珠江-西江经济带广西段耕地多功能利用及优化策略

[目的]探析耕地生产、生活、生态功能利用特征并提出优化方案,促进耕地资源多功能利用和协同发展,推动国家耕地利用与保护战略实践。[方法]在明晰耕地多功能利用的内在逻辑后,探讨珠江—西江经济带广西段59个区县耕地多功能的综合评价及其空间格局,最后基于两两功能间的权衡/协同相关性,采用三角坐标图划定耕地功能分区。[结果](1) 2000—2020年经济带广西段耕地各项功能指数随时间演变大致呈“U”型态势,生产功能由0.168降至0.130,整体变化率为生态功能(22.62%)>生活功能(16.94%)>生态功能(15.83%);(2)近20年耕地生产、生活、生态功能总体呈“东部高—西部低”的分布特点,且生产功能高值区的数量占比下降至18.64%,生活功能、生态功能高值区的数量占比升至27.06%,28.24%;(3)基于功能间权衡/协同关系,运用三角坐标图法将研究区耕地多功能利用划分为四大类型,其中“三生”功能协调发展区所占区县数量最多,研究区耕地多功能利用整体表现良好。[结论]基于功能评价及分区基础上提出差异化优化策略,有利于促进区域耕地资源的可持续利用与管理,保障粮食安全和促进农业现代化发展。

广西西江流域及主要支流水量分配方案分析

以水利部分配给广西的流域水量控制指标及各市用水总量控制指标为依据,统筹考虑调入与调出、河道内与河道外用水、用水与消耗等关系,开展广西西江及其主要干支流水资源供需平衡和水资源配置分析,合理确定本流域地表水资源的可分配水量。并综合考虑流域内区域间用水关系,依据水资源配置成果,按照水量分配的原则,合理确定广西西江流域及主要支流供各市河道外利用的地表水用水量份额。

珠江口盆地西江主洼珠琼运动的沉积响应及构造意义

珠江口盆地西江主洼经历了早—中始新世的珠琼运动一幕和晚始新世—早渐新世的珠琼运动二幕,期间分别沉积了文昌组和恩平组。为研究两幕运动的差异,通过对古近系沉积岩样品主微量元素分析来判断物源成分,从而理清珠琼两幕运动期间西江主洼的物源转换规律。结果表明:西江主洼珠琼运动一幕晚文昌期主要为风化酸性火成岩,缓坡处文一、二段顶部出现中性火成岩成分;珠琼运动二幕恩平组在主洼中部和东部主要表现为中性火成岩风化产物,28洼恩四段底部由长英质变为中性岩母岩,洼陷西部则未出现中性岩母岩,珠海期由酸性火成岩向石英岩母岩成分过渡。基底岩性研究表明,研究区古近系存在珠一坳陷内低凸起酸性花岗岩和坳陷南部隆起带中性花岗岩两类不同局部物源区,文昌期珠一坳陷内低凸起为主要物源区,在珠琼运动二幕时洼陷中部和东部物源区发生转换,物源来自珠一坳陷南部东沙隆起带,洼陷西部物源在恩平期没有转换,直到珠海期南海运动时与中、东部共同转变为接受北部统一的区域物源控制。洼陷不同部位物源转换存在差异,说明珠琼运动两幕之间存在物源的继承性发育,但具有不同的沉积演化特征。

2001-2018年西江流域水分利用效率时空变化及影响因素

[目的]探究气候变化形势下流域的碳循环和水循环相互关系,对流域的水资源科学配置有重大意义。[方法]以西江流域为例,基于2001-2018年GLASS产品中的初级生产力(GPP)和蒸散发(ET)数据,定量计算区域生态系统植被水分利用效率(WUE),利用趋势分析和偏相关分析的方法研究植被WUE时空演变特征及其影响因素。[结果]2001-2018年西江流域植被的WUE总体呈增加趋势;林地的WUE增长速率最快,草地次之,耕地最慢。从空间分布来看,WUE值从广西中部的耕地向四周逐渐升高,WUE低值还零星分布在云南东部的台地和丘陵地区;西江流域15.23%,12.12%的区域WUE分别与气温、降水呈显著正相关;11.54%的区域WUE与太阳辐射呈显著负相关;NDVI与WUE具有显著正相关性;WUE随海拔的上升呈上升-平缓-上升的趋势,在2 100 m左右,WUE出现明显波动。[结论]气候因子、NDVI、海拔、人类活动均不同程度影响西江流域植被的水分利用效率,本研究可为西南喀斯特地区石漠化治理和流域生态防护林体系的建设提供参考。

