趙思遠(yuǎn)，陳 菁，涂建琴，肖晨光，李金剛，畢 博，夏 歡

(1.河海大學(xué)農(nóng)業(yè)工程學(xué)院， 南京 210098；2.河海大學(xué)水利水電學(xué)院， 南京 210098；3.南昌市新建區(qū)水利投資公司，南昌 330100)

1 研究背景

隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和城鎮(zhèn)化進(jìn)程的加快，傳統(tǒng)的農(nóng)業(yè)灌排區(qū)在新一輪的建設(shè)中面臨著諸多挑戰(zhàn)，一部分地區(qū)對(duì)自身進(jìn)行了升級(jí)改造，另一部分地區(qū)順應(yīng)城鎮(zhèn)化的發(fā)展，成為了中心城鎮(zhèn)或集中居住區(qū)[1]。城鎮(zhèn)化的發(fā)展改變了傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)區(qū)的灌排體系，使得河湖水系的縱橫向連通狀況與格局不斷變化，水系保護(hù)、防洪除澇等一系列水問(wèn)題突顯出來(lái)，嚴(yán)重影響區(qū)域水生態(tài)環(huán)境的平衡，制約社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展[2]。基于上述問(wèn)題，水利部多次強(qiáng)調(diào)了河湖水系連通的必要性。2010年1月召開(kāi)的全國(guó)水利規(guī)劃計(jì)劃工作會(huì)上明確指出“提高我國(guó)水資源配置能力，必須做好河湖連通”[3]。2016和2018年，水利部辦公廳相繼向各省、自治區(qū)、直轄市、計(jì)劃單列市水利(水務(wù))廳(局)、財(cái)政局、新疆生產(chǎn)建設(shè)兵團(tuán)水利局下達(dá)了關(guān)于開(kāi)展全國(guó)江河湖庫(kù)水系連通年度實(shí)施方案編制工作的通知，要求統(tǒng)籌城鄉(xiāng)、全面謀劃區(qū)域水系連通總體布局。水系連通性作為河流健康的重要指標(biāo)，在新時(shí)代下的江河湖泊治理和水系規(guī)劃中受到了高度重視。

近年來(lái)，國(guó)內(nèi)外的專(zhuān)家學(xué)者們就河湖水系連通的概念和影響展開(kāi)了廣泛的研究討論。Horton和Strahler分別在1945年和1957年提出了著名的河流分級(jí)定律[4,5]，為水系結(jié)構(gòu)連通奠定了基礎(chǔ)。Vannote R. L.等人強(qiáng)調(diào)了河流整體的連續(xù)性，提出在考慮水系連通時(shí)，需要注意河流結(jié)構(gòu)、功能和流域特性的統(tǒng)一性[6]。李宗禮等人討論研究了河湖水系連通的概念及內(nèi)涵，提出可從機(jī)理分析、系統(tǒng)辨識(shí)與評(píng)價(jià)、連通工程規(guī)劃、系統(tǒng)控制與調(diào)整4個(gè)方面展開(kāi)，明確了水系連通的總體思路[7]。左其亭等人構(gòu)建了河湖水系連通理論體系框架，闡述了關(guān)鍵理論及關(guān)鍵技術(shù)，并探討了在水系連通中應(yīng)注意的關(guān)系[8]。符傳君等人通過(guò)分析河湖水系連通案例，總結(jié)相關(guān)研究成果，制定了一套相對(duì)完善的評(píng)價(jià)指標(biāo)體系[9]。但河湖水系連通研究不僅需要理論基礎(chǔ)，更需要實(shí)踐支撐。因我國(guó)城鎮(zhèn)化較晚，目前國(guó)內(nèi)的水系連通案例主要集中在長(zhǎng)江三角洲地區(qū)[10,11]、太湖流域[12]、淮河流域[13,14]等城鎮(zhèn)化較快的平原河網(wǎng)地區(qū)，關(guān)于農(nóng)業(yè)低丘山區(qū)水系連通性的研究相對(duì)較少。與平原河網(wǎng)密布、水流流向變化性大相反，低丘山區(qū)相對(duì)海拔較高，區(qū)域內(nèi)河道大多為沿地勢(shì)起伏自然形成的天然河道，水系結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單，水流流向較為單一，城鎮(zhèn)化進(jìn)程一旦加快勢(shì)必會(huì)對(duì)水系造成較大沖擊，產(chǎn)生洪澇災(zāi)害問(wèn)題，影響社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展。本文以南昌市望城新區(qū)為例，通過(guò)構(gòu)建水系連通性評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，對(duì)規(guī)劃前后的水系進(jìn)行對(duì)比分析，為我國(guó)低丘山區(qū)在城鎮(zhèn)化進(jìn)程中的水系規(guī)劃及區(qū)域防洪減災(zāi)提供參考。

