沙颍河流域河南段产水量时空分布格局及未来多情景模拟

文章选取沙颍河流域河南段为研究区,采用InVEST模型对1990-2020年产水服务功能进行评估,并结合PLUS模型预测了2030年和2050年3种情景下土地利用变化特征及其产水服务未来演变趋势。研究结果表明:(1)1990-2020年,沙颍河流域河南段产水深度呈先增加后减少的趋势;垂直方向上,产水能力随着海拔的增加先降低后增加;空间上,产水能力呈东高西低的分布特征。(2)土地利用类型的产水能力由强到弱依次为未利用地、建设用地、耕地、草地、林地、水域,其中耕地和建设用地是研究区产水服务的主要地类,占总产水量的77%和18%。(3)3种情景下,到2050年研究区产水总量由高到低依次为:城镇发展情景、自然发展情景、耕地保护情景。该研究可为区域制定土地利用政策、水资源管理措施和国土空间治理方案提供支持。

沙颍河流域水资源集约利用水平测度及驱动因素分析

加快推进水资源利用方式由粗放用水向集约利用转变,是实现水资源高效合理利用的关键。文章以沙颍河河南段为研究对象,构建基于碳排放约束视角的投入产出指标体系,采用包含非期望产出的Super-SBM模型计算2013—2022年沙颍河河南段水资源利用效率,划分5个等级定量评估水资源集约利用水平,并结合Global Malmquist-lunberger指数法分析其动态演进特征。在此基础上,采用岭回归模型探讨不同因素对水资源集约利用水平的影响程度。结果显示,2013—2022年沙颍河河南段整体水资源集约利用水平基本处于“较高”;郑州、平顶山、漯河、周口和驻马店5个地级市的GML指数多年平均值大于1.0,全要素生产率整体处于上升状态;经济水平、人口密度是水资源集约利用的主要正向影响因素,经济结构是主要负向影响因素;水资源禀赋、用水结构对水资源集约利用水平的驱动作用存在空间异质性。基于水资源集约利用驱动因素分析,提出提升沙颍河流域水资源集约利用的措施建议。

二维电阻率成像法在沙颍河流域工程地质结构测绘中的应用

沙颍河流域地质结构比较复杂,研究区域的岩性包括冲积层、火山灰和花岗岩等。在研究区域发现的地质接触、断层和断裂带可以表明这个区域发生过的地质演变过程。为了研究这些重要的地质特征,二维电阻率成像方法得到进一步拓展和研究。该方法可以描绘出地质结构的地下图像。文章的研究包括对三条不同长度的独立调查线路的勘测。使用偶极子阵列和10m的电极间距进行调查。本研究的目的是确定地下地质接触情况,并确定接触带处是否存在断层或者断裂带。二维电阻率成像方法反演剖面的结果成功地表征了断层、接触面和裂缝等地质构造的类型。结果表明二维电阻率成像方法的结果可以用于绘制沙颍河流域的地质线形。

沙颍河流域主要参数与自然地理特征

沙颍河是淮河最大的支流,同时是污染最严重的支流。沙颍河流域人口密度大,工业化程度高,具有多闸坝、高污染、人类活动密集的典型特征。从目前的研究现状看,流域边界、面积、河流长度等主要参数尚无系统的梳理,基于自然地理分区的流域特征研究尚属空白。基于此,从地理学的角度,借助地理信息技术和统计学方法,结合实地调研,系统梳理流域主要参数;基于地形地貌、水文气象、土地利用和土壤数据,运用聚类分析、叠加处理等技术方法,将流域划分为3个一级自然地理区和13个二级自然地理亚区。在分区的基础上,对流域主要自然地理特征进行总结。研究成果对管理部门因地制宜地实行流域差别性管理具有重要的参考价值。

基于三维Copula函数的沙颍河流域水文干旱频率分析

为进一步研究水文干旱特征及其演变规律,选取沙颍河流域2个水文站1951—2008年逐月径流资料,采用游程理论提取水文干旱特征变量,选取4种对称Archimedean Copula函数和对应的非对称Archimedean Copula函数拟合干旱特征变量的联合分布并计算联合重现期和同现重现期。经拟合检验,Frank Copula对干旱特征变量二维联合分布的拟合效果最优,M3 Copula函数对三维干旱变量的联合分布拟合效果最优。干旱特征的单变量重现期值大于二、三维变量的联合重现期,小于二、三维变量的同现重现期。因此,Copula函数能够较好地拟合沙颍河流域水文干旱特征变量间的联合分布。