变化环境下近60年西江流域径流时空演变特征

气候变化叠加人类活动的双重影响下,西江流域的河川径流发生了不同程度的改变,重新认识和掌握变化环境下的径流时空演变规律对流域的科学管理具有重要意义。基于西江流域干支流7个控制性水文站近60年的日径流资料,综合极点对称模态分解法(ESMD)、Mann-Kendall检验、R/S分析、小波分析等方法,从年代、年、季和年内多个时间尺度对径流的时空演变特征进行分析,研究结果表明:年代尺度下,西江流域径流丰枯交替、变化悬殊,1970s与1990s径流丰沛,2010s径流偏枯,降雨影响着径流的丰枯变化,流域上、中游更易发生干旱与洪涝灾害;春、夏、秋、冬季径流振荡周期依次为2~7、15~20、28~29 a,3~5、7~10、20 a,2~3、6~8、12~15 a和3~8、12~15、20 a,均呈现年际与年代的双重周期特征,IMF1的年际振荡在径流变化中占主导地位;受降雨与水库调蓄作用的影响,年、夏、秋季径流呈下降趋势,预测下降变化具有持续性,春、冬季径流整体呈上升趋势。空间内上游的变化趋势更显著;年和季尺度径流在1980年后突变增多,尤其集中于20002010年间,人类活动与气候变化是造成西江流域突变的主要原因;2000年后,除支流柳州站外,其余站点径流年内分配趋于均匀,月平均径流的变化幅度减小,集中期均向前移,梯级水库群蓄丰补枯作用显著。研究成果可为西江流域的水资源合理开发利用与有效管理提供参考。

基于组合经验频率法的珠江三大水系干旱年景遭遇分析

选用珠江流域西江高要站、北江石角站和东江博罗站1956—2016年天然河川径流量资料,分析了各江河径流变化特性和开发利用情况;根据距平百分率评价了丰枯变化情况;并基于组合经验概率分析了三大水系枯水遭遇概率和连续枯水概率。结果表明:①西江径流量丰富,年际变化小;东江径流量较少,年际变化大。②西江、北江和东江的径流量年内变化都很大,枯季易发生干旱。③西江与东江枯水年遭遇的概率远低于北江与东江枯水年遭遇的概率。④三大水系同时出现枯水年的概率为14.7%,同时出现特枯年的概率为6.6%。⑤61 a中2 a以上连续枯水,西江、北江和东江各发生3次、6次和4次。研究结果对做好广东省水资源优化配置,在时间上蓄峰补谷、在空间上以丰济枯,支撑社会经济高质量发展具有一定指导作用。

基于splice-LSTM的多因素西江水位预测模型研究

准确的水位和水量等水文时间序列预测是水资源管理的重要依据。受上游支流流量、水位等因素影响,传统的单因素水位预测模型不能有效考虑众多因素,水位预测精度面临严峻挑战。以典型西江干线梧州站水位精准预测为研究对象,建立了基于splice-LSTM的多因素水位预测模型,采用拼接的长短期记忆网络(LSTM)和全连接线性模型(Linear),对2020~2021年西江干线多站点的流量数据进行分析,预测梧州站点的水位。研究结果表明:(1)由于splice-LSTM中引入了非线性层,提高了近期历史输入数据的权重,使得模型预测值更加接近历史真实值,降低了预测误差,Linear部分可以提高模型对于线性成分的敏感性,使得模型在水位峰值处的预测更加准确;(2) splice-LSTM模型与传统单因素的ARIMA模型、LSTM模型相比,在水位预测方面准确度分别提升14.4%,10.1%。研究成果可为西江船闸运行调度中心精准预调度船舶提供参考。

西江流域极端降水演变规律及其对洪水径流的影响

为探究西江流域水文气象要素演变规律,分析极端降水对洪水径流的影响,基于西江流域1956—2019年水文气象资料,综合利用趋势分析、突变检验等方法剖析了西江流域极端降水、年均径流和年最大日平均流量的演变规律,并采用Pearson相关系数与双累积曲线法评估了极端降水指标与年均径流、年最大日平均流量的相关性,探讨了极端降水对洪涝灾害损失的影响。结果表明:相较于上游高海拔地区,西江流域中下游低海拔地区极端降水的变化更为明显,表现为极端降水频率增大以及降水强度增大;Rx1day、R99p和SDⅡ呈现显著上升趋势,极端降水指标多在1992年发生突变,年均径流和年最大日平均流量均呈现不显著的上升趋势,且均有两个突变点;PRCPTOT、R25、R10、R95p与年均径流呈显著相关关系,R95p、R99p、CDD和R25对洪涝灾害指标的影响相对较大;2002年后极端降水指标同洪涝灾害指标的相关关系发生了显著改变。

