将水力模型与地貌学和植物学方法进行比较，以确定小河流的常年最高水位

《Ecohydrology》：Performance of Hydraulic Models Compared to Geomorphological and Botanical Approaches to Delineate the Ordinary High Water Mark for Small Rivers

本研究在魁北克省农业、城市和森林景观中，比较了植物学方法（BOHWM）、2年洪水线和地貌学方法（GHWM）确定高水位线（OHWM）的效果。结果显示，农业和城市景观中三种方法的一致性较高（平均距离0.77-1.31米），而森林景观中差异最大（平均距离3.31米）。研究还评估了水文水力模型的不确定性，并指出该方法在不同景观中的适用性。

　　本研究聚焦于普通高水位线（OHWM）的界定方法及其在不同景观条件下的适用性。OHWM是区分水体与陆地的重要界限，同时也是某些地区公共与私人土地的分界线。在魁北克省，通常采用基于植物特征的界定方法，即植物学高水位线（BOHWM），将该界限设定为从水生植物群落向陆生植物群落过渡的区域。然而，在受到人类活动影响的景观中，如农业和城市区域，由于河岸植被受到干扰，这种植物学方法的准确性受到质疑。因此，研究者探讨了另一种方法，即基于水文和地貌特征的界定方式，如2年洪水线和河床满溢水位（GHWM）。本研究旨在比较这些方法在不同景观条件下的表现，以确定哪种方法更适合用于OHWM的界定。

研究发现，2年洪水线与BOHWM之间的最佳一致性出现在农业区域（平均距离为1.31米），而在森林区域则较差（平均距离为3.31米）。此外，2年洪水线与地貌方法之间的最佳一致性也出现在农业和城市区域（平均距离分别为1.27米和1.67米），而在森林区域则差异最大（平均距离为3.55米）。这些结果表明，不同景观条件对OHWM的界定方法选择和结果产生显著影响。

在魁北克省，OHWM的界定是实施《湖泊、河流、河岸及泛滥平原保护政策》（简称“政策”）的首要步骤。该政策将植物学方法视为界定OHWM的标准方法。然而，由于人类活动导致的植被改变，植物学方法在实际应用中可能不够可靠。因此，研究者认为，对于受到干扰的河岸，可以采用2年洪水线或地貌方法进行替代。尽管已有研究指出，植物学高水位线与洪水频率之间存在一定的关联，但这些方法在不同的景观条件下表现各异，需要进一步的比较和验证。

OHWM的界定不仅影响河流的生态管理，还涉及水文和地貌研究。河流的水文模式和地貌特征在确定OHWM时具有重要意义。例如，研究表明，2年洪水线与河床满溢水位在不同景观条件下表现出不同的空间分布特征。在农业和城市区域，2年洪水线通常更接近河床中心线，而在森林区域则更远离。这种差异可能与河流的坡度、植被覆盖和地貌特征有关。在农业区域，由于人类活动改变了自然水文和地貌条件，使得洪水频率和河岸植被分布发生了变化，从而影响了OHWM的界定。

为了评估这些方法的适用性，研究者采用了一系列水文和地貌分析技术。其中包括使用遥感技术，如多光谱影像、无人机高分辨率影像和合成孔径雷达（SAR）数据，来识别水体和河流范围。此外，LiDAR点云数据被用于提取精确的横断面河流高程数据，这对于界定河床边界具有重要价值。这些数据的获取方式虽然提供了河流状态的快照，但它们在实际应用中仍然需要结合现场调查数据，以确保结果的准确性。

在方法实施过程中，研究者采用了一种区域洪水频率分析（RFFA）方法，利用已有的水文数据来估算2年洪水线。这种方法通过将河流划分为多个区域，并对每个区域进行统计分析，以提高估算的准确性。同时，研究者还采用了一种基于曼宁粗糙系数的水力模型，以模拟洪水线和水位变化。这些模型的校准和验证过程是确保结果可靠性的关键步骤。

在分析过程中，研究者发现，不同的景观类型对OHWM的界定结果产生了显著影响。例如，在森林区域，由于河流坡度较高，2年洪水线往往更远离河床中心线，而BOHWM和GHWM之间的距离也较大。相比之下，农业和城市区域的OHWM界定结果较为一致，2年洪水线通常更接近河床中心线。这可能与这些区域的水文特征和人类活动对河流形态的影响有关。农业活动可能导致河床宽度和水位变化，而城市区域的排水系统则可能改变洪水的频率和分布。

此外，研究还探讨了不同方法在界定OHWM时的不确定性。例如，2年洪水线的估算依赖于水文模型的精度，而植物学方法则可能受到植被分布变化的影响。因此，研究者建议在实际应用中，应结合多种方法，以提高OHWM界定的准确性。同时，研究者指出，尽管水力模型和遥感技术可以提供有用的辅助信息，但它们不能完全替代现场调查，尤其是在植被受到严重影响的区域。

在结论部分，研究者指出，2年洪水线和地貌方法在界定OHWM时提供了较为一致的结果，尤其是在农业和城市区域。相比之下，植物学方法在这些区域中的适用性较低，尤其是在植被受到干扰的情况下。此外，研究还发现，2年洪水线的估算结果在大多数情况下比植物学方法和地貌方法之间的差异要小，这表明水文方法在界定OHWM时具有更高的可靠性。

未来的研究可以进一步探讨如何在不同景观条件下优化OHWM的界定方法。例如，可以研究更适用于城市化流域的洪水估算方法，以弥补当前方法在这些区域的不足。此外，还可以评估其他结构（如涵洞和桥梁）对OHWM界定的影响，以确保结果的全面性和准确性。本研究的结果可以为全球范围内小河流的OHWM界定提供参考，以支持河岸生态区的管理和保护。