承德市武烈河流域地质调查图集的设计与编制

针对武烈河流域生态环境保护、自然资源科学管理、城市发展规划等需求,在对“承德市生态文明示范区综合地质调查”研究成果进行梳理和总结的基础上,依托GIS和数据库技术,充分发挥专题地图集的特点,编制完成了《支撑服务武烈河百公里生态与文化产业走廊地质调查图集》。该《图集》从规划与评价、土地资源、水资源、矿产资源与清洁能源、地质灾害与尾矿库、林地草地湿地、自然景观与历史文化、自然地理与地质背景8个图组,充分反映了武烈河流域自然资源及地质环境的背景特征、数量、质量、时空分布以及开发利用状况,并从地学角度将自然资源综合地质调查成果资料与规划资料相结合,提出了武烈河百公里生态与文化产业走廊规划建议,能直观反映地质调查成果的转化与应用。

基于景观格局的承德市武烈河流域生态安全分析

人类的经济开发活动主要是在景观层次上进行,景观也是区域生态环境管理的基础单元之一,采用景观方法研究生态安全,可揭示不同景观类型间的迁移转化特征并进一步识别区域生态环境的变化趋势及其内在因素,对区域生态建设和资源开发具有指导意义。基于GIS技术支持以1980年和2000年遥感影像为基本信息源,在承德市武烈河流域景观格局分析的基础上,采用破碎度、分离度、优势度等景观格局指数和景观类型脆弱度为评价指标研究流域景观生态安全。与1980年相比,2000年武烈河流域景观的破碎化程度加剧,景观优势度下降,多样性和斑块分维数增大。1980年-2000年研究区除了耕地以外,其他景观类型的干扰程度均有所增加。总体来说,20年来研究区整体景观生态安全度呈现上升趋势。

基于SWAT模型对武烈河流域不同水期的水环境治理项目效益分析研究

基于SWAT模型,以武烈河流域为例,研究流域不同类型水环境治理项目在不同水期的环境效益净值,为流域优化管理提供技术支持。结果表明:水环境治理对考核断面水质的改善情况,在不同水期存在一定的差异性。丰水期的COD和氨氮是枯水期的2~16倍,是平水期的1~3倍;平水期的COD和氨氮是枯水期的1~8倍。在枯水期和平水期,城镇生活污染治理项目对雹神庙断面COD和氨氮的改善贡献程度最大;在丰水期,农村面源污染治理项目对雹神庙断面COD和氨氮的改善贡献程度最大。

承德武烈河流域水生态系统服务功能经济价值研究

以武烈河流域水生态系统为例,运用生态学与生态经济学方法对武烈河流域各类水生态系统服务功能经济价值进行了评估。结果表明,2008年全流域水生态系统服务功能总价值量为50.32亿元,约占承德市2008年GDP(551.60)的9.12%。其中,渔业产品、城镇和农村生活供水、工农业生产供水、水电蓄能等提供产品功能价值为3.15亿元;调节气候、净化空气、水质净化等调节功能价值为31.27亿元;生物多样性保护等支持功能2.5亿元,文化功能13.4亿元。可以认为,流域水生态系统服务功能对承德市工农业生产的持续发展,维系生态环境健康和人民生命财产安全起到了不可替代的支撑和保障作用。

武烈河流域水质污染特征及污染源解析

以武烈河流域2014年1—12月23项指标的监测数据为基础,采用单因子评价法和水质综合指数评价法,对水质污染特征进行综合评价;运用主成分分析法,确定流域主要污染因子及区域水质空间变化特征,并进一步对流域污染来源进行解析。结果表明:武烈河流域上游支流水质为Ⅱ类,干流段监测断面S_1与S_3水质为Ⅲ类,S_2与S_4水质为Ⅳ类,主要污染指标为BOD5与TP;流域水质由2个主成分组成,COD_(Cr)、COD_(Mn)为第一主成分,NH_3-N、DO与BOD_5为第二主成分;流域主要污染源包括生活污水、工业废水、农业化肥和农药的投入及畜禽养殖废水等。

基于主成分分析法的武烈河流域水质评价研究

利用MATLAB软件,采用主成分分析法对武烈河流域水环境质量进行了综合评价。结果表明:武烈河流域水环境质量整体相对较好,高寺台下游断面的水质污染比较严重,五日生化需氧量和溶解氧的主成分贡献率超过0.5,说明流域有机污染严重,需要控制工农业废水排放,以遏制污染加剧、预防富营养化爆发。

