永定河流域生态产品价值实现研究——基于京津冀协同发展视角

文章分析了永定河流域生态产品的供给特点,并运用生态产品总值(GEP)核算方法评估流域生态产品价值,探讨了1995—2020年期间该流域生态系统服务价值的时空变化,进而提出永定河流域生态产品价值实现路径:①以生态保护红线为本,坚持系统治理与区域联动治理;②完善流域区域间横向补偿,构建全流域生态产品互补产业链;③依托生态产品供给差异化特征,探索京津冀重点推进区域的特色化生态产品实现路径;④进一步推进形成政府主导、企业和社会各界参与、市场化运作的生态产品价值实现机制。

北江大堤管涌加固工程问题剖析

北江大堤石角段尽管经历了4次大规模的加固工程,但在十年一遇的洪水中,堤防仍然面临管涌险情。经对北江大堤石角段的管涌进行分析,发现这些反复出现的问题主要集中在红砂岩层。所谓的管涌通道实际上是红砂岩中的一些溶洞,是红砂岩中的碳酸盐钙质胶结物在水岩反应中流失钙离子后形成的,属于化学侵蚀的结果。北江石角段断裂带发育,江水通过断裂带与左岸的地下水直接连通,河水与地下水通过断裂带与溶洞往复流动,在CO_(2)的参与下发生水岩反应,导致红砂岩中的钙质胶结物被溶蚀,从而形成溶洞。在洪水期间,随着江水位上涨,外江水位高于地表,江水压力通过溶洞传递到堤角覆盖层之下。当江水压力大于覆盖层的浮容重,则会发生流土破坏,进而演变成为管涌。研究认为,在枯水期通过钻孔灌浆的方法将红砂岩层中的溶洞填充,才能全面消除管涌危害。

北京市永定河流域水工程调度实践与思考——以海河“23·7”流域性特大洪水应对为例

2023年7—8月,受2305号台风“杜苏芮”北上和西北太平洋副热带高压异常偏北影响,海河流域发生“23·7”流域性特大洪水。北京市永定河段首次启用大宁水库、滞洪水库分蓄洪水。围绕本次北京市永定河流域水工程调度实践,简述洪水预报与调度策略,梳理斋堂水库、三家店拦河闸、卢沟桥枢纽调度过程,总结实施预报调度、精细调度、流域统一调度等经验,从精准预报调度技术、突发状况应急处置、智能化调度能力提升等方面提出对策建议。

北京系列高分辨率卫星在永定河流域洪涝灾害分析中的应用

2023年海河发生“23·7”流域性特大洪水,永定河发生1924年以来最大洪水。为了迅速掌握洪涝情况、及时做好洪水应对工作,在永定河流域洪涝灾害分析中应用北京系列高分辨率卫星遥感技术,通过灾前、灾后影像反复对比,采用目视解译法和经验法,人机交互识别确定阈值,快速获取水体淹没情况,识别出此次洪水的淹没范围。通过现场洪痕划定及复核工作,得出此次洪水的最大淹没范围,运用ArcGIS空间分析功能,提取出永定河河道最大淹没面积。淹没分析成果可为永定河后续综合治理提供支撑,推动流域灾后恢复重建工作。

京杭运河黄河以北山东段复航必要性研究

从京杭运河黄河以北山东段腹地经济社会和综合交通发展要求出发,全面分析了复航与运河文化传承保护利用的关系,论证了复航对沟通重大国家战略、促进更大范围区域经济协同发展的作用,研究了复航在优化交通运输结构、转变交通发展方式、完善综合交通运输体系中发挥的积极意义,为京杭运河黄河以北山东段复航相关工作的开展提供决策基础。

永定河流域水量统一调度实践与思考

永定河的战略地位和功能作用极其重要,受气候变化和人类活动等影响,多年来河道干涸断流、生态退化等问题突出。系统梳理了永定河治理历程,阐释了开展流域水量统一调度的重要意义,结合近年水量调度实践,总结经验成效,围绕“四预”能力有待加强、调度精细化水平有待提升、长效机制有待完善三方面突出问题,明确下一步提升方向。

