CN112232691B - 河流纵向连通性评价方法、装置、电子设备以及存储介质 - Google Patents

河流纵向连通性评价方法、装置、电子设备以及存储介质 Download PDF

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Abstract

本申请提供一种河流纵向连通性评价方法、装置、电子设备以及存储介质，包括：获取目标区域内所有待评价河流的参数，其中，参数包括河流长度信息、拦河建筑物的阻隔系数、拦河建筑物的规模系数以及各类型拦河建筑物的总数量；根据目标区域内所有待评价河流的参数确定目标区域内所有河流的整体纵向连通性指数。克服了现有河流纵向连通性评价方法仅适用于单条河流的缺陷，实现了对目标区域内所有河流的纵向连通性状况进行有效评价。

Description

河流纵向连通性评价方法、装置、电子设备以及存储介质
技术领域
本申请涉及水环境评价技术领域，尤其涉及一种河流纵向连通性评价方法、装置、电子设备以及存储介质。
背景技术
河流作为水系的主体，其纵向连通性在维持景观生态完整性和质量、优化水资源配置与管理、抵御洪涝灾害、维持水体纳污和自净能力以及保证水生生物生境与鱼类洄游等方面具有重要作用。
河流纵向连通性评价对于实现河流健康和闸坝等拦河建筑物建设选址具有重要意义。现有的河流纵向连通性评价方法大多针对单条河流及河流内拦河建筑物，如阻隔系数法、树状河网连通性指数计算方法、最长连续河段占比法等，是从线的维度评价单条河流的纵向连通性。
然而，现有的通过线的维度评价单条河流纵向连通性的方式，无法对某区域的整体河流纵向连通性进行有效评价。
发明内容
本申请提供一种河流纵向连通性评价方法、装置、电子设备以及存储介质，以解决现有河流纵向连通性评价方法仅适用于单条河流的问题。
第一方面，本发明提供一种河流纵向连通性评价方法，包括：
获取目标区域内所有待评价河流的参数，其中，参数包括河流长度信息、拦河建筑物的阻隔系数、拦河建筑物的规模系数以及各类型拦河建筑物的总数量；
根据目标区域内所有待评价河流的参数确定目标区域内所有河流的整体纵向连通性指数。
可选地，根据目标区域内所有待评价河流的参数确定目标区域内所有河流的整体纵向连通性指数之后，还包括：
将目标区域内所有河流的整体纵向连通性指数与设定的评价标准进行比较，确定目标区域的整体河流纵向连通性评价等级。
可选地，获取目标区域内所有待评价河流的参数，包括：
计算目标区域内所有待评价河流的总长度作为河流长度信息；
其中，参数包括河流长度信息。
可选地，获取目标区域内所有待评价河流的参数，包括：
获取位于待评价河流上的拦河建筑物的类型；
根据拦河建筑物的类型，确定拦河建筑物的阻隔特征；
根据拦河建筑物的阻隔特征，确定拦河建筑物的阻隔系数；
其中，参数包括拦河建筑物阻隔系数。
可选地，获取目标区域内所有待评价河流的参数，包括：
根据拦河建筑物的工作能力参数，确定拦河建筑物的规模等级；
根据拦河建筑物的规模等级，确定拦河建筑物的规模系数；
其中，参数包括拦河建筑物规模系数。
可选地，根据目标区域所有待评价河流的参数确定目标区域内所有河流的整体纵向连通性指数，包括：
根据如下公式计算整体纵向连通性指数：
式中，B为整体纵向连通性指数；n为拦河建筑物的类型的总数；m为拦河建筑物的规模等级的总数；Nij为目标区域内拦河建筑物的规模等级为j的第i种类型拦河建筑物的总数量；ai为第i种类型拦河建筑物对应的阻隔特征；bj为拦河建筑物的规模等级为j的拦河建筑物的规模系数；k为目标区域内所有待评价河流的数量；Lr为第r条待评价河流在目标区域内的长度。
第二方面，本发明提供一种河流纵向连通性评价装置，包括：