西江流域生态补偿中居民支付偏好及潜在类型识别

探讨居民对流域生态环境改善的支付偏好差异及影响因素,为相关部门制定和实施差异化流域生态环境保护政策提供经验借鉴与理论依据。基于选择实验法构建西江流域生态补偿标准评估框架,采用多项式Logit模型与潜在类别模型,分析广西来宾、梧州和广东肇庆、佛山四市居民对西江流域生态环境改善的支付偏好,并探究居民的潜在偏好类别。结果表明(:1)受访者在流域生态属性支付偏好上存在显著差异,重视流域水质、森林覆盖率与旅游指数,忽视自然景观占比与生物多样性。(2)受访者愿意改善西江流域生态系统服务的整体最大年度户均支付意愿排序为:梧州549.35元>佛山507.60元>肇庆452.89元>来宾330.27元,两广经济相对发达地区梧州与佛山的补偿剩余均高于经济欠发地区来宾与肇庆,说明地区经济发展水平与居民的生态补偿支付意愿存在较大的关联性。(3)潜在类别模型估计结果再次印证四市受访者存在显著的偏好异质性,来宾、肇庆与佛山可分为3个潜在类别,梧州可分为2个潜在类别。未来,政府应结合流域各地区实际情况设置合理的生态补偿金区间,实施差异化流域生态补偿政策,并采取多样化措施调动居民参与生态环境保护的积极性。

珠江口盆地西江主洼泥-流体底辟及其发育条件

珠江口盆地西江主洼存在垂向的反射成像浑浊区域,这种垂向模糊区的地质成因多与盆地底辟活动相关。对西江主洼33西洼古近系地震资料中垂向模糊区的地震剖面特征形态及其地震波阻抗特征进行研究,并结合研究区盆地古近纪发育演化的特点认为,该模糊区拥有深、浅部反射不同的二元结构,可能是一处泥-流体底辟构造。西江主洼的古近系文昌组深湖相分布广泛,可以作为泥-流体底辟的泥源物质存在;33西洼钻井恩平组底部恩四段地层存在高压异常,恩平组顶部地层广泛发育的泥岩,可作为封存箱盖层,西江主洼具备形成封存箱的超压条件。而珠海期的岩浆侵入破坏了封存条件,诱发了盆地的泥-流体底辟活动,在33西洼古近系地层形成了深埋型-弱刺穿的锥状泥-流体底辟。

“三生”视角下的西江流域(广西段)乡村韧性时空分异特征

[目的]探索西江流域(广西段)乡村韧性的时空演变关系,旨在为乡村可持续发展与乡村振兴提供参考。[方法]从生产、生活、生态3个视角构建西江流域(广西段)乡村韧性评价指标体系,运用综合评价法、空间自相关模型分析了2016—2020年时空分异特征与空间集聚效应。[结果](1)2016—2020年西江流域(广西段)乡村综合韧性由0.265升至0.314,历经了“稳步发展—高速提升”演变阶段;生活韧性与乡村综合韧性两者时序变化紧密相连。(2)西江流域(广西段)乡村韧性空间特征差异显著,综合韧性形成了“西北低,中部高”的空间分布格局,各子系统呈现出不同的空间分布格局。(3)西江流域(广西段)乡村韧性均呈正相关分布特征,区域差异明显,各子系统形成不同的空间集聚区域,灵川县成为综合韧性高值极化“主区域”。[结论]根据“三生”视角可有效探索乡村韧性的时空特征,同时随着乡村振兴战略的深入实施,乡村韧性不断增强,但区域差异仍然明显,差异化推进乡村建设,协同促进乡村生产、生活、生态发展对于缩短乡村韧性的区域差异具有重要作用。

