Improved ecological development model for lower Yellow River floodplain,China

In this study,a model for the development of the wide floodplain in the lower Yellow River Basin,in China was developed.This model includes flood control schemes using grading criteria,enables sediment deposition in partitioned zones,and allows free exchange between channel runoff and sediment.The wide floodplain located between the main channel and levees is divided into three typical regions:the tender,low,and high floodplains.Different ecological models should be applied when these floodplains are constructed.This paper describes the associated research ideas and methodology,and clarifies several key issues,including sediment prediction and regulation,land planning,land use,and a multi-dimensional framework of safeguard measures for industries on the lower Yellow River floodplain.A refined ecological development model is proposed for the lower Yellow River floodplain,and future work on ecological and sustainable development of the lower floodplain is suggested.To establish a comprehensive system integrating runoff and sediment resource regulation in the Yellow River Basin,future work should focus on runoff and sediment exchange mechanisms in the wandering lower reaches.Furthermore,it is necessary to improve theories on floodplain planning and ecological construction,and these theories should be integrated with the research findings on land development across the lower Yellow River floodplain.©2020 Hohai University.Production and hosting by Elsevier B.V.This is an open access article under the CC BY-NC-ND license(http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/).

The Origin of Downstream Drain age of the Yellow River

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黄泛平原现存十四古城“城-湖风景”的结构体系与营造方法

【目的】黄河善淤、善决、善徒的水文特性,塑造了黄泛平原古城普遍性的城-湖风景体系,以这类城-湖风景为研究对象,探讨古代水利设施干预水文过程,应对黄河洪涝灾害,进而重塑区域风景的历史经验。【方法】将方志信息挖掘与地理空间分析相结合,研究城-湖风景的形成背景、结构体系与营造方法。【结果】1)分析了城-湖风景的形成背景——即黄泛平原洪涝灾害的根源与特征。2)归纳了城-湖风景的结构体系特征:具有墙、堤、湖、塘、沟的构成要素;呈现外圆内方、城市盆地的空间格局;具备防阻蓄导、兼具产游的功能内涵。3)总结了城-湖风景的营造方法序列——(1)居高傍水,选址定城;(2)顺应水势,围墙筑堤;(3)湖塘渐成,沟渠疏导;(4)逐水而居,四围览胜;(5)湮城为湖,虚实相生。【结论】黄泛平原古城在洪涝灾害与人工水利干预的共同作用下,形成了独特的城-湖风景,其结构体系、营造方法对于当代城市风景的建设、城与水关系的健康发展仍具有重要的参考意义。

银川市黄河滩地土壤性状空间分布特征与肥力质量评价

为阐明银川市黄河滩地土壤性质的空间分布特征,分析不同用地类型(荒地、林地、耕地、退耕地)之间土壤性质的差异,通过均匀取样法实地采集银川市黄河滩地耕层土壤样品92份,采用地统计学和模糊数学法对土壤容重、孔隙度、田间持水量等物理性质和pH、电导率、可溶性盐、有机质、全氮、全磷、全钾、碱解氮、有效磷、速效钾、硝态氮、铵态氮等化学性质的空间分布特征进行了分析和综合评价。结果表明:银川市黄河滩地表层土壤容重在1.07~1.52 g/cm^(3),田间持水量为18.18%~31.16%,总孔隙度介于33.60%~49.83%,毛管孔隙度在26.67%~36.43%,非毛管孔隙度为5.6%~17.00%;土壤均为盐碱土,氮、磷元素含量偏低,其余养分含量处于中等水平;不同用地类型之间,林地的物理特征表现最优,退耕地土壤pH显著高于耕地(P<0.05),电导率、可溶性盐和铵态氮含量均表现为退耕地显著高于其他3种用地类型(P<0.05),全磷含量表现为林地显著低于其他3种用地类型(P<0.05),有效磷含量表现为耕地和退耕地显著高于林地和荒地(P<0.05),其余理化性状差异不显著;田间持水量、总孔隙度和非毛管孔隙度在空间上的分布总体表现为上游偏大、下游偏小,容重、pH、电导率、可溶性盐含量、有效磷含量在空间上的分布特征与之相反,其余理化性状空间分布特征规律性不明显。研究区土壤综合肥力指数(IFI)平均值处于中下水平,土壤pH和无机态氮是土壤质量的制约因子,要改善土壤酸碱度、提高氮素含量才能提高整体土壤质量水平。