从古道看西山永定河文化带非物质文化遗产与北京城的关系

西山永定河文化带上的非物质文化遗产以人类活动的形式对北京城历史产生重大影响,这种影响通过文化带上的古道展现出来。古道贯穿于西山、永定河与北京城之间,分为古商道、古香道与古军道三种类型。西山永定河文化带上的非物质文化遗产,如妙峰山庙会、京西太平鼓等项目,在古道上通过不同的方式为北京城服务。其整体性体现在西山永定河文化带上的非物质文化遗产均以人为核心,为北京人与北京城服务,并共同存在、发展于西山永定河文化带。

北京平原区南部PGZ01孔第四纪地层划分及其环境意义

对北京平原区南部大兴榆垡镇420 m深的PGZ01孔岩心进行了岩石地层、磁性地层、14C测年、介形类组合和孢粉组合研究。结果表明:(1)Matuyama(松山)/Gauss(高斯)和Brunhes(布容)/Matuyama(松山)极性界线分别位于280 m和78.35 m处,钻孔底部已经进入Gauss正极性带;取280 m处Matuyama/Gauss极性界线作为第四系下限,显示可能的永定河泥石流—冲积扇在第四纪之前即到达了北京平原南部,但是华北平原上新统标志岩石地层单元——厚层棕红色黏土在Olduvai(奥尔都维)极性亚带之上即已出现。(2)结合AMS14C测年,尝试将约60 m以上地层的氧化—还原状况,与对古季风影响反映灵敏的沿海平原钻孔同样深度地层进行对比,继而确定上更新统和全新统的底界深度分别位于56.60 m和18.95 m。(3)MIS5(海洋同位素阶段)以来的特征沉积物,与沿海平原钻孔地层有很好的可比性,同时也有8~4 ka期间史前大洪水的影响。本研究为廊(坊)固(安)凹陷西北边缘区第四纪地层划分对比、古地理环境演化、活动断裂以及区域差异构造沉降研究,提供了重要的年代地层格架,对理解晚更新世以来古季风变化的环境效应有重要的启迪。

基于河网水系变化的水灾危险性评价——以永定河流域京津段为例

城市化过程中不合理的土地利用导致河道填塞、河网缩减现象普遍,城市水灾增加。基于灾害系统思想,构建了基于河网水系变化的水灾危险性评价体系,并以永定河京津段为例进行了实证分析。结果表明:(1)近40年来研究区水系结构简单化趋势明显,河道长度减少了20.5%,条数减少了36.4%,水系调蓄能力下降,在同样的致灾强度下水灾危险性加大;(2)在假设暴雨重现期为50年的条件下,经济密度差异决定了水灾潜在危险区的空间格局,居民用地将成为水灾重度危险区;平原段水灾重度危险区占5.7%,中度危险区占33.1%,滨海段重度危险区占13.9%,中度危险区占26.8%。研究结果可为区域综合减灾、水灾预报提供依据。

北京永定河(官厅—三家店)水体有毒有机污染物的致突变性研究

于1999年7月采样对北京西南永定河(官厅—三家店)水体进行了有毒有机物污染状况的研究。水中有机物通过XAD-2树脂进行富集,沉积物样品经冷冻干燥和索氏提取后,用于Ames实验。结果表明,永定河已受到了相当程度的污染,但静止水体(水库大坝和三家店)未表现出致突变性,流动水体(八号桥和雁翅)具有较强的致突变性,最上游的八号桥点致突变性最强。沉积物样品的致突变性表现出几乎与此相反的规律,但除雁翅点样品对TAl00菌株外,所有样品都表现出较强的致突变性。表明水库已成为污染物的储藏库并对下游造成二次污染,应引起有关部门的重视。