沙颍河流域平原区土壤氮空间分布特征及影响因素研究

在淮河上游重要支流沙颍河流域分布于不同土壤类型的77个代表样点进行表层及深层土壤样品采集,分析土壤氮组成、空间分布特征及其影响要素,以期为优化农业生产管理措施和保护水生态环境提供参考.分析结果表明：沙颍河流域表层土壤氮密度为0.02~0.42kg·m-2,80%以上区域处于0.20~0.30kg·m-2之间,平均值高于深层土壤,是土壤氮的主要赋存区域.有机质及降雨量是影响研究区域土壤氮累积的主要因素,富含有机质的冲洪积沉积区域的砂姜黑土表层平均氮密度较高,超过0.28kg·m-2;氮肥施用量大、水肥条件好、土壤有机质含量丰富的水浇地及地下水埋深较深区域表层土壤氮密度高;降雨量与表层土壤氮密度呈显著负相关（R2=-0.58,P〈0.05）,与深层土壤氮密度呈显著正相关（R2=0.69,P〈0.05）.

沙颍河流域行政单元的排污权初始分配研究

初始排污权的有效分配是排污权交易制度实施的基础,结合中国现行行政特征,以行政单元作为排污权初始分配主体开展排污权初始分配研究。具体是:以沙颍河流域为例,根据淮河水利委员会制定的沙颍河流域水功能区划及COD、氨氮限排总量要求,以COD、氨氮作为排污权初始分配的客体,通过等比例削减方法对沙颍河流域内的行政单元进行了排污权初始分配,得到了流域内各市县级行政单元的COD、氨氮初始排放权,并在此基础上从政策可行性、区域合作性及上下游城市的协调性等方面提出了开展排污权初始分配的若干建议。

基于农业非点源污染潜力指数系统的沙颍河流域非点源污染潜力评价和特征分析

基于GIS技术,利用农业非点源污染潜力指数系统(APPI)分析位于沙颍河流域的河南省西华县黄桥乡和西夏亭镇共46个行政村的农业非点源污染潜力和污染负荷的空间分布,识别优先控制区和优先控制因子,确定污染负荷来源类型。结果表明,总体而言,2010—2011年研究区主要污染因子为氮,主要污染源为农田养分流失,其次为畜禽养殖,分别占总污染负荷的52%和40%;大杨庄、张庄和前集是非点源污染发生的高风险区域和优先控制区域,APPI指数,单位面积氮、磷污染负荷和总污染负荷均位居所有行政村的前3位,畜禽养殖是造成这3个村污染较重的首要原因。

河南省沙颍河流域畜禽养殖污染负荷研究

为了解河南省沙颍河流域畜禽养殖业对环境的污染状况，在流域内平顶山、漯河、许昌、郑州、周口5市所辖区域选择猪、鸡、牛的典型养殖场，分季节采集污水和粪尿，进行化学需氧量（COD）、氨氮（NH3 N）含量检测，计算排污系数，结合各市耕地面积，估算畜禽粪便耕地负荷，采用畜禽粪便负荷警报分级方法评价畜禽养殖环境污染状况。结果表明：沙颍河流域内畜禽养殖量占河南省畜禽养殖总量的25.19％，畜禽个体排污系数以牛最大，其次是猪、鸡，流域内年产生畜禽污染物总量为7529.414万 t，各市畜禽污染物产生量大小依次为：周口、平顶山、许昌、郑州、漯河；流域内单位耕地面积平均畜禽粪便负荷为33.07 t/hm2，NH3 N 耕地负荷为43.47 kg/hm2；畜禽粪便负荷警报值在0.51～1.19，警报值级别为Ⅱ～Ⅳ级，其中以平顶山最为严重。说明河南省沙颍河流域内5市的畜禽养殖污染物已经对环境构成了不同程度的污染。

