防洪综合治理对小清河流域幸福状况的影响

[目的]明确防洪综合治理工程对河流幸福状况提升的影响,提升幸福河建设水平,为山东省河流幸福河评价与建设提供理论依据。[方法]本研究以小清河为研究对象,从水安全、水资源、水环境、水生态和水文化5个准则层选取20个评价指标,建立了基于“目标层-准则层-指标层”的多层次幸福河评价指标体系,并进行幸福状况评价,识别了阻碍幸福河建设的主要障碍因子。运用基于层次分析法和反熵权法的组合赋权法分别确定了城区段和乡村段的指标权重,采用河流幸福指数进行幸福河评价,并通过障碍度筛选影响幸福河建设的主要障碍因子。[结果]①城区段以水域面积保留率的权重最高,乡村段以堤岸防洪标准达标率占比最高。②治理前城区段和乡村段幸福状况分别为幸福和一般偏下等级,治理后幸福状况均得到提升,城区段保持幸福等级,乡村段提升为一般偏上等级。③从准则层来看,影响城区段幸福河建设的主要障碍因子为水资源准则层,影响乡村段的主要障碍因子主要集中在水安全、水资源和水文化准则层。[结论]未来提升河流幸福状况需通过水库蓄水、调水等工程措施提高水资源供水能力,保持河道行洪畅通性和河势稳定,以保障河流防洪安全。

济南市小清河流域景观格局演变及其水文情势响应分析

为探究流域景观格局演变及其对水文情势的影响,以济南市小清河黄台桥以上流域为例,基于流域内1960~2020年逐年土地利用数据及实测径流资料,运用GIS、Fragstats、生态环境流量组成分析、不均匀系数等分析方法开展景观格局与水文情势的演变分析,并利用相关性分析方法探讨水文情势对流域景观格局的响应。结果表明,1960~2020年间,流域内建设用地面积急剧增加,景观斑块呈现单一化、规整化演变趋势;10个景观指标中,LPI、PLAND、CONTAG、CONNECT与3个水文情势指标关系最为密切,且均呈正相关关系,其次为PD、ED、LSI、SHAPE_AM,且呈负相关关系;城市化快速发展带来小清河流域下垫面条件的剧烈改变,其中建设用地空间集中式发展是导致流域内景观斑块和水文情势变化的主要原因。

山东省小清河流域2022年“7.12”“10.4”最大洪峰调度分析

2022年主汛期,山东省小清河流域出现了强降雨过程,干流发生1967年以来最大洪水,水利部门实施大中型水库、拦河闸坝的水工程联合调度,通过精准测报、精准调度,成功防御了洪水。为科学防御小清河流域暴雨洪水灾害,减少生命财产损失,对小清河2022年“7.12”“10.4”暴雨洪水进行调查研究,分析暴雨洪水过程、暴雨洪水特性、干流节制闸及水库群调蓄过程,摸清暴露出的突出问题及薄弱环节,提出防汛抗洪工作建议及对策,为该流域今后洪水防御和防汛调度决策提供参考。

小清河流域抗生素污染分布特征与生态风险评估

利用固相萃取、高效液相色谱-串联质谱法(HPLC-MS/MS)检测小清河流域地表水中4类抗生素的残留水平,分析其分布特征,结合土地利用类型探讨其可能的污染源,并通过计算风险商(RQs)来进行生态风险评估。结果表明:小清河流域地表水有13种抗生素检出,其中大环内酯类抗生素和甲氧苄啶的检出率为100%;20个采样点的大环内酯类、喹诺酮类、磺胺类和磺胺增效类的质量浓度范围分别是2.18~84.9、nd^1600、nd^845、1.88~3900 ng·L-1。高浓度的大环内酯类和喹诺酮类抗生素主要集中在人口密集区下游,在水产养殖密集的下游区域检测到较高浓度的磺胺类和磺胺增效药甲氧苄啶,表明生活污水和水产养殖废水仍是小清河流域抗生素污染的主要来源。生态风险评估结果显示,13种抗生素中处于高风险等级、中等风险等级、无风险等级的比例分别是38.5%、23.1%、38.5%,表明小清河流域部分水体抗生素污染具有较高的生态风险。

