流域环境司法机制的发展:从环境法庭到环境法院

为促进流域的司法保护,我国一些地方法院成立了专门的流域环境法庭。但从流域环境法庭和流域环境巡回法庭的实践情况来看,还不能满足流域整体性保护的需要,也不能适应流域法的发展需求。我国流域司法机制建设,宜从流域环境法庭逐渐转到流域环境法院。流域环境法院的建立在我国环境司法专门化进程中具有必要性和可行性。按照流域法的保护理念和环境司法专门化的要求,流域环境法院的建设首先要合理设置审判机构,其次要科学设计程序制度,为流域生态环境保护提供强有力的司法保障。

应用谷歌地球引擎和多维特征集构建的艾比湖流域长时序景观分类模型

以新疆艾比湖流域为研究区域,整合历史遥感影像数据与现场地表特征考察,将艾比湖流域景观类型划分为6类(耕地、林地、草地、水域、建设用地、未利用地);以谷歌地球引擎(GEE)平台提供的艾比湖流域2002—2023年(2002、2008、2013、2018、2023年)的陆地卫星(Landsat)影像为基础数据源,以艾比湖流域长时序景观分类为评价指标,光谱指数(归一化植被指数、增强植被指数、归一化水体指数、归一化建筑指数)、地形特征(海拔、坡度、坡向)、纹理特征(角二阶矩阵、对比度、相关性、熵、协方差、逆方差、总和平均值)为影响因素,从光谱指数、地形特征、纹理特征三个角度构建并筛选最优多维特征模型;分别运用分类回归树(CART)、随机森林(RF)、梯度提升树(GBT)、支持向量机(SVM)机器学习算法,对艾比湖流域长时序景观信息进行自动分类,对比4种机器学习算法的分类精度,遴选最适用于艾比湖流域的景观分类模型。结果表明:(1)应用谷歌地球引擎云计算平台,能够高效处理、分析及可视化研究区近22 a的景观分类结果。(2)3类特征重要性,由大到小依次为光谱指数(31.52%)、地形特征(17.18%)、纹理特征(3.83%)。地形特征在单一特征中分类精度最高;光谱特征联合纹理特征,在双特征配置中对提高研究区景观分类精度呈现出较好效果;而整合光谱指数、地形特征、纹理特征的模型,能够在任一特征组合的基础上有效提高研究区景观分类模型精度。(3)4种分类算法融合光谱、地形、纹理特征,分类精度由高到低依次为随机森林、梯度提升树、分类回归树、支持向量机;随机森林在5期(2002、2008、2013、2018、2023年)影像中的总体分类精度不低于93%,卡帕系数(Kappa)不低于0.92,最适用于艾比湖流域景观分类。

金融发展视域下黄河流域城市绿色发展效率研究

利用2006-2021年黄河流域78个城市面板数据,采用超效率EBM模型与窗口DEA方法,对黄河流域城市绿色发展效率进行测算,并构建空间杜宾模型实证检验黄河流域城市金融发展对绿色发展效率的影响.研究发现:(1)黄河流域城市金融发展与绿色发展效率呈显著的空间正向相关关系,方向特征表现为偏西北-偏东南;(2)总体来看,金融发展的3个子系统中,金融规模显著促进绿色发展效率的提升,金融效率和金融可得性反之;(3)从空间溢出角度来看,当前黄河流域城市金融规模不利于本地区绿色发展效率的提升,但促进周边地区绿色发展效率的提高;金融效率对本地区绿色发展效率产生显著的负向影响,对邻近地区影响不明显;金融可得性显著促进了本地绿色发展效率,却抑制了邻近地区的绿色发展.