基于可调能力的沙颍河流域闸坝群低影响应急生态调度方案优选

保障流域关键断面的生态流量是维持河流生态健康的重要措施。鉴于闸坝下游断面应急生态流量事故频发及以往研究中多注重于水库的中长期生态调度模型优化,流域闸坝群低影响应急生态调度研究迫切需进一步完善,以沙颍河界首断面为示例断面,引入可调能力,量化了闸坝群通过调度水量进行下游生态补水的调控能力,构建了以保障关键断面生态流量为目标的沙颍河流域可调能力评价体系,并基于评价结果筛选出界首断面最优的低影响应急生态调度方案。结果表明,闸坝群可调能力的评估能有效地筛选出满足下游界首断面生态流量的最优低影响应急生态调度方案,为沙颍河流域应急管理提供借鉴。

传统饮食制作工艺传承的现状及发展建议——以沙颍河流域邓城猪蹄为例

传统饮食制作工艺是生活知识与技能类非物质文化遗产的重要组成,是一定区域内人们在生存、发展和适应环境过程中获取并传承的集体智慧,合理开发此类遗产对于推进区域社会治理、提高文化认同具有重要意义和价值。为了更好地传承和发展传统饮食制作工艺,从业者需要在内部严把质量关,外部积极与科研院校合作,借鉴现代企业管理制度,提高管理水平。

沙颍河流域水环境重金属污染特征及生态风险评价

为了研究沙颍河流域水环境重金属污染分布特征,于2018年7月采集了沙颍河流域40个样点的水样和表层底泥的样品,测定9种重金属(Cu、Zn、As、Hg、Cd、Cr、Pb、Mn和Ni)的含量.结果表明,沙颍河流域水体中9种重金属的平均含量分别为1.30、9.09、2.87、0.24、0.14、0.38、0.96、56.82、0.95μg·L^-1,其中Hg和Mn超过GB 3838—2002《地表水环境质量标准》,超标率分别为17.5%和5.0%.表层底泥中9种重金属的平均含量分别为23.38、86.62、10.72、0.14、0.34、55.26、24.01、536.99、30.79μg·g^-1,均超过了河南省土壤背景值,其中Hg和Cd的超标率高达90%和97%.内梅罗综合污染指数法表明沙颍河地表水各重金属污染程度为Hg>Mn>As>Ni>Cd>Zn=Pb=Cr>Cu,地表水有18%达到重度污染水平,主要污染物是Hg,其次是Mn.潜在生态风险指数法表明,沙颍河表层底泥各金属污染程度为Hg>Cd>Ni>As>Cu>Pb>Cr>Zn>Mn,其中Hg和Cd是最主要的生态风险贡献因子.总体而言,表层底泥的污染较地表水污染更为严重.聚类分析方法把沙颍河流域水体污染源大致分为3类.地表水中,Hg和Mn相关的污染源主要为金属矿山冶炼、塑料电池、电子工业等行业的废水排放,底泥中与Cd相关的污染源主要为冶炼、加工排放的废水.与Hg相关的污染源主要为金属矿山冶炼、电力、化学原料及化学品制造、机械制造、造纸等行业.

沙颍河流域水体中溶解性有机质(DOM)的荧光光谱解析

应用三维荧光光谱技术(EEMS),研究了沙颍河流域水体中溶解性有机质(DOM)的荧光光谱特征,并探讨了沿岸生态系统对水体中DOM的性质及来源的影响.结果表明,沙颍河流域水体DOM均存在类色氨酸、类酪氨酸、可见光区和紫外光区类腐殖质4种荧光峰,其中贾鲁河水样中类蛋白与类腐殖质含量均最高.相关性分析显示,沙颍河流域干流和各支流的A、C峰代表的类腐殖质组分均存在共源性.荧光参数分析显示,沿岸土地利用类型以林业为主的澧河水体的DOM陆源性更强,腐殖化程度相对较高;其余各支流受两岸农田及人为排放的影响,水体具有明显的自生源特征,且新生DOM含量较高.贾鲁河荧光特征显示了其水体受人为干扰比较大.

