沱江流域水资源生态安全状况分析

为研究沱江流域水资源可持续利用状况,采用水生态足迹模型计算流域2010—2021年的水资源生态足迹和水资源生态承载力。通过二者的差值水资源生态盈亏指数,对沱江流域内各市近12年的水资源可持续发展状况分析;通过水资源生态压力指数,对沱江流域各市水资源受压迫程度分析。分析结果如下:①沱江流域内水资源生态状况日益改善,至2021年流域内各市水资源生态均处于盈余状态,水资源压力指数均>1,表明流域内各市水资源处于安全状态;②流域内农业水资源生态足迹是总水资源生态足迹主要贡献者;③流域内各市水资源安全状况各异,其中内江市水资源生态压力最大,泸州市水资源丰富有更多合理开发利用的空间。

沱江流域雨季极端降水时空演变特征

为应对我国极端降水事件频发的现状,加强沱江流域极端降水的应灾防灾能力,采用百分中位法确定沱江流域雨季各气象站点的极端降水阈值,并在此基础上选取了极端降水总量、极端降水频次和极端降水强度等极端降水指标,运用普通克里金法、线性倾向估计法、 Mann-Kendall突变检验和Morlet小波分析等方法研究极端降水的时空演变特征。结果表明:在空间上,极端降水阈值表现出由西向东逐渐增加的趋势,频次由西向东逐渐减少,总量和强度均表现出由西北向东南逐渐减少的趋势;在时间上,沱江流域雨季极端降水总体呈减少趋势;1984年极端降水总量和强度发生突变,而后,极端降水呈显著下降趋势。

清代沱江流域旱涝灾害与气候变化分析

为深入探析气候异常事件背景下的沱江流域旱涝灾害响应规律,重建了清代沱江流域旱涝灾害时间序列,并对其相关资料进行数理统计、突变检验、功率谱周期分析、ADF及Granger因果检验等分析,探究了清代沱江流域旱涝灾害发生规律及其气候驱动力因子。结果显示:清代沱江流域发生208次旱涝灾害事件,平均每1.29年就会发生一次旱涝灾害。洪灾多于旱灾,持续性洪灾旱灾事件共计21次,灾情总体较为严重,旱涝灾害交错频发,且年内还有旱涝并存现象。1800-1910年沱江流域旱涝集中呈链状分布。清代中期灾害数达到了最高峰,特大型灾害集中在清代中后期。1863年是沱江流域旱涝灾害的重要突变点,之后灾害明显增多。清代旱涝灾害与年均太阳黑子数呈显著相关,连续性灾害事件在太阳黑子极值年前后多发。旱涝灾害变化周期约2.5 a,与ENSO循环有较强同步性。在ENSO事件年时,沱江流域出现旱涝灾害的次数明显增大。滞后期为1 a时,太阳黑子活动、ENSO事件是沱江流域旱涝变化的主要气候诱因。研究成果既填补了沱江流域在气候变化下旱涝灾害机制的研究空白,又丰富对长江流域旱涝灾害时空分布格局与规律认知。为加强科学利用水资源和防灾减灾工作提供有益参考,也对沱江流域的防洪抗旱工作、生态文明建设提供了重要借鉴意义。

沱江绿色发展经济带水资源生态足迹与经济发展的脱钩分析

为定量分析沱江流域绿色发展经济带水资源消耗与经济增长之间的关系,本文基于水资源生态足迹法,计算得到2010—2021年经济带主要城市水资源生态足迹和水资源生态承载力存在显著的时空差异,除泸州市水资源处于持续盈余状态外,成都市、内江市、自贡市、德阳市和资阳市水资源的供需关系经历了“盈余—亏损—盈余”的转变;沱江流域绿色发展经济带水资源消耗与GDP增长整体处于脱钩状态,且脱钩水平呈明显的上升趋势,说明经济发展带来的水资源消耗程度有所减轻。

沱江流域协同推进碳达峰碳中和的路径研究

基于沱江流域生态保护、高质量发展及碳达峰碳中和远景目标分析,重构流域经济发展格局,推动沱江流域全面绿色转型、能源绿色低碳发展与产业结构优化调整。通过分析沱江流域碳达峰碳中和的人口经济发展、碳排放总量与产业结构等基础条件,发现沱江流域协同推进碳达峰碳中和存在社会主体参与不够、节能减排技术水平相对滞后等现实困境,提出协同推进沱江流域碳达峰碳中和目标实现的五大路径,以期为相关决策提供参考。

