水利水电技术第４７卷２０１６年第１２期 沙颍河流域主要参数与自然地理特征 左其亭 ，罗增良 ，石永强 ，甘 容 ，刘 静 ，陈 豪 （１．郑州大学水利与环境学院，河南郑州４５０００１；２．郑州大学水科学研究中心，河南郑州３．华北水利水电大学水利学院，河南郑州４５００４５） ４５０００１； 摘要：沙颍河是淮河最大的支流，同时是污染最严重的支流。沙颍河流域人口密度大，工业化程度 高，具有多闸坝、高污染、人类活动密集的典型特征。从目前的研究现状看，流域边界、面积、河流 长度等主要参数尚无系统的梳理，基于自然地理分区的流域特征研究尚属空白。基于此，从地理学的 角度，借助地理信息技术和统计学方法，结合实地调研，系统梳理流域主要参数；基于地形地貌、水 文气象、土地利用和土壤数据，运用聚类分析、叠加处理等技术方法，将流域划分为３个一级自然地 理区和ｌ３个二级自然地理亚区。在分区的基础上，对流域主要自然地理特征进行总结。研究成果对 管理部门因地制宜地实行流域差别性管理具有重要的参考价值。 关键词：沙颍河流域；流域参数；自然地理特征；自然地理分区；分区方法 ｄｏｉ：１０．１３９２８／ｊ．ｅｎｋｉ．ｗｒａｈｅ．２０１６．１２．０１５ 中图分类号：Ｐ３４３．１ 文献标识码：Ａ 文章编号：１０００—０８６０（２０１６）１２—００６６－０７ Ｍａｉｎ ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ ａｎｄ ｐｈｙｓｉｏｇｒａｐｈｉｃ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ ｏｆ Ｓｈａｙｉｎｇｈｅ Ｒｉｖｅｒ Ｂａｓｉｎ ＺＵＯ Ｑｉｔｉｎｇ ，ＬＵＯ Ｚｅｎｇｌｉａｎｇ ，ＳＨＩ Ｙｏｎｇｑｉａｎｇ ，ＧＡＮ Ｒｏｎｇ ，ＬＩＵ Ｊｉｎｇ ，ＣＨＥＮ Ｈａｏ （１．Ｓｃｈｏｏｌ ｏｆ Ｗａｔｅｒ Ｃｏｎｓｅｒｖａｎｃｙ＆Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ，Ｚｈｅｎｇｚｈｏｕ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｚｈｅｎｇｚｈｏｕ ４５０００１，Ｈｅｎａｎ，Ｃｈｉｎａ； ２．Ｃｅｎｔｅｒ ｆｏｒ Ｗａｔｅｒ Ｓｃｉｅｎｃｅ Ｒｅｓｅａｒｃｈ，Ｚｈｅｎｇｚｈｏｕ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｚｈｅｎｇｚｈｏｕ ４５０００１，Ｈｅｎａｎ，Ｃｈｉｎａ； ３．Ｓｃｈｏｏｌ ｏｆ Ｗａｔｅｒ Ｃｏｎｓｅｒｖａｎｃｙ，Ｎｏａｈ Ｃｈｉｎａ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｗａｔｅｒ Ｒｅｓｏｕｒｃｅｓ ａｎｄ Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｐｏｗｅｒ，Ｚｈｅｎｇｚｈｏｕ ４５００４５，Ｈｅｎａｎ，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｓｈａｙｉｎｇｈｅ Ｒｉｖｅｒ ｉｓ ｎｏｔ ｏｎｌｙ ｔｈｅ ｌａｒｇｅｓｔ ｔｉｒｂｕｔａｒｙ，ｂｕｔ ｓｉｍｕｌｔａｎｅｏｕｓｌｙ ａｌｓｏ ｔｈｅ ｍｏｓｔ ｐｏＨｕｔｅｄ ｔｒｉｂｕｔａｒｙ ｏｆ Ｈｕａｉｈｅ Ｒｉｖｅｒ． Ｓｈａｙｉｎｇｈｅ Ｒｉｖｅｒ Ｂａｓｉｎ ｈａｓ ａ ｓｉｇｎｉｉｆｃａｎｔ ｆｅａｔｕｒｅ ｏｆ ｌａｒｇｅ ｐｏｐｕｌａｔｉｏｎ ｄｅｎｓｉ￣ａｎｄ ｈｉｇｈ ｉｎｄｕｓｔｒｉａｌｉｚａｔｉｏｎ ｄｅｇｒｅｅ ｗｉｔｈ ｍｏｒｅ ｓｌｕｉｃｅｓ ａｎｄ ｄａｍｓ，ｈｉ ｇｈ ｐｏｌｌｕｔｉｏｎ ａｎｄ ｄｅｎｓｅ ｈｕｍａｎ ａｃｔｉｖｉｔｉｅｓ．Ｈｏｗｅｖｅｒ，ｔｈｅ ｍａｉｎ ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ ｏｆ ｂｏｕｎｄａｒｙ，ａｒｅａ，ｒｉｖｅｒ ｌｅｎｇｔｈ，ｅｔｃ．