黄河流域生态系统服务价值核算及生态管理分区

为了给黄河流域实施生态环境精细化管理和生态治理差异化管控提供参考,采用“单位面积价值当量因子方法”对黄河流域1995—2020年4类11种生态系统服务的价值(ESV)进行核算,采用Pearson相关分析方法对研究期6个典型年份流域各类生态系统服务之间的权衡与协同关系进行测度,同时借助空间自相关方法对黄河流域进行生态管理分区划定。得出结论如下:1)研究期内,黄河流域的ESV呈增加趋势。就土地利用类型来看,农田、湿地和荒漠的ESV占比减小,而森林、草地和水域的ESV占比的变化趋势则与之相反。供给服务、支持服务和文化服务的ESV占比均呈现减小趋势,而调节服务、支持服务构成了区域ESV的主体。空间上,单位面积ESV在东西走向上呈现“凹”形,在南北走向上呈现“凸”形。2)黄河流域各类生态系统服务之间显著正相关,强协同关系占比为47.27%,表明研究期内各生态系统服务之间成协同关系。3)将黄河流域410个研究单元划分为4个一级分区和13个二级分区,并提出相应生态管理措施。

黄河流域生态敏感性评价研究

以黄河流域为研究对象,依据地形条件、自然环境和人类活动3个方面,选取了7个指标,构建了生态敏感性评价体系,采用AHP层次分析法确定各指标权重,运用GIS加权叠加法对黄河流域生态敏感性进行综合评价。结果表明:黄河流域生态敏感性的空间分布存在显著差异,呈现出中上游高、下游低的分布格局,整体上中敏感区占主导地位,面积达33.59万km^(2),占流域总面积的42.25%,高敏感区和极高敏感区面积17.37万km^(2),占流域总面积的21.85%。

黄河流域水生态环境变化特征分析

黄河是我国重要的生态屏障、西北和华北地区重要的水源地,在气候变化和人类活动双重影响下,精准掌握黄河流域水生态环境状况可为流域生态保护和高质量发展提供技术支撑。选取黄河干流及主要支流无定河、汾河、渭河和伊洛河共121个监测点位的水质、浮游植物、浮游动物、底栖动物4类指标,对黄河流域水生态环境状况进行评估。结论如下:黄河干流水质状况较好,达到Ⅱ类标准,支流无定河、汾河、渭河和伊洛河水质总体达到Ⅲ类标准。综合水质指标法分析结果显示黄河流域不同河段水环境在四季均达到了良好级别,部分河段达到优秀级别。黄河干流及重要支流浮游植物共检出7门60属136种,与20世纪80年代和2008年相比,种类数减少但生物量大幅度增加,近15 a黄河干流及重要支流浮游植物优势群落较为稳定;浮游动物共检出4类75种,以轮虫纲(占比为44.00%)和桡足类(占比为28.00%)为主;底栖动物共检出4类72种,与20世纪80年代和2008年相比,生物量分别降低84.83%和36.97%。黄河干流及主要支流水质、浮游植物、浮游动物和底栖动物状况具有明显的时空异质性,整体上水生态环境状况逐渐改善。

山东省绿色低碳循环发展评价研究

绿色低碳是实现“碳达峰、碳中和”的重要途径,也是黄河流域生态保护和高质量发展的必然要求。科学评价山东省绿色低碳循环发展水平,对推动山东省高质量发展先行区建设具有重要意义。从经济社会发展、绿色发展、低碳发展、循环发展4个层面构建了评价体系,运用熵权TOPSIS模型对山东省2001-2021年绿色低碳循环发展水平进行了综合评价和分层评价。结果表明:综合评价中,山东省绿色低碳循环发展水平整体呈阶段性上升趋势,可分为稳定上升阶段(2001-2004年)、波动式上升阶段(2005-2015年)和快速上升阶段(2016年以后)。在21年间,山东省绿色低碳循环发展水平提高了3.06倍,达到了较高发展水平。分层评价中,经济社会发展水平指数最高,其次是绿色发展水平和低碳发展水平,循环发展水平最低。经济社会发展水平指数迅速提升,增长幅度最大;绿色发展水平和循环发展水平指数呈缓慢上升趋势;低碳发展水平指数呈波动性上升趋势。基于评价结果,提出了构建低碳发展新格局、提高循环利用能力、注重生态环境保护等科学建议。

黄河秋汛洪水防御实践与思考

黄河秋汛洪水相比夏汛洪水,具有洪峰低、持续时间长、含沙量低的特点。2021年黄河发生严重秋汛,干支流、中下游汛情多区域交织,多场次叠加,洪量之大、历时之长,历史罕见。文章以2021年黄河秋汛洪水为例,从水库群精细联合调度、洪水防御工作部署、防洪调度成效等方面回顾了秋汛洪水防御工作,总结了此次洪水防御过程中的技术支撑及组织保障经验,展望了新形势下秋汛洪水防御工作重点,为今后秋汛洪水防御工作提供借鉴参考。