小清河流域氮磷时空特征及影响因素的空间与多元统计分析

选取山东小清河流域为研究区,在2012—2013年汛期和非汛期的水质监测基础上,应用主成分分析(PCA)和聚类分析(CA)等多元统计方法识别流域不同形态氮磷浓度的时空分布特征,结合空间分析和相关分析方法辨析集水区不同土地利用方式对氮磷输出的影响。结果表明:流域氮污染严重,其中总氮超标率达100%。氨氮、磷酸盐浓度汛期显著高于非汛期,硝态氮浓度则非汛期显著高于汛期(P<0.05)。以总磷、总溶解态磷为主要指标的主成分Z1对水质变化的贡献率接近50%,以总氮、氨氮和硝态氮为主要指标的主成分Z2对水质变化的贡献率接近20%。总氮、总磷、氨氮、磷酸盐和总溶解态磷浓度与集水区城市和工业建设用地的面积比例呈显著正相关(P<0.05);硝态氮浓度与耕地面积比例呈显著正相关,与草地、林地面积比例呈显著负相关(P<0.05)。空间上按氮磷分布特征不同子流域被划分为3类:第1类和第2类主要集中在干流及北部平原区,沿途接纳点源排放,氮磷浓度总体较高且空间差异较大;第3类流域主要位于南部山区,建设用地比例较小,污染程度相对较低。

山东小清河流域湖泊的环境变迁

小清河流域为西起济南 ,东至渤海湾 ,南缘泰鲁沂山地北麓 ,北界黄河之间的区域。在史前及历史时期 ,小清河流域湖泊广布 ,在地层沉积记录和古文献记载中均得以证明。这些湖泊形成于早全新世 ,在中全新世达到鼎盛 ,晚全新世以来湖泊逐渐衰退与消亡 ,如原来存在的鹊山湖、浒山湖、清水泊等湖泊 ,这在古文献中也多有记载 ,现已在平原上消失。本文着重对麻大湖、锦秋湖、白云湖等的历史演变进行了探讨。通过查阅历史文献、地层剖面分析、地名考证等多种途径和方法对小清河流域的湖泊消失的原因进行了研究和分析。认为在气候变干的大背景下 ,湖泊消失的原因主要有两个 :一是黄河泛滥所造成的小清河流域的泥沙淤积 ;二是疏浚河道、围湖造田、过渡利用水资源等人类活动的影响。研究本区湖泊的形成与消亡 ,对恢复古环境。

鲁北小清河流域土壤中元素分布特征及环境质量评价

对鲁北小清河流域表层和深层土壤样品进行系统采集,分析土壤中元素全量和有效态含量,利用地球化学方法研究元素在土壤中的丰缺和分布规律,认为Se、Pb、Hg在表层土壤中明显富集,与地表污染有关。通过对表层土壤中元素有效态含量和重金属全量的研究,对区内土壤质量和土壤环境质量进行评价,结果表明区内土壤中除Mo、B、Mn出现大面积缺量区外,其他元素均在适量区以上,土壤质量良好,营养水平较高;单元素土壤环境质量除Cr、Hg、Cd出现小范围的严重污染区外,其他元素未出现严重污染区,土壤环境质量较好,但多因子综合环境质量评价起始污染以上的面积已接近70%,应予以重视。

基于GIS的济南小清河流域生态敏感性分析与评价

以济南小清河流域为研究区域,通过选择有代表性的生态影响因子,采用GIS技术和层次分析法对小清河流域进行生态敏感性分析,为小清河流域生态环境保护和开发利用提供依据。结果表明,济南小清河流域生态敏感性在空间分布上呈显著差异,敏感区主要分布在小清河上游、干流、玉清湖水库及其周边、白云湖以及南部山区,面积约487.0km^2,占流域面积的18.1%;轻度敏感区主要分布在敏感区外围,面积约1 173.7km^2,占流域面积的43.7%;不敏感区主要分布在平原区,距离水体一定范围以外的区域,面积约1 025.4km^2,占流域面积的38.2%。济南小清河流域总体生态敏感性一般,以轻度敏感性和不敏感性为主。

