中国海绵城市研究进展与展望

建设海绵城市是中国落实生态文明的重要举措,它强调"自然积存、自然渗透、自然净化"的理念,目前已上升到中国国家战略层面,已有30个城市(如济南、武汉、厦门、北京、天津、上海等)开展了海绵城市建设试点工作。但中国海绵城市的研究和实践尚处在初级阶段,注重工程性措施而忽视了配套的非工程性措施,尚存在诸多亟需解决的难点问题。文章从海绵城市的提出背景入手,首先介绍了海绵城市的概念和理论内涵,包括建设海绵城市的基本原则、规划核心、预期目标以及理论本质等方面,然后从理论、技术和实践3个层面总结了中国海绵城市研究进展,重点介绍了这3个层面的主要研究内容和成果;最后从基础理论体系建设、城市面源污染治理技术、现有建成区的改造、建造和运行中的商业模式、非工程性设施建设等5个方面,指出了当前中国建设海绵城市有待深入解决的问题,为今后海绵城市的研究指明了方向。

海河流域近40年来降水和气温变化趋势及其空间分布特征

采用常规线性统计与滑动平均分析方法并结合GIS技术,对海河流域40 a(1960-1999)来降水与气温长期变化趋势进行了分析,并探讨了流域降水与气温空间差异性。结果表明,40 a来海河流域年降水呈下降趋势,而气温则呈上升的趋势,流域降水年际变化较为明显,年降水量极值比为2.31,变差系数CV值为0.18;流域气温年际变化不太明显,年均气温极值比为1.32,变差系数CV值为0.06。流域降水与气温存在明显的地区差异,总的趋势是降水由太行山、燕山迎风区分别向西北和东南两侧减少,气温从东南向西北降低。

鹤鸣观小流域不同土地利用方式的产流产沙特征

针对日益加剧的四川紫色土地区水土流失情况,本文选取四川省南部县鹤鸣观小流域为研究区,分析了流域不同土地利用方式(荒地、灌木林、坡耕地、梯地、林地等)的产流产沙特征及其与降雨的关系以及减水减沙效益。结果表明,该流域不同土地利用方式的次降雨产流产沙特征差异显著,在各类土地利用方式中,荒地的径流系数最大,林地最小,坡耕地的侵蚀模数最大,林地最小;其径流系数与侵蚀模数与次降雨量、降雨强度有一定的相关性;水保措施起到了较好的减水减沙效果,其中林草措施减水减沙效益最好,坡改梯次之,但坡改梯能提高农业产量,经济效益较好。因此,在四川紫色土地区,宜采用生物林草措施与坡改梯相结合的水土保持措施,在坡度较陡的地方退耕还林,在缓坡地带坡改梯。本文为紫色土地区水土流失特征的研究以及水土保持措施的选定提供了一定的依据,为进一步构建小流域分布式侵蚀产沙模型奠定了基础。

河北省农田生态系统碳源/汇时空变化及其影响因素

基于1989-2008年河北省主要农作物产量、耕地面积、有效灌溉面积、化肥施用量及农业机械动力等方面的统计数据,估算了河北省近20a来农田生态系统碳源/汇,并探讨了碳源/汇时空变化及其影响因素。结果表明,近20a来河北省农田生态系统碳吸收总量总体呈现波动增加态势,碳排放总量也呈逐年上升的趋势,且碳吸收增长的速度大于碳排放的速度,总的来说,河北省农田生态系统是碳汇;从空间上来看,河北省碳汇强度由南向北逐渐降低;在各种作物中,小麦和玉米的碳吸收所占比重最大;对影响农田生态系统碳源/汇因素分析表明,农业灌溉对作物碳吸收影响最显著,其次是化肥施用,在农田生态系统3种主要碳排放途径中以化肥施用带来的碳排放所占的比重最大。

四川紫色土地区典型小流域分布式产汇流模型研究

针对日益加剧的四川紫色土地区水土流失情况,为定量分析紫色土地区小流域水土流失程度,选取四川省南部县鹤鸣观小流域为研究区,在蓄满产流模型的基础上,构建了适合紫色土地区小流域分布式产汇流模型。该模型以地块为计算单元,在每个地块上输入参数,然后依据流域产汇流机制计算每个地块的产汇流量,并用递归算法将计算结果推算到流域出口,得到流域径流总量。该模型能评价流域下垫面各因子空间分布不均匀性和人类活动的影响,模拟每个地块次降雨产汇流过程。在鹤鸣观小流域进行了模型的检验与应用,模拟过程与实测结果符合较好。该研究为四川紫色土地区水土保持治理提供了科学依据。

