基于圖論的城市河網水系連通方案優選
——以清潩河許昌段為例

竇 明，石亞欣，于 璐，李桂秋，賈瑞鵬

（1.鄭州大學 水利科學與工程學院，河南 鄭州 450001；2.鄭州大學 生態與環境學院，河南 鄭州 450001；3.鄭東新區管理委員會水務局，河南 鄭州 450000）

1 研究背景

河網水系的連通狀況對區域水資源配置、水旱災害防御、水體自凈能力提高、水生生境維護以及物質能量傳遞等都有著重要的影響［1-3］。然而，隨著城市化進程的加快，人類活動特別是水利工程建設影響了天然水系的結構形態，改變了河網水系連通性［4-5］。黃草［6］、Pracheil［7］、Cui［8］等指出，通過重新設計河網水系結構、恢復水系連通度，能有效維持河流健康發展。然而，常規的水系連通措施多是借助各種工程來改變水系結構，需要大量資金和人力投入，措施不當還會引起對生態環境的負面影響，因此選擇適宜的水系連通方案尤為關鍵。

近年來，一些學者在水系連通理論方面取得了顯著性進展，如水系連通概念界定［9-12］、水系連通效果評價［13-16］等，但整體來看目前研究成果缺乏針對水系連通程度與河網水量變化過程內在聯系的定量描述，故無法有效比較不同水系連通方案的實施效果。此外，圖論法也被廣泛應用于水系連通表征方面［4，13-14，17］，但前期研究多簡單將圖論用于水系連通度的計算，并沒有將河網水量分配過程與連通效果銜接起來。

為此，本文依據圖論法原理建立了城市水系圖模型，嵌入支流、閘門、排污口等邊界條件，定量描述河網連接點與河段的水量平衡關系，在此基礎上構建了多閘聯合調度的水系連通方案優選模型，優選得到在不同工況下的最佳水系連通方案，力求為城市水系連通格局優化提供典型案例?！?br>