據(jù)沿海地區(qū)(上海)所確立參數(shù)并不適用于高原山區(qū)，因而表中未給出基于文獻(xiàn)[16]表達(dá)式的值。

表6 滇池流域各片區(qū)在蓄水工程影響下調(diào)蓄能力變化

由表6可知，2種情況下的山區(qū)調(diào)蓄能力都大于壩區(qū)。蓄水工程的建成使得各片區(qū)的調(diào)蓄能力都有提高，但也導(dǎo)致山區(qū)與壩區(qū)的調(diào)蓄能力的差異性加大。流域內(nèi)各壩區(qū)為人口密集區(qū)，是城市化進(jìn)程的主要受益區(qū)。但城市化發(fā)展改變了壩區(qū)城市水循環(huán)過程，不透水面積增加導(dǎo)致了徑流系數(shù)和徑流量增大，使得壩區(qū)面臨的洪澇風(fēng)險也相應(yīng)加大[18]。雖然山區(qū)蓄水工程的調(diào)蓄能削減壩區(qū)洪量，但壩區(qū)區(qū)間峰量增加是其無法調(diào)節(jié)改變的。因而，在發(fā)展和規(guī)劃中，應(yīng)保持壩區(qū)現(xiàn)有的水系結(jié)構(gòu)不變的同時，適當(dāng)增加其水面率，提高區(qū)域調(diào)蓄能力。

4.2.2 跨流域調(diào)水工程

跨流域調(diào)水工程作為水系連通工程的重要組成部分，為滇池流域的供水安全、水環(huán)境改善起到積極的作用。若采用上述結(jié)構(gòu)性連通指標(biāo)對其進(jìn)行評價，研究區(qū)域的引調(diào)水工程對指標(biāo)的貢獻(xiàn)不大，且結(jié)構(gòu)性連通指標(biāo)并不能客觀反映出引調(diào)水工程對整個流域的功能與作用。茹彪等[15]指出，傳統(tǒng)的結(jié)構(gòu)連通指標(biāo)評價方法的前提是節(jié)點數(shù)目不變，連通性的好壞與邊的數(shù)目呈正比，而在水網(wǎng)中，節(jié)點的位置是由邊的走向決定，基于“節(jié)點—邊”關(guān)系的傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)連通性評價方法并不適用于水網(wǎng)。為此，本研究基于水系連通的涵義及區(qū)域引調(diào)水工程的功能，提出了一種新的評價引調(diào)水工程的連通性指標(biāo)F，其計算表達(dá)式為

(1)

式中：e為水系中總的河段數(shù)；θi為河段重要度，用以反映河段的社會屬性，文獻(xiàn)[15]指出，在水系連通性中，河道不僅具有自然屬性，還有社會屬性，θi是由河道級別、河道功能、河道空間位置、濱河城市重要度、濱河用地類型等因素所決定，θi取值大小直接采用等級量化法由打分得到，見表7；Wi為河道的年徑流量，表征河道供水能力，也在一定程度上反映河道的過流能力;W0為本地水源量，表達(dá)區(qū)域供水及豐枯調(diào)劑的能力，本研究中W0為滇池正常高水位時的湖容，兩者之比可以很好地反映水系連通及跨流域調(diào)水的涵義與功用[11,19]，如保障供水安全、補(bǔ)充河湖水量、置換本地水源；αi為河道水流對水源的水質(zhì)影響系數(shù)，表示對區(qū)域水環(huán)境、水生態(tài)的改善程度，可根據(jù)實際情況按表8取值。

表7 評價指標(biāo)等級量化

表8 水質(zhì)影響系數(shù)取值

將式(1)應(yīng)用于研究區(qū)域跨流域引調(diào)水工程中。為了突出引調(diào)水工程的作用，將滇池流域入湖河道作為一個整體進(jìn)行計算分析。滇池流域多年平均徑流量為7.5億m3，滇池正常高水位時的湖容為16.2億m3，各入湖河道都是滇池現(xiàn)狀成因不可或缺的部分，將滇池流域整體認(rèn)定為A級；滇池流域現(xiàn)狀水質(zhì)屬于Ⅴ類，湖體水質(zhì)的形成是由各入湖河道水流水質(zhì)多共同決定的，按表9將滇池流域水質(zhì)影響系數(shù)取為1。掌鳩河引水工程、清水海引水工程、牛欄江—滇池補(bǔ)水工程、滇中引水工程的設(shè)計年引水量或環(huán)境補(bǔ)水量分別為2.2億，0.97億，5.72億，3.92億m3。各引水工程調(diào)出區(qū)水質(zhì)基本為Ⅱ—Ⅲ類，據(jù)此確定各工程的水質(zhì)影響系數(shù)。根據(jù)各工程引水量及水質(zhì)，結(jié)合各工程引水區(qū)域狀況，將掌鳩河引水工程、清水海引水工程、牛欄江—滇池補(bǔ)水工程、滇中引水工程分別評定為B級、B級、A級、A級。計算得到的各工程聯(lián)合影響下的滇池流域連通性指標(biāo)F值見表9。