获取模块，用于获取目标区域内所有待评价河流的参数，其中，所述参数包括河流长度信息、拦河建筑物的阻隔系数、拦河建筑物的规模系数以及各类型拦河建筑物的总数量；
处理模块，根据目标区域内所有待评价河流的参数确定目标区域内所有河流的整体纵向连通性指数。
可选地，处理模块还用于：
将目标区域内所有河流的整体纵向连通性指数与设定的评价标准进行比较，确定目标区域的整体河流纵向连通性评价等级。
第三方面，本发明提供一种电子设备，包括：存储器和处理器；
存储器；用于存储处理器可执行指令的存储器；
其中，处理器被配置为执行第一方面及可选方案涉及的河流纵向连通性评价方法。
第四方面，本发明提供一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质中存储有计算机执行指令，计算机执行指令被处理器执行时用于实现第一方面及可选方案涉及的河流纵向连通性评价方法。
本申请提供一种河流纵向连通性评价方法、装置、电子设备以及存储介质，获取目标区域内所有待评价河流的参数，其中，参数包括河流长度信息、拦河建筑物的阻隔系数、拦河建筑物的规模系数以及各类型拦河建筑物的总数量；根据目标区域内所有待评价河流的参数确定目标区域内所有河流的整体纵向连通性指数。克服了现有河流纵向连通性评价方法仅适用于单条河流的缺陷，实现了对目标区域内所有参与评价河流的纵向连通性状况进行有效评价。
附图说明
图1为本发明根据一示例性实施例示出的河流纵向连通性评价方法的流程示意图；
图2为本发明根据另一示例性实施例示出的河流纵向连通性评价方法的流程示意图；
图3为本发明根据再一示例性实施例示出的河流纵向连通性评价方法的流程示意图；
图4为全国十大水资源一级区的整体河流纵向连通性评价等级；
图5为本发明根据一示例性实施例示出的河流纵向连通性评价装置的结构示意图；
图6为本发明根据一示例性实施例示出的电子设备的硬件结构示意图。
具体实施方式
为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请中的附图，对本申请中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
水系是指流域内具有同一归宿的水体所构成的水网系统。组成水系的水体有河流、湖泊、水库、沼泽等，河流是水系的主体。河流水系通常具有各种形状，表现出复杂的几何特征。河流作为水系的主体，其纵向连通性在维持景观生态完整性和质量、优化水资源配置与管理、抵御洪涝灾害、维持水体纳污和自净能力以及保证水生生物生境与鱼类洄游等方面具有重要作用。但是随着社会经济的发展，人类对水资源的高度开发利用，导致许多区域出现水系衰落、河流纵向连通性受阻的现象，严重影响了河流纵向连通功能的发挥，制约了区域社会和经济的可持续发展。
河流纵向连通性评价对于实现河流健康和闸坝等拦河建筑物建设选址具有重要意义。现有的河流纵向连通性评价方法大多针对单条河流及河流内拦河建筑物，如阻隔系数法、树状河网连通性指数计算方法、最长连续河段占比法等，是从线的维度评价单条河流的纵向连通性。
然而，现有的通过线的维度评价单条河流纵向连通性的方式，无法对某区域的整体河流纵向连通性进行有效评价。
因此，本申请提供一种河流纵向连通性评价方法、装置、电子设备以及存储介质获取目标区域内所有待评价河流的参数，其中，参数包括河流长度信息、拦河建筑物的阻隔系数、拦河建筑物的规模系数以及各类型拦河建筑物的总数量；根据目标区域内所有待评价河流的参数确定目标区域内所有河流的整体纵向连通性指数。通过以上发明构思，本方法克服了现有河流纵向连通性评价方法仅适用于单条河流的缺陷，实现了对目标区域内所有参与评价河流的纵向连通性状况进行有效评价。下面对本方法详细说明。
图1为本发明根据一示例性实施例示出的河流纵向连通性评价方法的流程示意图。如图1所示，河流纵向连通性评价方法包括如下步骤：