沙颍河流域浮游动物群落结构空间变化特征与水质评价

为了解沙颍河流域浮游动物的群落结构及水质状况,于2016年秋季对该流域设置了20个采样点,进行浮游动物群落结构调查,并利用生物多样性指数对水质进行评价。结果显示:沙颍河流域共检测出浮游动物36属78种,其中轮虫20属60种、枝角类10属12种、桡足类6属6种;浮游动物优势种主要为长肢多肢轮虫(Polyarthra dolichoptera)、裂痕龟纹轮虫(Anuraeopsis fissa)、角突臂尾轮虫(Brachionus angularis)、萼花臂尾轮虫(B.calyciflorus)、曲腿龟甲轮虫(Keratel Ia valga)和象鼻溞(Bosmina sp.);浮游动物密度和生物量最大值出现在沙颍河流域上游,且从上游至下游,生物量和密度的空间变化趋势相一致,大致呈现逐渐降低的趋势;检测位点Shannon-Wiener多样性指数的范围为1.03—3.51,Pielou均匀度指数的变化范围为0.26—0.70。综合分析各采样点的种群和多样性指数反映出沙颍河流域上游水体污染较为严重,中下游水体为中度污染。水质总体呈现出中度-重度污染。

沙颍河流域水环境中多环芳烃污染及风险评价

为了研究沙颍河流域上覆水与表层沉积物中多环芳烃(PAHs)的空间分布、来源与生态风险,2018年7月对沙颍河流域30个采样点的上覆水与表层沉积物中16种PAHs使用气相色谱/质谱技术(GC/MS)进行调查研究。结果表明,在上覆水与表层沉积物中ΣPAHs的浓度范围分别为:356.60~2275.04 ng·L^-1、64.27~11433.63 ng·g^-1,平均浓度分别为1051.23 ng·L^-1、965.77 ng·g^-1;各支流上覆水中PAHs含量呈现贾鲁河>颍河>沙河>澧河趋势,表层沉积物中PAHs含量呈现沙河>澧河>颍河>贾鲁河趋势,上覆水与表层沉积物中均以4~6环高环多环芳烃为主,与国内外其他河流相比沙颍河流域上覆水中PAHs处于较高污染水平,表层沉积物中PAHs污染水平相对较低;来源分析表明沙颍河流域上覆水与沉积物中多环芳烃主要来自高温燃烧源;生态风险评估表明上覆水中荧蒽(Fla)、芘(Pyr)、苯并[a]蒽(BaA)、苯并[b]荧蒽(BbF)、苯并[a]芘(BaP)、茚并[1,2,3-cd]芘(IcdP)和苯并[g,h,i]苝(BghiP)等PAHs单体为高风险多环芳烃单体,高分子量多环芳烃(4~6环)对生态风险贡献最大,沙颍河流域上覆水中PAHs属于高风险水平;沉积物中各PAHs单体的浓度除点位S27外均未超过效应区间中值(ERM)与频繁效应浓度值(FEL),表明沙颍河流域沉积物中PAHs潜在生态风险发生概率并不高。

地下水硝酸盐特殊脆弱性评价:以沙颍河流域为例

特殊脆弱性评价是地下水污染防治的基础。该文以地下水硝酸盐污染典型区—沙颍河流域为研究区,基于地下水硝酸盐污染成因分析,建立了以地下水埋深(D)、净补给量(R)、含水层富水性(A)、土壤类型(S)、地形坡度(T)、包气带介质类型(I)、污染物输入强度(P)、土壤有机质含量(O)为指标体系的DRASTIPO评价模型,采用主成分-因子分析法确定指标权重,并对浅层地下水硝酸盐特殊脆弱性进行了评价。2013年8月在研究区采集浅层地下水样品48组,通过分析采样点特殊脆弱性指数与地下水NO3-浓度之间的相关性,相关性系数R2为0.714,表明该评价模型是可靠的。