乡村振兴背景下黄河滩区搬迁后居民满意度调研——以黄河入鲁第一县东明县为例

该调查报告以山东省菏泽市东明县14个黄河滩区新村居民为调查对象,研究东明黄河滩区搬迁后居民对各项民生福祉的满意度。通过实地走访、问卷调查收集数据,共发出800份问卷,收回有效问卷720份。研究发现,黄河滩区搬迁后对居民的总体生活质量有着显著的提升,黄河滩区居民对搬迁政策、居住条件、生活条件、卫生环境、教育水平、医疗服务、交通出行与文化休闲总满意度均在95%以上,但在就业方面居民的不满意度略高,为10%。为巩固脱贫攻坚成果,助力乡村振兴,基于以上分析报告对黄河滩区进一步的发展提出了关于就业、医疗等方面的建议。

黄河下游滩区安全建设的思路对策研究

黄河下游滩区既是滞洪沉沙的场所,也是滩区群众赖以生存的家园,防洪运用和经济发展矛盾长期存在,是黄河治理和保护的重点和难点。坚持以人民为中心的发展思想,提出既要牢牢把握滩区滞洪沉沙功能定位,又要切实维护好滩区群众利益,以实现人的全面发展为中心,优化调整滩区安全建设的总体思路,把实施外迁为主作为战略方向,将工作重心由“房”和“地”调整为“人”,构建“2+N+X”的规划政策框架体系,统筹推进“安居”和“乐业”,更加重视教育和就业的引导作用,扎实推动滩区安全建设取得积极进展。

黄河下游滩区1985–2020年30 m分辨率土地利用/覆被变化数据集

黄河下游滩区是黄河流域的重要组成部分。建立长序列、高精度的黄河下游滩区土地利用/覆被变化数据集,再现其历史轨迹,把握现实格局,对黄河下游滩区高质量发展及其相关问题的科学研究而言,是一项具有重要意义的基础性工作。本文选取1985–2010年36景Landsat5 TM、2015–2020年8景GF-1 WFV和12景Landsat8 OLI遥感影像,采用随机森林、人机交互解译和混淆矩阵精度评价等方法,研制了1985–2020年每5年共8期黄河下游滩区土地利用/覆被变化数据。数据空间分辨率为30 m,总体精度均达90%以上,Kappa系数高于0.85。本数据集可为区域生态环境保护、国土空间规划、黄河流域典型区域自然–人文系统耦合过程、机理、测度等研究提供科学数据支撑。

黄河下游水沙变化特征及影响因素分析

黄河下游水沙演变剧烈,为探究黄河下游水沙变化新规律,揭示水沙变化新特征,并厘清影响水沙变化的主要因素,本研究基于黄河下游花园口、高村、艾山、利津4个水文站点的水沙数据资料,采用均值差异t检验和参数统计方法,分析了1951—2020年黄河下游70年间不同时间尺度下的水沙变化特征,探究了水沙演变的影响因素。结果表明:近70年黄河下游径流量和输沙量总体呈减少趋势,且两者突变时间不一致;径流量和输沙量代际间差异明显且呈波动下降趋势,同时,研究期内4个水文站的径流量与输沙量具有时空变化不同步性;流量和含沙量年内分配集中,自黄河调水调沙以来流量峰值出现的时间由原来8月份转为7月份,且不同时段流量和含沙量呈现阶段性变化特征;人类活动是影响黄河下游水沙演变的主导因素。

