[发明专利]分析江湖河网泥沙通量空间转移变化的方法、系统及终端

说明书

本发明属于湖泊泥沙变化数据识别技术领域，公开了分析江湖河网泥沙通量空间转移变化的方法、系统及终端。所述分析江湖河网泥沙通量空间转移变化的方法包括：基于有向图构建了长江中下游江湖河网的泥沙输移关联矩阵，基于某些重大自然演变事件以及某些水利枢纽工程的兴建时间将分析的时间系列划分为多个时间阶段，对比分析不同时期不同河段的冲淤量及关联矩阵的变化规律，阐明不同阶段节点对河段冲淤变化的沙量贡献比。本发明可系统梳理江湖关系的演变历史和格局变化，为获取江湖关系的最佳状态及江湖治理思路提供可靠的科学依据和参考。

技术领域

本发明属于湖泊泥沙变化数据识别技术领域，尤其涉及分析江湖河网泥沙通量空间转移变化的方法、系统及终端。

背景技术

通江湖泊作为河流系统中的重要组成之一^[1]，它与江河之间的物质流、能量流、生物流等不断发生着交换，从而使得河湖地貌日益变迁。长江中下游河湖交织，近70年来在自然因素和人类活动因素共同驱动下江湖关系发生了显著变化，尤其是上游梯级水库和三峡水库的修建和运行，改变了长江中下游的来水来沙条件，从而使得江湖水沙通量特性发生了变化。已有学者针对长江中下游江湖关系作了大量研究，从江湖水沙输移规律^[2-8]、江湖水沙交换机制及影响因素分析^[9-12]、内在力学机理^[13]及其后续影响^[14-16]等多个方面开展了深入研究，取得了丰硕的研究成果。总体来说，荆江裁弯、葛洲坝水利枢纽和三峡水库的兴建被认为是1950年以来导致江湖水沙关系变化的重要节点^[3]，因此根据上述时间节点划分不同时期，统计分析了长江中下游干流及洞庭湖、鄱阳湖的水沙输移变化规律。已有研究已经认识到了水库群的兴建和运用对中下游江湖河网的径流量并未产生明显影响，但输沙量却发生了显著变化^[9]。输沙量的变化直接影响通江湖泊在河流系统中的属性变化(产沙区或堆积区)，张雨宁^[1]基于实测资料分析了1960年以来长江干流及两湖输沙量的变化特征，给出了两湖对长江干流泥沙贡献比的变化规律。但是，由于河网的复杂性，目前尚未对干流及两湖形成的江湖河网泥沙通量变化进行统一和规格化的分析，不利于对江湖河网格局变化的整体把控，也亟需寻求一种方法或理论对江湖河网的结构系统进行统一的数学描述。

图论是建立数学模型与拓扑结构联系的有效工具^[17-18]，其中的图是由若干给定的点及连接两点的线所构成的图形，这种图形通常用来描述某些事物之间的某种特定关系，可分为有向图和无向图。其中有向图已在多个领域被广泛应用。图论的使用可将被研究的问题规格化和统一化。对于江湖河网来说，可利用有向图的关联矩阵以相同的数学形式描述树形、环形等不同类型的河网，可以直观、清晰地描述江湖关系变化，可成为分析江湖河网水沙输移变化的有效途径。

涉及的参考文献：

[1]张雨宁.长江中下游江湖水沙交换研究[D].华东师范大学，2021.

[2]孙昭华，周炜兴，周坤，周歆玥，陈立，李义天.江湖水沙输移与长江中下游造床流量的关系[J].水利学报，2021，52(05):521-534.

[3]张云昌，张业刚，宋秋龄，沈东亮，许娟.江湖关系的历史和未来[J].水利学报，2021，52(10):1183-1192.

[4]胡春宏，王延贵.三峡工程运行后泥沙问题与江湖关系变化[J].长江科学院院报，2014，31(05):107-116.

[5]郭小虎，渠庚，刘亚，刘心愿.三峡工程运用后坝下游河道泥沙输移变化规律[J].湖泊科学，2020，32(02):564-572.

[6]肖潇，毛北平，吴时强.近100年来长江与洞庭湖汇流河段水文特征演变

[J].湖泊科学，2021，33(01):266-276.