2 研究區(qū)概況

研究區(qū)位于南昌市新建區(qū)望城新區(qū)，面積為141.17 km2，具體位置見(jiàn)圖1。區(qū)域?yàn)榈蜕角鹆甑孛?，地?shì)自西北向東南傾斜。全區(qū)屬亞熱帶濕潤(rùn)季風(fēng)型氣候，四季分明，氣候溫和，雨量充沛。區(qū)內(nèi)水庫(kù)較多，河道、渠道均為西北—東南的縱向走向，防洪除澇標(biāo)準(zhǔn)低。望城新區(qū)是傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)大區(qū)，屬?lài)?guó)家商品糧和優(yōu)質(zhì)米基地。2011年出臺(tái)的城市總體規(guī)劃提出，要積極推進(jìn)對(duì)外開(kāi)放和產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型，至2030年，實(shí)現(xiàn)常住人口達(dá)到160萬(wàn)，城鎮(zhèn)化水平達(dá)到78.1%。城鎮(zhèn)化的不斷加速，使得原有的水系結(jié)構(gòu)遭受到了不同程度的破壞，眾多河道、小型水庫(kù)被填埋、淤堵，導(dǎo)致水系不暢和水面率下降，洪澇災(zāi)害頻發(fā)，嚴(yán)重影響經(jīng)濟(jì)發(fā)展和社會(huì)穩(wěn)定。

圖1 研究區(qū)示意圖Fig.1 Location of the research area

3 低丘山區(qū)水系連通性評(píng)價(jià)指標(biāo)體系

長(zhǎng)江水利委員會(huì)在2005年編寫(xiě)的《維護(hù)健康長(zhǎng)江，促進(jìn)人水和諧研究》報(bào)告中將水系連通性定義為河道干支流、湖泊及其他濕地等水系的連通情況，反映水流的連續(xù)性和水系的連通狀況[15]。其包含2個(gè)基本要素：具有滿(mǎn)足一定需求的保持流動(dòng)性的水流和水流的連接通道。因此可從水流是否連續(xù)和連接通道是否通暢2個(gè)條件評(píng)價(jià)水系連通性的好壞[16]。本文參考符傳君[9]等人的研究成果，將水系連通性分為結(jié)構(gòu)連通性、水力連通性和地貌特性。

(1)結(jié)構(gòu)連通性可反映水流是否具有相互連通的過(guò)水通道，可從承泄水體的河流數(shù)、河流和湖泊等水域的面積及相互間的連通性3個(gè)角度出發(fā)，評(píng)價(jià)區(qū)域內(nèi)河流數(shù)量的發(fā)育程度、水系發(fā)育的規(guī)模和水系在空間上的連通性，是評(píng)價(jià)水系連通性?xún)?yōu)先考慮的要素。

(2)水力連通性可反映水流是否具有一定程度的流動(dòng)性，可從河流動(dòng)能、勢(shì)能及過(guò)流總量的角度出發(fā)，評(píng)價(jià)區(qū)域內(nèi)河流長(zhǎng)度的發(fā)育程度和水體的過(guò)流能力。

(3)地貌特性可反映水流的連接通道是否受人工建筑物的阻隔及其阻隔程度，評(píng)價(jià)水系在空間結(jié)構(gòu)上的縱橫向的聯(lián)系。

水力連通性和結(jié)構(gòu)連通性密切相關(guān)，結(jié)構(gòu)連通性是連通性調(diào)控的基礎(chǔ)，水力連通性是內(nèi)在目標(biāo)，良好的結(jié)構(gòu)連通性更有利于通過(guò)擴(kuò)大河道規(guī)模、修建水利工程等措施，改善水系的水力連通性[17]?，F(xiàn)有的研究往往著重考慮結(jié)構(gòu)連通性的變化特征以保證水流的連通通道順暢。而水體流動(dòng)能力的強(qiáng)弱、排水能力是否充足和空間障礙物對(duì)水系的攔截作用等保障水流連續(xù)的因素容易被忽略。故本文在水系結(jié)構(gòu)連通性的基礎(chǔ)上，充分考慮研究區(qū)水體流動(dòng)能力和輸水效率對(duì)水系連通性的影響，構(gòu)建了一套相對(duì)全面的評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，為準(zhǔn)確評(píng)價(jià)水系連通性提供技術(shù)支撐。