S101、获取目标区域内所有待评价河流的参数，其中，参数包括河流长度信息、拦河建筑物的阻隔系数、拦河建筑物的规模系数以及各类型拦河建筑物的总数量。
更具体地，河流长度信息为目标区域内所有待评价河流的总长度。选取某一区域为目标区域，确定目标区域内的所有待评价河流。利用软件功能将每一条待评价河流的长度进行计算，求和后获得所有待评价河流的总长度作为河流长度信息，单位为千米。拦河建筑物的阻隔系数可以根据目标区域内拦河建筑物的阻隔特征确定，拦河建筑物的阻隔特征可以根据目标区域内拦河建筑物的类型确定。拦河建筑物的规模系数可以根据拦河建筑物的规模等级确定，拦河建筑物的规模等级可以根据拦河建筑物的工作能力参数确定。各类型拦河建筑物的总数量为目标区域内各类型拦河建筑物的数量之和。
我国水资源一级区是按照长江、黄河、淮河、海河、珠江、松花江、辽河、东南诸河、西南诸河、西北诸河等十大区域进行划分。河流的支流以等级划分，一种方法是将流入干流的支流称为一级支流，流入一级支流的支流称为二级支流等。在本实施例中，由一级支流、二级支流、三级支流、四级支流、五级支流、六级支流共同组成六级河网。通过六级河网对目标区域内所有待评价河流进行全面完整地纵向连通性评价。本实施例选取各一级区为目标区域，各一级区范围内的六级河网作为待评价河流，以各一级区范围内的六级河网为例，对目标区域内所有待评价河流的参数获取方式进行说明：
(1)各一级区范围内的六级河网的河流长度信息：可以在ArcGIS软件中，利用ArcGIS软件中的“分割工具”，通过全国十大水资源一级区面图层将六级河网线图层进行分割，再通过属性表中的“几何计算”计算各一级区范围内六级河网的总长度，单位为Km。
(2)各一级区范围内的六级河网的拦河建筑物的阻隔系数：目标区域内的拦河建筑物类型包括但不限于水库大坝、引水式水电站、水闸和橡胶坝等。不同的目标区域内拦河建筑物类型对应不同的目标区域内拦河建筑物的阻隔特征。水库大坝的阻隔特征有完全阻隔、有过鱼设施、有船闸，水闸的阻隔特征有部分时间段对鱼类洄游造成阻隔，橡胶坝的阻隔特征有对部分鱼类洄游造成阻隔。具有不同阻隔特征的拦河建筑物对应不同的阻隔系数，如完全阻隔的水库大坝阻隔系数为1，有船闸的水库大坝阻隔系数为0.75，有过鱼设施的水库大坝阻隔系数为0.5。
(3)各一级区范围内的六级河网的拦河建筑物的规模系数：水库大坝的工作能力参数可以为库容，根据库容和《DL_5180-2003水电枢纽工程等级划分及设计安全标准》中的相关内容，水库大坝的规模等级可以划分为大(1)型、大(2)型、中型、小(1)型和小(2)型。引水式水电站的工作能力参数可以为装机容量，根据装机容量和《DL_5180-2003水电枢纽工程等级划分及设计安全标准》中的相关内容，引水式水电站的规模等级可以划分为大(1)型、大(2)型、中型、小(1)型和小(2)型。水闸的工作能力参数可以为过闸流量，根据过闸流量和《SL252_2000水利水电工程等级划分及洪水标准》中的相关内容，水闸的规模等级同样可以划分为大(1)型、大(2)型、中型、小(1)型和小(2)型。大(1)型、大(2)型、中型、小(1)型和小(2)型对应的规模系数分别为1、0.8、0.6、0.4、0.2。若某种拦河建筑物不区分规模，则不需要确定其规模系数，如橡胶坝。
(4)各一级区范围内六级河网内各类型拦河建筑物的总数量：基于《2010年水利普查原始数据》选取所有待评价河流的拦河建筑物的经纬度坐标，利用ArcGIS软件将包含经纬度坐标的拦河建筑物属性表与十大一级区面图层属性表进行空间连接，使拦河建筑物属性表获得一级区名称字段，进而将连接后的属性表导出至Excel进行统计，以此确定各一级区范围内水库大坝、引水式电站、水闸和橡胶坝四种类型拦河建筑物的总数量。各类型拦河建筑物的总数量还可通过查阅文献、实地调研等多样的方法确定。
