基于圖論的水系連通性評價研究——以膠東地區(qū)為例.pdf

1、近年來，隨著中國經(jīng)濟和社會的發(fā)展，河湖水網(wǎng)的連通模式在自然進化和人類開發(fā)進程中發(fā)生了極大變化，河湖水系連通這一問題引起社會各界的普遍關(guān)注。本研究基于圖論邊連通度理論，通過分析河湖水系構(gòu)造特點，綜合國內(nèi)外對于調(diào)水工程以及河流生態(tài)修復和河湖水系連通在現(xiàn)代水網(wǎng)中的應用，提出了應用圖論理論對流域尺度下的河湖水系連通進行定量評價的一套方法，從而為改善區(qū)域水環(huán)境、水生態(tài)以及供水風險分析和水資源的優(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

2、不同調(diào)水工程下河湖水網(wǎng)的連通度及其供水風險進行定量評價和分析。主要研究內(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，主要對威海和煙臺兩市進行分析。包括地理位置、水文氣象、社會經(jīng)濟以及水資源量和開發(fā)利用現(xiàn)狀，為膠東地區(qū)河湖水系的連通情況進行定量評價分析提供資料依據(jù)。
　　(2)對圖論及其應用進行說明，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則。根據(jù)對不同圖的連通程度

3、進行分析，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，可利用邊連通度來衡量一個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和圖論在計算最短路徑問題上的密切配合關(guān)系，對河湖水網(wǎng)的連通性評價進行定量分析，并且構(gòu)建出對河湖水系的連通性評價方法流程圖。在數(shù)據(jù)準備階段，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平臺對其進行處理，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，構(gòu)建鄰接矩陣，用MATLAB編寫計算程序，繪制河湖水系連通度分析方法流程圖。
　　(4)根據(jù)水網(wǎng)連通度評價方法，以膠東地區(qū)為案例分析，對現(xiàn)代水網(wǎng)的連通度作效應分析。闡述現(xiàn)代水網(wǎng)的評價指標體系，本文選擇防洪抗旱、水量調(diào)度、水環(huán)境這三個指標來建立一個水

5、網(wǎng)評價指標體系。根據(jù)山東水網(wǎng)的總體規(guī)劃原則，分別對原始狀態(tài)、引黃濟青和膠東調(diào)水工程下河湖水網(wǎng)連通度進行分析，概化圖模型，求其連通度。以威海、煙臺和平度為例，在供水上，根據(jù)水資源缺水這一單項指標，對膠東地區(qū)不同連通度下的可供水量進行風險分析。
　　(5)綜合調(diào)水工程和各地缺水量，對膠東地區(qū)可供水量進行綜合風險分析，得出其調(diào)水風險分析表。通過綜合分析發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)狀連通度下近期工程設計的年引水量使用概率往往很低，隨著年期加長和需水量的增加，