宁夏沿黄城市带碳水足迹及其关联关系研究

减碳、节水是黄河流域可持续发展面临的重要问题。从水资源生态及碳足迹角度出发,将区域水碳关系进行耦合研究,有助于揭示水资源质量与碳排放之间的关系,为宁夏沿黄城市带实现生态环境保护可持续均衡发展提供指导。基于水资源生态足迹与碳足迹理论,从时空分布差异、水碳关联性特征入手,计算并分析了2010—2019年宁夏沿黄城市带4个中心城市的碳足迹、水资源生态足迹及其时空变化趋势。结果表明：区域内已经形成了以吴忠市 银川市为重心的碳排放和水生态压力区,且与经济高度发展区域有空间重合,但不同地区由于产业结构及资源条件的不同,碳排放与水资源的关联性差异明显,其中水质生态足迹与碳足迹之间的关联性更显著,呈现出水、碳、环境、产业等发展的区域不均衡性。     

基于水足迹的黄河流域生态补偿标准研究

流域生态补偿机制的建立为黄河流域生态保护与高质量发展提供了重要保障。基于水足迹视角,探讨了黄河流域九省(区)2011—2020年水资源利用情况,确定了生态补偿的主、客体及生态补偿标准。结果表明：黄河流域水足迹整体呈现增长态势,构成比例从大到小依次为农业、工业、生活、出口虚拟水、进口虚拟水足迹和生态水足迹;黄河流域生态补偿标准存在波动变化且为补偿主体,2015年补偿标准最高,为3 415.42×10⁸元,2020年最低,为12.75×10⁸元,补偿金额年均值为1 772.51×10⁸元。宁夏回族自治区、山西省、河南省和山东省为生态补偿的主体呈上升趋势,补偿金额年均值排名为河南省＞山东省＞山西省＞宁夏回族自治区。四川省是处于较快上升趋势的生态补偿客体,受补偿金额年均值为3 060.09×10⁸元;青海省为较慢上升趋势的生态补偿客体,补偿金额年均值为1 340.14×10⁸元。甘肃省是由生态补偿主体逐渐转变为客体;内蒙古自治区仅在2013年为生态补偿客体,其他年份则为补偿主体;陕西省生态补偿的主、客体身份不断发生变化。黄河流域应发挥区域优势推动农业高质量发展,建立完善的生态补偿机制,通过创新节水技术和提高用水效率等方式缓解水资源需求压力。     

辽宁省水资源生态足迹时空特征及其影响因素分析

基于水资源生态足迹模型,结合水资源生态承载力和生态盈亏指数,讨论了辽宁省人均水资源生态足迹的时空特征,并采用 LMDI模型对辽宁省2010—2019年水资源生态足迹变化的影响因素进行分析。结果表明:①辽宁省人均水资源生态足迹在时间变化上较稳定,各用水账户占比大小依次为农业、工业、生活和生态环境用水;在空间分布上呈现出较大差异,仅丹东市、铁岭市、鞍山市、本溪市和葫芦岛市为生态盈余状态,其他行政区均出现不同程度的生态赤字,盘锦市最为严重,水资源生态状况也较差;②在辽宁省及各行政区人均水资源生态足迹的构成上,除本溪市为工业用水占比最高以外,辽宁省与其他各市都以农业用水为主,其次为工业用水,生活用水和生态环境用水占比较低但均有小幅提升;③通过因素分解得出经济因素是推进水资源生态足迹增长的主导因素,结构因素和人口因素对生态足迹变化的影响比较小,技术因素有效抑制了水资源生态足迹的快速增长。     

基于四种水体指数的艾比湖水面提取及时空变化分析

以Landsat5/7/8系列遥感影像为数据源,利用归一化差异水体指数(Normalized difference water index,NDWI)、改进的归一化差异水体指数(Modified normalized difference water index,MNDWI)、自动水体指数(Automated water extraction index,AWEI)、改进的自动水体指数(Modified automated water extraction index,MAWEI )提取艾比湖水体,建立混淆矩阵对4种水体指数提取结果进行对比分析,利用精度最高指数提取艾比湖面积并通过动态度分析湖泊面积变化趋势,同时对艾比湖面积变化的驱动因素进行分析。结果表明:MAWEI指数精度最高,精度达到95%以上,Kappa系数＞0.94。2000—2003年期间,艾比湖面积从768.93 km²增加至982.27 km²,湖泊面积增加27.74％、动态度为9.24％;2003—2014年期间,湖泊面积减至447.08 km²,湖泊面积缩减54.48％、动态度为-4.95％;2014—2018年期间,湖泊面积再次增加至852.77 km²,湖泊面积增加90.74%、动态度为22.68％;2018-2020年湖泊面积减至593.79 km²,湖泊面积缩减30.36％、动态度为-15.18％,总的来说近20 a艾比湖面积变化呈现先扩张再退缩的趋势。湖泊面积变化与年均降水量呈正相关,与蒸发量呈负相关,与博尔塔拉河和精河径流量呈正相关。水资源的减少及其周围人口、灌溉面积及生产值持续增长引起经济社会总用水量的激增,对湖泊面积变化产生一定的影响。研究成果对艾比湖生态环境保护有一定参考意义。     