S102、根据目标区域内所有待评价河流的参数确定目标区域内所有河流的整体纵向连通性指数。
更具体地，根据河流长度信息、拦河建筑物的阻隔系数、拦河建筑物的规模系数以及各类型拦河建筑物的总数量，计算得到目标区域内所有河流的整体纵向连通性指数。
可选地，根据如下公式计算整体纵向连通性指数：
式中，B为整体纵向连通性指数；n为拦河建筑物的类型的总数；m为拦河建筑物的规模等级的总数；Nij为目标区域内拦河建筑物的规模等级为j的第i种类型拦河建筑物的总数量；ai为第i种类型拦河建筑物对应的阻隔特征；bj为拦河建筑物的规模等级为j的拦河建筑物的规模系数；k为目标区域内所有待评价河流的数量；Lr为第r条待评价河流在目标区域内的长度。
在本实施例提供的方法中，获取目标区域内所有待评价河流的参数，其中，参数包括河流长度信息、拦河建筑物的阻隔系数、拦河建筑物的规模系数以及各类型拦河建筑物的总数量；根据目标区域内所有待评价河流的参数确定目标区域内所有河流的整体纵向连通性指数。克服了现有河流纵向连通性评价方法仅适用于单条河流的缺陷，实现了对目标区域内所有河流的纵向连通性状况进行有效评价。
图2为本发明根据另一示例性实施例示出的河流纵向连通性评价方法的流程示意图。如图2所示，本实施例提供的方法还包括：
S201至S202与图1所示实施例的S101至S102相同，在此处不再赘述。
在S202之后，方法还包括：
S203、将目标区域内所有河流的整体纵向连通性指数与设定的评价标准进行比较，确定目标区域的整体河流纵向连通性评价等级。
更具体地，设定的评价标准可以根据需要自行设定，也可以是行业内固定的分级标准。
表1
如表1所示，为自行设定的目标区域内所有河流的整体纵向连通性评价标准的示例。从表1中可以看出，整体纵向连通性指数小于0.5，整体河流纵向连通性评价等级为优。整体纵向连通性指数在0.5至1.0之间，整体河流纵向连通性评价等级为良。整体纵向连通性指数在1.0至2.0之间，整体河流纵向连通性评价等级为中。整体纵向连通性指数在2.0至5.0之间，整体河流纵向连通性评价等级为差。整体纵向连通性指数大于5.0，整体河流纵向连通性评价等级为劣。
在本实施例提供的方法中，通过对目标区域的整体河流纵向连通性进行等级评价，能够以更直观的方式反映目标区域内所有河流的整体纵向连通性。
图3为本发明根据再一示例性实施例示出的河流纵向连通性评价方法的流程示意图。如图3所示，本实施例提供的方法还包括：
S301、计算目标区域内所有待评价河流的总长度作为河流长度信息。
更具体地，选取各一级区为目标区域，一级区包括长江区、黄河区、淮河区、海河区、珠江区、松花江区、辽河区、东南诸河区、西南诸河区、西北诸河区。所有待评价河流为各一级区范围内的六级河网，六级河网包括一级支流、二级支流、三级支流、四级支流、五级支流、六级支流。河流长度信息为各一级区范围内六级河网的总长度。
例如，选取各一级区范围内六级河网作为待评价河流，可以在ArcGIS软件中，利用ArcGIS软件中的“分割工具”，通过全国十大水资源一级区面图层将六级河网线图层进行分割，再通过属性表中的“几何计算”计算各一级区范围内六级河网的总长度，单位为Km。
S302、获取位于待评价河流上的拦河建筑物的类型，根据拦河建筑物的类型，确定拦河建筑物的阻隔特征，根据拦河建筑物的阻隔特征，确定拦河建筑物的阻隔系数。
更具体地，选取各一级区为目标区域，各一级区范围内的六级河网作为待评价河流，目标区域内的拦河建筑物类型包括但不限于水库大坝、引水式水电站、水闸和橡胶坝等。不同的目标区域内拦河建筑物类型对应不同的目标区域内拦河建筑物的阻隔特征。水库大坝的阻隔特征有完全阻隔、有过鱼设施、有船闸，水闸的阻隔特征有部分时间段对鱼类洄游造成阻隔，橡胶坝的阻隔特征有对部分鱼类洄游造成阻隔。如表2所示，为水库大坝、引水式水电站、水闸和橡胶坝四种类型拦河建筑物的阻隔系数取值的示例。
