河网分级的工作原理

河网分级是一种为河流网络中的河流链分配数字等级的方法。 此等级是一种根据支流数量识别和分类河流类型的方法。 仅需了解河流等级,即可推断河流的某些特征。

例如,一级河流以陆上水流为主;不具有上游集中流量。 因此,它们最容易受到非点源污染问题的影响,并且比流域的其他区域更能从宽阔的河岸缓冲区中获益。

河网分级工具提供了两种用于分配等级的方法。 这些是 Strahler (1957) 和 Shreve (1966) 提出的方法。

Strahler 河网分级方法
Strahler 河网分级方法
Shreve 河网分级方法
Shreve 河网分级方法

在这两种方法中,将始终为上游河流段或外部河流链分配等级 1。

Strahler 方法

在 Strahler 方法中,将为所有没有任何支流的河流链分配等级 1,称为第一级。

当级别相同的河流交汇时,河网分级才会升高。 因此,两个一级河流链相交将创建二级河流链,两个二级河流链相交将创建三级河流链,依此类推。 但是,不同等级的两个河流链相交不会导致等级增加。 例如,一级河流链和二级河流链相交不会创建三级河流链,但会保留最高级河流链的等级。

Strahler 方法是最常见的河网分级方法。 但是,由于此方法仅在相同等级相交时增加等级,因此它不考虑所有河流链并且可能对添加或移除河流链较为敏感。

Shreve 方法

Shreve 方法考虑了网络中的所有河流链。 与 Strahler 方法相同,此方法也将为所有外部河流链分配等级 1。 但是,对于 Shreve 方法中的所有内部河流量,其等级是相加的。 例如,两个一级河流链相交将创建二级河流链,一级和二级河流链相交将创建三级河流链,二级和三级河流链相交将创建五级河流链。

因为级数相加,所以 Shreve 方法中的数字有时被称为量级而不是等级。 Shreve 方法中河流链的量级是上游和流量的数量。

参考资料

Tarboton, D. G., R. L. Bras, and I. Rodriguez-Iturbe. 1991. On the Extraction of Channel Networks from Digital Elevation Data. Hydrological Processes. 5: 81–100.