基于NPP-VIIRS夜间灯光数据的广西西江流域城市扩张时空格局演变研究

基于2012年、2014年、2016年、2018年、2020年的年度NPP-VIIRS夜间灯光数据,运用统计数据比较法提取广西西江流域城市建成区,并计算城市建成区的扩张速度、扩张强度指数、平均灯光强度指数、紧凑度指数、城市中心迁移距离、角度和速度,分析2012—2020年广西西江流域城市扩张动态变化情况。结果表明:1)统计数据比较法的平均总体分类精度在97%以上,能精确反映西江流域城市建成区发展的实际情况。2)2012—2020年广西西江流域城市建成区平均扩张速度为4.61 km^(2)/a,呈现先快速发展后减缓的扩张趋势。扩张强度与平均灯光强度的变化趋势与扩张速度基本保持一致。3)广西西江流域城市建成区整体的紧凑度和分形维数均呈现降低的趋势,说明广西西江流域城市扩张较为平衡,存在内部建设和外部扩张两种扩张发展形式。4)2012—2020年河池市与南宁市因城市发展建设使城市中心迁移距离较大,其余各市的城市中心迁移距离平缓,稳定扩张;各城市中心迁移速度与城市中心迁移距离和方向的发展情况基本保持一致。

西江流域两广开发利用的博弈策略及其仿真

针对西江流域开发过程中出现的水源林面积减少、水土流失严重、移民安置、水体污染严重等由经济发展带来的负面生态文明问题,采用演化博弈方法探究西江流域两大治理主体广西政府与广东政府的策略与可能产生的改变与均衡。结果表明,传统情况下两广政府博弈系统将朝着(过度开发,不合理加速)的帕累托最劣稳定状态演化,不利于西江流域生态的绿色可持续发展;引入问责机制对广西政府“过度开发”和广东政府“不合理加速”进行惩罚,博弈系统存在9种演化情景,当且仅当满足特定条件时,系统会收敛到(适度开发,合理加速)的帕累托最优状态;数值仿真模拟下根据惩罚值高低设计9种不同情景,分析惩罚值对博弈结果的影响,发现在中央政府及上级相关部门给予两广政府的问责惩罚都较高时,博弈系统朝着帕累托最优状态演化;为促进西江流域生态经济与治理的均衡发展,在问责机制设计上,要给予两广政府满足相应条件的较高惩罚值。

西江流域(广西段)耕地绿色利用效率的演变特征及驱动力分析

系统分析耕地绿色利用效率演变特征及驱动因子,旨在为耕地利用转型发展奠定基础。本文基于构建耕地绿色利用效率指标体系,综合运用SBM-Undesirable模型和核密度估计对2000—2020年西江流域广西段耕地绿色利用效率的时空格局进行分析,并利用面板Tobit模型对其驱动力因素进行探究。结果表明:(1)2000—2020年西江流域(广西段)的耕地利用碳排放规模呈增长趋势,其中桂林市的净增长量最大,梧州市最低;(2)2000—2020年西江流域(广西段)的耕地绿色利用效率水平不断提高,优势区包括梧州和桂林,平缓区包括贺州、贵港、河池、百色,劣势区包括柳州、南宁、来宾、崇左;(3)2000—2020年西江流域(广西段)的耕地绿色利用效率等级区差异明显,优势区的耕地绿色利用效率值波动处于DEA前沿的位置,劣势区的耕地绿色利用效率则有待进一步提高;(4)2000—2020年西江流域(广西段)的耕地绿色利用效率在不断提高的同时有着明显的偏态,并存在轻微的极化与收敛,总体上效率在波动式提高;(5)经回归分析可知提高耕地绿色利用效率的因子有农业基础设施条件、复种指数、人均地方生产总值及人口密度等,而有效灌溉率与产业结构对耕地绿色利用会产生负向影响。

西江“2005·06”特大洪水预演分析探讨

西江“2005.6”洪水是1915年以来发生的最大流域性特大洪水,为百年一遇洪水。洪水给沿河两岸群众造成直接经济损失高达数十亿元。对该次西江流域性特大洪水开展现状边界条件下模拟仿真分析和研究,总结归纳出西江流域水库群联合调度运行方式、节点时机把握等规律,这对遭遇类似流域性大洪水或特大洪水时,就能充分利用西江流域水库群进行科学合理联合调度,充分发挥水库群的拦洪削峰作用,最大限度减轻洪涝灾害。

广西漓江流域森林生态系统健康评价研究

森林健康评价在我国开展科学绿化的背景下具有重要的科学和现实意义。以森林覆盖率较高的广西壮族自治区漓江流域作为研究对象,从结构、多样性、稳定3个方面,对流域内的森林健康状况进行了评价,结果表明:研究区森林生态健康状况可评价为“良”,50块调查样地中,56%的样地森林健康状况为“良”,30%的样地森林健康状况为“中”,10%的样地森林健康状况为“优”,仅有2块样地(4%)的森林健康状况为“较差”。