表2
S303、根据拦河建筑物的工作能力参数，确定拦河建筑物的规模等级，根据拦河建筑物的规模等级，确定拦河建筑物的规模系数。
更具体地，选取各一级区为目标区域，各一级区范围内的六级河网作为待评价河流，水库大坝的工作能力参数可以为库容，根据库容和《DL_5180-2003水电枢纽工程等级划分及设计安全标准》中的相关内容，水库大坝的规模等级可以划分为大(1)型、大(2)型、中型、小(1)型和小(2)型。引水式水电站的工作能力参数可以为装机容量，根据装机容量和《DL_5180-2003水电枢纽工程等级划分及设计安全标准》中的相关内容，引水式水电站的规模等级可以划分为大(1)型、大(2)型、中型、小(1)型和小(2)型。水闸的工作能力参数可以为过闸流量，根据过闸流量和《SL252_2000水利水电工程等级划分及洪水标准》中的相关内容，水闸的规模等级同样可以划分为大(1)型、大(2)型、中型、小(1)型和小(2)型。大(1)型、大(2)型、中型、小(1)型和小(2)型对应的规模系数分别为1、0.8、0.6、0.4、0.2。若某种拦河建筑物不区分规模，则不需要确定其规模系数，如橡胶坝。如表3所示，为具有不同工作能力参数的水库大坝、引水式水电站、水闸三种类型拦河建筑物的规模系数取值。
表3
S304至S305与图2所示实施例的S102至S203相同，在此处不再赘述。
图4为全国十大水资源一级区的整体河流纵向连通性评价等级。如图4所示，全国十大水资源一级区中的西北诸河区、松花江区和西南诸河区的目标区域内所有河流的整体纵向连通性指数分别为0.14、0.32、0.49，整体河流纵向连通性评价等级为优，目标区域内所有河流的整体纵向连通性较好；黄河区和辽河区次之，目标区域内所有河流的整体纵向连通性指数分别为0.75、0.88，整体河流纵向连通性评价等级为良；海河区的目标区域内所有河流的整体纵向连通性指数分别为1.15，整体河流纵向连通性评价等级为中，目标区域内所有河流的整体纵向连通性一般；淮河区、长江区、珠江区和东南诸河区的目标区域内所有河流的整体纵向连通性指数分别为3.10、3.62、3.81、4.48，整体河流纵向连通性评价等级为差，目标区域内所有河流的整体纵向连通性较差。
图5为本发明根据一示例性实施例示出的河流纵向连通性评价装置的结构示意图。如图5所示，本发明提供一种河流纵向连通性评价装置40，装置40包括：
获取模块41，用于获取目标区域内所有待评价河流的参数，其中，参数包括河流长度信息、拦河建筑物的阻隔系数、拦河建筑物的规模系数以及各类型拦河建筑物的总数量；
处理模块42，用于根据目标区域内所有待评价河流的参数确定目标区域内所有河流的整体纵向连通性指数。
可选地，处理模块42还用于：
将目标区域内所有河流的整体纵向连通性指数与设定的评价标准进行比较，确定目标区域的整体河流纵向连通性评价等级。
具体地，本实施例可以参见上述方法实施例，其原理和技术效果类似，不再赘述。
图6为本发明根据一示例性实施例示出的电子设备的硬件结构示意图。如图6所示，本实施例的电子设备50包括：处理器51以及存储器52；其中，
存储器52，用于存储计算机执行指令；
处理器51，用于执行存储器存储的计算机执行指令，以实现上述实施例中接收设备所执行的各个步骤。具体可以参见前述方法实施例中的相关描述。
可选地，存储器52既可以是独立的，也可以跟处理器51集成在一起。
当存储器52独立设置时，该电子设备50还包括总线53，用于连接存储器52和处理器51。