赣江流域气候和土地利用变化对蓝绿水的影响

采用标准化降水指数(SPI)确定赣江流域的典型年,基于SWAT模型,对典型年份赣江流域蓝绿水的时空分布进行了分析;设置多种气候与土地利用情景,定量分析了气候和土地利用变化对流域内蓝绿水的影响。结果表明:1972年、1998年和2014年分别为赣江流域的干旱年、湿润年和正常年;湿润年的蓝水量最为丰富,是干旱年的2.01倍,绿水量的变化相对稳定,干旱年绿水系数最高,是湿润年的1.44倍;土地利用变化对蓝绿水的时空分布影响较小;气候变化情景下蓝水量、绿水量分别增加了75.52mm和30.65mm,绿水系数减小了2.33%,共同变化情景下蓝绿水变化趋势与气候变化情景大致相同,表明气候变化对流域蓝绿水的影响较大。     

淮河流域水质时空分布及土地利用区域影响

采用淮河流域22个水质断面2008—2018年周监测数据,将趋势检测、空间自相关性识别、聚类、回归分析等统计分析技术相结合,检测了pH值和DO、CODMn、NH₃-N质量浓度等4个水质指标的时空变化特征,辨识了典型水质类型及其与不同时空尺度土地利用类型的关系。结果表明:淮河流域水环境整体状况有所改善,各断面水质指标周尺度显著性变化趋势主要集中在非汛期(10月至次年5月),分别有23%、9%、41%和55%的断面pH值显著减小、DO质量浓度显著增加、CODMn和NH₃-N质量浓度显著减小,淮河水系水质指标变化坡度大于沂沭泗水系;3个低pH值聚集中心主要分布在淮河干流上游和洪汝河下游,3个低DO质量浓度聚集中心和2个高CODMn和NH₃-N质量浓度聚集中心主要分布在沙颍河和涡河。22个断面可划分为3种典型水质类型:类型1为弱碱性、低CODMn和NH₃-N质量浓度断面,分布在淮河上游和淮河干流;类型2为偏碱性、低DO质量浓度、高CODMn和NH₃-N质量浓度断面,分布在沙颍河;类型3为偏碱性、高DO质量浓度、低CODMn和NH₃-N质量浓度断面,分布在淮河中游和沂沭泗水系。类型1水质指标主要与2013—2018年水田和旱地等显著相关,其中水田对pH值影响较大,旱地对其余指标影响较大;类型3的DO和NH₃-N质量浓度与各时期不同缓冲区内城镇用地均显著相关,CODMn质量浓度与2013—2018年其他林地显著相关。     

面向水环境改善的城市河网动态水环境容量

为掌握城市河网动态水环境容量变化规律,构建了基于“空-地-水”一体化模型体系的城市河网动态水环境容量计算模型,以粤港澳大湾区惠州市金山湖流域为研究区域,定量核算了2017年金山湖流域COD和TP动态水环境容量。结果表明,模型模拟的流量、COD和TP浓度率定、验证的相对误差均在14.04%以内;2017年,金山湖流域COD和TP水环境容量整体呈先增大后减小的趋势,受降雨影响显著,逐日容量变化范围分别为238.55~3 027.49 kg/d和3.73~58.02 kg/d;枯水期水环境容量较小且与降水量负相关;丰水期的大雨或暴雨时期水环境容量明显提升,中小雨时期COD容量与降水量负相关,TP反之;保障生态基流能明显改善容量不足的问题,全年动态生态流量保障对金山湖流域水质达标率提升效果明显。     

工业化学品的环境风险评价

讨论了化学品风险评价的常用术语及基本程序,对生态毒性在评价中的地位特别予以强调,并提出了与其相关的评价程序,即理化参数分析、毒性扫描、亚急性毒性试验和慢性毒性试验或微生态系统试验,建议我国应尽快全面实施工业化学品的环境风险评价工作。     

变化环境下嫩江富拉尔基站径流响应

以嫩江富拉尔基断面以上流域为研究区,分别采用统计方法和模型方法,评价土地利用变化和尼尔基水库运行对径流变化的影响,并分析两者综合影响下径流的变化趋势。结果表明:尼尔基建库前后流域土地利用变化不明显,而下游径流变化明显,水库对径流变化的影响更大;SWAT模型适用于研究区径流模拟,水库运行、土地利用变化对径流变化的影响分别占92.86%和7.14%;相同降水和水库运行条件下,1990—2020年土地利用变化具有使年径流量先减少后增加的效应,水库运行对径流的年内分配有显著影响。     

我国沿海生态植被消波研究进展

为对我国沿海生态植被消波研究进行综述,首先以消波植被作为切入点,分析了植被的刚度、分布以及非均匀性对消波效果的影响;进而,以水动力输入条件为切入点,综述了不同波浪情况下生态植被消波研究方法的异同;最后,将传统防波堤与生态植被消波进行对比,探讨二者在海岸条件、消波机制、生态效益、后期维护等方面的差异。认为消波植被刚度、分布、非均匀性等问题可以作为后续研究的方向,同时可尝试将防波堤消波与生态植被消波相结合,兼顾防灾减灾和生态保护的功能。