厚土上流动沉淀:沙颍河流域“文化汇聚”现象解读

沙颍河流域位居中原腹地,总面积近4万平方公里、人口3000余万。流域内文化遗存众多,从裴李岗文化到龙山文化均有遗址发现;非物质文化遗产丰富多彩,有人类起源神话、担经挑舞蹈、淮阳泥泥狗、普遍的庙会习俗等。沙颍河流域深厚的历史文化积淀以及受航运、黄河夺淮入海引发的灾害等因素影响,在沙颍河流域形成了颇具地域特色的东西南北交流沉淀而成的"文化汇聚"现象--如伏羲人祖传说、王莽撵刘秀传说、"沙河调"等;出现了多处"多神信仰聚集地现象",如雾烟山、女娲城等;出现了汇聚南北食材的胡辣汤等"综合性"饮食文化;浓郁地域特点的作家群现象;等等。此种现象无疑与自然生态环境及其社会历史演进息息相关,最早的农耕定居水利社会孕育了灿烂的文化,便利的航运带来南北文化的交流,多灾的环境与长期的国家非优先管理,造成了非主流文化的沿袭。因此,在当今的文化生态建设中,应以价值追求为目标积极开展文化建设活动。

沙颍河流域河南段生态系统服务价值及影响因素评估

为提高沙颍河流域河南段生态系统服务水平,推动区域高质量发展,采用当量因子法、热点分析法、地理探测器模型评估沙颍河流域河南段2000—2018年生态系统服务价值(ESV)时空分异特征及影响因素。结果表明:耕地、草地、林地面积减小,城镇与农村居民点面积大幅度增大,耕地转出面积占总转出面积的57.71%,是其他土地利用类型转入的主要贡献者;研究区总ESV值随时间变化整体呈先增大后减小趋势,生态系统服务高值区范围缩小,主要分布在流域西部、北部;生态系统服务低值区范围扩大,主要分布在流域中部、东部,生态系统服务高值区、低值区空间集聚明显;生态系统服务价值增加的原因主要是耕地转水域、耕地转林地,减少的原因主要是林地转耕地、水域转耕地、耕地转城镇与农村居民点;生态系统服务价值空间分异受多因子的共同影响,其中人为干扰指数的影响最大,与各因子的交互作用最显著。下一步须严格限制林地、水域向耕地与建设用地转化,加强对生态用地的投入与管护,开展生态修复及流域生态补偿,以期改善生态环境,提高生态系统服务价值。

沙颍河流域硝基苯水质基准推导及生态风险评估

沙颍河流域是淮河流域上游污染问题突出、污染贡献大的流域之一。针对沙颍河流域缺乏对硝基苯水生生物水质基准深入研究的问题,选择了硝基苯开展沙颍流域本土生物毒性试验,推导了沙颍河流域硝基苯的水质基准,并对沙颍河流域硝基苯实际暴露浓度进行了生态风险评估。结果表明,硝基苯对秀丽白虾、霍甫水丝蚓、黄颡鱼和河蚬96 h半数致死浓度(96 h-LC50)分别为45.436、178.299、17.397和119.069 mg·L^-1;秀丽白虾和黄颡鱼28 d无可观测效应浓度(NOEC)分别为2.858 mg·L^-1和3.429 mg·L^-1;28 d最低可见效应浓度(LOEC)分别为5.144 mg·L^-1和6.173 mg·L^-1;黄颡鱼28 d的20%效应浓度(EC20)为4.538 mg·L^-1。采用物种敏感度排序法(SSR)获得沙颍河流域硝基苯急性基准值(CMC)和慢性基准值(CCC)分别为0.007 mg·L^-1和0.002 mg·L^-1。使用层级风险评估方法(商值法、安全阈值法和联合概率曲线法)对沙颍河流域地表水的硝基苯进行了风险评估,3种方法风险评估结果一致,沙颍河水体中硝基苯对沙颍河水生生物基本没有风险。研究结果为构建沙颍河硝基苯的水质基准以及管理提供参考。

沙颍河流域水资源配置思路与计算模型

针对沙颍河流域水资源供需矛盾日益突出问题,根据沙颍河实际情况,提出了沙颍河流域水资源配置原则及流程,基于MIKE BASIN软件建立了沙颍河流域水资源配置模型,利用该模型对2015—2016年沙颍河流域河南段进行水资源配置计算。结果表明:水资源配置前,在生态流量保证率为100%的情况下,除中牟断面以上区间,其他区间均存在不同程度的缺水情况;根据模型水量配置结果,从颍河等处向郑州、开封等缺水城市调水的方案,可缓解流域河南段整体缺水状况,说明该模型可有效地进行水资源配置。