小流域生态-岩土协同减灾原理与方法初探

随着全球变暖,极端降雨事件增多,导致山区小流域灾害频发,严重威胁人民生命财产安全。小流域防灾减灾形式多样,其中生态工程措施与岩土工程措施相结合协同减灾的方式,不仅能够充分发挥两种措施在不同时间段的减灾作用,而且能够增加整体减灾功效。目前,受限于生态工程措施与岩土工程措施协同减灾原理不明,评估方法缺乏,导致二者无法有机结合并开展综合减灾效益评估。本文在基于自然解决方案的基础上,提出了山区小流域生态-岩土措施协同减灾的原理,即利用生态工程与岩土工程协作,通过坡面防护和沟道调控,形成稳定阶梯-深潭结构的生态工程-岩土工程措施协同减灾原理。在此基础上,结合地理信息系统和最优化原理,给出基于能量消减的小流域生态工程-岩土工程协同减灾功效的定量化评价方法,为规划、设计、物种选择以及生态工程与岩土工程对策的结合提供依据。

典型喀斯特白云岩小流域土壤-表层岩溶带厚度空间异质性特征

土壤-表层岩溶带厚度是喀斯特地球关键带的关键指标,明确其空间异质性特征对于理解地球关键带结构演化机理以及评估水源涵养功能具有重要意义。在广西环江木连小流域1.4 km 2范围内,通过高密度电法(ERT)探测45条样线,共获取1731个样点的土壤-表层岩溶带厚度及环境因子数据资料,研究了土壤和表层岩溶带厚度的空间分布格局及其影响因素。结果表明,土壤和表层岩溶带厚度平均值分别为1.15 m和6.44 m,且分别呈现强变异程度和中等变异程度。地统计分析结果表明球状模型和指数模型分别可以反映土壤和表层岩溶带的空间结构特征。土壤厚度呈现中等空间自相关性,变程长,空间连续性好;而表层岩溶带呈现强烈的空间自相关性,变程短,空间依赖性强。土壤厚度受到环境因子(地形湿度指数、垂直曲率、曲率、坡向、坡度、高程、覆盖度、出露基岩率和植被归一化指数)的多重影响,而表层岩溶带厚度受部分环境因子影响的同时,与土壤厚度和植被类型的相关性更高。研究结果有助于喀斯特区土壤-表层岩溶带演化机理认识,并为土壤-表层岩溶带厚度的空间预测提供科学依据。

修正SWAT模型在喀斯特小流域的径流模拟研究——以羊鸡冲小流域为例

在贵州喀斯特地区,地表径流通过土壤裂隙、岩溶管道等途径流失,限制了地表径流的形成。文章以龙里羊鸡冲小流域为研究区,基于2013-2019年的实测数据,修正SWAT(Soil and Water Assessment Tool)模型的裂隙流模块,修改了裂缝入渗的表示方法,对修正前后的日径流模拟进行对比分析。结果表明:率定期内纳什系数由0.32提升到0.60,决定系数由提高0.37提升到0.58。在验证期内,纳什系数由0.52提高到0.55,决定系数由0.56提高到0.60,修正后的模型与原模型相比具有更好的适用性。修正后模型的径流时间序列与实测数据更吻合,能合理估算研究区的入渗水量,为喀斯特小流域的水资源管理提供参考依据。

小流域综合治理和统筹发展规划思路与实践——以湖北省十堰市茅塔河小流域为例

作为响应国家生态文明建设要求和推动中国式现代化的重要手段,小流域治理在我国国家治理体系中的重要性不断提升。小流域综合治理和统筹发展规划是统筹小流域内各要素发展与综合治理的重要抓手,现状对小流域综合治理和统筹发展规划的编制思路及策略的研究较为薄弱,如何理清小流域综合治理和统筹发展规划的架构是亟待研究的重要课题。基于人居环境科学理论和规划统筹与统筹规划方法论,构建小流域综合治理和统筹发展规划的架构,并结合湖北省十堰市茅塔河小流域的规划实践,提出小流域综合治理和统筹发展规划的思路与策略,为湖北省乃至全国的小流域治理规划工作提供参考。