ｏｆ ｔｈｅ ｉｒｖｅｒ ｂａｓｉｎ ａｒｅ ｎｏｔ ｓｙｓｔｅｍａｔｉｃａｌｌｙ ｓｏｒｔｅｄ ｏｕｔ ｙｅｔ ｆｒｏｍ ｔｈｅ ａｓｐｅｃｔ ｏｆ ｔｈｅ ｓｔａｔｕｓ ｑｕｏ ｏｆ ｔｈｅ ｒｅｌｅｖａｎｔ ｓｔｕｄｉｅｓ，ｗｈｉｌｅ ｔｈｅ ｐｈｙｓｉｏｇｒａｐｈｉｃ ｚｏｎｉｎｇ－ｂａｓｅｄ ｓｔｕｄｙ ｏｎ ｔｈｅ ｒｉｖｅｒ ｂａｓｉｎ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ ｉｓ ｓｔｉｌｌ ａｌｍｏｓｔ ｉｎ ｂｌａｎｋ ａｓ ｗｅｌ１．Ｏｎ ｔｈｅ ｂａｓｉｓ ｏｆ ｔｈｉｓ，ｔｈｅ ｍａｉｎ ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ ｏｆ ｈｅ ｒｔｉｖｅｒ ｂａｓｉｎ ａｌｅ ｓｙｓｔｅｍａｔｉｃａｌｌｙ ｓｏｒｔｅｄ ｏｕｔ ｂｙ ｍｅａｎｓ ｏｆ ｇｅｏｇｒａｐｈｉｃ ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ａｎｄ ｓｔａｔｉｓｔｉｃａｌ ｍｅｔｈｏｄｓ ｉｎ ｃｏｍｂｉｎａｔｉｏｎ ｉｔｗｈ ｔｈｅ ｓｉｔｅ ｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｉｏｎ ｆｒｏｍ ｔｈｅ ｖｉｅｗｐｏｉｎｔ ｏｆ ｇｅｏｇｒａｐｈｙ．Ｉｎ ａｃｃｏｒｄａｎｃｅ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｄａｔａ ｏｆ ｔｏｐｏｇｒａｐｈｙ，ｈｙｄｒｏｌｏｇｙ ａｎｄ ｍｅｔｅｏｒｏｌｏ－ ｇＹ，ｌａｎｄ ｕｓｅ ａｎｄ ｓｏｉｌ，ｔｈｅ ｒｉｖｅｒ ｂａｓｉｎ ｉｓ ｄｉｖｉｄｅｄ ｉｎｔｏ ３ ｃｌａｓｓ Ｉ ｐｈｙｓｉｏｇｒａｐｈｉｃ ｚｏｎｅｓ ａｎｄ １３ ｃｌａｓｓ ＩＩ ｐｈｙｓｉｏｇｒａｐｈｉｃ ｓｕｂ—ｚｏｎｅｓ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｔｅｃｈｎｉｃａｌ ｍｅｔｈｏｄｓ ｏｆ ｃｌｕｓｔｅｒ ａｎａｌｙｓｉｓ ａｎｄ ｏｖｅｒｌａｙ ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ．Ｏｎ ｔｈｅ ｂａｓｉｓ ｏｆ ｚｏｎｉｎｇ，ｔｈｅ ｍａｉｎ ｐｈｙｓｉｏｇｒａｐｈｉｃ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ ｏｆ ｈｅ ｒｔｉｖｅｒ ｂａｓｉｎ ａｒｅ ｓｕｍｍａｒｉｚｅｄ．Ｔｈｅ ｓｔｕｄｙ ｒｅｓｕｌｔ ｈａｓ ａｎ ｉｍｐｏｒｔａｎｔ ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ ｖａｌｕｅ ｆｏｒ ｔｈｅ ｒｅｌｅｖａｎｔ ａｕｔｈｏｒｉｔｉｅｓ ｔｏ ｉｍｐｌｅｍｅｎｔ ｔｈｅ ｄｉ－ ｆｅｒｅｎｔｉｌ ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ ｏｆ ａｔｈｅ ｆｉｖｅｒ ｂａｓｉｎ ａｃｃｏｒｄｉｎｇ ｔｈｅ ｌｏｃａｌ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎ ｃｏｎｃｅｒｎｅｄ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：Ｓｈａｙｉｎｇｈｅ Ｒｉｖｅｒ Ｂａｓｉｎ；ｒｉｖｅｒ ｂａｓｉｎ ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ；ｐｈｙｓｉｏｇｒａｐｈｉｃ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ；ｇｅｏｇｒａｐｈｉｃａｌ ｚｏｎｉｎｇ；ｚｏｎｉｎｇ ｍｅｔｈｏｄｓ １ 研究背景 收稿日期：２０１６—０９－１２ 流域是指流经该区域的水流和其他物质从一个公 共的出水口排出，从而形成一个集中的排水区域…， 基金项目：国家自然科学基金（５１２７９１８３，５１５０９２２２）；郑州大学重大 科技项目培育基金（２０１５ＺＤＰＹ０１）。 