3.1 結(jié)構(gòu)連通性

綜合考慮河流數(shù)量發(fā)育情況、水系規(guī)模和空間的連通程度，結(jié)構(gòu)連通性的評(píng)價(jià)選取河頻率、水面率、水系連通度3個(gè)指標(biāo)。其中水系連通度基于圖論和景觀生態(tài)學(xué)指標(biāo)，選取α、β、γ指數(shù)。

(1)河頻率。河頻率指單位區(qū)域面積上的河流數(shù)，反映河流數(shù)量的發(fā)育情況。河頻率越大，單位面積上的河流數(shù)越多，即水體的容納通道和排泄路徑越多，河流的數(shù)量發(fā)育狀況越好。計(jì)算公式為：

(1)

式中：Rf為河頻率，條/km2；N為區(qū)域內(nèi)河流數(shù)量，條；A為區(qū)域面積，km2。

(2)水面率。水面率是指河道和湖泊等水體多年平均水位下的水面積占區(qū)域總面積的比例，可從一定程度上反映研究區(qū)水系發(fā)育的規(guī)模[17]。計(jì)算公式為：

(2)

式中：Wp為水面率，%；Aw為區(qū)域內(nèi)河流和湖泊的總面積，km2；A為區(qū)域面積，km2。

(3)水系連通度。水系連通度可體現(xiàn)水系的連通性水平，從空間上反映不同河道之間、河道與水域之間的連通程度。其評(píng)價(jià)源于景觀生態(tài)學(xué)中的景觀生態(tài)網(wǎng)絡(luò)連接度的概念，借助于圖論水系的連通性進(jìn)行計(jì)算。目前景觀生態(tài)網(wǎng)絡(luò)連接度一般采用節(jié)點(diǎn)度數(shù)、廊道密度、水系環(huán)度α、連接率β、實(shí)際結(jié)合度γ和連接度C等評(píng)價(jià)指標(biāo)。節(jié)點(diǎn)度數(shù)一般不用于水系連通，河道的廊道密度等價(jià)于河流密度[18]。故在本次研究中選取水系環(huán)度指標(biāo)α、連接率指標(biāo)β、實(shí)際結(jié)合度指標(biāo)γ來(lái)評(píng)價(jià)低丘山區(qū)的水系連通度。

①水系環(huán)度指標(biāo)α可反映河網(wǎng)水系實(shí)際成環(huán)水平，計(jì)算公式為：

(3)

式中：L為河鏈數(shù)；N為節(jié)點(diǎn)數(shù)。

②連接率指標(biāo)β和實(shí)際結(jié)合度指標(biāo)γ是以拓?fù)淇臻g關(guān)系為基礎(chǔ)而形成的，主要通過(guò)揭示節(jié)點(diǎn)和連通度的關(guān)系從而反映網(wǎng)絡(luò)的復(fù)雜程度，不能反映實(shí)際距離、線(xiàn)性程度、連接線(xiàn)的方向及節(jié)點(diǎn)的確切位置[19]。計(jì)算公式為：

(4)

(5)

式中：L為河鏈數(shù)；N為節(jié)點(diǎn)數(shù)；Lmax為最大可能的連線(xiàn)數(shù)；γ在0到1之間，0表示節(jié)點(diǎn)沒(méi)有連線(xiàn)，1表示每個(gè)節(jié)點(diǎn)都相互連通，對(duì)于網(wǎng)絡(luò)連接，γ在1/3和1之間，當(dāng)γ接近1/3時(shí)，網(wǎng)絡(luò)為樹(shù)狀，接近1時(shí)，網(wǎng)絡(luò)近似于最大平面網(wǎng)絡(luò)，γ越大表明連接度越好。

為了更清晰地反映研究區(qū)內(nèi)水系連通狀況，參照《城市水系規(guī)劃導(dǎo)則(SL431-2008)》和竇明[13]、馬爽爽[18]等人的研究，制定低丘山區(qū)水系連通性指標(biāo)α、β、γ的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)見(jiàn)表1。

表1 水系連通度評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)Tab.1 Evaluation criteria of water system connectivity

