地理学报 ›› 2020, Vol. 75 ›› Issue (7): 1483-1493.doi: 10.11821/dlxb202007011
收稿日期:
2019-06-29
修回日期:
2020-04-15
出版日期:
2020-07-25
发布日期:
2020-09-25
基金资助:
Received:
2019-06-29
Revised:
2020-04-15
Published:
2020-07-25
Online:
2020-09-25
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摘要:
河湖水系承载着人类赖以生存的水资源,也支撑着经济社会的可持续发展。在自然因素和人类活动双重影响下,河湖水系不断发生着改变,也影响着人类生存和发展。特别是在人类活动日益剧烈的背景下,研究人类活动对河湖水系连通的影响是一个非常重要的科研问题,也是河湖水系连通工程实践的一个关键问题。本文从自然和人工两个方面分析了河湖水系连通的影响因素,阐述了人类活动对河湖水系连通的影响过程,并从河湖水系连通关系、河湖水系功能(自然角度)、河湖水系连通功能(社会角度)三个方面归纳了人类活动的正负面影响;在此基础上,提出了有针对性的影响量化评估方法,便于宏观角度量化和分析人类活动对河湖水系连通的影响。本研究以人类活动剧烈的淮河流域为实例应用,分析了人类活动对淮河水系的影响评价结果。
左其亭, 崔国韬. 人类活动对河湖水系连通的影响评估[J]. 地理学报, 2020, 75(7): 1483-1493.
ZUO Qiting, CUI Guotao. Quantitative evaluation of human activities affecting an interconnected river system network[J]. Acta Geographica Sinica, 2020, 75(7): 1483-1493.
表1
人类活动对河湖水系连通的影响分析
正负影响 | 三个层面 | ||||||
---|---|---|---|---|---|---|---|
河湖水系连通关系 | ![]() | 河湖水系功能 (自然角度) | ![]() | 河湖水系连通功能 (社会角度) | |||
正面影响 | · 增强水系系统内部及外部联系 · 增加流域的水系连接度 · 提高水系分形维数 · 人工连通水域面积 | · 增强区域水循环能力 · 增加水资源储载空间 · 汇集和储存水分,保护动植物生存环境 · 增加了水资源可利用量 · 提高了河湖的纳污能力 | · 水利建设与发展,支撑经济社会可持续发展 · 提高水资源配置能力 · 改善水生态与环境 · 增强防洪、除涝能力 | ||||
负面影响 | · 改变了自然演变形成的符合自然规律的水系连通关系 · 过滤或阻隔物质流、能量流、信息流的传递 | · 减弱物质能量传输,改变了自然水文情势 · 改变河湖水系周边的水质水量分布,对生态系统形成威胁 · 改变水文循环,水文破碎化,破坏连续性 | · 经济合理性问题、投资量大、回收期长、正常运行风险 · 生态和环境的破坏有时是不可逆的 · 移民及社会稳定问题 |
表2
人类活动对河湖水系连通影响量化指标体系
准则层 | 分类层 | 指标层 | 含义 | |
---|---|---|---|---|
河湖水系连通关系影响系数 | 形态分布影响系数 | 人工连通水域面积百分比 | 人工连通的水域面积占总水域面积的百分比 | |
水系分形维数变化率 | (D1-D0)/D1; D1为现状水系分形维数; D0为没有或较少进行人工连通的水系分形维数 | |||
连通状态影响系数 | 水系连接度变化率 | (γ1-γ0)/γ1; γ1为现状水系连接度; γ0为没有或较少进行人工连通的水系连接度 | ||
河湖水系功能影响系数 | 水资源储载影响系数 | 人工连通水资源储载百分比 | 人工连通水资源储载空间占水系总储载空间的百分比 | |
