延河流域水生态环境存在问题及对策

延河流域是黄河中游的典型支流、中国革命的母亲河,但水生态环境脆弱、水资源短缺等问题十分严重。为了给延河及黄河中游生态保护与治理提供参考,以实地调研资料为基础,结合延安市水污染防治攻坚行动方案和延安市黄河流域生态保护专项规划,对延河流域水生态环境状况进行了分析,梳理了延河水生态环境存在的主要问题:水资源利用效率不高,河流生态基流得不到保障,水环境质量堪忧,流域水污染防控压力大,水环境监管不足,流域精细化管理水平亟待提高。提出了延河流域水生态治理的对策:总体规划、协同共治、精准施策,加快节水治水工程建设、合理配置水资源,推动流域协同治理、改善延河河流水质,修复流域生物生境、恢复延河河流健康,提高环境监管效能,促进流域绿色发展。     

基于改进型遥感生态距离指数的秀山县生态环境质量评估

快速准确评估区域生态环境质量与变化对于喀斯特石漠化地区的生态监测具有重要意义。通过选取重庆市秀山县为研究区,以1990年、2002年和2016年Landsat5/8影像为主要数据源,提取石漠化指数(RI)、建筑裸土指数(NDSI)、湿度指数(WI)、植被指数(NDVI)建立改进型遥感生态距离指数(MRSEDI),对秀山县生态环境质量及变化进行评估。结果发现:①秀山县1990年、2002年和2016年MRSEDI均值分别为0.617、0.665和0.748,呈现上升趋势;②秀山县1990—2016年间生态环境质量优良等级区域面积呈现上升趋势,优良等级区域面积从1990年的55.94%增加到2016年的82.67%;③26 a间,秀山县大部区域生态环境质量变化情况为变好和不变,其中变好区域占全县面积的54.01%,不变区域占全县面积的34.49%。秀山县生态环境质量较好,且生态环境呈现继续变好趋势,秀山县26 a间一系列生态环境保护措施具有一定成效。     

基于循环神经网络模型的延河流域径流预报研究

为了缓解延河流域的地质洪涝灾害,利用循环神经网络模型,结合安塞站1981-2015年的逐月径流量数据,建立延河流域的径流量预测模型。结果表明,在延河安塞水文站,循环神经网络模型具有一定的适用性,其迭代达175次时,具有最佳的效果。并用以预测2005-2015年逐月径流量,有较好的效果,均方根误差为180m3/s,实测值与预测值的相关系数可达0.77。该模型的建立可为该地区的径流预测及灾害预报提供一定的参考。     

基于SWAT模型的延河流域月径流量模拟分析

近年来SWAT模型在我国南方湿润半湿润流域以及众多大尺度流域取得了良好的应用效果,但在水文资料缺乏、气候相对干旱的流域应用不多。以黄土高原典型流域陕西省延河流域为例,结合国内外已有的研究和GIS技术,根据延河流域现有的数据成功构建了基于SWAT的水文模型,其中1980—1985年为模型的率定期,1986—1989年为模型的验证期。通过对模型的参数进行敏感性分析以及一系列率定,最终得到结果为率定期的Nash-Sutcliffe效率系数NS和相关系数R²分别是0.644和0.832;验证期的Nash-Sutcliffe效率系数NS和相关系数R²分别为0.63和0.872,均达到模型模拟的要求,表明SWAT模型基本上能够模拟延河流域月径流量水文过程,为SWAT模型在黄土高原典型流域的进一步应用提供了科学依据。     

中小型流域城市化典型区土地利用/覆被变化与预测

为探究中小型流域在城镇化进程快速推进背景下土地利用时空演变格局,以白云湖流域为研究区,利用土地利用动态、土地利用强度分析流域1980—2020年土地利用结构变化,采用标准差椭圆模型分析流域空间格局变化,讨论白云景观湖泊建成前后对该研究区土地利用带来的影响,再借助CA-Markov模型模拟未来2030年流域土地利用,探究未来白云湖流域土地利用格局演变趋势。结果表明：(1)1980—2020年白云湖流域土地利用现状以建设用地为主导,建设用地年平均占比达51.77%,2020年占比高达70.13%;(2)40 a间流域用地呈现以耕地、未利用地、林地、草地转出及建设用地持续转入变化趋势,土地利用强度持续上升,土地结构逐渐趋于单一化;(3)白云湖景观湖泊占用部分城市用地,使得未来2030年流域用地转移调整为以林地转入和建设用地转出为主,土地利用变化减缓,城镇建设空间得到一定管控。     

基于主成分分析法的延河水质评价及预测

首先采用主成分分析法对延河5个监测断面的包括高锰酸盐指数、化学需氧量、五日生化需氧量、氨氮、石油类以及大肠菌群等6个水质指标进行分析计算,从信息量的角度讨论了河流水质各污染组分包含的信息大小及各污染组分对断面水质影响程度;在此基础上采用BP神经网络模型对延河未来年不同断面的主要水质指标进行预测。结果表明:运用主成分分析法处理可以产生新的指标,而新的指标彼此间互补相关,可以很好地反映水质的综合状况;利用BP神经网络建立延河水质预测模型,模拟结果与实际值较吻合,具有一定的可靠性。     

