河南省浅层地下水水化学特征研究

为了全面反映河南省地下水环境问题及其严重程度,使已有的环境地质调查成果更好地服务于国民经济建设。本文在充分收集前人环境、水文、地质资料的基础上,以重点城市居住区为研究对象,在地下水问题严重区加密取样、核查,并基于含盐量,划分了氟化物、碘化物、锰、铁以及不同水化学类型的分布范围和分布面积;同时将不同年度含盐量进行类比,找出了各地区地下水环境演化过程和污染原因,总结了原生劣质地下水的成因及存在地区;并对河南省开采运用地下水提出有效、切实可行的合理化建议。

河南省浅层原生劣质地下水分布特征研究

通过收集资料和实测,获取2019组河南省浅层地下水(水位埋深<60 m)样品测试数据,选取氟化物、碘化物、砷、铁、锰6种典型微量元素,分析原生劣质水分布特征及其成因.结果表明:河南省高氟、低碘、高铁和高锰地下水的分布面积广泛,为主要的原生劣质水类型,高氟水、高铁水及高锰水主要分布于黄河冲积平原区,低碘水主要分布于山区、山间盆地及近山前岗地;高碘水、高砷水分布面积较小.高氟水主要受古气候和古地理沉积环境影响;铁锰超标主要源于第四纪沉积物中大量铁锰结核淋滤溶解.

基于SPEI指数的河南省干旱特征及与环流指数的相关性分析

干旱从古至今都是人类面临的主要自然灾害,即使在科技发达的今天,它造成的灾难性后果仍然比比皆是。利用不同时间尺度的标准化降水蒸散指数(SPEI)、Mann-Kendall检验、交叉小波分析等方法,分析了河南省1970-2019年干旱演变特征及其与环流的相关性。结果表明:基于SPEI值,近50年来河南省气候逐渐变得干旱;空间变化上,年及春、夏、冬季节都表现为西北干旱显著,东南相对湿润。从环流相关性来看,北大西洋涛动(NAO)、北极涛动(AO)、南方涛动(SOI)对河南省春、夏、秋三季干旱有着较强相关性,SOI和太平洋十年涛动(PDO)在年际上与河南省干旱表现出较强的相关性。

基于三维水足迹模型的河南省水资源可持续利用水平评价

基于三维水足迹模型,以水生态赤字与盈余、水压力指数、水资源集约利用指数和水资源可持续指数4个指标构建水资源可持续利用水平指标评价体系,从时间上和空间上分析河南省的水资源可持续利用水平,并且利用对数平均迪氏指数分解法分析水足迹变化的驱动因素。结果表明:河南省水足迹由大到小为生产用水足迹、生活用水足迹和生态用水足迹,其中豫北和豫中各市的水足迹深度较大;河南省整体水资源可持续利用水平较差,其中豫北和豫中地区的水资源可持续利用水平最差;经济规模效应、人口规模效应对水足迹的变化具有正向驱动作用,而水足迹强度效率效应和水资源承载力效应具有负向驱动作用。

典型产业集聚区地下水优先控制污染物筛选

为明确地下水污染高风险区环境管控目标,快速识别优先控制污染物,于2022年以典型产业集聚区为研究对象,利用污染源产排污状况和地下水基础环境状况调查结果,将污染评价和环境风险相结合,优选污染源超标率、地下水环境污染等级、生物毒性参数和环境迁移转化参数作为筛选因子,利用层次分析法和综合分析法,计算各污染指标综合得分,建立筛选地下水优先控制污染物的方法体系。筛选结果显示,该产业集聚区的优先控制污染物相关指标包括:硝酸盐、耗氧量、石油类、总硬度、亚硝酸盐、镍、锌、硫酸盐、甲苯、氨氮等。筛选结果与园区主导行业产排污特征和地下水质量现状相符,具有一定的可靠性,可为科学、精准管控高风险区地下水质量提供依据。

新密市超化泉域地下水环境特征及成因研究

为了深入探讨超化泉域地下水环境特征与规律,以新密市超化泉域为研究对象,通过收集大量实地监测数据,结合地质、水文地理等信息,系统调查了该地区多年来的地下水动态变化,并分析了其成因机制。研究结果表明,新密市超化泉域地下水环境受季节、人类活动以及地质构造等因素的影响较大,呈现出明显的周期性变化。进一步分析发现,地下水位下降与土地利用变化、水文补给不足等因素密切相关,为了更好地管理和维护超化泉域的地下水资源,有必要制定相应的地下水资源管理策略。