小清河流域畜禽养殖结构变化及其粪便氮素污染负荷特征分析

在分析小清河流域1991—2007年间畜禽养殖总量和结构变化态势的基础上,估算该流域畜禽养殖粪便总量和氮素污染负荷量及其空间分布特征。结果表明:该流域畜禽养殖粪便量(以氮含量为标准的猪粪当量计)呈现增加-下降-增加-下降的趋势,基本上是随着畜禽养殖总体数量的变化而变化。小清河流域上游地区畜禽养殖产生的粪便量最大,约占整个流域地区的58%,对小清河流域氮素污染起到主要作用。该流域畜禽粪便平均氮素污染负荷为116 kgN.hm-2,但流域各县粪便氮素污染负荷量则差异较大。负荷量大的县(区)主要集中在小清河流域的上游地区(槐荫区除外),其氮素污染负荷均高于250 kgN.hm-2欧盟的最高限制标准,尤其是历下区和天桥区的氮素污染负荷最为突出,对小清河流域水体环境影响极大。

基于复杂网络的小清河流域土地利用/覆被变化研究

将复杂网络研究的理论和方法引入到小清河流域LUCC(土地利用/覆被变化)研究中,以1984—2010年小清河流域土地利用/覆被变化转移矩阵作为网络,通过度、介数和平均路径长度等统计指标,从系统整体的层面分析了地类演变模式,识别土地系统的关键地类,分析其整体的稳定性演变。结果表明,耕地是小清河流域主要的转出型地类,水域湿地和建设用地则是主要的转入型地类;耕地是系统的关键地类,流域的LUCC过程主要围绕耕地展开。流域土地系统的稳定性较弱,且总体上表现出下降趋势。

改进的SCS模型产流参数在小清河流域的率定

根据济南市小清河流域的雨洪资料,对初损Ia和流域潜在入渗量S进行了自动选优,并率定了计算S经验公式的参数。由产流计算结果可知,将改进的SCS产流模型应用于小清河流域产流计算的效果较好。

小清河流域无机氮非点源污染的量化研究

利用数学模型对小清河流域无机氮次暴雨径流污染和非点源污染年负荷进行量化分析。结果表明,流域次暴雨径流污染主要由农田非点源污染造成,而非点源污染年负荷不仅包括暴雨径流污染负荷,还包括非暴雨径流污染如水产养殖业和农村生活废水不定期排放造成的污染负荷;利用几场实测次暴雨径流污染物浓度加权平均值计算流域非点源污染年负荷会使计算结果偏小。此外,SCS和USLE模型在应用到下垫面复杂的流域时,其参数可通过数学率定确定,模拟结果表明可行。

基于SWAT模型的小清河流域总氮输出模拟研究

小清河流域工业和农业发达,点源和非点源污染均比较严重,致使河流总氮含量严重超标,对下游河口及莱州湾的水生态与环境产生了深刻影响。本文基于实测径流和总氮资料,对小清河流域SWAT模型进行了校准和验证,在此基础上,模拟和分析了流域2008-2013年总氮负荷的时空特征,并对其污染来源进行了甄别。研究结果表明:小清河流域总氮的年输出量与年径流量趋势总体一致,表现出明显的年际特征,总氮负荷多年均值为38.0×103t。空间上,各子流域的总氮输出量均较高,其中,位于农业发达的寿光市和章丘市、工企业较多的邹平县、人口密度大的济南市区等区域的子流域总氮输出量最高。流域总氮负荷主要来自非点源污染源,其中,农业施肥引起的氮素流失和畜禽养殖的污水排放对流域总氮输出的贡献分别为32.5%和29.5%,另外,工业和城镇污水的氮排放量也较高,分别占流域总氮输出量的19.4%和16.5%。为此,须结合点源和非点源污染源对小清河流域氮污染物进行总量控制和削减。