作者简介：左其亭（１９６７一），男，河南固始人，教授，博士生导师。 ＷａｔｅｒＲ￣ｓｏｕ［ｃｅ￥ａｎｄＨｙｄｒｏｐｏｗｅｒＥ ｆ Ｖｏ１．４７Ｎｏ．１２ 是水行政主管部门实施水资源管理的重要单元，对开 左其亭，等∥沙颍河流域主要参数与自然地理特征 展区域水资源、生态、环境和经济社会发展研究具有 重要的支撑作用。流域参数是流域几何特征的具体表 达，从地理学的角度确定流域参数，实施流域自然地 理区划，以此为基础归纳总结流域自然地理特征对于 因地制宜地实施流域差别性管理具有重要意义。 ＴＲＩＳ卫星数字产品，２０１５年）和３０ ｍ分辨率数字高 程模型（ＤＥＭ）数据为基础（数据均来自地理空间数据 云平台：ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｇｓｃｌｏｕｄ．ｃｎ／），以实地调研为 手段，综合遥感、地理信息系统和统计学方法，通过 遥感影像解译、ＤＥＭ水系提取和流域参数统计，确定 流域自然地理区划是依据流域自然地理状况，以 地形地貌、水文气象、生态环境等因素为主导，遵循 区内相似性、区间差异性、主导性与综合性原则，将 相同或相似地理单元集中连片的重要方法，是研究流 域自然地理特征的重要基础。国外自然地理区划起始 出沙颍河流域主要地理参数和水系参数，包括流域范 围、面积、出口断面位置、河流长度、上中下游集水 面积等，为沙颍河流域相关研究提供基础数据支撑。 ２．１流域范围确定 沙颍河发源于河南省登封市嵩山、淮河北侧， 是淮河最大的支流。流域地跨河南和安徽两省，流 于近代地理学创始人洪堡，随后在霍迈尔、墨里安、 道库恰耶夫等人的推动下得到了进一步的完善和发 展 －４ Ｊ。高江波等人认为我国自然地理区划自２０世 纪９０年代进入新的发展阶段…，区划的学科范畴不 经平顶山、漯河、许昌、周口、阜阳等４０余县市， 于颍上县沫河口汇人淮河。选取位于颍上县沫河口 的沙颍河人淮河干流河口处（以下简称“沙颍河人淮 口”）为流域出口断面位置（１１６。３１ ０７”Ｅ，３２。２９ ２４ Ｎ），以ＤＥＭ数据为基础，遵循水系完整性原则，利 用ＡｒｃＧＩＳ的水文分析模块提取流域边界（１ １ １。５６ ４４ ～断扩大，方法日益趋于定量化＿５ Ｊ，分区体系更多地 考虑经济、人文、生态、环境等综合方面 。比 如，刘闯＿９ 认为从农业生产服务向资源、生态、环 境转变是中国自然地理区划的重要趋势；郑度等¨ １１６。３１ ０７”Ｅ，３２。２９ ２４ ～３４。５７ １５ Ｎ）（见图１）。 提出了包括区划模型、等级系统等在内的自然地理区 划范式。 经统计计算得到沙颍河流域面积为３９ ０７５．３０ ｋｍ ， 其中，河南省境内流域面积为３４ ４６７．００ ｋｍ ，占流 域总面积的８８．２１％；安徽省境内流域面积为４ ６０８．３０ ｋｍ ，占流域总面积的１１．７９％。 沙颍河流域地处河南省中部、安徽省西北部，是 河南省粮食主产区农业灌溉用水的重要保障。流域人 口密度大，人类活动强烈，中上游建有大量的水闸和 水库工程，中下游受沿河两岸工农业和城镇发展影 ２．２水系参数确定 沙颍河流域水系发育，河流众多，流域面积大于 １ ０００ ｋｍ 的河流有ｌ４条，流域面积介于１００—１ ０００ ｋｍ 的河流有１００多条。沙河与颍河为流域内最大的 响，水体污染严重，是一个多闸坝、高污染、人口密 集的典型流域，具有较高的研究价值。但是，从目前 的研究情况看，关于沙颍河流域自然地理特征的专门 研究并不多，甚至在流域边界、 流域面积、河流长度、上游河源 两条河流，两者交汇于河南省周口市境内。关于上游 等基本问题上界定模糊，用法不 一＿ｌ卜”Ｊ，从长远发展的角度， 急需系统地归纳梳理。基于此， 本文运用地理信息技术和统计学 方法，结合实地调研，系统确定 流域主要参数；进而以高程和坡 度为主导，将流域分为３个一级 区，以土地利用类型为主导，将 流域分为１３个二级区，并从地 形地貌、水文气象、土地利用、 土壤等方面总结流域自然地理特 征。 