平原圩区水系结构与功能特征及其影响机制——以昆山南部为例

明晰平原河网水系结构和功能的影响机制对区域生态可持续发展具有重要意义。以昆山市南部防洪分区为例,选取水系指标分析圩区单元尺度下的水系网络结构与调蓄功能,并构建贝叶斯网络模型,综合考虑用地、自然、工程与政策管理等因子及其相互作用,定量探究水系结构与功能的影响机制。结果表明:(1)水系网络结构具有显著空间异质性,且水系调蓄功能与结构特征密切相关,较复杂的水系形态结构往往表现出较强的调蓄功能;(2)政策、工程、用地和自然条件等因子对水系调蓄功能的影响强度依次减弱;(3)识别水系功能优化目标下的关键变量与关键状态子集,可从社会⁃生态协同视角指导圩区单元的水系治理与优化。研究结果可为平原圩区水系网络健康与可持续发展提供理论参考和决策依据。

水管理视野下的莆田平原空间和社会结构探析

莆田平原是典型的水管理主导的人居环境地理单元,具有圩区和灌区的双重特征,然而迄今规划学科鲜有关注其水利特征与传统人居环境关系的研究成果。首先,从水文角度梳理了莆田平原各个时期的历史沿革;其次,从自然基底、水利系统与聚落系统三方面分析快速城镇化之前的莆田平原的空间布局,总结其形态特征;然后,着重剖析由灌区分水和圩区防洪而衍生的水管理模式,这很大程度上形成了以仪式联盟为核心的社会结构,并通过仪式事件增加社区凝聚力。这种清晰的水利空间和社会结构的相互关系为理解类似地区的传统人居结构及当代转型发展提供了重要借鉴。

基于圩区产流与调蓄的大型平原河网水文水动力耦合模型研究

构建可靠的水文水动力模型是减轻平原河网洪涝灾害的必要手段。以太湖流域杭嘉湖区为例,采用MIKE11和ArcGIS,通过河网概化、集水区划分、圩区内外独立的产汇流计算和调蓄分析等环节构建了杭嘉湖平原河网水文水动力耦合模型,选用“菲特”和“烟花”台风实测洪水数据验证了模型可行性。结果显示,模拟水位与实测水位绝对值相差0.01~0.09 m,水量结果误差为5.4%,表明模型准确可靠。本模型可为该地区防洪调度、工程规模论证等相关工作提供技术支撑,也可为相似地区水文水动力耦合模型的构建提供理论指导。

太湖流域圩区治理现状调查与思考

太湖流域属大型平原感潮河网地区,地势低洼、水网纵横,流域洪涝治理实践逐渐形成了独特的圩区治理模式。在当前圩区建设情况调查基础上,统计分析了流域内各省(直辖市)与各水利分区的圩区治理情况,给出了现状圩区数量、面积、排涝流量等关键统计量的特征,同时结合现状圩区建设初步分析了流域区域洪涝治理的效益及存在的问题,最后从流域洪涝协同治理角度提出了科学规划、协同治理,联合调度、最优效益,数字圩区、智慧管理的圩区建设思考,为太湖流域圩区治理与管理提供参考。

姜佩华,池泽涌,熊玉江,等.芳溪湖流域稻田排水氮磷浓度时空变化特征研究[J].节水灌溉,2023(5):39-45.DOI:10.12396/jsgg.2022298.

为了探究平原圩区稻田氮磷流失机制,以江西省芳溪湖流域作为典型研究区,开展不同尺度稻田排水氮磷浓度时空变化特征研究。结果表明:在时间尺度上,排水总氮、氨氮平均浓度最高值出现在5月和7月;硝氮变化趋势为先降低后升高,最低浓度出现在8月份;总磷浓度变化趋势为先上升后下降,最高值出现于8月;排水中氨氮/硝氮比例随时间总体表现出先升高后降低的特征,最大比例出现在8月份。在空间尺度上,排水总氮、氨氮和总磷浓度的中位值表现为干沟尺度>田间尺度>流域尺度>斗沟尺度。农田排水氮磷浓度的时空变化过程复杂,在水稻不同生育阶段和不同空间尺度上存在较大差异,施肥和降雨过程对流域氮磷浓度有较大影响,因此需要在种植过程中加强田间养分和水分管理,合理控制排水时间,建议在施肥16 d后排水;降雨过程整体呈现“降-升-降”的变化趋势,建议稻田涝水在2~4 d内排出。

不同控源截污水平下平原圩区活水效果研究

平原圩区河网普遍存在水动力不足、自净能力弱的特点,水环境问题突出。控源截污和畅流活水是平原圩区河网常用的水环境治理措施,但大规模控源截污技术条件困难,实施周期较长;畅流活水虽见效快,但持续时间短,因此需两者配合进行。以无锡市锡山区云林街道为研究区,建立水量水质耦合模型,探究不同截污水平下活水调度对区域水环境的影响。结果表明:不同活水调度方式对区域河道水环境影响不同,部分调度方式甚至会使河道水质恶化;控源截污能有效提升全断面水质;当控源截污和畅流活水两种措施结合时,改善效果超过单一手段,且能改善因调度而导致的水质恶化现象。研究成果可为研究区及其他平原圩区河网有效全面地治理水环境问题提供科学依据。