基于GIS和分形理论的沱江流域土地利用结构动态分析

以沱江流域2000年、2020年土地利用空间数据库为基础,应用GIS技术及分形理论,定量分析研究区土地利用空间结构复杂性、稳定性以及空间分布规律。结果表明:①各种土地利用类型都具有分形特征,分形维数可以表征土地利用空间格局的变化。②20年间,沱江流域的土地利用类型以耕地和林地为主,占研究区总面积的90%以上,受人为活动影响,流域内不同土地利用类型之间存在相互转化的过程,主要的转化特点是耕地和林地大面积减少,而城乡建设用地迅速扩张。③流域2期土地利用的总分形维数分别为1.351、1.503,上升趋近于临界值1.5;土地利用整体空间结构稳定性指数从0.149下降到0.003,说明总体上流域土地空间镶嵌结构趋于复杂化,稳定性变差。④流域各地类的分形维数和稳定性指数变化存在一定差异,除未利用地外,其他土地利用类型的分形维数均呈变大趋势,空间镶嵌结构趋于复杂化;耕地、林地、草地、城乡建设用地稳定性指数均减小,减小的幅度分别达80.137%、52.439%、55.556%、26.957%,空间结构变得不稳定;水域稳定性指数变大,空间结构变得稳定。

沱江流域水资源绿色效率影响因素的时空异质性研究

水资源作为人类生存和社会发展不可或缺的重要资源,其高效可持续利用对协同碳排放控制和推动经济社会高质量发展具有十分重要的意义。以2007-2017年沱江流域9个地级市的相关数据为基础,运用超效率SBM模型测度沱江流域水资源绿色效率水平,在此基础上,利用GTWR模型从时空差异性的视角探究用水结构、技术进步、对外开放水平、水资源禀赋以及政府管制力度等因素对沱江流域水资源绿色效率的影响,进而推进不同空间范围内水资源绿色效率的治理机制研究,为我国区域水资源绿色效率治理提供有效依据和科学参考。结果表明:①沱江流域水资源绿色效率分布具有明显的时空差异性,时间维度上水资源绿色效率水平波动较大但整体呈上升趋势,空间维度上表现为从南向北逐渐递减;②不同影响因素对沱江流域水资源绿色效率的影响程度不同。OLS模型和GTWR模型的回归结果均表明对外开放水平的影响程度最大,技术进步次之,用水结构、政府管制力度和水资源禀赋的影响程度则较小;③不同影响因素对沱江流域水资源绿色效率影响程度存在显著的时空差异性,不同年份,不同地区各影响因素的作用方向及强度都大不相同。研究结论有利于促进沱江流域水资源的协调健康发展,破解区域水资源发展失衡的困境。

岷沱江流域水资源生态足迹与可持续性研究

为定量分析岷沱江流域水资源生态足迹的盈亏及其可持续利用状况,基于水资源生态足迹法,计算岷沱江流域主要城市2010~2020年水资源生态足迹及承载力,并通过4个指标(水资源生态赤字/盈余、万元GDP水资源生态足迹、水资源生态压力指数、水资源生态经济协调度)综合评估岷沱江流域水资源可持续状况。结果表明:①除泸州市以外,流域内其余地区人均水资源生态足迹总体呈下降趋势;②人均水资源生态承载力表现为雅安市>乐山市>眉山市>宜宾市>泸州市>德阳市>成都市>资阳市>内江市=自贡市;③2010~2020年,岷沱江流域水资源量的供需经历了“盈余-亏损-盈余”的转变;④流域内各市水资源利用效率逐步提升,水资源生态经济协调性变化平稳且均在可持续范围内,但2014~2017年水资源生态压力较高。研究结果可为岷沱江流域水资源的综合管理及可持续利用提供理论支撑。