数字孪生流域:未来流域治理管理的新基建新范式

数字孪生流域是数字孪生地球的重要组成部分,厘清数字孪生流域理论定义和内涵是研究和建设数字孪生流域的前提和基础,对流域智慧化治理管理具有重要意义。本文基于数字孪生理论技术,开展了以下研究:(1)给出了数字孪生流域的定义,认为数字孪生流域是以服务流域全生命周期管理的全量数据和领域知识驱动物理流域和虚拟流域交互映射、共智进化、虚实融合的新基建新范式,并辨析了与传统建模仿真的区别。(2)数字孪生流域内涵是通过“由实入虚”、“以虚映实”和“由虚控实”实现物理流域对象的全生命周期管控,特征包括高度保真、演化自治、实时同步、闭环互动和共生进化。(3)数字孪生流域基本模型由物理流域、虚拟流域、实时连接交互、数字赋能服务、孪生流域数据和孪生流域知识组成,其核心能力包括物理流域感知操控、全要素数字化表达、实景可视动态呈现、流域数据融合供给、流域知识融合供给、流域模拟仿真推演及孪生自主学习优化。(4)提出数字孪生流域要解决的关键科学问题和关键技术体系,并从感知网、数据网、知识网、模型网及服务网展望了数字孪生流域发展方向,阐述了数字孪生流域的赋能领域。本文旨在通过数字孪生流域理论新型研究范式为数字孪生流域技术应用落地提供理论指导,对未来智慧流域研究和数字技术在流域治理管理中的应用提供有益的启发与借鉴。

流域生态环境分析中几种常见空间插值分析法的概述与浅析

在生态环境领域,流域通常指由分水岭为界,由汇水区为单元组成的一种独立区域,是水环境治理、水生态修复、水资源调配、水安全保障的最优科学管控单位。通过运用各种空间插值方法,开展流域区域内水质、土壤质量、气候、水文水资源等生态环境因子的时空分布与变化研究,具有巨大的应用需求和良好的发展前景。本文基于已有的文献,对空间插值中的反距离权重法、样条函数法、自然邻域法、克里金法和趋势面法等5种常见空间插值方法进行概述和对比分析,并总结了各空间插值法对流域中不同生态环境因子的适应性。结果表明,各种插值方法都有一定的优点和缺点,不存在适用于任何流域状态的空间插值方法。但对于不同的应用对象、不同的数据分布情况、不同的地形地貌和不同时空尺度,各插值法的精度、稳定性等结果存在相对优劣。

基于SWAT模型的马莲河流域水沙变化及对人类活动的响应

为定量分析马莲河流域水沙时空变化特征及其对人类活动的响应,文章构建SWAT分布式水文模型,对流域出口水文站雨落萍站2006—2019年的逐月径流量与输沙量进行模拟,模型验证期R^(2)和NS均满足模型精度要求。在此基础上,对马莲河流域模拟期的降水量、蒸散发、径流深与泥沙负荷的分布格局进行分析,发现流域下游干流处是主要的产流产沙区,且流域月累计降水、月径流量与月输沙量之间响应较好。分析人类活动对水沙变化的影响,土地利用类型中耕地的减少与草地面积的增加以及淤地坝建设对流域减水减沙等水保效益具有显著效果。

流域水网环境异质性及驱动力分析

【目的】水网结构和类型的产生与多种环境因素相关,对流域水网的环境异质性及驱动力方面的分析,是调整水系结构、合理恢复和保护水网的重要基础工作。【方法】以长江流域、黄河流域、淮河流域和海河流域为研究对象,基于典型水网类型,系统分析对比四大流域的环境异质性。进一步采用Pearson相关性分析、冗余分析、地理探测器分析方法,定量梳理各因子对于水网结构和类型的解释度。【结果】结果表明:网状和混合状水网流域内,坡度为0.0°~5.0°的比例大于55.05%,地形起伏度为0~70 m的比例大于67.98%,土地利用类型多为耕地和人造地表。矩形状、平行状、树枝状和扇状水网流域内,坡度为5.0°~35.0°的比例大于62.42%,地形起伏度为70~500 m的比例大于49.63%,土地利用类型多为耕地、林地和草地。土壤侵蚀强度、降水量、湿润指数、气温和水利设施数量也在不同水网类型中表现出异质性。气候因子与河流弯曲度显著正相关,地形因子、开发程度与水网的密度和流向最大频率均显著负相关。所选因子对四大流域水网结构特征的总解释率达53.47%。【结论】水网结构和类型受到多种因素的综合影响。坡度和湿润指数对水网结构有较大影响,解释率分别为21.40%和16.50%。降水量对水网类型的解释度最高,为16.61%。开发程度和气候因子的交互作用对水网类型的形成有重要影响,解释度接近50%。