济南市小清河流域汛期降水时空演变规律分析

以济南市小清河黄台桥水文站断面以上流域内7个雨量站1977-2013年的逐日降水量长序列资料为基础,采用Mann-Kendall秩次相关检验法和5a滑动平均法分析流域汛期降水量的变化趋势,利用方差谱密度图法分析汛期降水量的周期成分,用有序聚类法识别和检验汛期降水量的突变成分,并利用R/S分析法对流域汛期降水量变化趋势进行预测。结果表明:济南市小清河流域各雨量站汛期降水量时间演变趋势一致,呈增长趋势;有明显的空间分布特征,符合中国降水分布的整体格局;流域7个雨量站汛期降水量未来变化趋势均为增长。研究成果为济南市水资源可持续开发利用和海绵城市建设提供了基础依据。

小清河流域水库群系统防洪联合调度模型研究

揭示出库群防洪调度中防洪权重随净雨量变化而变化的规律 ,并按照水库每时刻预留防洪库容加权总和最大的准则 ,建立了水库群系统防洪联合调度的线性规划模型 ,采用改进的仿射变换法进行求解 ,并在小清河流域的水库群系统调度中加以应用。实例结果证明了该模型及其求解方法的合理性和可行性。

小清河流域的防洪问题及对策

简要介绍了小清河流域的基本概况及防洪意义,分析了小清河流域目前的防洪现状及存在的问题,并提出了解决对策:加大对干流和主要支流的治理,对病险水库进行处理,加强滞洪区建设,加强水土保持工作,建立流域洪水预报系统和防洪决策支持系统,以及加强滞洪区管理和防治保护区法规建设等.

小清河流域的水污染治理

从小清河流域的现状出发 ,对其水质污染状况进行了分析评价 ,阐述了小清河水污染治理的必要性和迫切性 ,提出了水污染综合治理的主要对策与措施 .

小清河流域土地利用变化及其对生态系统服务价值的影响

基于多时点遥感影像解译数据,研究了小清河流域1984-2010年以来的土地利用/覆盖变化,并借助于生态系统服务价值理论,估算了研究区土地利用/覆盖类型变化对生态系统服务功能价值的影响。结果表明,该流域耕地和建设用地是主要的土地利用类型,近26年来耕地一直呈减少趋势,建设用地持续增加。研究期内生态系统服务价值总体呈下降趋势,损失幅度为25%。耕地、水域和林地是生态系统服务价值构成中贡献最大的3种土地利用类型,而废物处理、土壤形成与保护、生物多样性保护和气候调节是生态系统价值构成中最主要的系统服务功能单项。

基于RS和GIS的小清河流域生态环境质量综合评价研究

流域生态环境质量对于流域可持续发展具有重要影响．借助RS和GIS技术获取土地利用数据，并以此为评价主要基础数据，通过生物丰度指数、植被覆盖指数、水网密度指数、水土保持指数和污染负荷潜力指数五个评价因子建立综合指数评价模型，对小清河流域1984-2010年生态环境质量进行分析评价．结果表明流域生态环境质量属于“一般”级别，生态环境总体有所改善，但仍需要继续加强流域生态环境保护力度，以促进流域可持续发展．

基于费效优化模型的小清河流域入海总氮污染物治理措施初步研究

本文以小清河流域的源区计量单元为研究对象,在分析每个源区计量单元的类型及超压情况的基础上,以费用最小化为目标函数、水质达标为约束条件,建立水污染治理措施费效优化模型,并应用于小清河流域。最终实现小清河流陆源TN污染物治理措施优化,既达到水质目标又兼顾公平、效率原则。计算结果表明,小清河流域需减少施肥量2 900t,污水处理系统需扩建6 300万m^3,从而小清河入海口总氮排放量可减少3 613t,其中通过施肥管理使污染物产生量减少2 916t,通过公共污水处理系统扩建增加工程削减量697t,所需的最低总工程投资15亿元。