基于PSR模型的准格尔旗生态安全评估研究

准格尔旗地形地貌复杂,受气候干旱、过度放牧、过度开发矿产资源等自然因素和人类活动影响,准格尔旗生态环境脆弱,是黄河流域内蒙古段典型生态脆弱区。利用准格尔旗2000—2019年的社会统计数据、landsat TM/OLI遥感影像数据,采用PSR模型建立准格尔旗生态安全评价指标体系,采用灰色关联度模型筛选出影响准格尔旗生态安全的主要驱动因素,并进行了准格尔旗生态安全预测。结果表明:准格尔旗生态安全综合指数呈增大趋势,生态安全程度为临界安全,说明生态安全状况得到改善;生态安全状况变化与区域第二产业占比、年均气温、城市面积、人口规模及恩格尔系数的变化密切相关;准格尔旗生态安全预测显示2020—2029年生态安全状况将有所改善。

鄂尔多斯市黄河流域旗县生态安全评价

黄河流域生态环境脆弱,水土流失严重,诊断其生态安全状态及主要驱动因素对促进流域高质量发展具有重要意义。本研究利用鄂尔多斯市黄河流域旗县2010—2020年社会统计数据和遥感影像数据,选取19项评价指标,利用“压力—状态—响应”(press-state-response,PSR)模型建立黄河流域旗县生态安全评价指标框架,采用灰色关联度模型计算出关键驱动因素,并实现其后未来5 a生态安全演变趋势预测。结果显示:①2010—2020年鄂尔多斯市黄河流域旗县达拉特旗、准格尔旗和鄂托克旗生态安全综合评价指数均呈现上升趋势,杭锦旗生态安全指数呈先上升后下降趋势,生态安全等级均波动于临界安全状态,说明该区域流域生态系统安全状况有所改善;②研究区生态安全动态变化与区域人口数量、城镇化率、草地面积、水资源面积、恩格尔系数和第三产业比重变化有紧密联系;③各旗县生态安全预测模型结果显示未来5 a该地区生态安全指数均呈现增长趋势。最后基于上述结果提出了相关政策建议,以期为鄂尔多斯市黄河流域生态管理及风险防控提供定量参考和决策依据。

流域土地利用与景观生态风险响应关系研究

以嫩江中游内蒙古段为例,深入分析流域2000~2020年土地利用格局时空演替特征,构建流域景观生态风险评价模型,识别20a间流域景观生态风险时空变化特征,揭示流域土地利用格局与景观生态风险响应关系.结果表明:嫩江中游内蒙古段土地利用类型以有林地为主,20a间土地利用格局总体转变不大,但天然有林地下降、湿地萎缩明显,旱地减少、水田增加,人工水库坑塘增加显著,流域景观生态风险高值区主要集中在绰尔河和罕达罕河下游,20a间景观生态向高风险转化最为显著的类型为水库坑塘,由2000年的8.90%上升为2020年的53.99%,景观生态高风险区面积占比最高的为水田,其次为旱地、城镇用地、农村居民点和其他建筑用地,景观聚集的态势变化较小,同时也表现出高风险集聚区增加和低风险集聚区减少的趋势,景观生态风险高-高集聚区中面积占比最高的土地利用类型为水田,占整个集聚区面积的33.26%,流域中水田、水库坑塘等人工土地利用类型不仅从景观生态风险等级还是集聚性上均高于其他土地利用类型.本研究不仅揭示了流域20a间土地开发利用格局特征,同时识别出对于增加流域景观生态风险的土地利用类型,为流域后续产业结构调整、深化生态环境保护提供有力支撑.