黄河湿地漫滩区特殊地质桩基施工技术研究

在黄河湿地漫滩区特殊地质条件下,桥梁桩基施工无法保证成孔质量。针对此问题,研究分析了桥址区的地质情况,以及钻孔过程容易塌孔、缩颈的原因。在钻孔时采用打设超长钢护筒、清孔采用除砂器等新技术、新工艺,解决了桩基成孔难题。结果表明,对于深厚淤泥砂土地层的桩基施工采用长护筒穿过淤泥层,能有效避免塌孔、缩颈问题,清孔过程增加除砂器,能较快地降低泥浆的含砂率,缩短清孔时间,减小孔底沉渣厚度,达到快速灌注水下混凝土的目的。对于类似地质条件下的桩基施工具有指导作用。

游荡型黄河滩涂植物群落多样性及种间联结性

黄河干流流量季节性变化和小浪底“调水调沙”形成了黄河河南段特殊的游荡型滩涂生态系统,为揭示游荡型黄河滩涂(嫩滩、二滩、高滩和大堤)群落组成和种间关系及群落稳定性规律,于2015年9月至2018年11月,采用典型样方法在郑州黄河湿地自然保护区游荡型黄河滩涂开展群落学调查,利用149个草本层样方分析群落物种组成、多样性、种间联结性和群落稳定性。结果表明:(1)研究区植物共有90科289属445种,其中被子植物87科286属440种,裸子植物2科2属3种;蕨类植物仅见1属2种。(2)不同滩涂生境优势种具有显著差异,且总体狗牙根(Cynodon dactylon)、芦苇(Phragmites australis)和小蓬草(Erigeron canadensis)为优势种,国家二级保护植物野大豆(Glycine soja)呈斑块聚集分布,且为嫩滩和二滩亚优势种。(3)大堤物种多样性各指标取值最大,嫩滩次之,二滩和高滩较小。(4)χ^(2)检验、Jaccard指数、Pearson相关检验和Spearman秩相关检验表明,优势种种对种间联结性不强,各物种间相对独立。(5)二滩总体联结性呈现不显著负关联,其他3种类型均为显著负关联,M. Godron稳定性分析说明群落总体均处于不稳定演替阶段。因此,游荡型黄河滩涂生态系统总体不稳定,河道的游荡多变导致滩涂植物更新频繁,这可为黄河流域生态保护和高质量发展国家战略提供重要基础数据和科学指导。

黄河滩区(河南段)土壤营养状况分析

探明黄河滩区土壤营养状况,以期为黄河滩区经济林的适种性及合理的施肥措施提供参考依据。以河南原阳县滩区土壤为研究对象,测定土壤中大量速效养分氮磷钾,中微量元素交换性钙、交换性镁、有效硫、有效锌、有效铜、有效铁、有效锰、有效硼,及pH、有机质和土壤阳离子交换量含量,分析其土壤质地类型及土壤养分间的相关性。结果表明,黄河滩区土壤质地类型可以分为砂土、壤砂土、砂壤土、壤土、粉壤土和粉土6种;土壤平均pH 8.43,属碱性土壤;土壤有机质、土壤阳离子交换量和大量速效养分氮磷钾含量整体上较缺乏;除有效硼外,其他中微量营养元素含量均较为丰富;相关性分析表明,大多数营养元素间存在显著的相关性,且有机质、全氮、有效磷、速效钾、交换性镁、有效铜、有效铁、有效锰、有效硼、CEC与pH均呈负相关关系,交换性钙、有效硫、有效锌与其他营养成分间相关性较低。黄河滩区(河南段)非常适宜种植经济林,在栽培管理中,应注重增施有机肥,合理搭配有机肥和无机肥的比例;同时通过叶面喷施方式适量补充硼肥,从而达到提质增效的目的。