面向水库型小流域的多源水利三维建模方法研究

针对大型河道三维可视化建模中采用激光雷达、声呐等传感器获取水下地形建模方式操作复杂且成本较高的缺陷,在利用基础测绘成果构建实景地形模型的基础上,采用多源三维模型融合方法对月塘水库小流域进行实景建模。首先采用倾斜摄影三维建模技术对重点水利工程进行实景建模,并利用专业建模软件对重要控制单元进行构件级建模;然后利用已有河道断面数据结合河流面状矢量数据,实现流域内胥浦河河道实景三维建模;最后通过人机交互方式对多源实景模型进行微调与相互印证,实现月塘水库小流域多源三维模型精准融合构建。研究成果可为河道型水库的预报调度与洪水风险分析提供可视化模型基础与决策支撑。

新时代生态清洁小流域发展思考

2003年北京开始生态清洁小流域建设,拉开了生态清洁小流域治理的序幕。从无到有,从少到多,生态清洁小流域不断发展,全国累计建设约4000条,已成为水土保持高质量发展的一面旗帜,受到广泛欢迎和好评。总结了生态清洁小流域的发展历程,结合《关于加强新时代水土保持工作的意见》、《关于加快推进生态清洁小流域建设的指导意见》(水保[2023]35号)、《生态清洁小流域建设技术规范》(SL/T 534-2023)等最新要求,分析了当前面临的形势,阐述了生态清洁小流域的基本属性,探析了工作要求和主要任务,提出了推进新时代生态清洁小流域发展的建议。

基于机器学习降雨动态时空特征识别山丘区小流域洪水预报方法研究

山丘区洪水产汇流速度快,破坏力强,预报难度大。如何进一步提高山丘区洪水预报的准确性和预见期,是当前亟待解决的主要问题。针对该问题,本文基于机器学习技术,创新性地提出了一种洪水预报的新方法。该方法通过识别与当前降雨动态时空特征最相似的历史降雨洪水过程,“借古喻今”进行洪水预报。结果表明,在人为影响小、流域面积在600 km^(2)左右的山丘区小流域,该方法预报洪峰流量平均误差为8.33%,洪量平均误差为14.27%,峰现时间平均误差1 h,均达到了洪水预报精度要求。区别于传统的洪水预报方法,该方法从整场降雨发展趋势的角度上预报山洪,更有针对性,为山丘区小流域洪水预报提供了新思路,为“三道防线”数据深度挖掘,防洪“四预”智能化水平提升提供有力技术支撑。

基于不同数据源的数字孪生小流域底板模型精度检验

为解决小流域综合治理规划设计中基础地形数据获取困难等问题,基于合成孔径雷达卫星遥感影像、倾斜摄影影像、光探测测距影像等3种主流遥感数据源,分别建立栖龙湾小流域数字孪生底板模型,进而提取主沟道纵断面、2块梯田样地边界、10个林地样区的郁闭度,与人工解译和实测结果对比进行精度检验,结果表明:以光探测测距影像为数据源的提取精度最高,以倾斜摄影影像为数据源的提取精度次之,以孔径雷达卫星遥感影像为数据源的提取精度最低。鉴于3种数据源小流域底板模型各有优缺点,可根据实际工作需要进行多源数据融合,以改善数字孪生技术在小流域综合治理规划设计中的应用效果。在栖龙湾小流域内选择石坎梯田地块进行合成孔径雷达卫星遥感影像与倾斜摄影影像数据融合、选择科普展览馆进行倾斜摄影影像与光探测测距影像数据融合,均取得良好的效果。

山区撂荒地高质量复种与小流域绿色低碳农业发展对策研究--以福建省为例

大力推进高标准农田建设,扎实开展撂荒地整治,切实提升粮食安全与食物供应保障能力,是新时期促进人与自然和谐共生农业现代化建设的重要命题。文章以福建省山区农村为调研区域,以山区撂荒地高质量复种与小流域绿色开发体系优化构建为切入点,深入分析了造成山区农村耕地撂荒的主要原因,系统总结并介绍了福建省撂荒地治理与高质量复种的主要模式及实施成效,结合福建乡村产业生态化与生态产业化融合发展实际,因地制宜提出了山区小流域绿色开发体系优化构建思路及其发展对策,为山区小流域绿色农业高质量开发提供参考与借鉴。