3.2 水力連通性

水力連通性采用河網(wǎng)密度、水流動(dòng)勢(shì)、河道輸水能力3個(gè)指標(biāo)進(jìn)行評(píng)價(jià)。

(1)河網(wǎng)密度。河網(wǎng)密度表示單位區(qū)域面積上的河流長(zhǎng)度，可體現(xiàn)區(qū)域內(nèi)排水的有效性。與地區(qū)的氣候、巖層覆蓋、植被和人類(lèi)的改造措施有關(guān)，河網(wǎng)密度越大，區(qū)域單位面積上的河流越長(zhǎng)，對(duì)降水的水文響應(yīng)越快，排水性越好，可間接反映河流的發(fā)育與分布情況。計(jì)算公式為：

(6)

式中：Rd為河網(wǎng)密度，km/km2；Li為第i條河流的長(zhǎng)度(i=1,2,…,n)，km；A為區(qū)域的總面積，km2。

(2)水流動(dòng)勢(shì)。水流動(dòng)勢(shì)可反映研究區(qū)內(nèi)水流的流動(dòng)能力，與河道比降、河道橫斷面形態(tài)等有關(guān)。水流動(dòng)勢(shì)越大，水體的流動(dòng)能力越強(qiáng)，排水效率越高。對(duì)孟祥永[20]等人的研究進(jìn)行改進(jìn)，得到計(jì)算公式為：

(7)

式中：Ep為水流動(dòng)勢(shì)，J/km2；ρ水為水的密度，kg/m3；hi為河段平均水深，m；Di為河段水面面積，m2；Si為河段過(guò)水?dāng)嗝婷娣e，m2；Qi為河段的過(guò)水流量，m3/s；A為區(qū)域的總面積，km2。

(3)河道輸水能力。河道輸水能力是指單位面積上河道的最大輸水量，河道輸水能力越強(qiáng)，區(qū)域內(nèi)可承泄的水量越多，排水能力越強(qiáng)。計(jì)算公式為：

(8)

式中：P為河道輸水能力，m3/(s·km2)；Qi為各河道的流量，m3/s；A為區(qū)域面積，km2。

3.3 地貌特性

地貌特性用來(lái)反映區(qū)域內(nèi)水系的縱橫向的聯(lián)系。因水系環(huán)度指標(biāo)α可反映水系的成環(huán)水平，可間接體現(xiàn)水系在橫向的聯(lián)系，故只采用縱向連通性指標(biāo)對(duì)水系的縱向連接進(jìn)行評(píng)價(jià)?？v向連通性指在河流系統(tǒng)內(nèi)生態(tài)元素在空間結(jié)構(gòu)上的縱向聯(lián)系。計(jì)算公式為：

(9)

式中：W為縱向連通性系數(shù)，個(gè)/km，W越大，河流連通性越差；D為河流的斷點(diǎn)等障礙物數(shù)量(如閘、壩等)，個(gè)；Li為第i條河流的長(zhǎng)度(i=1,2,…,N)，km。

為了更清楚地反映水系的縱向的聯(lián)系，結(jié)合郭亞萍[21]的研究成果，制定低丘山區(qū)縱向連通性指標(biāo)的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)見(jiàn)表2。

表2 縱向連通性評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)Tab.2 Evaluation criteria of vertical connectivity

4 水系數(shù)據(jù)

4.1 水系現(xiàn)狀

研究區(qū)內(nèi)現(xiàn)狀水系數(shù)據(jù)主要依據(jù)衛(wèi)星影像圖和數(shù)字高程地形圖，通過(guò)ArcGIS(10.6)軟件提取，結(jié)合實(shí)地考察對(duì)水系數(shù)據(jù)進(jìn)行核實(shí)，最終繪制出水系現(xiàn)狀簡(jiǎn)圖。研究區(qū)內(nèi)北部有2座水庫(kù)，自西向東分別為夢(mèng)山水庫(kù)和肖峰水庫(kù)。夢(mèng)山水庫(kù)附屬水系有西干渠、中干渠、東干渠和夢(mèng)山河4條河道；肖峰水庫(kù)附屬水系有西干渠、肖峰河和東干渠3條河道。河道、渠道均為西北—東南走向。區(qū)域南部有眾多小型水庫(kù)、山塘和農(nóng)渠等，但在目前的城鎮(zhèn)化進(jìn)程中，遭到了不同程度的破壞和填埋，為精簡(jiǎn)計(jì)算，本次只考慮水流走向顯著的骨干河道，不考慮山塘、農(nóng)渠等。研究區(qū)水系現(xiàn)狀(河流名為現(xiàn)狀)見(jiàn)圖2。