基于TM遥感技术的永定河生态系统服务价值评估模型及应用

针对常规生态服务价值评估方法时间长、工作量大、成本高和当量精度低的问题,永定河生态系统服务价值时空动态分析突破了传统静态评估方法。将GIS技术与因子当量表法相结合,测算出针对永定河河流生态系统的因子当量表和单位面积生态服务价值表,通过线性优化模型计算不同情景下各类土地利用类型面积,以期为生态修复目标提供直接的定量化参考依据。测算永定河北京段总当量为124.91,每当量单位面积生态服务价值基准为2 001.54万元/km2。林地、草地、耕地、水面和其他土地利用类型单位面积生态服务价值依次为28 824.7、2 954.3、1 808.5、215 906.3和565.8万元/km2,其中水生态系统文化娱乐服务功能单位面积服务价值最大,为161 735.1万元/km2。据此,建立了只需遥感影像数据即可快速精准地动态计算区域生态系统服务价值的多元一次回归模型,与基于实地调查法的永定河历史评估结果进行比较,平均偏差为4.54%。利用线性规划方法计算出研究区域生态系统服务价值最大值为2 212亿元,最小值为513亿元;当永定河水面面积最大时,生态系统服务价值为2 212亿元,水面面积最小时生态系统服务价值为976亿元,大于未经优化配置时的432亿元。

古高梁河演变及其与古蓟城的关系

古高梁河对北京城的选址和发展起到了重要作用。以往研究者对古高梁河的名称界定不一致,古河道的年代和规模也比较模糊。借助多年来实地考察的成果,选取古高梁河沿线的典型剖面,用^(14)C、光释光、热释光等测年方式,结合地貌学、考古学和历史地理学的方法,确定古河道的年代,以此近似地复原古高梁河的演变和分布特征。通过以上分析,得出以下结论:(1)古高梁河的称呼比"三海大河"的称呼更恰当,表达全新世中晚期由石景山经"三海"到亦庄的永定河故道。(2)古高梁河河道发育的年代上限在5000—4000a BP,下限应在西汉末年至东汉初年。(3)古高梁河规模比古清河和古水小。(4)古蓟城的选址与古高梁河密切相关,古蓟城选址于古高梁河与古水故道之间的高地之上,是古高梁河要津上的城池。

山东对黄河流域生态保护和高质量发展的作用不可替代

黄河河口自然状况特殊,仅黄河口治理及其三角洲湿地保护这方面,即可说明山东对于黄河流域生态保护和高质量发展具有不可替代性。研究表明:(1)应在竭力维持清水沟流路稳定前提下,将刁口河流路作为防洪与生态补水的辅助流路,使黄河三角洲成为统筹推进山水林田湖海草沙综合治理、系统治理的典范。(2)宽河段应采用“两道防线”布局与河道生态修复相结合的治理方案,即采用板桩组合坝技术将防护堤高标准修建,作为保障“二滩”“嫩滩”区域相对稳定的“第一道防线”,将“高滩”作为移民安置区;“二滩”可作为超标准洪水行洪空间;“嫩滩”可修复湿地生态,与河槽一起承担大中洪水流量下的行洪功能,通过对传统工程升级改造,以“平顺护弯、以弯导流”达到中水河势稳定控制、输沙能力提升的目的,实现“河床不抬高”的目标。(3)根据分析与当时模型试验结果,提出三门峡河段1843年洪水洪峰流量应取30000 m^(3)/s,采用热释光法对淤沙层之下两组瓦片样品测定年代,认为该洪峰流量重现期应为1200 a。取实测洪水还原资料而不计历史调查洪水点据,给出设计洪水成果与预估的1843年洪水三门峡站洪峰流量与重现期较为接近。(4)选取花园口站“58·7”洪水资料为典型洪水过程,通过水库调洪计算,得到小浪底水库运用后花园口站设计洪峰流量。再采用下游各站洪峰流量相关图,同时根据黄河动床模型试验结果,综合得出其他站设计洪水成果。(5)艾山卡口扩宽改造直接决定黄河下游防洪减灾治理体系的完善运行,应在大幅提升窄河段防洪能力的同时,增加窄河段高效输沙降河机会。根据艾山站1958年过洪峰流量12600m^(3)/s而并未使窄河段决口的实际分析,黄河下游“82·8”洪水不应向东平湖分洪,且经过1958年之后长期堤防大规模建设,即使13000 m^(3)/s的洪峰流量不启用东平湖,也能保证窄河段防洪安全。(6)按照现行运用原则和本文设计洪水成果,加上山东窄河段改造扩展能将排洪能力增加,东平湖与北金堤滞洪区均可“解放”。(7)鉴于黄河目前具有较大调控能力的大型骨干水库只有相距数千公里的龙羊峡、小浪底水库,实际对黄河下游的水资源调节作用有限,故需利用东平湖和沿黄蓄水设施,发挥调蓄生态用水与合理配置水资源的功能。(8)为使京杭运河全线通航,可将路那里断面上游280 m的穿黄位置作为推荐线位,北岸线路与金堤河平交,之后顺势与运粮河及京杭运河相连;提出“隧道+玻璃观景平台”穿黄方案,即隧道净高11.5 m,底部高程25.3 m,双向驶船宽55 m,高程37 m的隧道顶采用高强度微拱形钢板;为便于航船过往和观景,同时不影响超标准洪水行洪,将生产堤提升改造为高标准防护堤后,在高程45 m处铺设特种玻璃成为“玻璃观景平台”。(9)将梁济运河改造为北流之河,能充分发挥南四湖、东平湖、金堤河及梁济运河对运河北段的配水和引黄补水作用,通航水源颇为可靠,并可产生巨大的减灾与生态效益。最后,对建设涉及的前期论证、勘察、设计、施工、监测、运行管理等工作提出了建议,给出“精心准备,先引后围,先右后左,水库调配”的穿黄工程施工原则。