葫芦河流域土壤侵蚀时空变化分析

葫芦河流域土壤侵蚀研究薄弱,为深入开展水土保持工作提供科学依据,基于RUSLE模型对葫芦河流域2000—2020年土壤侵蚀时空变化进行分析,并采用地理探测器定量分析土壤侵蚀的主导因素。结果表明:葫芦河流域2000—2020年土壤侵蚀状况整体向好,主要以微度侵蚀和轻度侵蚀为主;土壤侵蚀空间分布格局由东西差异逐步演化为南北差异;坡度是影响葫芦河流域土壤侵蚀的主要因素,其解释力为0.132%,坡度和土地利用类型的交互作用对土壤侵蚀解释力为0.240%;在年降雨侵蚀力为600~700MJ·mm·hm^(-2)·h^(-1)之间、坡度为8°~15°、高程为<1500m和耕地及未利用土地所在区域是流域内易发生高强度土壤侵蚀区域。文章分析了葫芦河流域土壤侵蚀强度等级分布特征,可为该流域深入开展土壤侵蚀防治工作给予数据支撑和理论指导。

全力擘画流域防洪治理新蓝图

入汛以来,长江流域、太湖流域、珠江流域等地强降雨持续,流域防洪再迎大考。应对洪涝灾害的极端性、不确定性,关键在于以流域为单元的“排兵布阵”。2022年4月水利部全面启动七大流域防洪规划修编工作,经过两年多努力,目前七大流域防洪规划修编成果已具雏形,要坚持以求真务实的科学态度和高瞻远瞩的战略思维擘画好这张经得起历史检验的防洪治理新蓝图。

基于GRA-TOPSIS的黄河流域生态保护状态评价——以山东段为例

生态保护是高质量发展的前提,解决好生态保护的问题才能为高质量发展奠定坚实的基础。文章以黄河流域山东段沿黄9市作为研究区域,在对现有相关研究资料进行总结的基础上,结合山东省实际情况构建生态保护评价指标体系,采用“熵权+灰色关联+TOPSIS”相结合的方法对黄河流域(山东段)的生态保护水平进行评价。依据评价结果分析生态保护水平的时空变化特征,研判生态保护状况与高质量发展规律,最后对黄河流域绿色发展提出了针对性建议,以期为黄河流域高质量发展提供借鉴与参考。

基于TOPSIS和GM(1,1)模型的黑河流域水资源安全状态分析及预测

为精准评估与预测黑河流域水资源安全状况,综合选取反映该流域水文动态及社会经济特征的指标集,采用熵权法对各项指标客观赋权,再应用熵权-TOPSIS模型对水资源安全态势进行量化排序,并采用GM(1,1)模型预测未来安全趋势,为流域水资源管理提供决策支持。结果表明:该流域水资源安全经历了不安全期(2001—2006年)、临界安全期(2007—2012年)以及相对较安全期(2013—2021年)三个发展阶段。预测分析指出,到2028年,黑河流域水资源安全指数预计将稳步提升至安全范畴。