以遥感影像（Ｌａｎｄｓａｔ ８ ＯＬＩ一 水利水电技术第４７卷２Ｏ１６年第１２期 图１ 沙颖河流域范围示意 左其亭，等∥沙颍河流域主要参数与自然地理特征 河源（沙河或颍河）说法不一，目前并无学者详细探 究，本文认为交汇之前，以颍河为干流，交汇后一直 到颍上县沙颍河人淮口称为沙颍河。为定量确定沙颍 库和泥河洼滞洪区；贾鲁河流域面积为６ ７４８．３８ ｋｍ ， 双洎河为其主要支流，建有霍庄闸、陈岗闸、高集闸、 北关闸等水利工程。贾鲁河人河处一阜阳闸为沙颍河 河流域主要水系参数，以ＤＥＭ和２０１５年的遥感数据 为基础，借助实地调研等手段，提取沙颍河流域水 系。以贾鲁河入沙颍河交汇处（以下简称“贾鲁河人 中游区，河长１７０．３８ ｋｍ，集水面积１０ ９７９．５１ ｋｍ ， 主要支流包括新运河、新蔡河、黑茨河和汾泉河，建有 周口闸、槐店闸等节制闸。阜阳闸一沙颍河人淮口为沙 颍河下游区，河长为８５．７９ ｋｍ，集水面积为ｌ ５３７．０５ ｋｉｎ ，建有颍上闸。左右岸主要支流示意如图３所示。 河处”）（１１４。３８ ０７”Ｅ，３３。３７ ４７”Ｎ）和阜阳闸控制断 面（１１５。５０ １７＂Ｅ，３２。５３ ３９ Ｎ）为界，把流域分为上 中下游３段（见图２），并分别对流域内水系干支流的 河长、集水面积、流经区域等参数进行统计，统计结 果如表１所列。 ３沙颍河流域自然地理分区 为充分考虑流域下垫面的空间异质性，以网格单 元划分和聚类统计为主要手段，遵循完整性、区内相 似性、区间差异性、综合性与主导性原则，选取反映 流域自然地理空间特性的参数进行自然地理分区。主 要思路为：（１）结合实地调研与数据分析，在对沙颍 河流域自然地理、水文气象等基本情况深入了解的基 础上，谋划分区要素，构建分区指标体系，确定分区 标准。即，一级分区反映流域地理格局和气象格局的 空间异质性，二级分区反映流域生态系统和水文情势 的空间异质性。（２）综合考虑流域大小、指标属性及 图２沙颍河流域上中下游分区 其对流域空间特性的主导作用，选择合适的分区方 法，确定分区原则，进行流域自然地理分区。（３）根 分析认为，以沙河为源沙颍河总长度为６２１．２０ ｋｍ，以颍河为源沙颍河总长度为５４３．２１ ｋｍ，流域面 积为３９ ０７５．３０ ｋｍ 。本文侧重于以沙颖河为源。贾 鲁河入沙颍河交汇处以上（含贾鲁河流域）为沙颍河 据分区结果对各区域分别命名。 ３．１ 分区指标体系 水文、气象、地形地貌、土地利用和土壤是反映 流域自然地理状况的重要因素。指标体系是保障分区 结果合理性的重要基础，需要结合流域实际，综合考 虑重要性、代表性、性等多个方面进行选择。沙 颍河流域地势西高东低，平原与山地的空间分异明 显，流域内种植结构、物种类别受地形地貌因素的影 响较大。气象是流域干湿程度的重要反映，对流域内 生态系统分布格局的形成和发展具有重要作用。因此， 上游区，干流河长为２８７．０４ ｋｍ（以颍河为源），集水 面积２６ ５５８．７４ ｋｍ ，主要由颍河、沙河、贾鲁河３ 大支流区组成。其中，颍河流域面积为７ ６２８．７７ ｋｍ ， 清溟河为其主要支流，建有白沙水库；沙河流域面积 为１２ ５２２．３９ ｋｍ ，澧河和北汝河为其主要支流，建 有昭平台水库、白龟山水库和孤石滩水库３座大型水 表１ 沙颍河流域主要支流特征统计 河流 名称 起源 汇入沙颍 河位置 人沙颍河 处坐标 河长 流域面积 ／ｋｍ ／ｋｍ２ 流经区域 沙澧河 鲁山县木达岭 周口市区 河 方城县四里店村 漯河市区 １ １４ｏ３６ｔ １９ Ｅ．３３ｏ３８ ０２ Ｎ ３６５．０３ ｌ２ ５２２．３９ 周口市 鲁山县、平顶山市区、襄城县、舞阳县、漯河市、商水县、 １ １４。００ ５０”Ｅ．３３。３４ ４０”Ｎ ｌ６２．８１ ２ ７０７．２２ 叶县、舞阳县、漯河市 北汝河 嵩县跑马岭 清溟河 许昌市区 襄城县丁营乡 １ １３ｏ３５ ３４ Ｅ．３３ ４１ ２８ Ｎ ２６４．３Ｏ ５ ８４５．６５ 嵩县、汝阳县、汝州市、郏县、宝丰县、叶县、襄城县 西华县逍遥镇 １ １４。