沱江流域土地利用碳平衡与人类活动强度的关系

[目的]研究土地利用碳平衡与人类活动强度间的协同关系,为沱江流域的区域协同碳减排规划及实现中国“碳达峰、碳中和”目标提供参考。[方法]基于2000—2020年土地利用及社会经济数据,使用碳排放经济贡献系数、碳生态承载系数、人类活动强度指标,耦合协调度模型及回归分析方法,核算了沱江流域土地利用碳排放量并分析了土地利用碳平衡与人类活动强度的时空演变特征及其协同关系。[结果]研究表明,2000—2020年沱江流域碳排放量增加了5.13×10^(7) t,其中建设用地碳排放量占90%以上;碳吸收量变化不大,主要来自林地,呈现先减后增的趋势;净碳排放增长率呈下降趋势。各区县的土地利用碳平衡协调度均在提升,但70%以上的区域处于失调衰退状态。沱江流域人类活动强度整体处于中等强度水平,空间上从北向南呈现“低—高—低—高”的格局。[结论]人类活动强度与人均GDP、人均碳排放均存在显著的正相关关系。土地利用碳平衡协调度与人类活动强度的负相关关系随着技术进步与能源利用效率的提高而降低。提高碳汇能力与碳生产力是改善区域土地利用碳平衡协调水平的有效途径。

沱江流域(内江段)水环境综合治理试点政策效果评价

本文采用描述性分析方法,从技术经济效益、社会共享效益和生态环境效益三个层面对沱江流域(内江段)水环境综合治理试点政策效果进行评价。研究发现,水环境综合治理试点政策实施后,内江市污水排放强度、化肥和农药施用强度呈下降趋势,工业水重复利用率逐步提升;环境基础设施逐步完善,治理能力有所提高;水环境质量得到大幅度提升,自然保护区建设取得突破。总体上看,水环境综合治理试点政策效果显著。

“十三五”期间沱江流域水质及变化趋势

为了科学地提出沱江水污染防治的建议,系统地对前期水质情况进行梳理十分必要。根据“十三五”期间沱江流域断面的水质例行监测数据,利用内梅罗污染指数法、Spearman秩相关系数法,分析了2016~2020年沱江干流水环境质量及其变化趋势;阐述了2020年沱江流域水环境质量的时空分布。结果表明2016~2018年,干流断面中三皇庙水质相对较差,2019~2020年沱江干流沿程水质变化不大;“十三五”期间,整体上沱江流域水质变好,其中沱江干流大多数断面水质转好显著;2020年,沱江干流水质相对较好,水质较差断面位于支流,9~11月水质相对较好,3~5月水质相对较差。系统的对沱江流域水环境质量和变化趋势开展分析评价,可为沱江水环境改善及污染防治提供依据。

沱江流域水功能区与水环境控制单元管控体系整合研究

水功能区和水环境控制单元在流域环境管理中发挥着重要作用,历史上水功能区、控制单元两套体系长期分属水利、环保两个部门,在管理上存在很大程度的差异。2018年职能调整后,上述2个体系同属生态环境部门,为了实现一体化管理,以沱江流域为研究对象,运用ArcGIS平台,通过空间对比和数理统计分析,开展了水功能区-水环境控制单元体系整合研究。结果表明:①现行水功能区与控制断面、水环境控制单元、社会经济发展存在不协调不对应的关系;②为便于两者统一考核,提出了将水功能区分级分类体系简化为一级5类,调整功能区范围以适应社会经济发展,并通过控制断面选取、调整、新增,达到一个控制断面考核一个水功能区或多个水功能区的目的,综合流域边界、乡镇行政区完整性,组成控制单元;③按照整合研究的思路,将沱江干流和12条重要河流优化为74个水功能区、44处控制单面、23个控制单元,实现了统一考核。

