大风天气对大气环境污染物扩散的影响建模研究

为了确定大风天气对污染物扩散造成的影响,提出大风天气对大气环境污染物扩散的影响建模。提取大风天气风向、表面压力、表面风速、平均风速廓线、湍流五种影响大气环境污染物扩散因素;采用Fick定律和湍流扩散理论建立大气环境污染物迁移、转化基本方程,求取污染物在不同方向上的浓度,实现大风天气对大气环境污染物扩散影响的确定。实验表明在同一污染物浓度检测时间频次下,PM_(2.5)质量浓度随着大风天气风向的变化而变化;随着风速的增加,PM_(2.5)质量浓度顺着风来源的方向向四周扩散;模型分析结果与风对大气环境污染物扩散影响理论基本一致。

燃煤火力发电厂深度节水及零水耗技术

利用燃煤火力发电厂锅炉排烟含水率高,特别是燃用褐煤的机组烟气体积含水量高达10%以上,烟囱烟气中水量巨大,通过冷凝回收烟气中饱和水,同时对燃煤火力发电厂用水进行循序、循环、梯级复用优化设计,实施深度节水措施和用水管理,可实现燃煤电厂低水耗或零水耗以目标,是解决我国北方省份水资源匮乏与燃煤储量丰富建设火力发电厂水煤资源矛盾的现状的有力措施。

乡镇尺度大娄山区生态系统服务价值时空变化研究

乡镇尺度生态系统服务价值(Ecosystem Service Value,ESV)核算对于制定乡镇差异化发展调控政策具有重要参考价值.以大娄山区水源涵养与生物多样性保护功能区(简称“大娄山区”)为研究对象,基于2000年和2018年2期土地利用数据,通过单位面积价值当量核算、地貌、地表粗糙度、空间统计等方法,研究了乡镇域ESV,并分析其地形效应和空间关联特征.结果表明:①2000-2018年大娄山区ESV整体呈稳定且微弱增长趋势,由1891.44×10^8元增至1895.73×10^8元;有28个乡镇ESV呈下降趋势,其中22个分布在贵州省.②在大娄山区4种地貌类型中,以缓坡区域的ESV最高(2018年),为811.69×10^8元;而区域单位面积ESV由高到低依次为峡谷底(0.21×10^8元km^2)>山脊(0.07×10^8元km^2)>缓坡(0.06×10^8元km^2)>陡坡(0.01×10^8元km^2).③2000年和2018年大娄山区ESV全局Moran′s I值分别为0.111和0.109,且P值均小于0.05,表明研究区有显著的空间自相关性和空间聚集效应.2000-2018年,乡镇尺度ESV变化主要有5个空间热点聚集区和2个冷点聚集区.研究显示,建议对大娄山区28个ESV下降的乡镇、ESV冷点聚集区所涉及的乡镇、Ⅲ级地表粗糙度和缓坡重叠区域应优先开展“三生”空间优化.

大娄山区生态系统服务价值变化与情景预测

生态系统服务价值(ecosystem service value,ESV)是区域生态福祉的重要测度指标,探析ESV演变规律对区域生态保护政策制定和绿色发展具有重要参考意义.以大娄山区水源涵养与生物多样性保护重要区(简称“大娄山区”)为研究区,基于土地利用数据和修正系数的当量因子法,评估2000—2018年大娄山区ESV空间格局及演变特征,同时结合10项土地利用驱动因素和斑块生成土地利用变化模拟(patch-generating land use simulation,PLUS)模型预测大娄山区2036年自然演变、经济优先和生态保护3种情景下土地利用变化及其ESV演变和转移特征.结果表明:(1)2000—2018年大娄山区ESV呈微弱增加趋势,由2000年的1988.41×10^(8)元/a增至2018年的1994.20×10^(8)元/a,增幅为0.29%;其中,湿地面积增加致使水文调节ESV增加4.75×10^(8)元/a.(2)总体上,夜间灯光指数、人口密度、高程等因素对耕地、林地和草地的土地发展潜力驱动贡献较高.就耕地土地发展潜力来说,以高程、夜间灯光指数、地形湿度指数(topographic wetness index,TWI)驱动贡献率较高,分别为14.41%、11.83%和10.44%.(3)从ESV模拟结果来看,到2036年,经济优先情景下大娄山区ESV为1955.8×10^(8)元/a,相比2018年下降38.4×10^(8)元/a;生态保护情景下,林地、水域面积均有较大增幅,导致气候调节和水文调节分别提升4.77×10^(8)和3.35×10^(8)元/a,其中在金沙县、习水县、叙永县和大方县耕地转化为林地较为集中.研究显示,退耕还林是大娄山区生态保护的主要途径,湿地水域土地利用变化是影响大娄山区ESV的重要因素.