智慧水利理论体系与数字孪生流域虚拟模型研究成果述要

智慧水利是水利高质量发展的显著标志之一。围绕智慧水利理论体系不完善、流域映射精准度不高、模型精度不高、决策支撑程度低等问题,建立了由智慧流域基础理论、数字孪生流域基础理论和智能水网理论框架组成的智慧水利理论体系,研究了由数字孪生感知节点模型、数字孪生降水遥感模型、数字孪生蒸散发遥感模型、数字孪生土壤水遥感模型、数字孪生水体遥感模型、数字孪生地下水遥感模型、数字孪生水质遥感模型组成的数字孪生流域感知模型,构建了由数字孪生流域水文模型、数字孪生水动力水质模型、数字孪生动态调控模型、数字孪生虚拟仿真模型、数字孪生协同决策模型、数字孪生并行组合模型等组成的数字孪生流域虚拟模型。研究成果可为我国智慧水利建设提供理论基础和技术支撑。

甘肃省渭河流域山地露地韭菜生产技术

露地韭菜种植是最传统、最普遍、最经济的韭菜生产方式。甘肃省渭河流域川水地资源稀缺,浅山半干旱、二阴山区的梯田连绵壮观。武山县现代农业产业园技术团队在海拔1700 m的四门镇咀儿村西梁山地开展露地韭菜栽培示范及推广,综合运用新品种引进、配方施肥、机械深耕、节水灌溉、病虫害综合防控等技术,集成了操作性强,易被群众接受的山地露地韭菜生产技术,并在山旱地栽培实践中推广应用,每1hm^(2)平均产量达到60000 kg,产值超过25万元,创造了良好的经济效益和社会效益。该技术在巩固拓展脱贫攻坚成果和乡村振兴有效衔接中发挥了产业带动作用。

湖北省流域综合治理和统筹发展规划探讨

省级流域综合治理和统筹发展规划是统筹发展与安全的综合性规划、寻求多目标平衡的系统性规划、引导全域有序布局的空间性规划。梳理省级流域综合治理和统筹发展规划的内涵及作用,结合湖北省流域综合治理和统筹发展规划编制实践,提出根据省情特点和承担的国家安全与发展责任,以流域综合治理为基础,严守水安全、水环境安全、粮食安全、生态安全4类安全底线;以“四化同步”发展为路径,推动高质量发展;强化交通区位、科教资源等比较优势,完善要素支撑体系;绘制规划“一张蓝图”,实现空间有序布局;建立“两张清单”,实现规划有效考核等。以综合性规划为引领,探索加强省级规划统筹的方法,为提高省域治理体系和治理能力现代化提供经验借鉴。

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”。

“双碳”目标下流域生态修复的法律规制转型

为实现“双碳”目标,我国已初步形成自上而下的国家政策体系与制度安排,启动法律规制体系的气候变化应对转型。流域是社会经济生态的综合系统,在减缓与适应气候变化中具有重要功能。目前流域生态修复形成基于环境保护义务的行政修复与个体担责的司法修复两条进路,但受还原主义规制逻辑影响,流域生态修复法律规制体系不仅与流域整体性特征冲突,行政修复与司法修复也相互割裂,且司法修复有倒置成为主导的趋势,忽略了行政机关的核心修复职责。为契合“双碳”目标对过程与结果的双重要求,明确行政权与司法权的功能定位,流域生态修复需要从立法目的、规划目标、修复标准以及规制逻辑等方面转型,激活流域气候变化调节功能,实现绿色低碳发展。未来应通过行政主导、司法补足的地位分配实现流域生态修复与固碳增汇的衔接,进行气候变化适应性调适,并协调生态修复与发展权的关系,积极回应气候变化损失与损害,打造气候变化背景下流域保护的中国方案。

海河“23·7”流域性特大洪水防御启示与对策——以永定河为例

在极端天气常态化的背景下,流域应具有承受、化解和抵御洪涝和干旱灾害的韧性。分析了海河“23·7”流域性特大洪水的特点,在此基础上,阐述了此次洪水过程中永定河流域综合治理各项措施发挥的作用、存在的问题,按照建设韧性流域的要求,对提升永定河流域防洪能力提出建议。

