黄子叶 王易初 倪晋仁

汉江流域河网分级特征研究

黄子叶 王易初 倪晋仁†

北京大学环境工程系, 水沙科学教育部重点实验室, 北京 100871; †通信作者, E-mail: jinrenni@pku.edu.cn

为深入了解汉江流域河网结构特征, 在提取高精度数字河网的基础上, 结合地表水频率地图和河宽遥感数据集, 研究河网几何结构和拓扑结构的自相似性, 同时统计分析河网的河宽分级规律。结果表明, 河网中 1~6 级的分支比、河长比、面积比和侧枝比等结构参数稳定在较窄的数值范围内, 证明 1~6 级河网具有良好的几何拓扑结构自相似性。在河网自相似级别范围内, 河流级别与河宽平均值呈现近似指数分布, 1~6 级的河宽比数值稳定, 平均值为 1.87, 说明 Horton 定律适用于河宽分级。通过对比沟河识别前后的河网参数发现, 河长、河宽和流域面积越小, 河流越容易“干涸”, 并导致低级别河流偏离河网结构的自相似性。

汉江流域; 河网; 河流级别; 河宽; 自相似性

河网结构直接影响流域径流、泥沙和溶质等物质的输移过程, 同时也是河流温室气体排放、生物多样性、河岸植被功能和食物网结构等诸多自然过程的主要控制因素[1-4]。河网的分支结构是一个重要的拓扑地貌特征, 几何和拓扑特性可以定量地描述河网中水文、地貌、生态和生物过程的联系, 有助于进行全面的数值模拟以及开发动态拓扑预测模型[5-10]。

河网的层次分枝结构可以通过河网分级法则来描述。河网分级是确定河流拓扑关系的重要手段, 最常用的方法是 Horton-Strahler 分级法, 由该方法划分的河流级别是 Horton 定律定量表述的基础[11-12]。……