黄河下游典型滩区土壤重金属污染特征及来源解析

针对黄河滩区土壤重金属污染、来源复杂的问题,该研究以原阳滩区复合污染土壤为例,结合土壤重金属含量空间分布和正定矩阵因子分解(positive matrix factorization,PMF)模型,探讨滩区土壤重金属富集特征及来源。源解析结果表明,原阳滩区土壤重金属污染受工业源、交通源、自然来源、燃煤污染源和农业源影响,农业源占主导,相对贡献率达23.5%,其次为工业源、自然来源、交通源、和燃煤污染源。该研究能够准确解析多金属复合土壤复杂成因,可为黄河滩区多金属复合污染土壤的污染源识别提供参考。

河势特征分界下的黄河滩区周边城镇生境质量与景观格局演变

在黄河流域生态保护和高质量发展战略背景下,加强对黄河滩区生境质量及其驱动机制研究对区域生物多样性保护和生态韧性提升具有重要意义。以黄河滩区沿河城镇为研究区,依据河势特征将其划分为4个河段和14个子研究区,并基于InVEST模型与3类景观格局指数分析论证不同河势特征分界下生境质量与景观格局的时空演变规律。结果表明:(1)生境质量方面,2000—2020年研究区生境质量整体呈下降趋势,各河段生境质量平均值由大到小依次为河口段、弯曲段、游荡段、过渡段;(2)景观格局方面,各河段之间景观破碎度指数波动最小,并随城镇化发展破碎化程度逐渐减弱,连接度与复杂度波动明显,且因河势特征存在差异性变化;(3)生境质量与景观格局相关性方面,多数土地景观格局指数与生境质量显著相关,但关联程度有所下降。相同地类景观格局指数在不同河段内表现出不同甚至反向的互动关系。研究表明,河势特征是黄河滩区生境质量的全局性支撑或限制因素,其作用主要体现为对黄河滩区周边城镇土地空间发展的差异化影响,该影响直接作用于紧邻黄河地带的城镇组团,并间接影响其他区域,在一定程度上左右了城镇发展主向以及土地转化、空间格局的演变规律,最终影响区域生境质量的分布格局。研究结果对黄河滩区重要生态功能区的生境保护与生态系统功能调控具有一定的理论与实践价值。

黄河下游典型滩区社会经济—防洪安全—生态环境耦合协调分析

黄河下游滩区是一个复杂的互馈系统,系统的安全及协调发展关系到一个地区的稳定与可持续发展。为科学评价黄河下游典型滩区社会经济-防洪安全-生态环境耦合系统的安全发展水平与协调程度,明确影响其发展趋势的主要原因。针对黄河下游兰东滩区的区域特征,综合考虑社会经济、防洪安全、生态环境对滩区发展的影响,遵循指标选取的诸多原则,通过组合权重法确定指标体系权重,构建了黄河下游兰东滩2001-2020年的耦合协调度模型,对耦合协调度变化趋势进行分析预测。结果表明:(1)黄河下游兰东滩区社会经济-防洪安全-生态环境耦合系统相互作用明显,但整体协调耦合发展程度不高,距离优质协调还有一定的差距;(2)综合系统的耦合度与耦合协调度拟合优度较好,均在0.9以上,且其趋势线与防洪安全评价指数趋势较为接近,表明防洪安全对综合系统的影响较大;(3)组合权重占比较大的主要是防洪安全方面的指标,其次是社会经济,最后是生态环境,表明兰东滩安全发展与环境友好的前提就是保障最基本的防洪安全;(4)3个子系统的安全评价指数在近20年都有不同程度的增幅,社会经济子系统安全评价指数稳定上升,增长速度明显高于防洪与生态,防洪安全与生态环境子系统发展较为不均衡。