四川紫色土地区鹤鸣观小流域分布式侵蚀产沙模型

从四川省南部县鹤鸣观小流域Ⅱ号支沟为研究区,构建了适合紫色土地区小流域分布式侵蚀产沙模型。该模型以20m×20m栅格为空间步长,以10min为时间步长,定量分析鹤鸣观小流域Ⅱ号支沟水土流失程度,模拟了各时段每个栅格次降雨侵蚀产沙过程,计算了每个栅格次降雨径流量、侵蚀量与沉积量,并且运用递归算法计算出整个流域次降雨侵蚀产沙量,模型能够评价流域下垫面各因子空间分布不均匀性和人类活动的影响。在鹤鸣观小流域Ⅱ号支沟进行了模型的检验,模拟过程与实测结果符合较好。

河北平原农田净灌溉耗水研究

农田灌溉是华北平原地下水资源消耗的主要途径,灌溉耗水研究对探讨区域灌溉效率、灌溉水平与规模具有重要参考价值。以河北平原为例,基于1981年-2010年河北省经济统计数据、常规气象数据及地下水位等数据,初步分析了河北平原近30年来农田净灌溉耗水及其与降水、气温、粮食产量、地下水位的关系。结果表明,近30年来,河北平原生产粮食约6亿t,净消耗的灌溉水约149.4×109 m3,农田净灌溉耗水引起地下水位下降约18m;河北平原农田净灌溉耗水与气温、地下水开采量、地下水埋深、粮食产量均呈较显著正相关关系,但与年降水量无明显相关性。为了合理利用华北平原地下水资源、减缓地下水位下降速度,进一步发展节水农业是促进该地区农业可持续发展的必由之路。

四川紫色土地区流域侵蚀产沙空间的尺度效应初探

四川盆地紫色土地区水土流失非常严重,且有日益加剧的趋势,有关该地区流域侵蚀产沙的尺度问题研究还未见报道,针对这种情况,本文初步探讨了四川紫色土地区试验小区(坡面)、子流域(鹤鸣观Ⅱ号支沟)、小流域(李子口小流域)3个不同尺度的侵蚀产沙特征。发现:①在四川紫色土地区,不同的空间尺度,其侵蚀产沙特征、侵蚀类型、影响侵蚀主要因素以及泥沙沉积部位都有较大差异;②随着尺度的增大,影响侵蚀产沙的因素增多,泥沙沉积比例增大,泥沙输移比有减小的趋势;③这3个不同的空间尺度的侵蚀产沙主要取决于地表径流深(侵蚀模数与地表径流深的指数相关关系R2在0.6左右),而径流量主要由降雨量决定(径流量与降雨量的指数相关关系R2在0.4左右),该地区水沙关系密切。由于缺乏3个尺度降雨同步资料,有关四川盆地紫色土地区流域尺度转换机理以及尺度效应有待于深入研究。

嘉陵江李子口小流域侵蚀产沙模型初探

到目前为止,国内外对土壤侵蚀产沙模型已经进行了大量的研究,建立了大量的土壤侵蚀产沙模型,从嘉陵江流域、李子口小流域的基本情况(尤其是水土流失现状)入手,结合长江流域侵蚀产沙模型研究情况,初步探讨了李子口小流域侵蚀产沙模型。

四川省紫色土地区小流域次降雨泥沙输移比探讨

选取四川省南部县鹤鸣观小流域与李子口小流域为研究区,在分布式侵蚀产沙模型侵蚀量计算值的基础上,探讨了小流域次降雨泥沙输移比。结果表明,在这两个流域,影响次降雨泥沙输移比的主要因素不同。在鹤鸣观小流域降雨量与径流深是影响泥沙输移比的主要因素,而在李子口流域,其主要因素为径流深与降雨强度。主要原因是鹤鸣观小流域的面积远小于李子口流域的面积,并且次降雨泥沙输移比随着流域面积增加而输移比逐渐减小。通过分析鹤鸣观小流域与李子口小流域次降雨泥沙输移比与降雨量、前期含水量、径流系数的关系得到了两个流域次降雨泥沙输移比公式。