郑州市中心城区浅层地下水“三氮”分布特征及其影响因素分析

郑州市中心城区地貌类型分为黄河冲积平原和山前冲洪积平原、黄土丘陵,不同地貌类型具有不同的水文地质特征,依据3种地貌类型及其污染源分布特征设置地下水采样点,研究了浅层地下水中“三氮”[硝酸盐氮(NO_(3)-N)、氨氮((NH_(3)-N))和亚硝酸盐氮(NO_(2)-N)]质量浓度与污染源分布、地下水位埋深及包气带岩性以及水化学环境等因素的关系。结果表明,郑州市中心城区地下水水质受NO_(3)-N和NH_(3)-N影响较大,受NO_(2)-N影响较小;2023年ρ(NO_(3)-N)超标的区域范围较2020年明显减小,ρ(NH_(3)-N)出现局部增大的现象,黄河冲积平原地区“三氮”质量浓度尤其是ρ(NH_(3)-N)变化应引起重视;地下水酸碱环境及氧化还原环境的变化在一定程度上可以引起地下水中“三氮”质量浓度的变化,当地下水处于氧化环境时,地下水中ρ(NO_(3)-N)增加而ρ(NH_(3)-N)降低。

新密市双洎河流域超化段地下水化学演变特征

【目的】地下水是新密市超化镇的重要用水来源。研究新密市双洎河流域超化段岩溶地下水化学类型的历史演变特征,可为地下水的安全管理使用提供科学依据。【方法】通过收集20世纪60年代、80年代和2021年的地下水化学资料,进行地下水化学组分的历史演变特征对比分析。【结果】研究区岩溶地下水化学类型主要为HCO_(3)-Ca型和HCO_(3)-Ca·Mg型水。多年来,研究区大部分岩溶地下水的水化学类型没有改变。相较于20世纪,2021年研究区整体TDS水平有所增高,局部岩溶地下水中的Na^(+)和SO_(4)^(2-)含量上升,地下水化学类型种类增多。【结论】岩溶水化学组分的变化与地表水的下渗补给等自然条件和煤矿开采、采空区的形成等人类影响关系密切。污染通道的封堵和定期的水质监测是保护岩溶地下水的重要措施。

水环境污染损害赔偿研究总结与方法设计

随着我国经济社会的快速发展,水环境污染问题日益严重,随之而来的环境污染损害赔偿纠纷和公益性诉讼不断增多。因此,急需进一步完善与之相适应的损害赔偿方法。基于对水环境污染损害赔偿研究的系统总结,从制度和方法两方面概括水环境污染损害赔偿的研究现状,分析在该研究领域存在的问题。在此基础上,基于水环境污染损害过程,设计一套应对水环境污染损害的赔偿实施方案,包括水环境污染损害风险预防、水环境污染事件发现与定位、水环境主要污染物识别、水环境污染损失分析与计算、水环境污染善后赔偿与处罚。最后,针对不同水环境污染损害类型,提出具有普适性的水环境污染损害赔偿计算方法,以期为我国水环境污染损坏赔偿公益性诉讼和法律评判工作提供参考和借鉴。

济源市南庄露天开采矿山地质环境问题与修复治理实践研究

为了恢复南庄黏土矿的生态环境,河南省国土资源厅组织实施了该矿山的环境修复工程。南庄黏土矿的环境修复工作为露天开采矿山的环境治理积累了经验。实践证明,采用多手段综合治理工程进行环境修复既能有效的恢复矿山环境,同时也改善了人居环境,是一件功在当代、利在千秋的民生工程。

攻义市竹园石灰岩矿矿山地质环境问题与修复治理实践

为了恢复竹园石灰岩矿的生态环境,河南省国土资源厅组织实施了该矿山的地质环境修复工程。通过环境修复工作,消除了滑坡、泥石流隐患,恢复了坡体植被,使矿山地质环境得到了改善。