苏北黄泛平原典型城市天然“海绵体”潜力评价体系

苏北黄泛平原地势平坦,浅部地层结构松散,可储水“海绵体”特征明显。为评价该区域“海绵体”雨水渗储潜力,以南部的江苏宿迁市区为例,在系统分析天然“海绵体”渗储能力主要影响因素的基础上,构建了天然“海绵体”雨水渗储潜力两级评价指标体系,借助层次分析法计算各指标权重,运用MapGIS进行综合评价。结果表明,废黄河漫滩区天然“海绵体”雨水渗储潜力较好,漫滩区以外区域渗储潜力一般或较差。

维持黄河下游河道与滩区稳定的泥沙处置方案

变化环境下研究提出可以维持黄河下游河道与滩区稳定的泥沙处置方案对黄河下游乃至流域治理具有重要指导作用。通过实测资料分析、数学模型等手段,分析入黄泥沙的时空分布变化,认为三门峡水库建成后的3个水库运用阶段输沙入海是泥沙处置的主导方式,小浪底水库建成后变为以水库拦沙为主导,大型水库是影响泥沙空间分布及河道冲淤的重要因子;黄河年均来沙8亿、6亿、3亿t情景,黄河下游无法实现河道和滩区稳定,拟定了5个泥沙处置方案,通过分析评价得到最优方案,即古贤、桃花峪水+库滩区生态治理方案,建设古贤水库可以基本实现黄河下游50a河床不淤高,滩区生态治理能够消除“二级悬河”,加上桃花峪水库可显著提高滩区防洪标准,综合评价该方案最优。

黄河滩区周边乡村聚落空间分布特征、机制及聚类发展策略

理解黄河滩区周边地理单元内乡村聚落的空间分布特征和机制,有助于滩区周边地域内的乡村差异化管控实施。研究首先借助空间测度指标描述滩区周边地域内的乡村聚落空间集聚性特征,进而使用地理探测器工具分析自然地理环境和社会经济环境对乡村聚落空间分布的解释力,最后借鉴TWINSPAN方法聚类划分乡村聚落。结果表明:黄河滩区周边乡村聚落具有聚集型的空间分布特征,总体呈现出3组集中连片的空间分布形态;乡村聚落空间密度核心呈现明显的“水体导向性”,并在社会经济因素影响下形成了环区域性中心城市分布、区域县级市内部分布、独立分布3种空间关系;基于7项显著相关性变量可在黄河滩区周边地域内耦合聚类出4种乡村聚落类型,可对应集聚提升、城郊融合、特色保护与一般存续等主要发展方向。研究可以为黄河滩区周边乡村聚落聚类发展的政策制定提供直接的空间依据。

黄河下游引黄水价存在问题与建议

黄河水资源空间分布不均匀,丰枯悬殊,夏秋量大,冬春量小,有限的水资源满足不了日益增长的用水需求,导致供需矛盾突出,传统的农田大水漫灌,居民节水意识不强,使得水资源浪费严重。因此,探究引黄水价改革、完善供水价格体系建设具有重要意义,推动落实用水超定额累进加价制度,实施“两部制水价”等,完善适应新时代发展要求的水价形成机制,推进水资源节约集约利用和循环利用,发挥黄河水资源的最大综合效益,让黄河水资源真正造福于两岸人民。

黄河滩区周边城镇生境质量及景观格局的时空演变

以黄河滩区周边城镇为研究区,基于InVEST模型与6项景观格局指数进行生境质量演变与景观格局的相关性分析,结果表明:(1)生境质量方面,自1980年以来研究区生境质量呈持续下降趋势,冷热点集聚效应明显;(2)景观格局方面,耕地斑块优势程度最强,建设用地斑块破碎化程度最高,林地、草地仅在连接度指数上与之相近,但草地COHESION、AI指数在2000—2010年间大幅度下降;(3)生境质量与景观格局相关性方面,水域LPI、AI等指数与生境质量均呈显著的相关性,耕地、建设用地在LSI、COHESION等方面也表现出突出影响。研究结果对黄河滩区及周边城镇区域重要生态功能区的生境保护具有一定的理论与实践价值。