赣江下游平原圩区农村生活污染入河系数研究

以赣江下游平原圩区为研究对象,采用随机抽样的方式,进行农村生活污染入河过程问卷调查.调查区域包括赣江下游圩区内12个乡镇、42个行政村,共发放147份问卷.结果表明,赣江下游平原圩区水文过程特殊,农村生活污染并不能直接排入赣江干流水体,其对干流水体污染主要来自于圩区内电力排灌站的汛期排涝.对问卷进行统计分析,估算排入圩区内受纳水体的农村生活污染入河系数:CODCr为9.6%～11.9%,TN为14.1%～14.3%,TP为12.9%～13.7%.提出的入河系数估算方法客观反映了农村生活污染主要入河过程及其特征,降低了入河系数估算的不确定性.

平原区产汇流模拟

针对平原区下垫面多样变化和在分区内分布不均匀的特点,将平原区分解为水面、水田、旱地与城镇建设用地4种下垫面,分别采用不同的产流模型,根据圩区内外不同的汇流特性,分别采用不同的汇流处理模式.以太湖流域为试验区进行检验,结果表明了该模拟方法的可行性和有效性.

四湖排水系统优化运行规划的模型化方法

本文是中、加合作“四湖优化调度研究”成果之一部分．它采用多种系统分析方法，发展了大型圩区排水系统优化运行规划的模型化方法，提出包括调度模型和基本资料模型的完整模型体系．文中重点介绍优化模型、统计模型和模拟模型的结构、基本特性与功能．经四湖中下区排水系统应用表明：模型仿真性较好，方法是可行的．

基于作物耐淹能力的平原圩区排涝模数研究

特定区域的排涝模数主要由作物耐淹能力决定,由于作物耐淹能力的资料相对缺乏,采用固定排涝历时计算区域排涝模数较显粗放。该文根据水稻、青椒、西瓜等作物的耐淹能力指标,利用水量平衡法分别计算基于作物不同受涝程度的区域排涝模数,进而分析建立区域排涝模数与作物耐淹能力的回归关系。研究表明,区域排涝模数与作物耐淹能力的回归方程可为精确计算区域排涝模数,进而合理确定排涝工程布局、规模和投资服务。

基于试验遗传算法的平原圩区除涝排水系统最优规划

平原圩区除涝排水系统最优规划是一个多维、非线性复杂系统优化问题。本文提出基于试验优化设计思想的试验遗传算法,即在标准遗传操作中增加了均匀设计、正态随机和摄动调优等试验操作技术。某圩区排水系统最优规划实例表明,与可分规划法及简单遗传算法相比,试验遗传算法能严格满足系统约束条件,且操作简单,计算效率更高。由于该算法兼顾了整体空间的种群多样性和局部空间极小值的搜索效率,同时能根据需要自动调整计算精度,因此较易获得复杂问题的全局最优解。

风景园林学视角下的乡土景观研究--以太湖流域水网平原为例

目前乡土景观的研究主要集中在建筑学中关于聚落景观的研究,而决定着区域、国土面貌的农业景观却常被忽略。因此,以风景园林学为视角,提出乡土景观的研究内容应包括自然景观、农业景观和聚落景观,在区域、国土景观的尺度下,乡土景观的研究应以农业景观为核心。其次,以太湖流域水网平原地区为研究对象,具体展示了该视角下以区域、国土为尺度的乡土景观的研究范式。最后,归纳了太湖流域水网平原乡土景观的核心特征。旨在引起广大研究乡土景观的学者对聚落景观之外的内容的关注,并积极开展各地区乡土景观的基础性研究,逐步建立起完整的中国乡土景观基础研究成果体系。

太湖平原圩区河网演变模式探析

以汾湖镇为研究区,采用GIS和RS方法分析了全镇及典型圩区近15年来河网结构的变化特征。结果表明:等级最低的圩内河道的河网结构变化显著,而村级以上的骨干河网结构基本没有变化,河网结构趋于稳定;不同圩区河网结构变化存在明显的时空差异。快速城镇化过程中,经过及时规划和治理的圩区河网结构得到了一定的改善,反之,河网结构受到了较大破坏;根据河网结构演变特征及原因,快速城镇化圩区河网结构演变的主要原因是对水系的保护、整治和破坏等人类活动的影响,据此识别圩区河网演变的几种主要模式为:主动引导型、被动改造型、修复完善型和保护优先型。