西江流域径流与气象要素多时间尺度关联性研究

使用水文统计和交叉小波方法对西江流域1961-2005年径流变化特征及其与气象要素的多时间尺度的关联性进行分析。结果表明,径流量总体呈现减少的变化趋势,可能是人类活动引起流域内蒸发和入渗增加,使径流对降水的响应减弱造成的,径流丰枯变化基本与降水的波动相一致。气温对径流的显著作用主要集中在1990-2000年3-5 a周期上,径流对气温变化的响应时间为6-12个月;降水与径流在大部分时频域中呈同相相位变化,其相互作用主要集中在1992-2003年3-4 a和1980-2000年11-12 a周期上;大气环流变化对径流的影响主要集中在1965-1975年2-3 a及1993-2000年3-5 a周期上,对径流的影响可能是通过对区域降水影响实现的,径流对前一次环流变异响应时间为6-12个月,对后一次响应时间较快,时间的差异可能是下垫面的改变引起流域产汇流机制变化造成的。

西江流域土壤镍含量特征及风险评估

西江流域作为广西省重要的农业生产区和有色金属矿产区,为保障土地安全利用,有必要全面了解其土壤镍含量特征和风险水平。分别采集自然土壤、旱地土壤、水田土壤和矿区土壤样品283、1 286、721、130件,以自然土壤为背景样品,进行空间分布特征分析,并进行风险评估。结果表明,西江流域土壤镍的背景值为25.60mg/kg,基线值为156.00mg/kg。不同土地利用类型的土壤镍含量表现为矿区土壤(42.50mg/kg)>水田土壤(28.70mg/kg)>旱地土壤(22.70mg/kg),在P<0.05水平下,矿区土壤显著高于背景值,而旱地土壤、水田土壤与背景值差异不显著。中部和西南部地区镍含量较高,尤其是西南部的都安瑶族自治县和大化瑶族自治县,很多区域都超过了60mg/kg。以基线值作为标准或根据地积累指数进行评价,由于考虑了背景值,西江流域土壤镍污染水平不高。

西江流域的有机碳侵蚀通量

在西江下游的马口水文站对径流进行了 4个季节的有机碳采样分析。研究表明 ,西江径流有机碳的断面构成在各个季节均较为一致 ;季节性变化表现为 ,有机碳和悬浮物含量随流量的增加而增加。随着水体悬浮物含量的增加 ,悬浮物的有机碳含量呈对数趋势降低。西江流域的有机碳侵蚀通量为 10 .18× 10 6gC/km2 ·yr.,是全球外流域有机碳侵蚀通量的 2～ 3倍 ,其中以颗粒有机碳的侵蚀通量为主 ,达到 8.30× 10 6gC/km2 ·yr.,溶解有机碳的侵蚀通量为 1.88× 10 6gC/km2 ·yr .。反映了流域内较强的机械剥蚀过程 ,这与西江流域典型的季风气候、较大的地形高差 ,以及农业耕作历史长久、土地利用强度较大等因素有关。

广西西江流域土壤Zn积累和分布特征及生态风险

为了解广西西江流域土壤Zn积累和分布特征,评估其生态风险,采集有色金属矿区土壤、农田(水田和旱地)土壤和自然土壤样品共2 534个,结合各样点类型和各地区状况进行大规模调查分析。结果表明:西江流域土壤Zn背景值为67.3 mg·kg-1,显著高于广西土壤Zn背景值;矿区、旱地和水田土壤Zn含量均值分别为2 134、148.5和71.6 mg·kg-1。以基线值为标准,矿区、旱地和水田土壤Zn含量超标率分别为77.3%、7.56%和3.59%,矿区土壤表现出明显的Zn积累趋势;流域内土壤Zn空间分布具有中等程度空间自相关性,为结构性因素和随机性因素共同作用;从空间分布状况可知,流域内高Zn污染区主要集中于河池市南丹县的南部局部区域,轻-中污染区出现在都安县和环江县小区域,轻污染区出现在大化县、罗城县、都安县、柳城县、武宣县、金秀县和忻城县等一带小区域,其余区域处于比较清洁的状态。总的来说,河池市的南丹县、环江县、都安县等个别矿业密集的地区或矿厂、冶炼厂遗址、尾砂库等周边矿区土壤及小部分农田土壤存在高污染风险,其余区域风险较低或无风险。对于高含量Zn污染区域,建议加强监管,开展环境生态风险和人群健康风险评估,必要时采取措施以控制风险。