新时代黄河流域水土保持标准体系建设框架研究

为了贯彻落实《黄河保护法》,推动黄河流域水土保持各项工作规范化、标准化,满足黄河流域水土保持事业高质量发展的现实需要,根据《黄河保护法》有关规定,结合新时代黄河流域水土保持工作目标和特点,在全面分析水土保持标准体系建立的背景、意义及必要性的基础上,全面梳理现行的水土保持国家标准体系,广泛征集有关省(区)业务人员和专家的意见、建议,组织专家开展专题研究,提出了包括基础类、规划设计类、治理类、淤地坝类、监测类、监管类、信息化类、试验示范类等8类73项标准(其中沿用原有标准48项、建议新增标准25项)的黄河流域水土保持标准体系建设框架。

初论黄河下游河道的河槽线

黄河白鹤镇至陶城铺河段两岸堤距宽,历史上河道冲淤变化迅速、河势游荡多变,经多年河道整治,总体上河势得到基本控制,滩槽逐步稳定。在此条件下,为促进黄河的生态保护和滩区发展,提高河道管理水平,将河道粗分为河槽与滩地,首次提出河槽线的概念,明确了河槽线的含义及绘制河槽线的原则,强调绘制河槽线要以防洪安全为前提,给出了河槽线的绘制方法及其现场标示办法,分析了河槽线的作用等。

黄河流域水资源-生态-城市-产业协同演进研究

为考察黄河流域水资源-生态-城市-产业协同的动态演进及其地区差异和来源,基于2016—2020年黄河流域76个主要地级市数据,采用协同度模型、核密度估计和Dagum基尼系数及其分解方法进行实证测度。结果表明:处于初级、中级和良好协同的城市数量分别为30个、33个和13个。各城市协同度水平呈现上升趋势,但城市间绝对差异在扩大,相对差异在缩小;除呼包鄂榆城市群外,其他六大城市群协同度绝对差异均呈扩大趋势。黄河上游和下游内部差异呈下降趋势,中游内部差异呈上升趋势;上游和中游间差异最大,且呈现进一步扩大趋势,上游和下游间差异逐渐缩小。呼包鄂榆城市群群内差异最小,关中城市群群内差异最大;关中城市群与山东半岛城市群群间差异最小,晋中城市群与山东半岛城市群群间差异最大。未来应进一步加强要素协同、区域协同,发挥各地区动态比较优势,因地制宜推进黄河流域生态保护和高质量发展重大国家战略深入实施。

沿黄城市生态保护与高质量发展耦合协调时空演变分析

为丰富黄河流域生态保护和高质量发展研究,并为沿黄城市经济发展提供对策建议,分别构建生态保护和高质量发展评价指标体系,以60个沿黄地级市为样本单元,采用熵值法对指标赋权并计算2010—2020年沿黄各市生态保护指数、高质量发展指数,采用耦合协调度模型计算生态保护与高质量发展耦合度、协调度并划分协调等级,计算相对发展度以判断生态保护与高质量发展耦合协调类型,分析沿黄城市生态保护与高质量发展耦合协调动态演变情况,结果表明:2010—2020年沿黄城市生态保护与高质量发展协调度大都稳中有升、少数城市呈下降趋势,2020年协调等级整体上还较低,尚有37个城市处于失调状态,生态保护与高质量发展的耦合协调任重道远;从空间上看,沿黄城市生态保护和高质量发展协调度总体上呈现下游>中游>上游的格局,研究时段生态保护与高质量发展协调度平均值大小排序前十位的城市多为沿海城市或省会城市、后十位的城市多为各省(区)的边缘城市,地理位置、资源禀赋、政策扶持程度和经济发展模式等对耦合协调度有重要影响;2020年沿黄城市生态保护与高质量发展耦合协调类型为生态保护滞后型的城市有31个、为均衡型的城市有5个、为生态保护领先型的城市有24个,表明沿黄城市生态保护整体上滞后于高质量发展。

黄河流域关中平原城市群水资源利用效率与公平性评价

为提高黄河流域城市群水资源利用效率与公平性,推动黄河流域生态保护与高质量发展,以关中平原城市群为例,在采用水足迹与水行星边界方法分析水资源可持续利用水平的基础上,运用超效率SBM模型与GML指数探讨了城市群的水资源利用效率,并利用基尼系数与贡献系数评价了用水公平程度对城市群的影响。结果表明:2010—2019年,关中平原城市群水足迹、水赤字和灰水足迹分别下降了4.52%、3.62%和59.79%,水资源的不可持续性和水污染状况得到改善;水资源利用效率不高且未呈现增长趋势,技术效率与技术进步之间未实现良性互动;水资源占用相对公平,但水污染同城市发展及水资源承载能力之间的公平程度均有明显下降。