永定河流域生态补水绩效分析及生态调度方案评估

为分析生态补水对河道内生态需水量的满足程度,以永定河流域三家店以上流域为研究区域,利用流量历时曲线法计算了不同需求条件下的河道内生态需水量,明确了现状水文条件下的河道生态缺水程度,评估了2019年和2020年生态补水过程中河道主要断面收水率及沿途损耗的空间分布规律,定量评估了生态补水对官厅水库入库流量的贡献,构建了生态水量调度模拟模型,通过对不同生态补水情景河道生态水量调度过程模拟分析,推荐了合理的生态补水调度方案.结果表明:现状永定河山区主要控制断面生态水量处于较为严重的亏缺状态,尤其是山区总控制站三家店缺水率达97%,沿途输水损耗率变化范围为(0.94%~5.38%)/10 km,且呈现上游至下游河段依次减少的规律,收水率与上游补水量呈正相关关系,构建的生态水量调度模型在两个断面率定期和验证期纳什效率系数为0.67~0.96,能够反映永定河河道生态补水过程的水流运动.根据不同情景河道生态水量调度过程模拟结果,为达到低生态流量需求目标,可采用生态补水情景方案4;为达到高生态流量需求目标,可采用生态补水情景方案5.研究成果对认识跨流域调水影响下中国北方季节性河道的生态流量恢复过程具有重要的科学意义,可为面向生态水量恢复目标的永定河跨流域调水与流域内生态补水方案制定等提供科技支撑.

气候变化背景下赣江流域复合高温干旱事件时空演变特征

【目的】在气候变化背景下,全球多区域复合高温干旱事件频率与强度呈现增加趋势。系统揭示赣江流域复合高温干旱事件的时空演变特征,为灾害风险防范提供参考。【方法】采用1961—2021年的日最高温度和表层土壤含水量数据,评估赣江流域热浪、农业干旱和复合高温干旱事件的时空变化趋势,对比分析复合高温干旱事件与单独极端事件的特征差异。【结果】结果表明:赣江流域农业干旱事件频次呈下降趋势(-0.027场/10 a),热浪事件及复合高温干旱事件的频次呈上升趋势(0.084场/10 a、0.013场/10 a)。与1961—2000年相比,2001—2021年赣江流域农业干旱的发生频率在北部大部分区域有所下降,南部地区大部分区域有所增加;热浪事件的发生频率在全流域均呈增加趋势;复合高温干旱的发生频率在东北部有所下降,南部显著上升。与单独热浪事件和单独农业干旱事件相比,复合高温干旱下的热浪事件历时和烈度分别增加16.87%和26.25%,农业干旱事件历时和烈度分别增加10.65%和26.86%。【结论】赣江流域南部地区复合高温干旱事件发生频率显著增加;相比于单独的极端事件,复合高温干旱事件的危险性有所增强,未来应加强该区域的复合高温干旱风险防范能力。

海河“23·7”流域性特大洪水蓄滞洪区泥沙淤积分析

为探究海河“23·7”流域性特大洪水过程中蓄滞洪区泥沙淤积特征,评估受灾情况,基于实地淤积调查和高分遥感影像,计算淤积厚度空间分布,并结合DEM数据估算蓄滞洪量和蓄滞洪区利用率。结果表明:淤积厚度插值的均方根误差E_(RMS)为1.32,纳什系数E_(NS)为0.78,蓄滞洪量计算的E_(RMS)为0.75,E_(NS)为0.92,证明研究计算方法可行,计算结果可靠;8个蓄滞洪区共蓄洪24.63亿m^(3),蓄滞洪区利用率约为36.90%,平均淤积厚度为2.60 cm,总淤积量达7.67×10^(7) t;海河流域洪水含沙量约31.14 kg/m^(3),其中大清河系和永定河系的洪水含沙量达到过去20 a平均含沙量的20~40倍;此外,研究发现海河流域西部和北部山地的淤积情况更严重,较早启用的、位于上游的蓄滞洪区淤积量更大。