從表9中可以看出，隨著引調(diào)水工程的增加，區(qū)域F值是逐漸增長的，表明計算指標(biāo)F能在一定程度反映工程對區(qū)域水系連通性的影響?，F(xiàn)已建成通水的掌鳩河引水工程、清水海引水工程、牛欄江—滇池補(bǔ)水工程使得滇池流域的F值從0.46增長到1.06，增長率達(dá)到了128%。到2030年滇中引水工程建成后，F(xiàn)值將達(dá)到1.37，將進(jìn)一步推進(jìn)區(qū)域內(nèi)的供水安全、水環(huán)境改善程度，為區(qū)域內(nèi)的社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展提供強(qiáng)有力的支撐。

表9 跨流域引調(diào)水工程下滇池流域連通性指標(biāo)F值

5 結(jié)論與建議

(1) 根據(jù)斯特拉勒法將滇池流域水系分為5級，流域內(nèi)河道數(shù)量及長度隨著河道級別的增加而呈減少的趨勢。低級河流在山區(qū)的發(fā)育程度高，而高級河流在壩區(qū)的發(fā)育程度高。

(2) 滇池流域內(nèi)各水利片區(qū)的水系結(jié)構(gòu)基本滿足Horton定律，不同等級水系發(fā)育具有自相似性，水系主要受自然發(fā)育影響，人為干擾較弱。水系形態(tài)在空間維度上的差異性不顯著。在我國西部開發(fā)及城鎮(zhèn)化加速進(jìn)程中，應(yīng)保護(hù)和減少對山區(qū)低級河流的填埋，同時嚴(yán)禁對壩區(qū)河道空間的擠占和壓縮。

(3) 相比沿海地區(qū)，滇池流域的水系密度較低，水系整體發(fā)育程度不高。分維數(shù)指標(biāo)能較好地反映流域空間尺度上不同片區(qū)水系的復(fù)雜程度。

(4) 滇池流域內(nèi)蓄水工程建設(shè)使得各片區(qū)水面率有了較大的提高，增強(qiáng)了區(qū)域調(diào)蓄能力，同時也增強(qiáng)了山區(qū)與壩區(qū)調(diào)蓄能力的差異性，Hurst指數(shù)能較好地反映這種變化。在發(fā)展與規(guī)劃中，應(yīng)維持和保護(hù)壩區(qū)現(xiàn)有水系結(jié)構(gòu)，同時適當(dāng)增加其水面率。

(5) 基于水系連通涵義及區(qū)域引調(diào)水工程的功能提出了連通性評價指標(biāo)F，并在滇池流域內(nèi)的引調(diào)水工程中進(jìn)行了應(yīng)用。F值能較好地反映工程對流域連通性的作用，對其他工程的規(guī)劃決策及評價具有一定的參考意義。

[1] 紹玉龍, 許有鵬, 馬爽爽. 太湖流域城市化發(fā)展下水系結(jié)構(gòu)與河網(wǎng)連通變化分析——以蘇州市中心為例[J]. 長江流域資源與環(huán)境, 2012, 21(10):1167-1171.

[2] 陳云霞, 許有鵬, 付維軍. 浙東沿海城鎮(zhèn)化對河網(wǎng)水系的影響[J]. 水科學(xué)進(jìn)展, 2007, 18(1):68-73.

[3] 徐光來, 許有鵬, 王柳艷. 近50年杭—嘉—湖平原水系時空變化[J]. 地理學(xué)報, 2013, 68(7):966-974.

[4] 黃奕龍, 王仰麟, 劉珍環(huán)，等. 快速城市化地區(qū)水系結(jié)構(gòu)變化特征——以深圳市為例[J]. 地理研究, 2008, 27(5):1212-1220.

[5] 程 江, 楊 凱, 趙 軍. 上海中心城區(qū)河流水系百年變化及影響因素分析[J]. 地理科學(xué), 2007, 27(1):85-91.

[6] 韓龍飛, 許有鵬, 邵玉龍，等. 城市化對水系結(jié)構(gòu)及其連通性的影響——以秦淮河中、下游為例[J]. 湖泊科學(xué), 2013, 25(3):335-341.

[7] 韓龍飛, 許有鵬, 楊 柳，等. 近50年長三角地區(qū)水系時空變化及其驅(qū)動機(jī)制[J].地理學(xué)報, 2015, 70(5):819-825.

[8] 丁越巋, 張 洪, 單保慶. 海河流域河流空間分布特征及演變趨勢[J]. 環(huán)境科學(xué)學(xué)報, 2016, 36(1):47-54.