基于流域治理单元的湖北省丹江口库区小流域划分

丹江口库区小流域单元划分是库区水质安全保障和水生态文明建设的基础性工作。选择湖北省丹江口库区(十堰市)为研究区域,以高精度DEM、高分辨率遥感影像等为数据源,基于《湖北省流域综合治理和统筹发展规划纲要》确定的9个三级流域片区与23个四级流域片区,采用河网自动提取和人机交互修整等方法,划定了1 472个五级小流域单元,形成了一种面向流域综合治理单元的重要生态功能区小流域划分方法。研究成果可为湖北省丹江口库区水土流失防治、小流域治理成效评估等提供决策依据,以形成各部门水土流失防治的“合力”。

江汉平原区小流域综合治理体系构建研究

流域综合治理是生态文明建设的关键领域之一,而小流域作为治理体系的微观基础,承担着至关重要的功能。本文旨在探讨小流域管理的最新进展,并分析当前平原地区小流域治理所面临的挑战与不足。为了深入探索新时代平原区小流域综合管理的策略与模式,本研究以洪湖市双电河小流域为案例,提出了一种创新的三生空间格局划分方法,包括“农田鱼塘生产治理区、人居环境生活治理区、河湖沟渠生态治理区”。这一模式强调了政府与市场之间的协同合作,以及多个部门的协调一致,利用现有项目资源,共同推进“治湖清水、治河疏水、治污洁水、依水塑村、以水兴业”的五水共建策略,并以此作为典型示范,引领其他区域的治理工作。通过这种系统化的治理方法,不仅能够实现源头控制和系统化管理,还能促进乡村的全面繁荣,打造出富饶美丽的乡村景观。本研究的成果,有望为平原区小流域的综合治理提供一套可复制、可推广的参考模型,为生态文明建设贡献理论与实践的双重价值。本研究提出的治理模式和管理策略,将为平原区小流域的综合治理提供科学、系统的方法论支持,为建设美丽中国贡献智慧与力量。

小流域统筹规划助推乡村振兴研究

小流域是山区乡村典型的生态单元,在小流域治理中存在着实体单元与虚拟单元错位造成的治理约束问题。乡村规划是统筹资源助推发展的蓝本与指引,在分析小流域治理实践逻辑的基础上,以丹凤县老君河小流域统筹规划为案例,确定规划思路和布局:在丹凤县“一县五区”总体发展目标引领下,紧扣老君河小流域资源禀赋特征,确立了“红色引领、生态优先、协调发展”三个原则和“党旗红、生态美、产业强、农民富、乡村好”的建设标准;科学布局村庄,规划了“一核引领,五星闪耀,一环三区,全域点亮”四大实施路径。结合案例分析,小流域统筹规划应确立贴合实地、突出特色、盘活资源的发展原则;设计由点到面、特色互补、资源整合的实施路径;明确统筹分工、责任明确、强化监督的保障机制,更好地实现乡村振兴20字总目标。分析框架和规划原则可以为形成镇村联动发展新格局、破解山区“碎片化”治理困境提供设计工具与实现路径。

黄土高原小流域“水土保持+特色产业”综合体治理模式研究

通过总结黄土高原地区坑镇河、罗玉沟、清水沟3个典型小流域(片)的自然条件、治理现状、产业优势和生态资源等,分析存在的问题和高质量发展需求,将水土保持与乡村振兴紧密结合,研究了与高质量发展和生态文明建设要求相协调、与人民群众美好生活期盼相适应、与国家现代化进程相匹配的小流域“水土保持+特色产业”综合体治理新模式。该模式以防治水土流失为核心和基础,兼顾蓄水保土、涵养水源、水资源节约集约利用、促进产业发展、助力美丽乡村建设5个方面,以区域经济发展为驱动力,特色产业反哺基础设施建设与管理,可实现小流域绿色、循环、低碳、可持续发展。

秦岭南麓小流域乡村聚落空间集聚PSR评价研究——以乾佑河流域柞水段为例

小流域是山地区域乡村聚落广泛存在的空间载体,随着新型城镇化建设、乡村振兴战略的实施,这里的聚落也开始发生剧烈变动,开始了更为集约的收缩型集聚。为了更好地发现其变化集聚的状态与趋势,对聚落发展提出合理的优化建议与引导,急需合适的评价工具与方法。因此,针对秦岭南麓小流域内聚落斑块零散存在的现实情况,借助“压力-状态-响应”评价模型,提出了聚焦小流域乡村聚落社会-生态健康发展的PSR评价方法以及聚焦关键问题的研究思路;进而以乾佑河柞水段的七条典型小流域为对象,借助核密度估算工具,进行内部聚落空间集聚特征的总结,建构起可进行比较的核点集聚区域、点轴集中区概念;并通过评价参数的筛选,明确了小流域、核点集聚区域双层级PSR评价体系,结合实践提出相关优化建议,也为小流域乡村聚落合理建设探索更科学的研究基础。