沱江流域农业面源污染排放特征解析

【目的】为了准确把握沱江流域农业面源污染现状,探明其首要污染源和关键污染物,对沱江流域农业面源污染排放特征进行分析,旨在为开展流域污染防治提供理论依据。【方法】应用历史资料宏观统计方法对沱江流域25个县(市、区)2012年农业面源污染情况进行初步宏观统计分析,运用排污系数法估算污染物排放量,污染评价与源解析采用等标负荷法,通过聚类分析划分污染类型。【结果】沱江流域农业面源污染物化学需氧量(COD)、总氮(TN)和总磷(TP)绝对排放(流失)总量分别为52.56×104、4.10×104和0.55×104 t,表现出COD较多、TN和TP相对较少的特征,各流段与流域特征保持一致。流域中游各污染物绝对排放量较高,上游其次,下游最少。其中仁寿县各污染物绝对排放量为全流域最高,同时简阳市、雁江区和安岳县各污染物绝对排放量也较高,均位于流域中游。通过等标负荷评价发现全流域污染物等标排放总量为79 468.23 m3,其中TN等标排放量最高(34 151.65 m3),占流域等标排放总量的42.98%,TP和COD相对较少,TP仅占流域等标排放总量的28.98%,流域各流段污染物等标排放量也表现为TN>TP、COD,且流域不同县(市、区)等标排污系数也均以TN最高。全流域各污染源中畜禽养殖业源等标排放总量最高(44 898.96 m3),占流域等标排放总量的56.50%,农村生活源等标排放总量仅次于畜禽养殖业源,水产养殖业源等标排放总量最低(1 311.91 m3),流域各流段也以畜禽养殖业源等标排放量最高;沱江流域中游污染物等标排放量最高(56 095.43 m3),上、下游等标排放量分别为12 817.43、10 555.37 m3,中游与上、下游差异较大,其中位于流域中游的仁寿县各污染物等标排放量最高(11 309.51 m3),位于下游的自流井区与之相反。基于等标负荷评价及聚类分析结果确定沱江流域主要有畜禽养殖业源严重污染型、畜禽养殖业源主导型、畜禽养殖业源-农村生活源复合主导型和农村生活源主导型4种污染类型。【结论】畜禽养殖业源是沱江流域首要污染来源,总氮为首要污染物。沱江流域农业面源污染属于生产生活复合污染型,流域中游农业面源污染程度最严重,是沱江流域农业面源污染重点防治区域。

沱江流域生态安全预警及其生态调控对策

从沱江流域生态安全预警入手,基于压力-状态-响应(pressure status response,PSR)模型构建生态安全评价指标体系,采用层次分析、时间序列预测、模糊综合评判、主成分分析方法对流域2010、2015、2020年的生态安全状态进行评价与预警研究。结果表明:(1)沱江流域各区段在2010、2015、2020年3个时段内,整体上呈现全流域生态安全跃升的趋势,生态安全状态逐步好转;(2)纵观2010-2020年期间流域内各区段的生态安全变化,上游区段的生态安全状态明显好于中下游区段,其次为中游区段,下游区段的生态安全状态最为令人担忧。因此,沱江下游是流域内生态安全建设的重点;(3)沱江流域2010-2020年生态安全预警分为3类:安全区域、持续危险区域和退化区域。安全区域包括沱江上、中、下游的21个市县区;持续危险区域涵盖了中、下游的8个县区;退化区域为中游的2个县;(4)沱江流域生态安全预警的主要预警因子可以归纳为植被覆盖与农业灾害因子、人口素质因子、土地承载力因子、景观格局因子、面源污染因子、水土流失因子6大类。针对沱江流域生态安全预警因子的分析结果,提出以下生态调控对策:(1)积极修复植被,改善生态环境;(2)增强农业的防灾减灾能力;(3)加强技能培训,提高人口素质;(4)合理利用土地资源,提高土地承载力;(5)优化土地利用结构,加大景观多样性;(6)提倡生物防治,控制面源污染;(7)大力进行水土保持建设。

沱江流域总磷污染负荷、成因及控制对策研究

沱江是长江上游总磷污染最严重的区域之一,针对沱江流域总磷污染,开展流域总磷污染负荷核算,结合资料收集和现场调查,分析沱江总磷污染成因,提出沱江流域总磷污染控制对策。研究表明:2016年沱江流域总磷污染来源以非点源为主,各污染源总磷入河量大小依次为:农村生活>城镇生活>农业非点源>工业>城市径流>畜禽养殖。各地市总磷入河量大小依次为:成都>内江>德阳>自贡>资阳>泸州>眉州,其中上游总磷入河量最大,中游其次,下游最小。总体来说,造成沱江流域总磷较高的原因有:磷矿和磷化工较多,局部河段水质超标严重;基础设施建设滞后,生活污染未得到有效治理;畜禽养殖废物资源化利用不足,影响水环境质量;部分支流生态流量不足,总磷污染严重,对干流水质影响巨大。针对沱江总磷污染负荷及成因,按照“重点突破、分类治理、流域统筹”的原则,提出总磷污染控制建议:(1)以干流源头控制为主,以重点支流小流域污染减排为辅,开展沱江全流域总磷污染控制。(2)分类治理,强化沱江流域总磷污染控制。(3)流域统筹,提升流域环境监管水平。