黄河流域生态保护与高质量发展耦合协调性及障碍度研究

为给黄河流域生态保护和高质量发展的政策研究提供参考,以2006—2020年黄河流域九省(区)为研究对象,分别构建生态保护与高质量发展评价指标体系,采用熵值法进行测度,并借助耦合协调模型和障碍度模型,探究生态保护与高质量发展2个系统之间的耦合协调关系及其障碍因子。结果表明:1)黄河流域九省(区)生态保护与高质量发展时序上发展态势良好,但各省(区)异质性明显;2)黄河流域生态保护与高质量发展耦合协调度整体处于上升阶段,但水平仍较低,在时序上经历了濒临失调—勉强协调—基本协调的演变历程,在空间上呈现下游>中游>上游的分布格局;3)黄河流域生态保护与高质量发展耦合协调关系主要受污染治理、生态建设和创新发展三重制约,且各省(区)的主要障碍因子存在差异。

探地雷达及红外热成像在渠道混凝土衬砌脱空检测中的应用

为减少渠道渗漏损失,提高输水配水能力,增加渠坡的稳定性,赵口二期工程渠道采用现浇混凝土衬砌。为了解衬砌与渠坡土体之间的结合程度,首先采用探地雷达方法对总干及主要干渠、分干渠和支渠的渠道的混凝土衬砌进行抽样探测,结果依据脱空程度不同主要包括胶结紧密、接触不密实、轻微脱空等3种情况;在此基础上,对轻微脱空的重点部位采用探地雷达和红外热成像相结合的方法进行综合探测,对同一混凝土衬砌上的不同脱空严重程度进行划分,可极大地提高工程养护及补强等工作的针对性,保证工程安全、高效的运行。

关于超计划(定额)累进加价与用水权交易制度竞合的初步思考

超计划(定额)累进加价制度已实行多年,对于强化节约用水管理发挥了重要作用。近年来,随着用水权改革的深入推进,两项制度在对公共供水管网内非居民用水户新增用水需求的管理上形成了竞合。文章基于对用水权权利范围边界的界定,提出了超计划(定额)累进加价与用水权交易制度竞合的破解思路,并从持续深化用水权改革实践探索、深化理论研究方面提出了对策建议。

黄河文化保护传承弘扬的形势分析及对策建议

黄河文化是中华文明的重要组成部分,是中华民族的根和魂。深入推进黄河文化保护传承弘扬,实现黄河文化创造性转化和创新性发展,对推动实现黄河流域生态保护和高质量发展重大国家战略向纵深推进、坚定文化自信、建设中华民族现代文明具有重大历史意义和现实意义。分析了新形势下黄河文化在研究、保护、传承、弘扬方面存在学科融合不足、联动机制不全、资源利用率不高、国际传播不够等问题,从黄河文化的精神内核阐释、时代价值挖掘、黄河国家文化公园建设、研究体系架构、国际传播体系构建等方面,提出新形势下深入推进黄河文化保护传承弘扬的对策建议。

基于可解释机器学习的黄河源区径流分期组合预报

黄河源区是黄河流域重要的产流区和我国重要的清洁能源基地,提高黄河源区径流预报准确率可为流域水资源科学调配和水风光清洁能源高效利用提供重要支撑。以黄河源区唐乃亥和玛曲水文站为研究对象,基于不同月份径流组分的差异,考虑积雪覆盖率及融雪水当量变化,构建了中长期径流分期组合机器学习预报模型及其可解释性分析框架。研究结果表明:1)年内的径流预报时段可划分为融雪影响期(3—6月)和非融雪主导(以降雨和地下水补给为主)期(7月—次年2月);2)与传统不分期模型相比,唐乃亥站和玛曲站分期组合预报模型的纳什效率系数分别达0.897、0.835,确定系数(R2)分别达0.897、0.839,均方根误差分别降低了10%、17%,提高了径流预报准确率,通过分位数映射校正,唐乃亥站和玛曲站预报模型的R2分别进一步提升至0.926和0.850;3)基于SHAP机器学习可解释性分析框架,辨识了预报因子对径流预报结果的贡献程度,由高到低依次为降水、前一个月流量、蒸发、气温、相对湿度、融雪水当量等,发现了不同预报因子之间交互作用散点分布具有拖尾式或阶跃式的特征。

黄河冰花冰晶体结构及内部气泡分析

黄河冰花冰物理性质独特,对冰凌的生消演变有很大影响。为深入认知冰花冰晶体结构的物理特性,利用冰样采样器对黄河头道拐河段的冰花冰进行采集,利用费氏台获取冰花冰的图像,分析冰晶体及气泡细观结构特征。结果表明:在垂直方向上,冰晶体的平均等效直径范围为1.48~5.85 mm,随深度增加逐渐增大;在同一水平面内,冰晶体粒径差别明显,微小晶粒占比较大;冰花冰主要由0.1~7.0 mm的晶粒组成,直径为0.1~1.0 mm的微小晶粒占比为47.54%;冰花冰气泡平均等效直径在0.3~0.7 mm之间变化,随深度增加逐渐增大;气泡含量在1.90%~6.76%波动,随着深度增加逐渐减小。