河北省灌溉效益分摊系数时空变化与影响因素研究

以河北省为研究区,采用能值法从省、地级市、县域三种空间尺度,年与多年两种时间尺度探讨2001—2011年河北省灌溉效益分摊系数的时空变化特征及其影响因素。结果表明:近11年来,河北省灌溉效益分摊系数多年平均值为0.49,并且时间上总体呈下降趋势;河北省灌溉效益分摊系数空间差异显著,东南平原地区明显高于西北山部地区,在河北省11个地级市中,衡水的灌溉效益分摊系数最大,承德最小;灌溉用水、降水、人力投入、农药化肥施用、机械动力投入等是影响河北省灌溉效益分摊系数的主要因素,但各因子的影响程度差异较大,其中灌溉与降水的影响最为显著,且灌溉用水、人力投入与灌溉效益分摊系数有正相关关系,而其他因子与分摊系数是负相关关系。

基于AHP和灰色评价的河北省区域经济竞争力差异评价

基于河北省经济年鉴统计数据,选取GDP、地方财政收入、社会零售品消费总额等指标构成区域经济竞争力评价指标体系,并运用灰色综合评判法对河北省经济竞争力进行了综合评价,结果表明:目前河北省的11个地级市经济发展不平衡,区域经济竞争力较强的城市位于环京津地区、沿海地区和省会(唐山、石家庄分别位居第一、第二),南北两端的城市经济竞争力水平相对较低。因此,缩小城市间的经济差距、发挥各城市的优势资源是提升河北省整体区域经济竞争力水平的关键,从而实现河北省区域经济的协调发展。

河北平原农田耗水与地下水动态及粮食生产相互关系分析

农田耗水是河北平原地下水资源消耗的主体,农田耗水与地下水动态、粮食生产互制机理研究可为农业节水提供重要依据。基于1981—2010年河北省经济统计年鉴、地下水开采量与地下水位、常规气象等数据,分析了河北平原近30年来农田耗水、粮食产量、降水量、地下水等动态变化特征,揭示了它们之间的相互响应关系。结果表明,近30年来,河北平原农田耗水总量约722.4 km3,生产粮食约5.9×108 t,开采地下水约440 km3(其中约330 km3用于农田灌溉),地下水位共下降约11.5 m;河北平原农田耗水与粮食产量总体呈逐年上升趋势,尽管2000年以来地下水开采量有所减少,但地下水位一直持续下降;农田耗水与地下水开采量、地下水埋深、粮食产量相互之间关系密切,每生产1 t粮食所消耗的水资源约1 224.4 m3(包括地下水597.1 m3),而地下水开采量每增加1 km3,河北平原地下水位实际下沉约0.03 m;农田耗水、地下水埋深均与年降雨量无明显相关性,由于降水入渗、灌溉渗漏不足以弥补开采的地下水,超采是引起河北平原地下水位持续下降的直接原因。因此,进一步发展节水农业、提高灌溉效率是促进河北平原农业可持续发展的必然选择。

浅析基于Mapgis构建土地管理系统的优势

软件平台的选择是系统开发的重要问题 ,笔者从地理信息系统软件平台的概述、Mapgis的特征等方面 ,阐述了以

我国环境安全面临的挑战与对策

从环境安全的含义分析入手,探讨了我国环境安全面临着来自国际和国内的多种问题与挑战。针对这些问题,具体分析了解决我国环境安全问题的对策,包括:建立我国的环境安全观;发展循环经济,构建保障国家环境安全的经济体系;强化环境法治,建立和完善保障国家环境安全的法律体系;动员社会力量,建立保障国家环境安全全民参与体系;推进国际环境合作,构建外来环境风险的防范体系等对策。

基于GIS的分布式侵蚀产沙模型及其空间尺度转换研究进展

地理信息系统(GIS)与模型的结合是分布式侵蚀产沙模型的发展方向,而模型的空间尺度转换是其研究的重要方面。对国内外基于GIS的分布式侵蚀产沙模型及其空间尺度转换研究进行了全面综述,结合中国的实际研究情况,总结了目前研究存在的主要问题,最后提出了今后一定时期内中国基于GIS的分布式侵蚀产沙模型及其空间尺度转换研究的发展方向。