物质能量传递影响系数 | 平均连续河段长度变化率 | (L0-L1)/L1; L1为现状平均连续河段长度, L1=∑L/n; L0为没有或较少进行人工连通情况下平均连续河段长度 | ||
河流地貌塑造影响系数 | 河道侵蚀模数变化率 | (M0-M1)/M1; M1为现状河道侵蚀模数; M0为没有或较少进行人工连通的河道侵蚀模数 | ||
水体自净影响系数 | 人工连通水体纳污能力百分比 | 人工连通水体纳污能力占整个水系纳污能力的百分比 | ||
生态维系影响系数 | 生物多样性指数变化率 | (H1-H0)/H1; H1为现状生物多样性指数; H0为人类未大规模开发利用时期的生境多样性指数 | ||
河湖水系连通功能影响系数 | 水资源配置影响系数 | 城市供水 | 城市人工连通供水百分比 | 人工连通城市供水量占总连通城市供水量的百分比 |
农业灌溉 | 农业灌溉人工连通供水百分比 | 人工连通农业灌溉供水量占总连通农业灌溉供水量的百分比 | ||
水力发电 | 水力发电量变化率 | (E1-E0)/E1; E1为现状水电站多年平均发电量; E0为没有或较少进行人工连通情况下水电站多年平均发电量 | ||
应急抗旱 | 人工连通应急抗旱百分比 | 人工连通应急调水量占总连通应急调水量的百分比 | ||
水运交通 | 河道通航能力变化率 | (W1-W0)/W1; W1为现状水运交通多年平均运力;W0为没有或较少进行人工连通情况下水运交通多年平均运力 | ||
生态环境保护影响系数 | 环境改善 | 人工连通环境纳污用水百分比 | 人工连通的环境纳污用水量占总环境纳污用水量的百分比 | |
生态修复 | 人工连通生态修复用水百分比 | 人工连通的生态修复用水量占总生态修复用水量的百分比 | ||
景观维护 | 人工连通景观维护供水百分比 | 人工连通的景观维护供水量占总景观维护供水量的百分比 | ||
防洪除涝影响系数 | 防洪减灾 | 人工连通防洪可调控百分比 | 人工连通的防洪蓄泄空间可调控水量占总防洪蓄泄空间可调控水量的百分比 | |
除涝治碱 | 人工连通排涝可调控百分比 | 人工连通的排涝蓄泄空间可调控水量占总排涝蓄泄空间可调控水量的百分比 |
表4
人类活动对淮河河湖水系连通影响量化评价结果
目标层 | 准则层 | 分类层 | 指标值(%) | 子影响系数 | 准则层指数 | 目标层系数 | |
---|---|---|---|---|---|---|---|
人类活动对河湖水系连通的影响系数(HAIC) | 河湖水系连通关系影响系数(IRSNRIC) | 形态分布影响系数 | 13.6 | 0.68 | 0.732 | 0.660 | |
0.43 | 0.63 | ||||||
连通状态影响系数 | 0.03 | 0.51 | |||||
河湖水系功能影响系数(RLSNFIC) | 水资源储载影响系数 | 58.2 | 0.88 | 0.405 | |||
物质能量传递影响系数 | 8.95 | 0.23 | |||||
河流地貌塑造影响系数 | 17.17 | 0.70 | |||||
水体自净影响系数 | 8.57 | 0.63 | |||||
生态维系影响系数 | 40.00 | 0.10 | |||||
河湖水系连通功能影响系数 (IRSNFIC) | 水资源配置影响系数 | 城市供水 | 18.16 | 0.77 | 0.816 | ||
农业灌溉 | 20.68 | 0.81 | |||||
水力发电 | 8.89 | 0.63 | |||||
应急抗旱 | 100 | 1.00 | |||||
水运交通 | 250 | 1.00 | |||||
生态环境保护影响系数 | 环境改善 | 15 | 0.73 | ||||
生态修复 | 15 | 0.73 | |||||
景观维护 | 45 | 0.74 | |||||
防洪除涝影响系数 | 防洪减灾 | 65 | 0.95 | ||||
除涝治碱 | 60 | 0.90 |
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