圖2 現(xiàn)狀水系Fig.2 Current water system

4.2 水系現(xiàn)狀存在問(wèn)題

(1)防洪除澇標(biāo)準(zhǔn)低，工程設(shè)施老化。因社會(huì)發(fā)展水平相對(duì)滯后，研究區(qū)內(nèi)閘壩、河道等修建年代較為久遠(yuǎn)，防洪除澇標(biāo)準(zhǔn)不足20 a一遇，施工質(zhì)量差，工程設(shè)施老化現(xiàn)象嚴(yán)重，河道斷面比較狹窄，調(diào)蓄和過(guò)流能力不足，部分河段河岸雜草叢生，河底淤積明顯，嚴(yán)重影響洪水排泄。另外，因農(nóng)業(yè)灌溉需要，行洪河道部分河段內(nèi)建有抬水閘、壩、堰等工程，過(guò)流流量小，壅水作用明顯，嚴(yán)重影響行洪。隨著城鎮(zhèn)化推進(jìn)，地面硬化程度提高，區(qū)域水面率下降，雨水匯流時(shí)間縮短，洪峰流量變大，原有的防洪標(biāo)準(zhǔn)難以滿(mǎn)足城鎮(zhèn)化需求。

(2)水系結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、調(diào)配困難。研究區(qū)內(nèi)河道、渠道均為西北—東南走向，缺少橫向連通河道，水系在東西向上未連通，北部?jī)伤畮?kù)水無(wú)法實(shí)現(xiàn)相互調(diào)配。雖然細(xì)碎的農(nóng)渠、溝汊、池塘較多，但在城市建設(shè)過(guò)程中，土地的大量開(kāi)發(fā)利用必將導(dǎo)致這些小型水系被填埋。余下的水系結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單，連通性差，很難實(shí)現(xiàn)水資源統(tǒng)籌調(diào)配和協(xié)調(diào)行洪。

(3)未建立穩(wěn)定的防洪除澇系統(tǒng)。非工程措施不健全，管理手段單一?，F(xiàn)有管理手段科學(xué)化水平不高，難以適應(yīng)現(xiàn)代化管理的要求。缺乏統(tǒng)一指揮調(diào)度系統(tǒng)，尚未建立一個(gè)完善的南昌市和望城新區(qū)防洪、排澇統(tǒng)一指揮調(diào)度系統(tǒng)，尤其是在遭遇特大山洪強(qiáng)降雨洪水時(shí)，望城新區(qū)北部水庫(kù)及內(nèi)部、外圍南部的河流溝渠湖泊水庫(kù)等設(shè)施在汛期難以實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一調(diào)度。

4.3 水系優(yōu)化布局

針對(duì)研究區(qū)水系存在的種種問(wèn)題，遵循“水系布局顧全區(qū)域經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展大局，尊重水系的自然條件和生態(tài)功能，挖大填小，大直小彎，隨彎就彎，保證水面率”的原則[22]，對(duì)現(xiàn)狀水系進(jìn)行優(yōu)化布局。擬在望城新區(qū)北部、中部、南部各新增一條東西流向的河道，實(shí)現(xiàn)夢(mèng)山水系與肖峰水系的連通，并結(jié)合區(qū)域的地貌特性和土地利用規(guī)劃，將現(xiàn)狀小型水庫(kù)和池塘相互連通，借助工程措施(攔河壩等)在規(guī)劃區(qū)內(nèi)形成水面，進(jìn)而改善研究區(qū)內(nèi)水景觀和水環(huán)境。整治現(xiàn)有的縱向河道，并適當(dāng)升級(jí)規(guī)劃區(qū)內(nèi)河道斷面要素，提高河道的過(guò)流能力。形成“三河橫通東西，兩河縱貫?zāi)媳薄钡墓歉伤蹈窬郑瑯?gòu)建以“聯(lián)防聯(lián)排聯(lián)調(diào)”為核心的城鎮(zhèn)防洪除澇體系。研究區(qū)規(guī)劃后水系(根據(jù)當(dāng)?shù)厮幕饩常浴皦?mèng)”為主題對(duì)規(guī)劃后河流進(jìn)行重新命名)見(jiàn)圖3。