１７ ００”Ｅ．３３。４６ １９ Ｎ ｌ１２．２３ ２ １６８．１２ 许昌县、Ｉ临额县、鄢陵县、西华县 贾鲁河 新密市白寨 新运河 太康县 周口市区 淮阳县 １１４。３８ ０５”Ｅ．３３。３７ ４９ Ｎ ２５６．８８ ６ ７４８．３８ 口市区 新密市、中牟县、开封市、尉氏县、扶沟县、西华县、周 １ １４。４８。０４“Ｅ．３３。３４’３８ Ｎ ５９．０９ ｌ ４５７．１９ 太康县、扶沟县、西华县、淮阳县 新蔡河 淮阳县小林庄 沈丘县新安集 １ １５。１ １ ５２”Ｅ．３３。２１ ００”Ｎ ８９．５Ｏ ｌ ６６０．９ｌ 淮阳县、郸城县、沈丘县 汾泉河 郾城县召陵岗 阜阳市城北 １ １５。５０ ００ Ｅ．３２ｏ５４ｉ２７ Ｎ ２４１．２２ ７ ７５８．１６ 商水县、项城市、沈丘县、界首市、临颍县、阜阳市 水利水电技术第４７卷２０１６年第１２期 左其亭，等∥沙颍河流域主要参数与自然地理特征 贾鲁河 Ｉ 淮 河 北汝一．－‘◆ 河 汝 嵩阳 县县 图３沙颍河流域主要河流概化 一级分区主要从地形地貌与气候因素的角度，反映流 的方法依次合并出较高级别的空间单元，直到最高级 别，能够保证最低等级区划单元的完整性，适用于小 流域分区。聚类分析 、主成分分析 等参数化的 统计方法是对分区指标或单元进行定量处理的常用技 术方法。为了充分体现自然地理因素的空间异质性， 本文的思路为：对一级分区指标单独分区，进而遵循 综合性与主导性原则对多幅分区图叠加处理，得到一 级分区结果。在一级分区的基础上，运用自上到下的 分区方法，分别对二级分区指标进行单独分区和叠加 处理，得到二级分区结果，叠加过程主要在ＡｒｃＧＩＳ 软件中完成。具体过程为：对于地形地貌因素，基于 ３０ ｍ分辨率的ＤＥＭ数据进行等高线提取和坡度提 取，把流域划分为山地、丘陵和平原３个区域；对于 气候因素，结合ＡｒｃＧＩＳ的ｆｉｓｈｎｅｔ功能把流域概化为 ３９ １０２个边长为１ ｋｍ的正方形网格，运用修正的谢 域地理格局和气象格局的空间异质性，把高程和坡度 作为衡量流域地形地貌空间异质性的主要指标；以综 合反映流域降雨和蒸发相对程度的干燥度指数作为表 征流域气候因素空间分异的主要指标。自然地理的空 间异质性对流域水文过程和生态系统的影响较大＿】 。 二级分区在一级分区的基础上，从年径流深、土地利 用与土壤类型的角度反映流域内生态系统和水文情势 的空间异质性。分区指标体系如表２所列。 ３．２分区方法及数据处理 分区研究中通常包含两种方法，自上而下的演绎 分区方法和自下而上的归纳分区方法。自上而下的分 区方法是根据区域内分区要素的地域分异规律，按照 区内一致性和共轭性划分最高级分区单元，进而从高 到低逐级揭示空间异质性 Ｊ，该类方法侧重对区域 宏观格局的把握，适用于大中尺度分区。自下而上的 分区方法是通过最小单元的指标分析，按照空间聚类 良尼诺夫公式计算干燥度指数 Ｊ，并把计算结果离 散到格网上，通过Ｋ均值聚类分析，得到流域气候 表２沙颍河流域自然地理分区指标体系 级一别 分类 指标 分区标准 级 地形地貌 高程、坡度 山地（＞５００ ｍ，＞２０。）、平原（Ｏ～２００ ｍ）、其余为丘陵 分区 气候 干燥度指数 湿润区（≤ｌ＿０）、半湿润区（１．０～１．５）、半干旱区（１．５～４．０）、干旱区（４．０～１６．０）、极端干旱区（／＞１６．０）Ｅ１５］ 二级 水土文 年径流深 壤 土壤类型 缺水区（＜２５ ｍｍ）、少水区（２５～２００ ｍｍ）、多水Ｉ￣（２００～６００ ｍｍ）、丰水区（＞６００ ｍｍ）［ ］ 冲积土、始成土、淋溶土、变性土、黏磐土、潜育土、钙质土等 分区 土地利用 土地利用类型 林地、草地、耕地、水域、城乡工矿企业用地 水利水电技术第４７卷２０１６年第ｌ２期 左其亭，等∥沙颍河流域主要参数与自然地理特征 分区结果，聚类过程在ＳＰＳＳ软件中完成。