延河流域侵蚀产沙对有效降雨量及植被恢复的响应

随着黄土高原植被的恢复,河流输沙量减少,降雨及植被恢复对土壤侵蚀产沙产生了明显的影响。根据延河流域1982-2015年的降雨、植被覆盖度、淤地坝拦沙量和输沙数据资料,采用距平累积等方法划分输沙阶段,分析不同时期植被覆盖度和有效降雨量条件下的产沙系数。结果表明:延河流域输沙量呈减少趋势,且以1996年和2005年为输沙量突变点;各阶段生长季植被覆盖度上升趋势明显,但增长幅度不同,与1982-1995年相比,1996-2004和2005-2015年两个阶段植被覆盖度平均增长幅度分别为9.11%、49.92%;第三阶段较第一阶段流域产沙系数减小79.59%,植被恢复的减沙效益突出。     

基于RS与GIS的黄河三角洲生态环境 质量综合评价

利用遥感技术对生态环境因子进行提取,对统计数据(包括人口和人均GDP)进行空间展布, 利用层次分析法确定评价因子的权重并结合综合指数法进行生态环境质量综合评价。在栅格、行政区 及整体三个层次上进行分析,结果表明:黄河三角洲的生态环境质量整体处于中等水平;在三个时段 中,1996年状况最好,2000年有明显下降,到2004年有所回升。     

流域生态环境状况评价指标体系构建与应用——以柳江流域为例

为提高流域生态环境状况评价科学性、代表性和可操作性,通过选取11项陆生、水生生态评价指标,构建流域生态环境状况评价综合指标体系,并采用组合赋权法确定各项指标权重,利用综合指数法评价流域生态环境状况。以柳江流域为实例,结合实地调查数据及遥感、GIS技术,对各项评价指标进行计算赋值,并将评价指标分级结果和流域生态环境状况评价结果成图输出。结果表明,柳江流域生态环境状况空间差异较大,生态环境状况为一般及良的区域在全流域分布较为广泛,龙江下游、柳江干流中下游及洛清江中上游东部地区生态环境状况相对较差。全流域生态环境状况指数平均值为64.3,整体处于良水平。     

基于SWAT的沁河流域水源涵养能力分析及预测

水源涵养能力是生态系统服务功能的重要体现,为探究变化环境下的流域水源涵养状况,支撑流域生态保护和经济发展,构建沁河流域SWAT(soil and water assessment tool)模型,基于元胞自动机马尔科夫（celluar automata-Markov,CA-Markov）模型预测未来2030年土地利用状况,结合第六次国际耦合模式比较计划(coupled model intercomparison project phase 6,CMIP6)气象数据,模拟流域未来降水、蒸发和径流,依据水量平衡原理,分析历史和未来年份流域水源涵养能力的时空变化特征。时间维度上：2010—2016年沁河流域水源涵养能力呈波动上升趋势,多年平均水源涵养量为49 mm,多年平均水源涵养率为8%;2024—2030年水源涵养能力呈波动下降趋势,多年平均水源涵养量为51 mm,多年平均水源涵养率为10%。空间维度上：2010、2015和2025年流域水源涵养能力呈现从上游到下游递增的趋势,2030年则呈现从上游到下游递减的趋势。整体来看,流域多年平均水源涵养量不足100 mm,且各年份均有子流域的水...     

基于组合模型的石羊河流域农业用水量预测

为了提高农业用水量模型的精度,以1997—2004年农业用水量数据为依据,建立了石羊河流域农业用水量的灰色GM(1,1)预测模型、三次指数平滑预测模型以及组合模型,并用2005—2007年的农业用水量数据进行检验。结果表明:组合模型的平均误差仅为0.27%,而单一的灰色GM(1,1)预测模型和三次指数平滑预测模型的平均误差分别为1.50%和0.54%。采用组合预测模型,对石羊河流域2008—2010年的农业用水量进行预测,结果分别为23.552亿、23.639亿、23.738亿m3。     

基于LUCC的秦淮河流域暴雨洪水响应分析

利用CA-Markov模型预测流域2028年土地利用情况,设置3种土地利用情景(自然发展情景、林地限制情景、水田限制情景),建立研究区HEC-HMS水文模型,研究秦淮河流域高速城市化背景下土地利用变化的暴雨洪水响应机制。结果表明①HEC-HMS模型适用于研究区洪水模拟及不同土地利用情景下的洪水响应研究;②洪水规模越小,对土地利用变化的洪水响应越强;③随着流域城市化的演进,土地利用对暴雨洪水的影响程度呈增大趋势,其中自然发展情景下的增加程度最大,水田限制情景次之,林地限制情景最低。研究成果为秦淮河流域LUCC的暴雨洪水响应分析提供了新的思路,也对流域防洪规划与建设有一定的指导意义。     

基于层次分析法的东江流域生态补偿评价模型探究

为考察广东省东江流域生态补偿机制的实际效果,该文基于层次分析法尝试构建绩效评价模型,从微观角度对流域生态补偿绩效的影响因素进行相关研究.选取社会效率、经济效率以及文化效率相关数据构建生态补偿绩效评价指标体系,建立相应的判断矩阵,从而建立生态补偿绩效三层评价模型.在计算判断矩阵权重以及检验判断矩阵一致性后,得到了东江流域...     

