基于河床地形的河流深潭浅滩识别技术比较研究

更新时间:2023-07-07 19:36:49 阅读: 评论:0

人才 英语基于河床地形的河流深潭浅滩识别技术比较研究
基于河床地形的河流深潭浅滩识别技术比较研究
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摘要:深潭浅滩序列是弯曲型河流基本的形态学特征,对河流深潭浅滩进行识别对于探讨河流生物群落和物理环境之间的相互关系,增强河流管理和生态保护实践具有重要意义。采用三种基于河床地形的河流深潭浅滩识别方法(深泓线线性回归法、横截面对称指数法和局部高程差异法)对长江上游干流30 km长河段的深潭和浅滩进行了定量分析识别,并采用5~7倍河宽间距法对这三种方法的适用性进行了比较。结果表明识别出的深潭和浅滩总体上较为吻合,少数几个识别结果不一致的位置,可以结合对河床形态的综合分析加以解决。多数情况下,局部高程差异法的识别结果更加准确有效,但同时使用这三种方法能够加深对研究区域的认识并使识别结果得到确证。在长江上游干流江段,采用局部高程差异法(T=1.0S d)应是最佳的河流深潭浅滩识别方法。
国外成人聊天室关键词:深潭浅滩识别;河床地形;深泓线线性回归法;局部高程差异法;横截面对称指数法;5~7倍河宽间距法
Comparison of pool and riffle identification methods bad on riverbed topography
Abstract: Pool-riffle quence is the fundamental geomorphological characteristic of meandering streams. Identification of pools and riffles is uful for discussing the relationship between the biological community and physical environment. That is significantly important for enhancing the river management and river ecosystem conrvation. Three pool and riffle identification methods bad on riverbed topography including regression technique, areal difference asymmetry index method and bed differencing technique (bdt) were conducted in a 30-km reach in the upper Yangtze. And five to ven channel widths spacing method was ud to compare the applicability of the three methods. It was indicated that the identified bed forms (pools and riffles) were agreement on general. Few trancts with disagreement, the discrepancies can be explained by examining the stream morphology. In most cas, bdt was more effectively; however, using the three methods together provided corroboration of results and strengthened the analysis. In the upper Yangtze River, bdt with T=1.0S d was the best way to identify pools and riffles.mrt
Key words: pool and riffle identification; riverbed topography; regression technique; areal
difference asymmetry index method; bed differencing technique; five to ven channel widths spacing method
最新英文歌曲排行榜深潭浅滩序列是弯曲型河流最基本的特征,对深潭浅滩进行识别几十年来一直是一个重要的研究领域[1]。大多数对河流深潭浅滩的识别研究基于水流特征(包括水面坡降法[2]、流动特征和沉积物转运动态法[3-5]、弗劳德数法等[6-8])或河床的地形学特征(包括5~7倍河宽间距法[9]、深泓线线性回归法[10-11]、横截面对称指数法等[12]、局部高程差异法[13])。由于各种分析方法基于的原则不一致,深潭和浅滩识别的结果因此
也存在一定的差异。
随着河流生态学理论的不断深入和对河流管理实践的不断加强,河流健康概念中所关注的河流生物群落和物理环境之间的相互关系越来越受到重视[14-15]。深潭和浅滩作为弯曲型河流最基本的地形学特征,迫切需要对其各种定量分析识别方法进行探讨,以便于指导实践应用。基于河床地形的深潭浅滩识别方法由于不受水流状况的影响,一般被认为是比基于水流特征的识别方法要可靠[16-18]。基于此,本文采用深泓线线性回归法、横截面对称指数法和局部高程差异法对长江上游干流30 km长河段的深潭浅滩进行了分析识别,并采