[9] 楊 凱, 袁 雯, 趙 軍，等. 感潮河網(wǎng)地區(qū)水系結(jié)構(gòu)特征及城市化響應(yīng)[J]. 地理學(xué)報, 2004, 59(4):557-564.

[10]王柳艷, 許有鵬, 余銘婧. 城鎮(zhèn)化對太湖平原河網(wǎng)的影響——以太湖流域武澄錫虞區(qū)為例[J]. 長江流域資源與環(huán)境, 2012, 21(2):151-156.

[11]左其亭, 崔國韜. 河湖水系連通理論體系框架研究[J]. 水電能源科學(xué), 2012, 30(1):1-5.

[12]袁 雯, 楊 凱, 吳建平. 城市化進(jìn)程中平原河網(wǎng)地區(qū)河流結(jié)構(gòu)特征及其分類方法探討[J]. 地理科學(xué), 2007, 27(3):401-407.

[13]夏 軍, 高 揚, 左其亭,等. 河湖水系連通特征及其利弊[J]. 地理科學(xué)進(jìn)展, 2012, 31(1):26-31.

[14]凌紅波, 徐海量, 喬 木，等. 1958—2006年瑪納斯河流域水系結(jié)構(gòu)時空演變及驅(qū)動機(jī)制分析[J]. 地理科學(xué)進(jìn)展, 2010, 29(9):1129-1136.

[15]茹 彪, 陳 星, 張其城，等. 平原河網(wǎng)區(qū)水系結(jié)構(gòu)連通性評價[J]. 水電能源科學(xué), 2013, 31(5):9-12.

[16]袁 雯, 楊 凱, 唐 敏，等. 平原河網(wǎng)地區(qū)河流結(jié)構(gòu)特征及其對調(diào)蓄能力的影響[J]. 地理研究, 2005, 24(5):717-724.

[17]王躍峰, 許有鵬, 張倩玉,等. 太湖平原區(qū)河網(wǎng)結(jié)構(gòu)變化對調(diào)蓄能力的影響[J]. 地理學(xué)報, 2016, 71(3):449-458.

[18]許志敏, 李科國, 顧世祥，等. 昆明市城市化發(fā)展對滇池入湖洪水的影響分析[J]. 中國農(nóng)村水利水電, 2010, (7):16-19.

[19]王 勇, 魯家奎, 毛慧慧. 跨流域調(diào)水在海河流域河湖水系連通中的作用[J]. 海河水利, 2013, (1):1-2.

(編輯：黃 玲)Preliminary Research on the Drainage Structure andConnectivity of the Plateau Area: A Case Study of Dianchi Lake

JIN Dong1, ZHANG Yu-rong1, CHEN Gang1,2, GU Shi-xiang1, LI You-yang1

(1.Yunnan Institute of Water & Hydropower Engineering Investigation and Research, Kunming 650021,China； 2.College of Hydrology and Water Resources, Hohai University,Nanjing 210098,China)

According to the 1∶10 000 topographic map in 2000 and the Strahler river classification, the spatial-dimensional features of Dianchi Lake basin which belongs to plateau mountainous area and its differences with coastal plain river network were analyzed based on GIS platform from aspects of drainage pattern,river density, river system complexity and drainage connectivity. Moreover, the influences of water conservancy projects on the regional river structure and function were evaluated, and an evaluation indexFbased on connectivity connotation was proposed and applied to the basin. Results showed that: 1) the river structure in Dianchi Lake basin conforms with Horton law, and the difference of drainage pattern in spatial dimension is not significant; 2) compared with those of coastal areas, the drainage density is low in the basin, and the drainage development degree is not high; 3) reservoir projects increase the rate of water surface and storage capacity in the basin, which can be reflected well by the Hurst index; 4) the evaluation indexFcould well reflect the role of projects in basin connectivity.

plateau area; drainage structure; GIS technology; connectivity; Dainchi Lake basin

2016-08-10

國家水體污染控制與治理科技重大專項(2013ZX07102-006-01)；云南省院士工作站建設(shè)專項(2015CI103)；云南省技術(shù)創(chuàng)新人才計劃項目(2011IC092)

金 棟(1989-)，男，湖北孝感人，助理工程師，碩士，主要從事江河湖泊治理研究工作，(電話)18669087564(電子信箱)294060805@qq.com。

顧世祥(1972-)，男，云南鎮(zhèn)雄人，教授級高級工程師，博士，主要從事水資源開發(fā)利用規(guī)劃與管理工作，(電話)13078773756(電子信箱)gushxang@qq.com。

10.11988/ckyyb.20160808

2016,33(11):116-121，132

TV212.4

A

1001-5485(2016)11-0116-06