圖3 規(guī)劃后水系Fig.3 Post-planning water system

4.4 水系圖模型

在評(píng)價(jià)水系連通度時(shí)，為直觀反映水系的河鏈和節(jié)點(diǎn)，可采用水系圖模型方法。水系圖模型方法是指利用圖論中的圖模型概念，將水系連通性狀況通過(guò)幾何圖形的方式簡(jiǎn)單明了表達(dá)出來(lái)，之后利用圖的性質(zhì)進(jìn)行分析[23]。規(guī)劃前后水系的圖模型見(jiàn)圖4、圖5。

圖4 現(xiàn)狀水系模型Fig.4 Model map of current water system

圖5 規(guī)劃后水系模型Fig.5 Model map of post-planning water system

5 研究結(jié)果

根據(jù)圖2～圖5，統(tǒng)計(jì)規(guī)劃前后研究區(qū)內(nèi)的河流數(shù)量、河流長(zhǎng)度、河鏈數(shù)及節(jié)點(diǎn)數(shù)等水系特征參數(shù)見(jiàn)表3。

表3 水系特征參數(shù)對(duì)比Tab.3 Comparison of water system characteristic parameters

基于ArcGIS軟件平臺(tái)，應(yīng)用低丘山區(qū)水系連通性評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，對(duì)規(guī)劃前后的水系連通性進(jìn)行評(píng)價(jià)，結(jié)果見(jiàn)表4。其中在計(jì)算縱向連通性時(shí)，需要考慮閘壩工程的影響，根據(jù)南昌市新建縣水務(wù)局提供的資料，現(xiàn)狀閘壩17座，規(guī)劃后為9座。

表4 水系連通性評(píng)價(jià)結(jié)果Tab.4 Evaluation results of water system connectivity

規(guī)劃后，為提供活水通道維持景觀水面，新開(kāi)設(shè)了多條河道，并對(duì)原有的部分河道進(jìn)行了一定程度的更改和拓浚，水面率由5.95%增至7.13%。根據(jù)《城市水系規(guī)劃導(dǎo)則》(SL 431-2008)2016年修訂版，7.13%滿(mǎn)足山區(qū)城市適宜水面率范圍。在現(xiàn)狀水系中，河頻率為6.38 條/km2；水系環(huán)度指標(biāo)α為0.05，等級(jí)為“中”；連接率指標(biāo)β為2.0，等級(jí)為“差”；實(shí)際結(jié)合度指標(biāo)γ為0.39，等級(jí)為“中”。

評(píng)價(jià)結(jié)果表明，原有水系單位區(qū)域面積上的河流數(shù)少，水系成環(huán)水平低，節(jié)點(diǎn)數(shù)和河鏈數(shù)少，為樹(shù)狀網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，連通性差。規(guī)劃后，形成了“三橫八縱”的水系格局，河頻率增至9.92 條/km2；水系環(huán)度指標(biāo)α為0.25，等級(jí)為“中”；連接率指標(biāo)β為2.84，等級(jí)為“優(yōu)”；實(shí)際結(jié)合度指標(biāo)γ為0.51，等級(jí)為“良”?？梢?jiàn)，由于新增了3條東西向的河道，節(jié)點(diǎn)數(shù)和河鏈數(shù)均得到了顯著增加，河頻率大幅度提高。水系環(huán)度指標(biāo)α雖然仍為中等級(jí)別，但與規(guī)劃前相比擴(kuò)大了5倍，水系成環(huán)水平得到了大幅度提升。同時(shí)β、γ的等級(jí)均得到了提高，水系結(jié)構(gòu)接近網(wǎng)狀，連通性大大增強(qiáng)。趨于網(wǎng)狀的水系結(jié)構(gòu)可提供更多的排水路徑，提高洪澇水的排泄和容納能力。規(guī)劃后的河網(wǎng)水系變化趨勢(shì)由簡(jiǎn)單變?yōu)閺?fù)雜、由單一變?yōu)槎嘣?，結(jié)構(gòu)連通性顯著提高。