川北紫色土区典型小流域径流特征分析

针对日益加剧的四川紫色土地区水土流失情况,选取四川省南部县鹤鸣观小流域为研究区,对其径流特征进行探讨分析。结果表明,该流域径流季节变化与年际变化都较大,降雨量与径流量、土壤侵蚀模数与径流之间相关性与流域水土保持措施的实施与否关系密切,水保措施起到了很好的减水减沙效果。本研究为该区水资源合理利用与川北紫色土区流域水土流失机理分析以及区域水土保持治理提供了一定的科学依据。

湿润区坡地香根草植物篱农作措施对土壤侵蚀和养分的影响

为了解植物篱农作措施的侵蚀、养分循环特征，促进湿润半湿润地区坡地可持续利用。在三峡库区王家桥小流域建立了6个香根草（Vetiveria zizanioides）植物篱农作小区，包括：传统坡地耕作对照小区（C）；单纯植物篱坡耕小区（H）；植物篱＋无机肥坡耕小区（HI）；植物篱＋有机肥坡耕小区（HO）；植物篱十覆盖＋无机肥坡耕小区（HIM）；植物篱＋无机肥＋有机肥＋覆盖坡耕小区（HIOM）。试验结果表明：N素损失的主要途径是径流携带，各植物篱小区的N损失达对照小区的2～3倍。泥沙携带是P素流失的主要形式，其径流损失几乎可以忽略。K素的径流携带损失非常严重，但低于其泥沙侵蚀损失。N、K平衡与作物产出正相关，越是高产区其养分平衡状况越容易出现亏损。单纯的植物篱措施有较明显的控制土壤流失功能，但减流效益不明显。施肥、覆盖措施，以及作物产出对植物篱农作措施的侵蚀有巨大影响。采取覆盖结合施肥的植物篱小区（HIOM和HIM），水土效益最高，但投入高，产投比过低；植物篱配合有机肥或者无机肥措施小区（HO和HI）．水土保持效益和产投比均比较理想。综合生态、经济效益，应该优先推广HO和HI农林复合坡耕经营模式。

三峡库区等高植物篱的控蚀效益及其机制

水土流失是影响长江中上游地区社会、经济持续发展的关键限制因素。等高植物篱农作措施具有很好的控制土壤侵蚀功效，但还缺乏较为系统的定量研究。根据1993年在三峡库区典型流域建设的5个植物篱小区，对径流、土壤侵蚀的多年连续观测数据分析，结果表明：4种试验植物篱均有很好的水土保持效果，从植物篱栽植的第4年起，水土效益呈现出较为稳定的态势。同对照相比，植物篱小区土壤侵蚀量下降18．4％-70．0％，径流下降幅度为17．2％。70．8％。马桑、黄荆较香根草、新银合欢有着更为突出的控制侵蚀效果，但不同植物篱之间水土保持效益的差异没有达到统计显著水平。植物篱小区内，局部的径流流速变化是导致侵蚀产沙变化的根本原因，即在植物篱条带的上坡位置，径流流速下降，而在条带的下坡位置，径流流速增加。经过流速的一减一增，使得在小区出口的径流流速及径流量同对照小区相当的情况下，条带上坡位置由于流速下降，径流携沙能力下降，而导致泥沙侵蚀本身的减少和已经侵蚀泥沙的淤积，并最终使侵蚀量大幅下降。

分布式侵蚀产沙模型研究进展

随着计算机技术与地理信息系统(GIS)技术的发展,分布式侵蚀产沙模型成为当今土壤侵蚀领域研究重点与发展方向。本文在分析国内外几个主要的分布式侵蚀产沙模型基础上,探讨了分布式侵蚀产沙模型的技术路线与技术实现,最后指出目前我国分布式侵蚀产沙模型研究存在的主要问题:(1)分布式水文模型的深入研究为分布式侵蚀产沙模型提供了不少借鉴,但如何在分布式水文模型的基础上开发侵蚀模块还存在一些问题;(2)目前国内分布式土壤侵蚀模型大都基于黄土高原而得出,模型有一定的局限性;(3)当前的大多侵蚀产沙的关系式(尤其是坡面侵蚀关系式)是经验型的,汇沙的过程考虑得过于简单,没有深入探讨水文与土壤侵蚀之间的关系;(4)目前大多数分布式土壤侵蚀模型没有考虑次暴雨产流的时间变化与空间变化。