本发明实施例还提供一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质中存储有计算机执行指令，当处理器执行计算机执行指令时，实现上述的河流纵向连通性评价方法。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的范围。

Claims (8)

1.一种河流纵向连通性评价方法，其特征在于，包括：
获取目标区域内所有待评价河流的参数，其中，所述参数包括河流长度信息、拦河建筑物的阻隔系数、拦河建筑物的规模系数以及各类型拦河建筑物的总数量；
根据所述目标区域内所有待评价河流的参数确定所述目标区域内所有河流的整体纵向连通性指数；
所述获取目标区域内所有待评价河流的参数，包括：
根据所述拦河建筑物的工作能力参数，确定所述拦河建筑物的规模等级；
根据所述拦河建筑物的规模等级，确定所述拦河建筑物的规模系数；
其中，若某种拦河建筑物不区分规模，则不需要确定规模系数，如橡胶坝；具有不同工作能力参数的水库大坝、引水式水电站、水闸三种类型拦河建筑物的规模系数取值如下所示：
所述根据所述目标区域内所有待评价河流的参数确定所述目标区域内所有河流的整体纵向连通性指数，包括：
根据如下公式计算所述整体纵向连通性指数：
式中，B为所述整体纵向连通性指数；n为拦河建筑物的类型的总数；m为拦河建筑物的规模等级的总数；Nij为目标区域内拦河建筑物的规模等级为j的第i种类型拦河建筑物的总数量；ai为第i种类型拦河建筑物对应的阻隔特征；bj为拦河建筑物的规模等级为j的拦河建筑物的规模系数；k为目标区域内所有待评价河流的数量；Lr为第r条待评价河流在目标区域内的长度。
2.根据权利要求1所述的河流纵向连通性评价方法，其特征在于，所述根据所述目标区域内所有待评价河流的参数确定所述目标区域内所有河流的整体纵向连通性指数之后，还包括：
将所述目标区域内所有河流的整体纵向连通性指数与设定的评价标准进行比较，确定目标区域的整体河流纵向连通性评价等级。
3.根据权利要求1或2所述的河流纵向连通性评价方法，其特征在于，所述获取目标区域内所有待评价河流的参数，包括：
计算所述目标区域内所有待评价河流的总长度作为河流长度信息；
其中，所述参数包括河流长度信息。
4.根据权利要求1或2所述的河流纵向连通性评价方法，其特征在于，所述获取目标区域内所有待评价河流的参数，包括：
获取位于所述待评价河流上的所述拦河建筑物的类型；
根据所述拦河建筑物的类型，确定所述拦河建筑物的阻隔特征；
根据所述拦河建筑物的阻隔特征，确定所述拦河建筑物的阻隔系数；
其中，所述参数包括拦河建筑物阻隔系数。
5.一种河流纵向连通性评价装置，用于实现如权利要求1至4中任意一项所述的河流纵向连通性评价方法，其特征在于，包括：
获取模块，用于获取目标区域内所有待评价河流的参数，其中，所述参数包括河流长度信息、拦河建筑物的阻隔系数、拦河建筑物的规模系数以及各类型拦河建筑物的总数量；
处理模块，用于根据所述目标区域内所有待评价河流的参数确定所述目标区域内所有河流的整体纵向连通性指数。
6.根据权利要求5所述的河流纵向连通性评价装置，其特征在于，所述处理模块还用于：
将所述目标区域内所有河流的整体纵向连通性指数与设定的评价标准进行比较，确定目标区域的整体河流纵向连通性评价等级。
7.一种电子设备，其特征在于，包括：存储器和处理器；
存储器；用于存储所述处理器可执行指令的存储器；
其中，所述处理器被配置为执行如权利要求1至4中任意一项所述的河流纵向连通性评价方法。
8.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质中存储有计算机执行指令，所述计算机执行指令被处理器执行时用于实现如权利要求1至4中任意一项所述的河流纵向连通性评价方法。
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