基于圖論的水系連通性評(píng)價(jià)研究——以膠東地區(qū)為例.pdf

1、近年來(lái)，隨著中國(guó)經(jīng)濟(jì)和社會(huì)的發(fā)展，河湖水網(wǎng)的連通模式在自然進(jìn)化和人類(lèi)開(kāi)發(fā)進(jìn)程中發(fā)生了極大變化，河湖水系連通這一問(wèn)題引起社會(huì)各界的普遍關(guān)注。本研究基于圖論邊連通度理論，通過(guò)分析河湖水系構(gòu)造特點(diǎn)，綜合國(guó)內(nèi)外對(duì)于調(diào)水工程以及河流生態(tài)修復(fù)和河湖水系連通在現(xiàn)代水網(wǎng)中的應(yīng)用，提出了應(yīng)用圖論理論對(duì)流域尺度下的河湖水系連通進(jìn)行定量評(píng)價(jià)的一套方法，從而為改善區(qū)域水環(huán)境、水生態(tài)以及供水風(fēng)險(xiǎn)分析和水資源的優(yōu)化配置與調(diào)度提供基本理論依據(jù)。本文以膠東地區(qū)為例，對(duì)

2、不同調(diào)水工程下河湖水網(wǎng)的連通度及其供水風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行定量評(píng)價(jià)和分析。主要研究?jī)?nèi)容和結(jié)果如下:
　　(1)研究分析膠東地區(qū)河流水系的基本情況，主要對(duì)威海和煙臺(tái)兩市進(jìn)行分析。包括地理位置、水文氣象、社會(huì)經(jīng)濟(jì)以及水資源量和開(kāi)發(fā)利用現(xiàn)狀，為膠東地區(qū)河湖水系的連通情況進(jìn)行定量評(píng)價(jià)分析提供資料依據(jù)。
　　(2)對(duì)圖論及其應(yīng)用進(jìn)行說(shuō)明，闡述圖論連通度的相關(guān)概念，并介紹了圖的連通性，利用圖的鄰接矩陣得到圖的連通性判別的準(zhǔn)則。根據(jù)對(duì)不同圖的連通程度

3、進(jìn)行分析，得出圖的邊連通度λ(G)，它表示使非平凡圖變?yōu)椴贿B通圖所必須刪除的最少的邊數(shù)，因此，可利用邊連通度來(lái)衡量一個(gè)非平凡圖的連通程度，從而使圖的連通程度分析定量化。
　　(3)利用GIS和圖論在計(jì)算最短路徑問(wèn)題上的密切配合關(guān)系，對(duì)河湖水網(wǎng)的連通性評(píng)價(jià)進(jìn)行定量分析，并且構(gòu)建出對(duì)河湖水系的連通性評(píng)價(jià)方法流程圖。在數(shù)據(jù)準(zhǔn)備階段，為了解不同地區(qū)河湖水網(wǎng)中水系的連通程度，需得到研究區(qū)河流水系分布圖（本文以乳山河的矢量地形圖為例），源文件

4、需ArcGIS平臺(tái)對(duì)其進(jìn)行處理，生成數(shù)字高程模型(DEM)，然后加載DEM，提取流域的水系分布圖。根據(jù)圖論連通度理論，將河湖水系系統(tǒng)中的水流通道、湖泊、閘壩等微地貌特征單元用圖模型表達(dá)，構(gòu)建鄰接矩陣，用MATLAB編寫(xiě)計(jì)算程序，繪制河湖水系連通度分析方法流程圖。
　　(4)根據(jù)水網(wǎng)連通度評(píng)價(jià)方法，以膠東地區(qū)為案例分析，對(duì)現(xiàn)代水網(wǎng)的連通度作效應(yīng)分析。闡述現(xiàn)代水網(wǎng)的評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，本文選擇防洪抗旱、水量調(diào)度、水環(huán)境這三個(gè)指標(biāo)來(lái)建立一個(gè)水

5、網(wǎng)評(píng)價(jià)指標(biāo)體系。根據(jù)山東水網(wǎng)的總體規(guī)劃原則，分別對(duì)原始狀態(tài)、引黃濟(jì)青和膠東調(diào)水工程下河湖水網(wǎng)連通度進(jìn)行分析，概化圖模型，求其連通度。以威海、煙臺(tái)和平度為例，在供水上，根據(jù)水資源缺水這一單項(xiàng)指標(biāo)，對(duì)膠東地區(qū)不同連通度下的可供水量進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)分析。
　　(5)綜合調(diào)水工程和各地缺水量，對(duì)膠東地區(qū)可供水量進(jìn)行綜合風(fēng)險(xiǎn)分析，得出其調(diào)水風(fēng)險(xiǎn)分析表。通過(guò)綜合分析發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)狀連通度下近期工程設(shè)計(jì)的年引水量使用概率往往很低，隨著年期加長(zhǎng)和需水量的增加，