“一带一路”沿线中欧国家地表水环境污染状况分析

为了解“一带一路”沿线中欧国家地表水环境现状,梳理了近年来中欧国家地表水污染物数据,分析了地表水环境的污染状况。结果表明:20世纪70年代以来维斯瓦河等4个流域中氮、磷等常规污染物污染程度呈下降趋势,但仍需进一步治理;流域中抗生素等新兴污染物污染程度日渐严重,主要来源于中欧地区城市的污水排放。认为应根据不同污染物类型进行针对化治理,加强国家之间关于水环境污染治理的合作,以促进中欧地区地表水环境的改善,为“一带一路”沿线国家经济和社会发展提供坚实的基础。

郑州市中心城区浅层地下水脆弱性评价

为查明郑州市中心城区浅层地下水系统脆弱性,开展环境地质调查,分析研究区包气带介质类型、地下水位埋深和含水层渗透系数等影响地下水系统脆弱性的评价因子,采用DRASTIC模型与MapGIS软件的空间分析功能对研究区地下水系统脆弱性进行综合评价。结果显示,地下水脆弱性低区主要分布在西南及西北部黄土丘陵区;地下水脆弱性高及较高区主要分布在北部黄河漫滩区。总体来看,研究区地下水系统脆弱性较低,防污性能较好。

基于PNPI与SWAT模型的非点源污染风险空间分布

为了明确流域非点源氮(N)、磷(P)营养物质污染风险空间分布特征,识别流域非点源关键污染源区,以伊洛河流域为例,采用输出系数法量化流域不同土地利用类型、居民生活和禽畜养殖所产生的N、P污染负荷,借助改进后的潜在非点源污染指数(PNPI)模型和SWAT模型,阐述流域非点源N、P污染风险空间分布特征,识别N、P污染关键源区;采用皮尔逊相关系数法计算两模型模拟结果的相关性,评价改进后的PNPI模型模拟结果的可靠性。结果表明:2020年伊洛河流域N、P非点源污染风险空间分布较为相似,均呈现出伊河、洛河两支流上游污染风险较低,中下游污染风险较高的空间分布特征,N和P的极低、低、中、高、极高风险区面积分别占伊洛河总面积的48.85%、14.61%、9.68%、14.64%、12.22%和55.48%、8.76%、11.14%、13.25%、11.38%;土地利用输出是流域产生N、P污染的主要源头,负荷量分别为20 643.62、3 033.31 t/a,不同的土地利用类型中耕地输出的N、P负荷量最大,分别为13 000.07、1 956.44 t/a,草地输出产生的N负荷量最小,为1 322.99 t/a,居民用地产生的P负荷量最小,为113.61 t/a;改进后的PNPI模型与SWAT模型模拟的N、P污染负荷间的皮尔逊相关系数均达到0.6,表明改进后的PNPI模型适用于该研究区。

基于水足迹的黄河流域九省(区)水资源可持续利用评价

为评估黄河流域九省(区)的水资源可持续利用水平,改善水资源状况,实现地区水资源可持续利用,基于水足迹模型提出适合黄河流域九省(区)的水资源可持续利用综合评价指标,并且使用Spearman相关分析法和多元线性回归分析法对黄河流域九省(区)水资源可持续利用水平的驱动因素进行了分析。研究结果表明:2010—2020年黄河流域九省(区)的水资源足迹呈现先增后减的小幅度变化,水环境足迹呈现减小的趋势,水资源足迹和水环境足迹空间分布极不均匀;黄河流域九省(区)整体的水资源可持续利用水平出现了不同程度的上升趋势,上游省(区)的水资源可持续利用水平较高,而中下游省份的水资源可持续利用水平较低。水资源可持续利用水平的主要驱动因素为人口密度和第二产业占比,其次为人均用水量、废水处理率和化肥施用强度。

出山店水库流域水资源适应性利用水平评价

气候变暖和人类活动显著影响了水文循环过程,探究变化环境下出山店水库流域的水资源适应性利用水平评价对水库的安全运行具有重要意义。从水资源适应性利用水平的概念规则入手,基于目标层水资源适应性利用水平,采用层次分析法(analytic hierarchy process,AHP)和熵权法的组合赋权方法构建评价指标体系,得到出山店水库的水资源适应性利用水平量化结果。结果表明,2015—2020年的水资源适应性利用水平评价结果以基本适应为主,研究区子系统中水资源适应度水平较好。

