冰雪消融期松花江哈尔滨段干流水动力模拟及其时空分布特征分析

受春季冰雪消融的影响,我国北方地区的河流会形成桃花汛期,期间河流的水位、水深和流场较其它季节会发生较大变化,从而对流域水环境管理和水资源保护的利用产生影响.为科学地对松花江哈尔滨段在冰雪消融期水动力变化情况进行分析,利用Arc GIS 10.0对DEM影像进行矢量化,在Delft3D-RGFGRID中创建正交曲线网格,基于EFDC模型建立松花江哈尔滨市段二维河流数值水动力模型.模拟了2014年1月-10月间的整个河段不同时空条件下的水动力变化情况,根据哈尔滨市水文站2013年、2014年实测数据对模型的参数和模拟结果进行率定和验证,模拟水位与实测水位最大相差0.33 m,相对误差<10%,吻合度高.模拟结果表明:整个江段平均水位在桃花汛期可达116.38 m,丰水期进一步上升至116.54 m,枯水期为115.64 m,平水期为116.23 m.朱顺屯和阿什河口断面水深在丰水期都明显大于桃花汛期,呼兰河口和大顶子山断面两汛期的水深几乎持平,大顶子山断面水深在各时期都较浅,附近易发生冰塞.朱顺屯、阿什河口、呼兰河口大顶子山桃花汛期流速分别为0.55、0.61、0.43、0.57 m·s-1;丰水期流速分别为0.59、0.66、0.47、0.63 m·s-1,各断面桃花汛期的流速与丰水期流速相当,略小于丰水期,流向平稳无涡旋.该模型可以较好的模拟河道水力要素随时间及空间演变规律,以便在不同典型水文年进行水力模拟和预测,可为松花江冬春季通航管理、水资源配置、水质模拟、水质目标管理、水环境容量计算和污染物总量减排提供决策依据.

三江平原生态系统格局与构成及其变化研究

通过对2000年-2020年间三江平原生态系统类型的分布与构成、面积变化率、斑块变化以及转换特征的统计分析,系统地掌握其格局状况及变化特征,为深入打好污染防治攻坚战、黑龙江省“十四五”生态环境保护规划、社会经济发展宏观决策和生态文明建设提供有力支撑,为维护龙江生态安全提供科学决策依据。综合评估可知,三江平原湿地生态系统2010年-2020年间的下降趋势略大于2000年-2010年间;2010年-2020年间与2000年-2010年间相比,人工表面和湿地的面积变化率变大,林地、水体、耕地和草地的面积变化率变小;从2000年始至2020年末,三江平原平均斑块面积最大的生态系统类型为耕地,草地最小。

三江平原生态系统质量及其变化研究

通过对2000年、2001年-2005年、2006年-2010年、2011年-2015年及2016年-2020年5-9月份,三江平原生态系统归一化植被指数(NDVI)进行滑动平均后统计分析,系统地掌握区域内森林、灌丛和耕地生态系统的质量及其变化特征,为深入打好污染防治攻坚战、贯彻执行黑龙江省“十四五”生态环境保护规划、社会经济发展宏观决策和生态文明建设提供有力支撑,为维护龙江生态安全提供科学决策依据。综合评估可知,2000年-2020年间森林生态系统质量状况逐渐上升;灌丛生态系统质量状况逐渐下降;耕地生态系统质量状况逐渐上升。

哈尔滨城市融雪径流模拟及其产汇流空间分布特征

以哈尔滨市为研究区域,根据哈尔滨的气候特点、下垫面条件和DEM模型建立了适合研究区的暴雨洪水管理模型,模拟了2014年11月至2015年4月哈尔滨桃花汛期融雪径流量,并计算了不同下垫面类型融雪产流量,分析了所在研究区域最终融雪产汇流空间分布特征。结果显示:区域内降雪有14.38%为蒸发损失,有12.8%形成地表径流,有69.4%为渗入损失,余下的3.35%则在地表;因不同下垫面形成径流量多少主要受不透水率和面积大小的影响,屋顶形成径流量最大,冰面径流量占总净流量的4.7%,人行道最小仅达到1.56%,绿地、城市道路和内部道路处于中间值。马家沟融雪径流量为3.4×10^(6)m^(3),高于其他两条城市内河阿什河和何家沟,占总径流量的40%。

哈尔滨主城区不同下垫面融雪径流污染特性

融雪径流是我国北方高纬度城市受纳水体在春季主要的面源污染源,为控制融雪径流对地表水体的污染,于2015年3月底至4月初对哈尔滨主城区6种下垫面、18个采样点的融雪径流进行污染特性分析.通过SPSS 22.0及其主成分分析法确定了BOD5、COD、氨氮、总磷(TP)、石油类和总氮(TN)为哈尔滨主城区融雪径流中影响最为显著的污染指标.应用单因素方差分析法(ANOVA)及其最小显著性差异(LSD)多重比较法对6种下垫面组间及两两下垫间的污染差异性进行了分析.ANOVA分析结果表明,TP在下垫面组间的差异性最大而BOD5最小,其显著性水平(Sig.)分别为0.342和0.631;多重比较的结果则表明不同污染物在两两下垫面之间的均值差异(MeanDiff)均不同,不同下垫面对不同污染指标的贡献率也不同.同时,受地理位置的影响,相同污染物在相同下垫面的不同采样点的分布也存在差别,城市道路和人行道最为明显.不同下垫面融雪径流污染特性分析结果表明,哈尔滨主城区融雪径流污染主要受交通流量、人类活动、冬季燃煤采暖及工业排放的影响.