經(jīng)規(guī)劃，區(qū)域內(nèi)河流的總長(zhǎng)度增加了30.01 km，河網(wǎng)密度由0.6 km/km2增為0.81 km/km2。新開(kāi)了多條河道，并對(duì)原有河道進(jìn)行了拓寬疏浚，河網(wǎng)密度得到了小幅度增長(zhǎng)，但仍處于較低水平。原因是快速發(fā)展的城鎮(zhèn)化過(guò)高的追求土地利用率，出現(xiàn)填埋河、湖、濕地等現(xiàn)象，留給水域和水系的用地急劇減少。水流動(dòng)勢(shì)增加了400 J/km2，河道最大輸水能力增加了2.35 m3/(s·km2)，證明研究區(qū)內(nèi)水體的流動(dòng)能力和排水能力均得到增強(qiáng)，汛期時(shí)可更加高效地承泄更多的洪水，又可促進(jìn)水體凈化，改善河湖水質(zhì)，有利于防洪除澇能力的提高和生態(tài)環(huán)境的改善。

現(xiàn)狀水系縱向連通性系數(shù)為0.2 個(gè)/ km，評(píng)價(jià)等級(jí)為“差”，規(guī)劃后，縱向連通性系數(shù)為0.08 個(gè)/ km，評(píng)價(jià)等級(jí)為“良”。主要原因是研究區(qū)現(xiàn)狀為農(nóng)業(yè)灌排區(qū)，建有17座中小型水閘和攔河壩，雍水效果明顯，縱向?qū)λ档淖钄喑潭容^高。規(guī)劃后，拆除了原有的17座閘壩工程，新建了6座攔河壩和3座水閘，減少了河流斷點(diǎn)障礙物的數(shù)量，水系的縱向連通性得到了加強(qiáng)。

由以上分析可得出，經(jīng)過(guò)水系優(yōu)化布局，望城新區(qū)水系的結(jié)構(gòu)連通性達(dá)到了一定水平，通過(guò)合理布置水利工程，水力連通性和地貌特性也得到了相應(yīng)改善。水系連通性的整體增強(qiáng)有效地提高了水資源統(tǒng)籌調(diào)配和防洪除澇能力，改善了水系生態(tài)環(huán)境，為社會(huì)經(jīng)濟(jì)的進(jìn)一步發(fā)展提供了有力支撐。但基于水系連通格局的復(fù)雜性和氣候影響的多變性，有關(guān)部門(mén)需要統(tǒng)籌協(xié)調(diào)，制定嚴(yán)格的運(yùn)行調(diào)度準(zhǔn)則，從而構(gòu)建全面、安全、合理、穩(wěn)定的低丘山區(qū)城鎮(zhèn)防洪除澇系統(tǒng)。

6 結(jié) 論

目前國(guó)內(nèi)對(duì)低丘山區(qū)水系連通性的定量研究案例較少。筆者以南昌市望城新區(qū)為例，選取9項(xiàng)指標(biāo)，充分考慮結(jié)構(gòu)連通性、水力連通性和地貌特性對(duì)水系連通性的影響，改進(jìn)了水流動(dòng)勢(shì)的公式，建立了一套相對(duì)全面的水系連通性指標(biāo)體系，并借助圖論的相關(guān)理論，將河網(wǎng)水系概化為圖模型，重點(diǎn)探討了城鎮(zhèn)化進(jìn)程中低丘山區(qū)水系規(guī)劃前后的連通性。應(yīng)用的結(jié)果顯示，本次構(gòu)建的低丘山區(qū)水系連通性評(píng)價(jià)指標(biāo)體系是可行的。研究表明，規(guī)劃后研究區(qū)開(kāi)設(shè)了多條與原河流走向相垂直的橫向河道，河流數(shù)和節(jié)點(diǎn)數(shù)增加，各項(xiàng)指標(biāo)呈不同幅度的增長(zhǎng)，水系連通性增強(qiáng)。但由于城鎮(zhèn)化的快速推進(jìn)，一些指標(biāo)雖增長(zhǎng)但仍處于不理想狀態(tài)，今后需根據(jù)新區(qū)的整體發(fā)展對(duì)水系進(jìn)行有針對(duì)性的調(diào)整。水系連通性評(píng)價(jià)是一個(gè)涉及自然、社會(huì)、工程及環(huán)境等多方面的課題。筆者在建立低丘山區(qū)水系連通性評(píng)價(jià)指標(biāo)體系時(shí)，以連通性的相關(guān)指標(biāo)為主，存在一定的局限性，在今后的深入研究中可增加評(píng)價(jià)角度，豐富指標(biāo)數(shù)量，從社會(huì)和自然功能等方面加強(qiáng)對(duì)水系連通的綜合評(píng)價(jià)。