郑州市城区中层基坑工程地质环境适宜性评价

基坑工程是地下空间建设的主要开发形式。为了更加科学合理地开发城市地下空间,在对郑州市已有地质资料梳理的基础上,构建适用于中层基坑工程的地质环境适宜性评价指标体系,采用多目标线性加权函数法对郑州市中层基坑工程地质环境适宜性进行综合评价。研究结果表明:郑州市中层基坑工程地质环境适宜性评价指标可划分为5大类13个指标,其中基坑稳定性、潜水水位埋深、含水层富水性对评价结果的影响较大。综合评价结果中适宜性好区位于京广铁路以西,适宜性中等区分布在京广铁路以东、东风渠以南、京广高速铁路以西的区域,适宜性差区分布在龙湖附近及京广高速铁路以东的区域内,禁止建设区沿水库、南水北调工程、铁路、地下文物分布。评价结果表明郑州市中层基坑工程开发条件整体适宜性中等。郑州市中层基坑工程地质环境适宜性评价工作适用性较强,可为郑州市地下空间开发利用规划提供技术支撑,且评价指标体系可用于地质条件类似的城市的地下空间地质环境适宜性评价工作中。

基于GAMLSS模型的渭河流域非平稳气象干旱评估

[目的]识别气候变化影响下降水序列的非平稳特性,评估渭河流域气象干旱特征,为干旱管理及风险评估提供有效参考。[方法]基于GAMLSS模型构建以大尺度气候因子为协变量的非平稳标准化降水指数(NSPI),结合历史干旱事件和Copula概率分析,并与传统的标准化降水指数(SPI)进行了比较,讨论了其在渭河流域的适用性。[结果]大尺度气候因子对降水序列的影响具有季节性,AOI,SOI和ENSO指数对研究区降水影响最广泛,并且以气候因子为协变量的非平稳模型拟合效果在各月份均优于平稳模型。结合游程理论和历史干旱事件,发现NSPI在干旱事件识别中表现更好,NSPI识别的特旱事件的发生频率比SPI高。此外,SPI和NSPI的干旱特征变量的二维联合分布的最优Copula函数分别为Frank和Gumbel,通过对比联合概率和重现期,发现SPI低估了干旱发生的风险。[结论]气候变化背景下,考虑非平稳特性的NSPI表现出了更准确的干旱特征评估效果。

基于二次分解和支持向量机的月径流预测方法

针对径流序列的非线性和非平稳性特征,提出了一种基于加权回归的季节趋势分解(STL)和变分模态分解(VMD)组合的二次分解,结合支持向量机(SVM)的月径流预测模型STL-VMD-SVM。该模型利用STL将原始径流序列分解为不同频率的季节项、趋势项和残差项,并通过VMD将残差项分解为IMF s。建立SVM模型预测季节项、趋势项和IMF s,所有IMF s的预测值之和为残差项的预测值,季节项、趋势项和残差项之积为原始径流序列的最终预测值。基于伊洛河流域黑石关站及黄河干流高村站的月径流时间序列进行了实例应用及普适性评价,并与BP神经网络模型和长短期记忆神经网络模型(LSTM)进行对比。结果表明:对于伊洛河黑石关站径流预测,所提模型验证期的NSE、MAPE、RMSE、R分别为0.977,13.705%,0.327,0.991,其预测精度均优于单一模型和一次分解模型,STL-VMD二次分解可以有效提高模型预测精度;在黄河干流高村站径流预测中验证期的NSE、MAPE、RMSE、R分别为0.979,8.509%,3.263,0.989,也达到了很好的预测效果。

基于多种方法的信阳市水资源系统韧性评价

随着经济社会的发展,水资源系统面临的风险日益严重,探究水资源系统韧性对合理利用水资源、促进水资源可持续发展具有重要意义。根据信阳市水资源实际情况,从抵抗性、恢复性、适应性层面选取18个指标确立信阳市水资源系统韧性评价指标体系,基于熵权法确定各评价指标权重,采用模糊综合评价法、灰关联分析法、TOPSIS法,分别从评价对象的优劣等级、评价对象与最优方案之间关联度和评价对象与最优方案的接近程度等3个方面对信阳市2012—2021年的水资源系统韧性展开评价。结果表明:模糊综合评价法能更好地界定水资源系统韧性的评价标准;基于模糊综合评价法,2012—2021年信阳市水资源系统韧性水平主要为等级Ⅱ和Ⅲ,变化趋势总体是上升的,但仍存在提升的空间。