用5~7倍河宽间距法对这三种方法的适用性进行了比较研究,以期为长江上游水生态系统物理环境的保护和修复提供借鉴。
学化妆培训>follow up1 原理与方法
本研究所采用的河流深潭浅滩识别方法均基于河床地形,主要包括以下三种。
1.1 深泓线线性回归法
由Richards于1976年提出[10],方法是沿河道深泓线等间距进行河床高程测量,然后采用线性回归方程描述河床高程值随河段长度的变化。对于较短的河段,一次方程已经足够,但是对于较长的河段,可能需要采用二次或三次方程。根据拟合方程计算的结果,负残差值对应的区域为深潭,正残差值对应的区域则为浅滩。Milne采用Richards方法对英国一条小高地溪流的研究中[11],将回归曲线与河床深泓剖面线的交叉点定义为深潭和浅滩的分界点。
1.2 横截面对称指数法
由Knighton于1981年提出[12],通过横截面中间线两侧的面积差占横截面总面积的比例来判断,其计算公式为:A*=(A r-A l)/A。式中A*为横截面对称指数,A r和A l分别为横断面中间线右侧和左侧的面积,A为横断面总面积。Knighton没有提出对称和非对称的分界值,但是,对于其人工建造的横断面,从对称至非对称的转变中A*=0.08~0.13。在本研究中,-0.10≤A*≤0.10被认为是对称的,即为浅滩,而其他A*值则认为是不对称的,即为深潭。
1.3 局部高程差异法
由O'Neill和Abrahams于1984年提出[13],由深泓线线性回归法改进而成。方法是首先计算从上游至下游每相邻两个等间距断面最深值的差值,即B1-B2、B2-B3、…,式中B1,2,3,n为每个横断面的最深值。然后计算如上河床高程差值序列的标准差(S d),并根据S d计算限度值(T),T定义为识别深潭或浅滩所需要的最小的绝对值,一般定义T=0.5~2.0 S d。再计算每个断面的最深值(B n)与其上游最邻近的已确定为深潭或浅滩断面(或起始断面)的最深值(B m,m和n均为断面编号)的差异值(或差异的累加值)(∑E i),将∑E i与T相比较,若∑E i的绝对值大于T,再结合深泓线的演变方向即可确定为深潭或浅滩。
若在深泓线演变方向未变的情况下,连续有若干断面∑E i的绝对值大于T,则定义深泓线演变方向改变之前最
后一个断面处为绝对的深潭或浅滩,其他∑E i 的绝对值大于T 的断面处为相对的深潭或浅滩。
2 应用实例
2.1 研究区域
选择长江上游干流泸州市鼓眼碛—两条牛长30 km 河段(长江上游航道里程范围855~885 km )作为研究区域。此河段属山区河流,受边界条件制约,河道平面形态沿程为宽窄相间,岸边多有石嘴、石盘突出,岸线参差不齐。河道纵剖面为浅槽与深槽或深潭相间。河槽内多边滩和江心洲,江中多礁石。以航行基准面为标准,此江段河宽136.8~911.8 m ,深泓线水深3.27~30.23 m 。由于航运的需要,此河段还经过了人工治理,修筑有丁坝2个,顺坝5个。另外,此河段还属长江上游珍稀、特有鱼类国家级自然保护区范围,右岸弥陀镇所在断面为上游核心区和下游缓冲区的交界线。
图1 研究区域河床地形及取样断面
Fig. 1 Riverbed morphology and sampling trancts of the study reach
2.2 数据处理分析
河床地形数据来自于《长江上游航道图集(重庆至宜宾)》,数据测量于1991年11月-19
93年3月,地形图比例尺为1:15000。分析时首先采用ArcGIS 软件将河床地形数据数字化,创建TIN 河床表面模型,并将其转换成栅格大小为2 m 的DEM 。然后将航道里程线及相邻航道里程线的中间线作为河床地形取样断面(图1中标出61个取样断面及部分断面的编号),采用3D Analyst 分析模块得出每个取样断面的河床高程剖面图及高程值。最后将剖面图和高程值分别导入AutoCAD 和SigmaPlot 软件采用本文第1节介绍的方法进行深潭浅滩分析识别。 2.3 识别结果概述
skip什么意思在深泓线线性回归法中,采用一元三次方程来描述河床深泓线高程随河段长度的变化:
3
1228x 101.2331x 108.2542x 0.001820.9983y ??+??-?+-=--,通过比较分析,共识别出处于深潭的断面29个,
处于浅滩的断面32个(图2)。以-0.10≤A*≤0.10认为是对称,其他值认为是非对称为标准,横截面对称指数法共识别出处于深潭的断面43个,处于浅滩的断面18个(图3)。局部高程差异法(T=0.75S d=5.77 m)共识别出处于深潭的断面13个,处于浅滩的断面19个,
其中处于绝对深潭的断面9个,处于绝对浅滩的断面8个,T=1.0S d=7.70 m和T=1.25S d=9.62 m分别识别出处于绝对深潭和浅滩的断面12个(深潭和浅滩各6处)和10个(深潭和浅滩各5处)(图4)。
劳动节英语手抄报图2 深泓线线性回归法分析结果
图3 横截面对称指数法分析结果
Fig. 3 Pools and riffles identified along the study reach by the areal difference asymmetry index methods

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