砒砂岩区生态治理-生态衍生产业协同发展关键技术与模式

探索生态治理与生态衍生产业协同发展的关键技术与途径,是促进水土保持生态治理高质量发展的重要课题。为此,以生态治理难度极大的黄河流域砒砂岩区为研究对象,基于生态经济学、生态产业技术的理论与方法,提出了生态治理-生态衍生产业协同发展的基本原理和应遵循的原则,探索了生态治理与生态衍生产业协同发展的关键技术与模式,并开展了示范应用。1)生态治理-生态衍生产业协同发展的原理是行为互驱动、效应互补偿,应遵循的原则是“双律适应、适地适生、三方意愿”;2)鉴于砒砂岩覆土区、覆沙区、裸露区生态环境有明显差异,分别构建了小流域生态治理-生态衍生产业协同发展的综合治理措施体系和模式,以坡顶、坡面和沟道为水土保持措施配置的3个地貌单元,选择兼具水土保持功能和饲用、药用、食用等经济开发价值的作物进行生物措施配置,配合注浆固结、抗蚀促生、砒砂岩改性等新的工程技术措施进行生态治理;3)研发了物理-化学-生物综合改良砒砂岩土壤、砒砂岩复配风沙土+生物改良提质、灌草优化平茬及饲料加工、煤矸石改性资源化利用、高陡边坡抗蚀+控渗+植生固稳、生态果园建植等关键技术;4)基于砒砂岩覆沙区“土壤改良固沙+”(如土壤改良固沙+经济林种植、土壤改良固沙+梭梭草套种甘草等)生态治理模式的实践与示范,探索实施了“政府支持,科技支撑,企业产业化+公益性投资,农牧民市场化参与”的多元投资、多方参与、共同受益运行机制与模式。通过灌草平茬饲料加工、土壤改良、经济作物种植等产业化中试,以及矿区回填区生态恢复、小流域生态治理-生态衍生产业协同发展示范性实践,表明脆弱生态区治理中发展生态衍生产业具有广阔的前景。

黄河流域农业碳排放效率与农业高质量发展的互动关系

为推进农业绿色低碳和高质量发展,利用超效率SBM模型和熵值法,测算了黄河流域农业碳排放效率和农业高质量发展水平,并采用VAR模型探讨了二者的互动关系。结果表明:1)黄河流域农业碳排放效率整体呈上升趋势,甘肃、山西两省,四川、山东、河南、陕西、青海五省,宁夏、内蒙古两自治区分别处于较低、中等、较高水平;2)农业高质量发展水平整体呈波动上升趋势,陕西、山西、宁夏、内蒙古四省(区),青海、甘肃两省,河南、四川、山东三省分别处于较低、中等、较高水平;3)农业碳排放效率提升促进了农业高质量发展,而农业高质量发展对农业碳排放效率影响不显著。基于研究结果,从绿色、可持续发展等方面,提出了提升黄河流域农业碳排放效率和推动农业高质量发展的建议。

堤防工程失事模式及失事路径分析

针对堤防工程漫决、溃决、冲决、凌汛决口和人为扒决这5类主要失事模式,分析失事原因和机理,并列举近年来堤防工程失事典型案例。在此基础上,采用事故树分析法建立了不同失事模式下典型失事路径,研究传统堤防安全评价方法在堤防失事模式和路径识别中的作用,探讨包括传统堤防安全评价方法在内的堤防失事路径识别技术,建立融合传统堤防安全评价分析方法、事故树分析法的失事路径识别流程。

小浪底水库减淤调度模式探讨

小浪底水库在黄河中下游防洪格局中发挥着重要作用,长期保持库区较大库容、延长拦沙运用期,对黄河防洪保安具有重大意义。基于小浪底水库运用以来入库水沙条件变化以及调度实践分析,提出了近期小浪底水库减淤调度模式:前汛期洪水期考虑下游河道淤积和主槽过流能力,尽量利用大流量过程开展降低水位排沙运用,冲刷库区河槽新增淤积物,以恢复河槽过流能力,保持库区高效输沙通道;水库排沙运用过后,运用水位宜不高于库区较大滩地滩面,利用河槽输沙调沙能够有效减缓滩面淤积;后汛期在保证防洪安全的前提下,根据上游来沙情况择机开展水库回蓄,尽早将库水位蓄至HH37断面附近滩面以上,利用HH37断面以上库段临时调沙,减缓滩面淤积。