生态环保扶贫减损增益和“绿水青山就是金山银山”转化研究

打通“绿水青山就是金山银山”转化路径是生态经济研究的重要内容,也是衔接脱贫攻坚和乡村振兴的有效途径.结合扶贫领域生态环境保护项目实施情况,从生态保护修复效益、环境污染治理效益、“绿水青山就是金山银山”转化效益方面构建了生态环境损益与“绿水青山就是金山银山”转化效益评估指标体系,并选择江西省崇义县进行案例研究.结果表明:①构建的生态环境损益与“绿水青山就是金山银山”转化效益评估指标体系包括生态保护修复实现的增值量、环境污染治理产生的减损量和“绿水青山就是金山银山”转化的经济收入.②崇义县良好生态环境实现的“绿水青山就是金山银山”转化效益初步显现,2018年崇义县“绿水青山就是金山银山”转化的经济收入为22.77×10^8元,是2013年的3.77倍,通过“绿水青山”向“金山银山”转化的经济收入得到逐步释放.③生态环保扶贫不仅可以提高区域生态环境质量,而且可以防止产生新的生态破坏与环境污染事件,通过发展生态经济,促进贫困地区县域经济绿色转型发展,巩固脱贫攻坚成果和支撑乡村振兴.研究显示,着眼于生态环保扶贫促绿色转型发展和生态产品价值实现,保护修复生态环境获得合理回报,“绿水青山就是金山银山”转化效益评估包括绿色有机农产品产值、生态旅游和生态补偿类收入,指标简单、可操作性强,可为生态环保扶贫政策优化和贫困地区可持续发展管理提供参考.

基于地形位置指数的赤水河流域植被时空变化研究

地形因子和植被覆盖是区域灾害评价的关键指标,也是山区型村镇建设生态安全评估的重要内容.为探析山区型村镇建设的生态约束条件,以赤水河流域为研究对象,基于1998-2018年SPOT_VGT NDVI数据,利用地形位置指数(Topographic Position Index,TPI)和坡度位置指数方法,研究了赤水河流域植被生长季NDVI时空变化及地形分异特征.结果表明:①赤水河流域内,1998-2018年植被生长季平均NDVI呈缓慢上升趋势,斜率为0.0047;NDVI>0.60的集中连片区域主要分布在古蔺县北部、赤水市大部和习水县西北部,占赤水河流域总面积的8.42%;Sen′s slope在0.009~0.015区间时,赤水河流域植被生长增强趋势最明显,主要集中分布在赤水河中上游、二道河以及下游的大同河干流地区.②TPI在-39.4~34.3区间的面积最多,为6221.63 km^2,占赤水河流域总面积的34.05%;将赤水河流域坡度类型划分为山脊、上坡、中坡、平坡、下坡、山谷6个坡度位置类型,其中,中坡面积(7792.02 km^2)最大,占流域总面积的42.64%,表明TPI数值较小且坡度大于5°的区域是赤水河流域地形主体.③赤水河流域植被在山脊的平均NDVI最高,为0.747,且山脊平均Sen′s slope最高,为0.0072;山谷平均NDVI最低,为0.709.研究显示,赤水河流域植被分布在118.5~486.9的TPI区间或分布在山脊处时整体生长较好,且生长增强趋势最明显.

基于微地貌约束的山区型特色小镇“三生”空间布局优化

优化国土空间开发格局是生态文明建设的重要内容,在村镇尺度下生态-生产-生活(简称“‘三生’”)空间结构与布局,对于特色小镇绿色发展具有重要意义.为优化山区以工业和旅游融合为优势的特色小镇“三生”空间布局,以茅台镇为研究对象,基于“产业兴旺、生态宜居”乡村振兴战略要求,通过10 m分辨率DEM、土地利用等数据,以主导生态功能和山区微地貌为约束条件,通过GeoSOS-FLUS模型开展了生态优先情景下茅台镇“三生”空间布局优化研究,并与无地貌约束的自然演变和经济优先2种情景做了对比.结果表明:①茅台镇生态空间和农业生产空间在峡谷底、陡坡和山脊区域均有大量分布且面积数量差异较小,而生活空间和工业生产空间多分布在峡谷底部.②自然演变情景模拟下,河谷地带的缓坡和部分陡坡位置均被转换为建设用地;经济优先情景模拟下,缓坡位置的耕地较易转化为建设用地;而生态优先情景模拟下,林地实现了空间上的连通和聚集,建设用地主要在茅台镇中南部河谷地带以及缓坡地区适度扩张.③生态优先情景下,峡谷底区域“三生”空间布局得到优化,生态空间面积从41.29 km^2增至43.80 km^2,工业生产空间面积由6.86 km^2增至7.89 km^2,农业生产空间由24.29 km^2降至20.00 km^2.研究显示,对于山区型村镇,微地貌约束土地利用模拟使得工业生产空间和生活空间集中分布在峡谷底区域,而生态空间则较多分布在缓坡和陡坡区域.