内蒙古圪秋沟流域不同林分类型对土壤养分含量的影响

【目的】为探明不同林分类型对圪秋沟流域土壤养分的影响。【方法】于2013~2021年在准格尔旗圪秋沟流域以8a生的樟子松林、山桃林、油松林、杨树柠条混交林、油松侧柏混交林和沙棘山杏混交林以及未种植植物的对照区域(CK处理)7个样地为研究对象,测定不同林分类型不同土层深度的土壤有机碳、全氮、速效磷和速效钾含量,研究其土壤养分含量变化规律,探讨不同林分类型与土壤改良的效应关系。【结果】与CK处理相比,0~20 cm和20~40 cm深度不同林分类型土壤有机碳含量提升了11.11%~53.55%和9.91%~49.56%、土壤全氮含量分别提升了4.86%~54.15%和10.38%~59.73%、土壤速效磷含量分别提升了36.84%~160.53%和45.71%~117.14%、土壤速效钾含量分别提高了12.32%~67.95%和19.50%~66.32%。【结论】8 a生不同林分类型均在不同程度上提升了土壤养分水平;与杨树柠条混交林、油松侧柏混交林和沙棘山杏混交林相比,樟子松林、山桃林、油松林对土壤养分含量提升效果最好。今后可在保证森林生态平衡前提下,适当在圪秋沟流域加大对上述三种林分类型的种植力度。人工林的种植对圪秋沟流域土壤改良具有积极作用,为碳中和背景下人工林土壤养分循环研究和圪秋沟流域人工林选育提供了一定参考依据。

基于空间均衡的水资源合理配置研究

水是经济社会发展的基础性、先导性、控制性要素,水的承载空间决定了经济社会的发展空间,而水资源短缺且空间分布不平衡的矛盾在我国北方地区尤为突出。研究引入“空间均衡”治水思路,在传统水资源配置基础上,加入空间均衡的目标函数与约束条件,构建以空间均衡、经济、社会、生态环境为目标函数,以空间均衡、可供水量、变量非负为约束条件的水资源双层多目标配置模型,并采用改进遗传算法进行求解。将模型应用于内蒙古自治区通辽市科尔沁区进行水资源合理配置研究。结果表明:规划年水资源空间均衡水平明显提高,2025年水资源总体空间均衡度由现状年的0.40提高到0.71,空间均衡水平达到较均衡等级,2030年水资源总体空间均衡度将继续提高至0.83,达到基本均衡等级。本研究更新了水资源配置思路,可为科尔沁区水资源精细化管理提供技术支撑,也可为我国北方干旱地区开展水资源规划配置工作提供参考和借鉴。

煤-水协调共采全生命周期影响因子研究

煤-水协调共采对维持西部矿区生态平衡、缓解区域水资源短缺具有重要意义,亟需通过揭示我国西部矿区煤-水协调共采的影响因子及其作用程度,为矿区水资源保护与生态文明建设提供参考。提出了一种基于全生命周期理论的煤-水协调共采的影响因子研究方法,按照煤炭开采对地下水系统的不同扰动程度与由此引发的其他生态互馈反应,将煤矿开发周期划分成3个阶段,在此基础上总结了各阶段的影响特点。通过分析部分井工开采煤矿开发现状与煤-水共采水平,结合西部矿区特殊生态环境特点,优选影响煤-水协调共采的相关指标,判别指标间的依赖、反馈、支配关系并划分锥底元素与锥顶元素,基于尖锥网络分析法(Cone-ANP)构建分析模型,建立不同阶段下的尖锥元素集,将其用于推求各影响因子的权重分布。研究结果表明:规划设计阶段含水层性质对协调共采影响作用较强;建设开采阶段采煤方法与开采工艺、塌陷土地治理率变成协调共采的主要影响因素;闭坑整治阶段老空水利用率与水质情况、废弃井巷利用率对协调共采影响程度最大。该研究成果为西部生态脆弱矿区协调共采综合效益的提高与开采技术的改进提供了一定的参考。