对于二级 分区指标，年径流深的分区过程与干燥度指数类似； 对于土地利用类型数据，基于遥感影像解译把流域土 地利用类型划分为林地、草地、耕地、水域和城乡工 矿企业用地５类，遵循综合性与主导性原则对解译后 的土地利用类型进行归类合并，得到土地利用分区 图；土壤数据来源于联合国粮食及农业组织（ＦＡＯ） 和国际应用系统分析研究所（ＩＩＡＳＡ）于２０１２年２月联 合发布的《Ｈａｒｍｏｎｉｚｅｄ Ｗｏｒｌｄ Ｓｏｉｌ Ｄａｔａｂａｓｅ｝（ＨＷＳＤ， 版本１．２），空间分辨率为１ ０００ ｍ Ｘ １ ０００ ｍ，其分 区方法与土地利用类似。此外，分区界限综合考虑了 行政区划图、水系图和子流域划分图。 修正的谢良尼诺夫公式为 Ｋ＝０．１６×Ｙ １０℃／ Ｐ （１） 式中， 为干燥度指数；∑１０ ｏＣ为全年大于等于１０ ｃｌＣ积温；∑Ｐ为全年大于等于１０℃期间的降水量。 ３．３分区结果 以地形地貌为主导因素，将流域划分为３个一级 区。按照“区位＋地貌类型＋自然地理区”的命名规 则，其分别命名为西部山地自然地理区（区域Ｉ）、 西部丘陵自然地理区（区域Ⅱ）和东部平原自然地理 区（区域Ⅲ）［见图４（ａ）］。以土地利用类型为主导因 （ｂ） 图４沙颍河流域自然地理分区 土地利用等要素，将流域分成了具有相同属性的地块 单元。为了便于流域管理和开展相关研究，以自然地 素，把流域划分为１３个二级区，其按照“行政区／区 位＋水系名称＋主要土地利用类型＋自然地理亚区” 理分区结果为基准，重点从地理位置、水文气象、土 地利用、土壤等方面归纳梳理流域自然地理特征具有 重要的意义。 的命名规则进行命名。其中，区域Ｉ由于二级分区指 标自然地理属性差异较小，不再进一步细分，即只有 １个二级区；区域Ⅱ分为２个二级区，分别命名为登 封一颍河一耕地一自然地理亚区（Ⅱ一１）和鲁山南一 澧河一林地一自然地理亚区（Ⅱ一２）；区域Ⅲ分为ｌ０ ４．１ 西部山地自然地理区（区域１） 该区位于北汝河源头伏牛山区、沙颍河流域最西 部（１１ ｌ。５６ ４４”～１１２。３４ ００ Ｅ，３３。３６ ３７”～３４。０８ ４７” 个二级区，分别命名为中牟一贾鲁河一耕地一自然地 理亚区（Ⅲ一１）、尉氏一贾鲁河一耕地一自然地理亚 区（Ⅲ一２）、禹州一颍河一耕地一自然地理亚区（Ⅲ 一Ｎ），跨河南省洛阳市和平顶山市，面积为１ ８３８．２６ ｋｍ ，占流域总面积的４．７０％。区内气候以暖温带大 陆性季风气候为主，平均海拔高度为８８６．１９ ｍ，平 均坡度为２０．４３。。土地利用类型以林地为主，约占 区域面积的８３．９２％，几乎没有城乡工矿企业用地。 ３）、平顶山一沙河一耕地一自然地理亚区（Ⅲ一 ４）、叶县南一澧河一耕地一自然地理亚区（Ⅲ一５）、 襄城东一颍河一耕地一自然地理亚区（Ⅲ一６）、周口 土壤类型主要以淋溶土为主，约占区域面积的 ６６．２０％。由于地势较高、坡度较大，不利于居住及 工农业发展，该区域相比其他区域人口密度小，人类 活动强度低，自然生态系统受到人为干扰的程度轻。 因此，从自然生态系统完整性的角度，该区域自然生 沙颍河一耕地一自然地理亚区（Ⅲ一７）、上蔡东一 汾泉河一耕地一自然地理亚区（Ⅲ一８）、临泉一汾泉 河一耕地一自然地理亚区（Ⅲ一９）和颍州东一沙颍河 耕地一自然地理亚区（Ⅲ一ｌ０）［见图４（ｂ）］。 ４沙颍河流域自然地理特征 流域自然地理特征是实施流域差别性管理和研究 的基础。自然地理分区根据地形地貌、气候、水文、 态系统保留相对完好，属于沙颍河流域的低度人类活 动区域，该区详细参数如表３所列。 ４．２西部丘陵自然地理区（区域¨） 该区位于沙颍河流域西部，伏牛山余脉，沙河与 水利水电技术第４７卷２０１６年第１２期 左其亭，等∥沙颍河流域主要参数与自然地理特征 表３沙颍河流域自然地理分区特征 分区名称 面￣：，ｌ／ｋｍ 西部山地自然地理区Ｉ 西部丘陵自然地理区Ⅱ 东部平原自然地理区Ⅲ （占流域总面 １ ８３８．２６（４．７０） 积比例／％） ６ ８７３５２（１７．５９），其中１１—１和ＩＩ ３０ ３６３．３０（７７．７１），其中１１—１一ＭＩ一１０分别为２ ８１４．４７、 ２分别为５ ８０６．２９和１ ０６６．８３ ２ ６７２ ０２、１ ３２３ ４７、２ ５２６．９７ ２ ８４２ ９９、２ ２７９．９６、４ ２５４．９８、 ．一７ １５５．９１、２ ５３５．９９和１ ９５６．