考虑圩区分布的平原河网区暴雨洪涝分析模型建立

针对圩区众多的平原河网区域,基于已有的一、二维非恒定流水动力学理论建立的城市洪涝仿真模型,引入"小蓄水面"的概念,将圩区内外在水动力学模型中未被概化但对降雨的调蓄作用不可忽略的小河、塘坝、小湖泊等根据其实际空间分布统一概化为所在网格的小蓄水面,并考虑圩区堤防标准、抽排能力和调度运行规则对河网区域洪涝时空分布的影响,对模型中网格淹没水深、圩区排涝和闸泵调度的计算方法进行了改进。选择嘉兴市为案例区域建立了暴雨洪涝分析模型,利用模型对嘉兴市近年来典型场次暴雨进行模拟计算,与河道实测水位及洪涝分布调查结果对比表明,模型对区域的概化合理,能反映嘉兴市在受本地降雨和上游洪水影响、下游潮位顶托及复杂的工程调度规则综合作用下水流的运动特点和洪涝的分布特征,模拟结果可靠,模型可以为区域洪水风险图编制和防汛风险管理提供支持。

平原湖区排涝模拟研究——以大通湖垸为例

长江中下游平原湖区涝灾极为严重。以洞庭湖腹地大通湖垸为例,基于平面二维水流数学模型,采用有限体积法和非结构网格,研究该区域在不同外洪条件与不同降雨组合条件下的沥涝情况,得出了区域内涝灾分布情况及致涝率,并定量计算分析了外洪水位变化对内涝造成的不利影响。模型计算结果可为涝灾预测与评估提供技术支持。

宋元时期江南运河对嘉湖平原圩田体系的影响

嘉湖平原传统的圩田开发过程形成的农业模式是中国经典的生态农业模式的代表,其中湖州的桑基鱼塘系统被认定为全球重要农业文化遗产(GIASH),通过对本区域内圩田相关的历史文献记载的梳理与分析发现:嘉湖平原的圩田农业开发历史悠久,宋元时期嘉湖平原地区沼泽地开发过程中形成以江南运河为主干河道的河网,以运河为框架进行了圩田水利的开发。宋元时期根据嘉湖平原内部的地势与水环境差异,北部形成以荻塘运河为中心的溇港圩田开发模式,中部形成以运河和塘河为中心的围田开发模式,南部以湖杭运河和杭嘉运河为中心形成桑基鱼塘和桑基稻田圩田体系。

平原感潮地区雨型潮型组合对除涝规模的影响

以上海某感潮圩区水系除涝规模计算为例,采用水量平衡法和河网水动力数学模型法,研究了平原感潮地区的雨型潮型组合对圩区除涝规模的影响,并对涉及除涝标准的暴雨历时取值、涝水排除程度确定、起调水位与预降可能性、河道分期实施状况、用地性质变化、水面率控制等影响因素进行了分析。结果表明:在约100 km^2区域内,采用水量平衡法和河网水动力数学模型法计算的河道水力要素和除涝设施规模均可满足工程精度要求;对确定的除涝规模,不同雨型潮型组合情况下,内河最高水位和高水位持续时间不同,"麦莎"雨型潮型组合情况下内河最高水位较高,而"63年"雨型潮型组合情况下高水位持续时间较长,后期河道水位也较高;平原感潮圩区除涝标准的确定涉及设计暴雨重现期、设计暴雨历时、涝水排除时间、涝水排除程度、设计潮位与过程等因素,尤其是雨型潮型组合对除涝规模影响较大。

宁绍平原圩田景观解析

宁绍平原是中国最古老的圩田开垦地区之一。地质上底土的差异、水与田的动态变化以及人类的干预形成了宁绍平原丰富的圩田形式。文章以历史地图、传统舆图、历史照片等图像资料以及地方志为基础,结合现场调研,首先论述宁绍平原圩田景观演变的自然与文化的动力因素;然后从风景园林学科的角度,将宁绍平原的圩田景观分解为一个多层系统的叠加,包括反映出自然特征的水利系统、以水利和土地划分为基础的农业开垦系统以及以农田水利网络、开垦机制为特征的聚落系统;最后总结圩田景观对宁绍平原人居环境方面形成的巨大影响。

基于ArcGIS的平原河网地区圩区内涝模拟方法研究

圩区是平原河网地区防洪减灾的工程措施之一,随着全球气候变暖、极端天气的增加,圩区内涝的问题日趋严重。但是,对于圩区内涝的模拟依旧比较棘手,往往需要通过建立水动力模型来研究,而这种方法对资料的要求很高,且比较繁琐,因此亟待一种简便而又有效的手段对圩区内涝情况进行模拟。鉴于上述问题,运用ArcGIS的二次开发,基于水量平衡原理,综合考虑圩区调度以及泵站抽排能力对内涝的影响,实现了通过"体积法"来模拟圩区内涝洪水的淹没情况的研究。经验证,该方法能够比较准确地模拟圩区的内涝情况,对于实际洪水模拟有一定的实用性。

平原圩区除涝排水系统实时调度中的神经网络方法研究

本文为平原圩区除涝排水系统建立了一个实时调度模型 ,其优化模型部分为NLP NLP模型 ,为求解该优化模型 ,本文采用神经网络优化算法 ,可加速收敛 .