不同林分类型对鄂尔多斯市圪秋沟流域土壤碳库及稳定性的影响

[目的]探明不同林分类型对圪秋沟流域土壤碳库与土壤碳稳定性的影响,为探讨土壤固碳机理、优化圪秋沟流域土壤管理及人工林选育措施,实现圪秋沟流域土壤固碳减排和肥力提升提供理论依据。[方法]于2013-2021年在内蒙古自治区鄂尔多斯市圪秋沟流域以8 a生的樟子松林、山桃林、油松林、杨树柠条混交林、油松侧柏混交林和沙棘山杏混交林及CK处理共7个样地为研究对象,测定不同林分类型在不同土层深度的土壤总有机碳(TOC)、惰性有机碳(ROC)、易氧化有机碳(EOC)和微生物量碳(MBC)含量以及土壤碳储量,研究其对土壤碳库的影响效果,探讨不同林分类型与土壤碳稳定性间的相互关系。[结果]与CK处理相比,0-20 cm和20-40 cm土层土壤总有机碳、惰性有机碳、易氧化有机碳和微生物量碳含量以及土壤碳储量,增加了9.46%~51.24%,1.76%~44.89%,16.48%~44.26%和9.03%~64.84%以及10.61%~55.52%。[结论]不同林分类型人工林的种植均能提高0-20 cm和20-40 cm土层土壤TOC,ROC,EOC和MBC含量以及土壤碳储量;土壤TOC,EOC,MBC含量和土壤碳储量整体上随着土层深度的增加而降低,ROC含量随着土层增加而增加;0-20 cm和20-40 cm土层各林分类型土壤碳库指数与CK处理相比均增加,樟子松林、山桃林、沙棘山杏混交林更有利于圪秋沟流域土壤“碳封存”。

海勃湾水库排沙效果及影响因素

海勃湾水库是黄河内蒙古段龙头水库,其排沙效果对水库运行及黄河内蒙古段泥沙淤积有着重要影响。水库排沙比是描述水库输沙特性的关键指标,排沙比越大,入库泥沙占水库淤积比例就越小。以海勃湾水库建成蓄水(2014年)至2021年实测资料为基础,分析水库排沙特征,并采用相关性分析探讨影响排沙比变化主要因素。结果表明:水库多年平均排沙比为19.35%,较设计值明显偏小,未产生理想排沙效果,淤积和排沙主要发生在汛期,大流量期间呈现“多来多排”的特点;排沙比变化主要受水沙条件和水库运行方式以及地形影响:排沙比与入库流量及入出库水沙协调性具有正相关关系,与坝前水位及滞洪时间具有负相关关系,水库地形上窄下宽、上陡下缓分布以及乌兰布和沙漠风沙入库对排沙比造成负面影响;汛期排沙比主要受滞洪时间影响。还建立了汛期排沙比经验计算式。

毛乌素沙地井工开采煤矿煤-水协调共采影响因素及评估

煤-水协调共采对维持生态脆弱区生态平衡、缓解区域水资源短缺具有重要意义。文中旨在辨识毛乌素沙地井工开采煤矿煤-水双资源协调开采的主要影响因素及其重要程度,为破解生态脆弱区煤炭资源开发与生态环境保护的矛盾提供参考。基于全生命周期理论,按照煤炭开采对地下水系统的扰动程度及由此引发的生态互馈效应,结合矿区生态环境特性,建立了影响煤-水协调共采的动态指标库;判别各阶段指标间的相互依赖、反馈及支配关系,构建尖锥网络分析法(Cone-ANP)模型,评估影响因素权重。研究表明:规划设计阶段地质系统对实现煤-水协调共采影响较大;建设开采阶段采动系统成为主要影响因素;闭坑整治阶段生态环境系统对协调共采影响程度最大。该研究成果为生态脆弱区煤水双资源协调共采综合效益的提高与开采技术的改进提供了一定的参考。

海勃湾枢纽对坝后河道冲淤的影响

随着黄河上游控制性水利枢纽相继投入运用,黄河内蒙古段河道冲淤演变格局得到重塑。利用水文站实测数据,系统分析了海勃湾水利枢纽建设运行前后坝后河道水沙变化特征。基于河道断面高程数据,从滩槽冲淤(横向)及沿程冲淤(纵向)两方面定性分析坝后河道形态变迁,采用断面地形法定量计算坝后河道冲淤变化量。结果表明:海勃湾水利枢纽蓄水运用后,坝后河道的水沙搭配条件显著改善,来沙系数、单位径流量的输沙量降幅较大,对坝后河道减淤冲刷作用明显。坝后河道横纵断面变迁以冲刷为主,冲淤演变过程经历了淤积(2004—2012年)、冲淤过渡(2012—2014年)、冲刷(2014—2020年)3个阶段。