基于3S和USLE的沱江流域中游土壤侵蚀定量评价

以川中丘陵区沱江流域中游为研究区域,在3S的技术支持下,以美国通用土壤流失方程(USLE模型)为评价模型,利用ArcGIS 9.2的栅格数据空间分析功能,对该区域土壤侵蚀强度进行了预测和估算。结果表明:流域的年均土壤侵蚀模数为1 543t/(km2.a),侵蚀强度为轻度。其中土壤侵蚀中度以下占到流域面积的91.5%,强度侵蚀、极强度侵蚀和剧烈侵蚀分别为3.5%,2.8%和2.2%,极强度和剧烈侵蚀区分布于区域中西部的低山地带,流域土壤侵蚀与地形、土地利用方式相关性很大。

沱江流域内江段土壤有机碳与其他要素的相关性分析

通过对沱江流域内江段土壤有机碳与其他要素相关性的分析研究表明:农田土壤中的有机碳与pH值相关性不显著,即pH值对土壤有机碳的多寡、分布及稳定性的影响不明显。土壤有机碳含量与S元素呈极显著相关性(0.869 1),与N元素呈显著相关性(0.800 1),与Se呈较显著相关性(0.649 77),且均为正相关,即S、N、Se含量增加,土壤有机碳含量也增加;与P元素呈不相关关系(0.053 9);与SiO2呈较显著负相关关系(r值为-0.530 7)。土壤有机碳含量与Cd,Zn,Pb,Hg元素呈较显著相关性;与有效B、有效Cu、速效K、水解性N、有效S、有效Fe的含量具有较明显的正相关性。

四川省河流岸线开发利用与保护区划研究——以沱江流域为例

岸线作为一种战略资源,需得到有效保护与合理利用,对沿线经济和社会发展均具有重要意义。以岸线管理要求为目标,结合国家和地方法规文件,以岸线陆域延伸宽度为研究对象,对四川省河流岸线开发利用与保护区划进行了研究,并以沱江流域为例进行了岸线的具体划分。结果表明:①外缘控制线与护堤地之间的区域作为陆域岸线宽度,根据岸线利用情况和主体功能,可分别划分为20,50 m和200 m等不同宽度的岸线。②对沱江流域简阳-资阳段岸线,按功能区划可划分为10个,其中保护区2个,总长度为31.24 km,面积约为0.64 km^2;保留区4个,总长度为73.71 km,面积约为1.47 km^2;控制利用区3个,总长度为28.29 km,面积约为0.85 km^2;开发利用区1个,总长度为7.68 km,面积约为0.16 km^2。

沱江流域地表水水质的模糊综合评价

沱江是长江上游的一个重要支流,其水质安全对维持成都平原及周边地区正常的生产生活起着至关重要的作用。采用模糊综合评价的方法,对沱江流域15个地表水监测断面的水质状况进行了综合评价,结果表明：在15个监测断面中,处于清洁状态的有6个,占40%;处于未污染的有4个,约占26.7%;处于轻污染和中污染的各有1个,分别约占6.7%;处于重污染的有3个,占20%。处于清洁和未污染的断面主要位于沱江流域的中游,其水质状况较好;处于中污染和重污染的断面主要位于沱江流域的上游和下游,水质状况较差。需要加强流域综合治理尤其是对沱江上游和下游的治理,以确保沱江流域的水质安全。

沱江流域成都段水环境系统预警研究

为了给区域水环境风险管理提供风险起因、发生概率、影响过程、后果等直接信息,以沱江流域成都段为例,开展了流域水环境系统预警定量研究。在前期大量现场调研、预测及水环境容量核算的基础上,采用距离指数-层次法对该流域成都段水环境系统进行现状评价,得出沱江流域成都段水环境系统2006年综合指数为0.502,处于不良状态和缓慢恶化之间;而后运用系统动力学方法对水环境系统4个代表指标进行预警,得出在综合对策发展条件下2010年该流域水环境系统安全能力指数为0.28,处于安全与不良状态之间。