生态足迹模型优化的水资源承载力评价与预测

生态足迹理论已广泛应用于衡量地区资源可持续利用水平研究.通过提出万元工业增加值水资源生态足迹,及采用指数平滑模型对水资源生态压力指数进行预测,丰富水资源生态足迹指标,进而优化生态足迹模型.以杭州市河口地区为例,构建水资源生态足迹模型,计算2004-2019年杭州市河口地区水资源承载力指标,采用指数平滑模型,对2020-...     

基于SWAT模型的浏阳河流域径流对土地利用和气候变化的协同响应

气候和土地利用同时作用于流域径流,影响着流域水资源的量和质。以浏阳河流域为例,基于SWAT模型和情景分析方法定量评估未来流域内土地利用和气候变化对径流的作用。首先采用元胞自动机-马尔科夫(CA-Markov)模型模拟浏阳河流域2020和2050年的土地利用空间格局,其次在World Clim数据库中获得未来流域内气候变化数据,最后采用SWAT模型定量评估未来不同情境下土地利用和气候变化对径流的影响。研究结果表明:未来浏阳河流域林地比例下降、城市建设用地和耕地比例增加;气候呈暖干趋势; 2020和2050年,土地利用变化时,浏阳河榔梨站模拟径流将分别减少2. 42和0. 96 m~3/s;气候变化时,榔梨站模拟径流将分别减少3. 02和1. 13 m~3;土地利用和气候变化综合影响下,榔梨站模拟径流将分别减少8. 54和4. 27 m~3/s;说明浏阳河流域径流的变化对气候响应更加敏感,土地利用和气候变化对径流的影响呈非线性协同作用。     

基于尺度分析的流域土壤侵蚀评估进展与探讨

在分析国内外有关研究成果的基础上,认为解决土壤侵蚀尺度推演问题,需要从尺度转换的角度出发,按照空间、时间和主导过程的差异,将土壤侵蚀细分为典型的几个尺度;按照典型性、代表性以及可尺度转换性分析并提出不同尺度上研究区域和表征指标的选择准则。基于这些准则,引入“3S”技术,对土壤侵蚀定量评估和不同尺度土壤侵蚀研究结果的推演和比较具有现实意义。     

基于RSEI模型的开封市生态环境质量变化动态分析

生态环境质量评估监测是联合国可持续发展目标中的重要内容。本文利用2005年、 2014年和2022年,共3期遥感影像数据,应用主成分分析法,将绿度、湿度、干度和热度等4个指标耦合成遥感生态指数（RSEI）,对开封市2005～2022年的生态环境质量进行动态分析。结果表明：干度是对生态环境质量影响最大的指标,而热度的影响相对较小;RSEI能够较好地反映开封市的生态环境质量状况;开封市的生态环境质量在研究期间持续改善,RSEI的平均值从0.576增加到0.643,增幅达11.63%,约44.63%的区域生态环境质量得到改善,主要表现为一个等级的提升;生态环境质量分布格局发生较大变化,生态环境等级为良、优的区域大幅增加,主要分布在除开封市主城区西北部以外地区。     

赣江流域水库沉积物重金属污染特征与风险评价

为探明赣江流域水库沉积物的重金属污染水平,分析测定了流域内7座中型水库沉积物中Cu、Cr、Zn、Pb、Cd、As、Hg等重金属含量,并采用地积累指数法、潜在生态风险指数法进行综合评价,同时,收集整理了库水和下游河道沉积物的污染情况进行对比分析.结果表明:流域典型水库沉积物中Cd、Cu为主要污染元素,但水库水体未受污染....     

基于GBNP 模型的新安江上游流域非点源污染模拟

流域非点源污染的监测十分困难,因此数值模拟是定量研究流域非点源污染的主要方法。本文采用基于地貌特征的分布式流域非点源污染模型GBNP(Geomorphology-Based Nonpoint source Pollution model),模拟了新安江上游流域2001—2010年的径流过程和非点源污染物的迁移过程。模型参数的率定与验证结果显示,月径流的Nash效率系数多在0.8以上,确定性系数R2都大于0.9;渔梁和屯溪两个测站的月泥沙负荷的Nash效率系数在0.7以上,确定性系数在0.9以上;两个测站总氮(TN)和总磷(TP)Nash效率系数都在0.55以上,确定性系数都大于0.8。结果表明,该模型在研究区适用性良好。基于模拟结果,分析了研究区内TN、TP以及土壤侵蚀量的时空分布特征。结果显示,研究区多年平均TN流失量为6 706.92 t/a,TP流失量为828.45 t/a,土壤侵蚀量为166.62万t/a。模拟期内年际变化和年内变化结果显示,在其他条件不变的情况下,非点源污染的产生与降雨量大小密切相关。对各区县氮磷分布特点分析可知,TN的空间分布主要受土地利用类型的影响,TP的空间分布主要受土壤侵蚀量的影响。