仁义河生态清洁小流域建设工程

灵石县仁义河生态清洁小流域建设,是山西省水土保持重点项目之一。项目区总面积40.764 km^(2),涉及2个乡镇的9个行政村,水土流失严重,治理程度较低。针对项目建设目标和水土保持现状,提出了以提高植被覆盖率和防洪排水为主要建设内容的工程设计,在指导生态清洁小流域建设的同时,也可为同类地区水土保持生态建设提供参考借鉴。

数字孪生小流域山洪灾害“四预”平台建设与应用

小流域山洪灾害常年发生,严重影响着人民群众的生命财产安全。为推进小流域山洪灾害防御工作,依照水利业务预报、预警、预演、预案“四预”技术要求和小流域防洪短板,梳理“基础信息设施-孪生平台-四预体系”为主线的小流域山洪灾害系统架构,结合浙江省典型山丘区下管溪小流域,通过山洪灾害“风险识别、风险研判、风险管控和风险处置”流程,从信息基础设施补充建设、模型库建设、“四预”功能完善等方面探讨平台关键技术和主要功能。结果表明:“四预”平台能够实现对小流域雨水情的实时监控、提前发现山洪风险、提前发布预警和风险闭环管控。该平台可为小流域的管理和提升山洪灾害防御能力、保障小流域人民生命财产安全起到重要作用。

乡村振兴视域下的小流域综合治理

生态清洁的小流域是实现乡村振兴和绿色发展的有效途径之一。乡村振兴战略的提出与实施、小流域治理国内外取得的成效,从理论到实践上为小流域综合治理奠定了基础。小流域综合治理不仅能带动区域经济发展,还能促进农村产业可持续发展及结构升级,助力乡村振兴。小流域污染治理需要注重多技术组合应用,同时在管理中要结合河长制,将科研、科普与教育有效结合,吸引更多社会力量参与小流域的保护与管理。

全力治水兴水 建设村美民富新水乡——以湖北省仙桃市排湖小流域综合治理为例

全国百强县市湖北仙桃市是首批人选国家全域旅游示范区创建名单的城市。曾号称“百里排湖”的排湖是仙桃市第一大淡水湖。二十世纪六七十年代,排湖区人民因缺衣少食向湖区要粮,一片片湖泊改成了粮田。改革开放后湖区人民向湖区要钱,大搞水产养殖,一片片湖泊又被分割成一口口鱼塘,排湖水面由原来的113平方公里急剧萎缩到仅有13平方公里,且水质严重超标。中共仙桃市委市政府以湖北省开展小流域综合治理试点为契机,以“水净、产兴、村美、民富”为目标,着力把排湖小流域打造成全国有影响力的“诗和远方”目的地。

泰州市姜堰区淤溪小流域综合治理效果分析

通过实地调查、测量和地面观测等多元化方法,对淤溪小流域综合治理项目的防治责任范围、工程措施、林草措施、耕作措施、区域水质等情况进行全过程监测,充分掌握建设过程中水土流失情况和对周围环境的影响,并对监测数据进行整理计算分析,通过全过程精细化监测和数据精准处理,科学评估淤溪小流域综合治理成效。

深圳市龙岗区甘坑-木古河生态清洁小流域建设结硕果

国家水土保持示范工程——深圳市龙岗区甘坑-木古河生态清洁小流域是城郊型小流域建设的典型代表,由甘坑河、甘坑水库、木古河3个部分组成,流域总面积14.926 2 km^(2)。小流域综合治理秉承“水、产、城三维共治,生态、生产、生活三生共融”的建设思路,提出了“防洪治理+水质改善+生态修复+古村落保护+景区品质提升”的建设模式,充分发挥河湖长制、林长制等制度优势,强化高位推动,坚持顶层设计。