小流域划分.docx

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小流域划分

小流域划分

流域是指地表水及地下水的分水线所包围的集水区或汇水区，因地下水分水线不易确定，习惯指地面径流分水线所包围的集水区。

小流域一般面积不超过50km2。

小流域的基本组成单位是微流域，是为精确划分自然流域边界并形成流域拓扑关系而划定的最小自然集水单元。

为了便于管理，跨越县级行政区的小流域又会按照县级行政区界限分割成小流域亚单元。

图1流域、小流域、微流域示意图

1小流域划分的基本规定

小流域划分应遵循以下基本规定：

a）小流域划分应以自然地形地貌为基础，尽量保证小流域形态特征的完整。

b）小流域面积原则上控制在30～50km2之间，特殊情况不宜小于3km2或大于100km2。

c）

小流域由一个或多个微流域归并而成。

微流域最小面积一般以0.1～1km2为宜；在实际操作中，可根据地形复杂状况选择合适的阈值，如图2所示。

图2最小自然集水单元-微流域示意图

d）跨越县级行政边界的小流域应根据行政边界将小流域划分为多个亚单元，如图3所示。

图3小流域被县界分割成小流域亚单元示意图

e）确定小流域边界时，可适当考虑水库、水闸、水文站等水利工程设施和村庄、居民点的位置。

如根据水库规模和流域控制面积，将水库闸口设定为小流域进、出水口；根据河流上的水文观测站点，选择区间流域的进、出水口；对于流域出口附近的村庄或居民点，可按属地关系适当调整小流域界线，尽量保证归属关系一致。

f）小流域边界应与各级流域边界无缝衔接，不应横跨上级流域。

g）小流域划分应充分考虑地表汇水关系，保证上下游汇水关系的正确性。

h）在划分小流域时，应建立流域拓扑关系和地表水系拓扑关系。

i）小流域划分结果应覆盖整个划分区域，小流域面积之和应等于该区域总面积。

2技术流程

小流域划分包括基础数据准备，空间数据库构建，沟道、微流域提取，小流域划分，拓扑关系建立，编码与属性赋值，成果存储等环节。

3软件工具

以GIS软件为支持平台，应用软件的basintools工具，自动提取微流域分水岭及其对应的沟道，并建立拓扑关系。

4基础数据准备

1.数据源

数字高程模型：

符合GB/T17278、CH/T1015.2标准的近期数字高程模型（数字高程模型,简称DEM）。

如1:

10000

遥感影像：

分辨率不低于10m的近期遥感影像。

同比例

行政区划图：

县级以上（含县级）行政区划矢量图。

同比例

水系分布图：

河流、水库、湖泊等分布矢量图。

同比例

其他数据：

水利工程、道路、居民点等分布矢量图。

同比例

2.数据处理

数据处理内容包括数据检查、投影变换、空间配准、数据拼接等。

a）矢量数据检查：

检查河流水系、水利工程、界线数据及辅助数据的数据精度、名称代码及其完整性，确保数据无误，避免出现接边存在漏洞、接边存在缝隙、存在冗余、异常等问题。

b）DEM数据检查：

检查DEM数据划分范围内数据是否有遗漏、数据损坏、高程信息、坐标投影信息丢失及数据有误等问题，如出现问题，应及时修正及更换数据。

c）遥感数据投影变换：

以DEM数据的投影信息和坐标系为基准，对每景遥感影像进行投影变换和坐标系统转换，使二者保持一致。

d）空间数据配准：

遥感影像与DEM数据配准，用DEM数据校正遥感影像，确保遥感数据与DEM数据有良好的配准效果。

e）创建作业平台：

在创建空间数据库及小流域划分协同作业平台时要符合以下要求：

在PC上建立DEM、遥感和辅助空间信息数据库，将配准的航片、DEM数据分别进行物理无缝拼接入库，如图4所示。

建立具有拓扑关系的流域空间数据库结构，为小流域划分成果自动入库做准备。

在划分小流域的计算机上安装客户端软件并连通网络（不限客户端数量），小流域划分协同作业平台构建完成。

数据入库显示效果如图5所示。

图4遥感、DEM数据拼接示意图

图5数据入库无缝物理拼接效果图

5微流域-沟道（水系）提取

1.确定作业单元

在作业区域内，勾画出一次性自动提取的作业单元范围。

为保证处理质量和运算速度，作业单元面积不宜超过200km2，如图6所示。

图6作业单元选定显示效果图

2.设定微流域面积阈值

设定微流域的最小面积（如0.1km2），计算机即可将作业单元内集水区域大于0.1km2的微流域分水线及其对应的沟道弧段、水流出口位置结点全部提出，如图7所示。

图7提取微流域与沟道示意图

3.沟道和微流域分水线检查及平滑处理

参照遥感影像及河流水系、湖泊水库、水工设施、重要交通线路等图层信息，对自动提取的微流域分水线和沟道弧段进行平滑处理，对水流出口位置结点进行修正、确认，保证微流域分水线正确、沟道连续完整、汇水口位置准确。

如图8所示。

4.建立沟道和微流域拓扑关系

提取微流域和沟道的同时，计算机自动建立微流域之间、沟道之间、微流域与沟道之间的拓扑关系，保证地表水网汇流正确。

如图9、10、11所示。

图8对不连续沟道进行修正

图9沟道分级示意图

图10沟道拓扑关系示意图

图11微流域拓扑关系示意图

6小流域划分

1.小流域控制面积

按照自然汇水关系，将微流域逐级归并为小流域。

小流域面积控制在10～50km2之间，如图12所示。

图12按照汇水关系将微流域归并为小流域示意图

2.小流域边界确定

由于地形地貌的复杂性，在归并微流域的过程中，可根据自然汇流关系和地形特征，组成不同形态类型的小流域，如完整型、区间型和坡面型小流域。

a）完整型小流域

这是最常见的小流域形态，即小流域面积大小符合要求，主沟道明显，分水线闭合，有一个出水口，如图13所示。

b）区间型小流域

在小流域划分时，由于小流域跨越上级流域，分水线不能自然闭合，有一个进水口和一个出水口，沟道为区间河段。

这种类型主要产生于沟谷狭长、两侧坡面陡峭或一侧坡面较陡，一侧坡面较缓的地带，如图14所示。

图13完整型小流域示意图

图14区间型小流域示意图

c）坡面型小流域

此类小流域由多条沟道较短，面积小于3km2的羽状微流域组成，主沟道不明显，出水口有多个，水流直接汇入上一级河流，如图15所示。

图15坡面型小流域示意图

d）特殊情况处理

小流域划分过程中遇到特殊情况应遵循以下基本规定：

1）水库、水闸等水利工程设施附近小流域界线的确定。

水库范围可单独作为一个区域。

水库范围为直接汇入水库的坡面、面积未达到小流域面积要求的区域以及上游流域出口。

2）当遇到大型水利工程设施，即使小流域面积已超过50km2，仍可将其包含在小流域中内，以便于治理或经营管理。

3）当遇到低级别河道上的小型水库、塘坝，若小流域面积不超过50km2，可以将水库、塘坝包含在小流域内。

4）较高级别的河流穿过水库，因面积过大造成不能同时将河流和水库包含在同一个小流域内时，可截断河流，将水库及周围向水坡单独划分为一个小流域。

5）村庄、居民区附近小流域边界的确定。

当小流域边界处跨过村庄或者居民点，可适当调整小流域边界，使之尽量不从一个村庄或居民点中间穿过，以保证村庄或居民区的完整性。

6）跨越市级行政界的小流域，若水流流向市境外，可以将其单独划分为一个小流域。

7）以河为界的小流域，若河流一侧面积较小，可以将其与对岸小流域归并，形成区间型小流域。

8）小流域亚单元的划分。

跨越区县界或乡镇（行政界线）的小流域，可用行政界线将小流域划分为两个或两个以上的亚单元。

3.建立小流域拓扑关系

基于地表水网的分级汇流关系（图16），建立小流域之间的拓扑关系,如图17。

图16沟道分级示意图

7小流域命名、编码及属性添加

按照小流域命名及编码规范，将小流域名称、编码填入属性表中。

根据小流域面状信息和沟道线状信息，计算小流域和沟道特征指标，填入相应的属性表。

并建立小流域及沟道元数据表，详细描述小流域边界及沟道提取的相关信息。

8小流域划分成果入库及输出

小流域边界划分成果包括小流域边界图（栅格、矢量）及对应属性、元数据。

文件格式为shp.或coverage。

图17小流域拓扑关系示意图

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