创新永定河流域生态补偿机制，助力京津冀协同发展

京津冀协同发展是国家重大区域战略,永定河是北京的母亲河,连接河北、北京和天津。建立和完善跨省流域生态补偿机制,实现流域生态的共建共享共赢是必由之路。为此,文章提出了流域生态补偿规划引领、水质水量双补偿、多层次沟通协调的永定河流域生态补偿机制试点思路和科研支撑流域补偿试点、第三方编制生态补偿试点规划方案的建议。探索永定河流域水质水量生态补偿机制可以为北方类似河流生态补偿机制的建立提供借鉴,对于京津冀协同发展战略实施也至关重要。

北京永定河流域生态环境的演变和治理

永定河在北京的城市发展史上占有重要地位,但由于永定河流域独特的地理特点及人为破坏,造成水土流失,在夏季易引发洪涝灾害。新中国成立后,中央和地方政府在永定河流域修建了众多的水利工程,减少了洪灾和次生灾害的发生,但也引发了永定河流域生态环境的变化,主要表现为径流减少,水污染日趋严重,风沙灾害增加,地下水环境蜕变。近些年,中央和北京市政府加大了对永定河生态环境的治理,进行水源保护,生态修复,植树造林,减少风沙灾害,永定河流域的生态环境有了一定改善。今后永定河治理,应进一步保护上游水源,恢复永定河的自然生态系统,完善管理体制,加强流域间的合作治理。

论永定河与北京城的关系

永定河是流经北京市境最大的一条河流 ,是“北京的母亲河” ,没有永定河就没有北京城。但北京城的历史发展也对永定河产生了深刻的影响 ,主要是因为北京城市建设与城市生活对木材和木柴木炭的需要 ,使永定河中上游流域的森林被严重破坏 ,导致水土流失加剧 ,下游善淤善决 ,水患不绝。当今具有根本性、长远性的保护举措 ,是永定河流域的各省市、自治区密切协作统一规划 ,坚持在永定河中上游流域植树造林 。

燕山山脉中段生态清洁小流域建设——以河北省承德市滦平县安纯沟小流域为例

燕山山脉中段是北京重要的水源地和水源涵养区,其生态环境的好坏直接影响北京市的水源安全。为探索燕山山脉中段生态清洁小流域建设特点和治理模式,推进该区域生态清洁小流域建设,以河北省滦平县西北部安纯沟小流域为例,对其采取的措施体系进行分析。结果表明:1)安纯沟小流域根据北京标准,结合本地实际制定建设目标,符合燕山山脉中段小流域自身发展需求;2)注重景观,因地制宜近自然治理,在改善生态环境的同时提升了景观格局;3)通过封禁治理、水土保持林、梯田、村庄美化、湿地恢复等措施形成综合治理体系;4)实现了控制水土流失,保护和利用水土资源,人口、资源、环境协调发展的目标。因此,燕山山脉中段生态清洁小流域应根据北京标准,结合当地实际和景观生态学原理对流域内山水林田湖草进行近自然治理,构建点、线、面综合防护体系,防治水土流失,保护水源,改善流域生态环境,提升景观格局。