７６ 地理位置 沙颍河流域最西部，北汝河源头 沙颍河流域西部，伏牛山余脉，沙河 河南省中部和安徽省西北部广阔的平原地带，跨河南省郑 伏牛山区，跨河南省洛阳市和平 与颍河源头区，跨河南省郑州市、洛 州市、平顶山市、漯河市、许昌市和周口市等地市以及安 顶山市 阳市、平顶山市、许昌市和南阳市 徽省阜阳市 地形复杂多样，地势起伏较大， 平均海拔高度３６３平均海拔高度８８６１３ ｍ，平均坡度 １９ ｍ，平均 ８平均海拔高度７７．３２ Ｉ＇１＂１，平均坡度１．０３。，地形单一，起伏 ５３。，地形有所起伏，坡度较缓， 不明显坡度２０．４３。，属沙颖河流域的 属沙颍河流域的中低海拔区 为广阔的平原，属沙额河流域的低海拔区 高海拔区 ．地形地貌 ．．，水文气象 暖温带性季风气候，四季分 暖温带性季风气候，四季分明， 明，光热充足，降水多集中在６ 光热充足，降水多集中在６～９月， 暖温带半湿润季风气候，四季分明，光热充足，降水多集 ９月，年均降水量约６５０ ｒｎｔｎ， 年均降水量约６１２ ｍｍ，年平均气温 中在６～９月，年均降雨量约７５４ ｍｉｌｌ，年平均气温约１５℃ 年平均气温约１４℃ 约１５℃左右 ～土地利用 土地利用类型以耕地为主（约占区域 面积的５６．６０％），其次为林地、草 土地利用类型以林地为主（约占 地和城乡工矿企业用地（分别占区域 土地利用类型以耕地为主（约占区域面积的７６．２４％），其 区域面积的８３．９２％），有少量 面积的ｌ８．８２％、１２．４４％和１０．５８％）。 次为城乡工矿企业用地（占区域面积的２０．３５％）。其中， 的耕地Ⅲ一１～Ⅲ一１Ｏ均以耕地为主（分别占各自区域面积的 几乎没有城乡工矿企业 其中，ＩＩ一１以耕地为主（占区域面 用地 积的６２．７８％）；１Ｉ一２以林地为主 ６２．９８％、８３．６ｏ％、７５．２３％、 ９３％、７８．９７％、８ｌ＿４２％、 （占区域面积的４７．９１％），耕地次之 ２８％、８３．５８％、８１． ％和７５．９４％） ，（占区域面积的３８．４２％） 以冲积土为主（约占区域面积的５５．２７％），其次为始成 以始成土为主（约占区域面积的 土、变性土、淋溶土和黏磐土（分别占区域面积的 以淋溶土为主（约占区域面积的 ６４．４５％），粗骨土、淋溶土和冲积土 １６．３８％、９．１６％、８．３０％和６．５５％）。其中，Ⅲ一１、ＩＩＩ ６６．加％），其次为始成土（占区 共占区域面积的３１％，还包括黏磐 一２、ＨＩ一６～Ⅲ一１０以冲积土为主（分别占各自区域面积 域面积的２５土、变性土等多种土类。其中ＩＩ一１ 的５７．３３％、７６．９７％、５４５６％、９４．６１％、５１．７３％、４５．１４％ ９ｏ％） 和Ⅱ２均以始成土为主（分别占各 和８５．５６％），Ⅲ一３以始成土为主（占区域面积的 自区域面积的６８．５４％和４２．１８％） ６１．５４％），Ⅲ一４以淋溶土为主（占区域面积的４５．２４％）， １Ｉ一５以黏磐土为主（占区域面积的６０．４１％） ．一土壤 颍河的源头区（１ １２。１５ ５２”～１ １３。３８ ５３”Ｅ．３３。２０ ３９” 一４．３东部平原自然地理区（区域Ⅲ） ３４。４５ ５３”Ｎ），跨河南省郑州市、洛阳市、平顶山 该区位于河南省中部和安徽省西北部广阔的平原 地带（１１２。４０ ５９ ～１１６。３１ ０７ Ｅ，３２。２９ ２４ ～３４。５７ 市、许昌市和南阳市５个地市，区域面积为６ ８７３．５２ ｋｍ ，占流域总面积的１７．５９％。区内气候以暖温带 性季风气候为主，平均海拔高度为３６３．１３ ＩＴＩ， 平均坡度为８．５３。。土地利用类型以耕地为主，占区 域面积的５６．６０％；其次分布有少量的林地、草地和 城乡工矿企业用地，分别占区域面积的１８．８２％、 １５”Ｎ），跨河南省的郑州市、平顶山市、漯河市、许 昌市、周口市等地市和安徽省的阜阳市。区域面积为 ３０ ３６３．３０ ｋｍ ，占流域总面积的７７．７ｌ％。区内平均 海拔高度为７７．３２ ｎｌ，不足１００ ｎｌ，平均坡度为 １．０３。。土地利用类型以耕地为主，占区域面积的 ７６．２４％；其次主要为城乡工矿企业用地，占区域面 １２．４４％和１０．５８％。