永定河中下游MIS7以来地层沉积演化及新石器时代以来气候变化

利用廊坊东A27钻孔岩心资料,样品微体生物、孢粉特征综合分析,结合AMS14C测年,对永定河中下游地区MIS7以来的地层进行分析,建立了MIS7以来的沉积地层格架,并对其进行了年代厘定,讨论了该地区大约MIS7阶段以来氧同位素分期气候下的地层及环境效应。结果表明,永定河中下游地区晚第四纪可划分为U1~U8共8个沉积单元,分别对应于MIS1~MIS7以及MIS8晚期的沉积地层,与海洋氧同位素分期有很好的对应关系。U1单元为MIS1形成的湖沼—河谷—泛滥平原沉积,U2单元为MIS2形成硬质黏土(第1硬土层)—下切河谷—湖沼沉积,U3单元为MIS3形成的湖沼—河谷—泛滥平原沉积,U4单元为MIS4形成的河间地块沉积(第2硬土层,暴露失水沉积),U5单元为MIS5形成的湖沼夹分支河道沉积,U6单元为MIS6形成的下切河谷夹短暂湖沼沉积,U7单元为MIS7形成的以湖沼为主沉积,U8单元为MIS8晚期形成的泛滥平原沉积,重塑了MIS7以来沉积环境模式,建立了本区晚第四纪精细年代地层框架。笔者认为永定河中下游在新石器时期以河湖共存为主,在其晚期为湖沼发育达到顶峰,出现泥炭层,直至商周时期后在气候变化影响下湖沼消退转变为泛滥平原面貌,为区域古地理环境及生态修复提供重要参考依据。

是蹄窝,不是壶穴——北京西山古道蹄窝成因考

北京境内的西部山区统称为北京西山,亦简称京西,是北京西部的天然屏障,也是京城连接河北、山西和内蒙古等地的重要通道。京西矿产资源丰富,尤其盛产优质煤炭,是京城重要的能源基地。京西风景秀美,宗教文化渊源深厚,是北京周边的宗教圣地。连接京西重要军事设施、宗教场所和数百个自然村落的古代道路统称京西古道,主要繁荣于明清年间。随着现代铁路和公路开通,这些古道渐渐冷清。但近年来,成了人们郊游的良好场所。在人工开凿修建的古道上(大型铺砌路石和垭口基岩路面)散布着许多直径十几厘米的圆形凹坑,本是运送煤炭等货物的驮畜数百年间长期不断踩踏的产物,因此通常被称为"蹄窝"。近年来,这些蹄窝却被某些地质学家当作天然形成的"壶穴"在网上作科普宣传,且被许多游人信以为真。本文从京西古道的发展史、元明清三朝京西煤矿的开采历史文献等方面对京西古道进行了考证,特别对京西古道上的蹄窝首次进行了系统的测量与描述,从其空间分布、形成的时间要素、微观特征、永定河及大石河河谷中的天然壶穴对比、人文历史证据以及与中国国内其他古道的视频资料等诸多方面对蹄窝的成因进行了讨论,证实京西古道上的蹄窝不是水流冲刷形成的壶穴,而是运送煤炭等货物的驮畜数百年间不断踩踏所形成的蹄坑。在蹄窝的形成过程中,不排除有岩石的差异性风化和溶蚀作用的参与,但这种作用远小于牲蹄踩踏的机械作用。

北京市永定河平原城市段生态治理经验及建议

通过对北京市永定河平原城市段生态治理工程设计方案分析,结合工程建成后运行维护情况,总结了生态治理工程经验:即将防洪功能放在首位并突出城市河道的综合功能;提出了永定河生态修复标准并指导设计;设计和施工突出因地制宜、资源节约、环境融合的理念;综合使用减渗技术。分析工程建成后的运行维护情况,并结合现场调查,总结工程在生态治理技术标准、生态护岸类型、水源保障、运行管理等方面的问题并提出建议,进一步完善河道生态治理理论和工程经验,为今后河道生态治理提供借鉴。