土壤类型以始成土为主，约占 区域面积的６４．４５％。该区域位于沙颍河流域中上 游，以丘陵为主，地形起伏不大，且坡度较缓，适宜 闸坝等水利工程建设。加上沙颍河流域缺水严重，自 ２０世纪６０年代以来，该区域干支流河道修建了大量 积的２０．３５％；草地和林地分布相对较少。土壤类型 以冲积土为主，占区域面积的５５．２７％。从面积上 看，该区面积最大，占到了整个流域的７７％以上。 由于属于广阔的平原地带，该区地势平坦，气候适 宜，区内人口密集，人类活动剧烈。尤其是工农业发 展及城镇发展对自然生态系统造成的压力较大，水系 的自然功能逐渐向社会功能转变，绝大部分河道水质 的闸坝等水利工程，对河道内外生物栖息地环境造成 了一定程度的影响。总体而言，该区人类活动强烈， 闸坝建设较多，沿河两岸城镇及工农业发展较快，区 内生态环境受人类活动影响相对较大，部分河段水质 恶化严重，水生态系统受损。该区及对应的二级区详 细参数如表３所列。 水利水电技术第４７卷２０１６年第１２期 恶化严重，水生态系统严重受损。沙颍河人淮河后高 污染水体对淮河水环境造成一定程度的影响。该区及 对应的二级区详细参数如表３所列。 ７１ 左其亭，等∥沙颍河流域主要参数与自然地理特征 态地理分区的比较［Ｊ］．生态学报，２０１３，３３（１２）：３８２５—３８３６． ［６］ 李伟峰，毛劲乔．基于地理分区及神经网络的湖泊水库富营养 化研究［Ｊ］．环境科学，２０１１，３２（１１）：３２００．３２０６． ［７］ 冯红燕，谭永忠，王庆日，等．中国土地利用分区研究综述 ［Ｊ］．中国土地科学，２０１０，２４（８）：７ｌ一７６． ５结语 沙颍河流域具有高污染、多闸坝、人口密度大的 典型特征，基于流域参数界定不清晰、自然地理区划 研究不足、自然地理特征总结较少的现实问题，系统 梳理流域主要参数、按区划成果总结流域自然地理特 ［８］ 张甜，彭建，刘焱序，等．基于植被动态的黄土高原生态地理 分区［Ｊ］．地理研究，２０１５，３４（９）：１６４３．１６６１． ［９］ 刘闯．中尺度对地观测系统支持下中国综合自然地理区划新方 研究［Ｊ］．地理科学进展，２００４，２３（６）：１。９． ［１０］ 郑度，欧阳，周成虎．对自然地理区划方法的认识与思考［Ｊ］． 地理学报，２００８，６３（６）：５６３．５７３． 闰雅妮，王妍妍，郑倩琳，等．地下水盐特殊脆弱性评价： 以沙颍河流域为例［Ｊ］．环境科学与技术，２０１５，３８（８）：２３４．２４３． 征具有十分重要的意义。本文综合借助地理信息技术 和统计学方法确定了沙颍河流域主要参数，结合聚类 分析、叠加处理等技术方法对流域进行了分区，并依 据分区成果归纳总结了流域自然地理特征。得到的主 要结论如下：（１）通过流域边界划定，确定流域面积为 ３９ ０７５．３０ ｋｍ ，上游以沙河为源干流长６２１．２０ ｋｍ，以 颍河为源干流长５４３．２１ ｋｍ，本文侧重于以颍河为源。 （２）从地理格局和气候格局的角度，把流域分为３个一 级区，从生态系统和水文情势的角度，把流域分成１３ 个二级区。（３）西部山地自然地理区土地利用类型以林 地为主，占分区面积的８３．９２％；西部丘陵自然地理区 和东部平原自然地理区土地利用类型均以耕地为主， 分别占分区面积的５６．６０％和７６．２，４％。 参考文献： 姜群鸥，邓祥征，战金艳，等．锡林河流域综合管理信息系统 研发与应用［Ｊ］．生态学杂志，２０１０，２９（１）：１５７—１６４． ［２］ 高江波，黄姣，李双成，等．中国自然地理区划研究的新进展 与发展趋势［Ｊ］．地理科学进展，２０１０，２９（１１）：１４００－１４０７． ［１２］ 王园欣，左其亭．沙颍河河南段水质变化及成因分析［Ｊ］．水 资源与水工程学报，２０１２，２３（４）：４７—５Ｏ． ［１３］ 张兴榆，黄贤金，于术桐，等．沙颍河流域行政单元的排污权 初始分配研究［Ｊ］．环境科学与管理，２００９，３４（３）：１６．２Ｏ． ［１４］ 李法云，范志平，张博，等．辽河流域水生态功能一级分区指 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