承德市武烈河流域水源涵养功能的时空特征

承德市武烈河流域是京津冀水源涵养功能区的重要组成部分,对国家可持续发展议程创新示范区的建设具有重要意义。本研究基于InVEST模型估算了1990-2018年武烈河流域的水源涵养量时空分布特征。结果表明:1)当Zhang系数为3.7时,模拟效果最佳,29年来,研究区多年平均水源涵养深度为83.85 mm,平均水源涵养总量为2.18×10^(8)m^(3),总体呈微弱减小的变化趋势;2)研究区水源涵养深度与降水量显著正相关(P<0.05),与潜在蒸散发量显著负相关(P<0.05),与气温负相关,但不显著(P>0.05);3)各土地利用类型单位面积变化对水源涵养量的影响强度依次为林地、草地、耕地、建筑用地;4)通过情景模拟法得出,气候是研究区水源涵养量变化的主导因素,土地利用变化对水源涵养的抑制作用逐渐增强。

气候和土地利用/覆被变化对武烈河流域产水服务与氮磷净化能力的影响

基于InVEST模型估算了1990—2018年武烈河流域产水服务功能与氮磷净化能力的时空分布特征,并利用情景模拟法对气候要素与土地利用/覆被的影响程度进行量化。结果表明,武烈河流域产水量呈先减小后增加且总体减小的变化趋势,多年平均产水量为2.69×10^(8)m^(3),TN、TP输出量呈增加趋势,多年平均TN、TP输出量分别为291.52、28.22 t;气候要素与产水量的相关性较强,与TN、TP输出量的相关性较弱;武烈河流域产水量主要来源于林地、草地,占比达73.33%,TN、TP输出量主要来源于耕地,占比分别达83.15%、63.38%,建筑用地产水能力最强,耕地TN、TP输出能力最强;近29年来,气候要素在产水服务功能方面是土地利用/覆被影响程度的41.01倍,在氮磷净化能力方面分别是土地利用/覆被影响程度的0.63、0.36倍。气候变化是产水服务功能变化的主导因素,土地利用/覆被变化是氮磷净化能力变化的主导因素。

分布式流域水文模型在武烈河流域的应用

以河北省北部滦河流域承德水文站控制断面以上的武烈河流域为研究对象,基于中国洪水预报系统,利用分布式流域水文模型,构建承德水文站的洪水预报方案。通过方案的应用分析表明,分布式流域水文模型可以较好地体现流域特性的空间分布不均匀性,并尽可能真实地模拟流域产流过程,从而提高预报方案的精度。

避暑山庄内外水系变迁成因探究

【目的】避暑山庄作为当今存世的最大皇家园林,因经典的自然山水营构而享有盛誉。自1703年始建至1911年清朝覆灭,避暑山庄内外水系面貌发生了剧烈的变化,然而水系变迁成因尚缺乏全面而深入的探究。【方法】梳理避暑山庄肇建后200余年间的水系面貌变迁历程,利用史料梳理论证与量化计算佐证相结合的方法,聚焦避暑山庄内外水系营建的历史过程,分析山庄引水工程、扩湖工程及河工制度存废对于水系带来的反向制约影响;以历史图档、文档记载为基础,以20世纪80年代最早期的土地利用/土地覆盖遥感监测数据及同时期的承德地区土壤流失情况为依据,从流域层面探讨了武烈河河道泥沙的来源问题。【结果】避暑山庄肇建之初设定的引水点为河流交汇口区域,频繁的河相变化增加了山庄引水困难;康熙朝施行的扩湖工程,使得山庄东侧的武烈河行洪断面缩减超过50%;围绕避暑山庄展开的“旱河岁修”“河湖清挖”“大河岁修”等制度的订立、完善与废弃历程耦合着山庄内外水系急剧变迁的过程;清晚期以来,武烈河流域内土地滥垦日益严重,1980年流域内的坡耕地产生的土壤流失总量(1025422.30 t)与同时期武烈河流域年平均输沙量(1070000.00 t)接近。【结论】避暑山庄的水系营建工程虽然造就了经典的水景观,但也助推了山庄水系的消退,而晚清以来武烈河流域内坡耕地过垦所带来的水土流失问题,则是造成避暑山庄内外水系变迁的最关键性因素。避暑山庄内外水系变迁成因的历时性考察,是景观遗产多元价值识别的前提,也是挖掘、培育生态智慧的必由之路。

系列代表性分析在水利工程建设中的应用

水文分析是水利工程规划和设计的基础,水文系列资料的代表性直接影响工程规模的合理性。承德市双峰寺水库的建设需要以武烈河流域水文站资料为基础,通过对流域内水文资料的系列代表性分析,研究双峰寺水库径流成果的可靠性,为双峰寺水库建设规模的确定以及水库调度提供科学依据。

LSPC模型在半干旱半湿润地区多年连续日径流模拟中的应用

LSPC 模型是基于物理过程的半分布式水文水质模型, 美国环境保护局将其作为TMDL 计划制定实施过程中估算污染物负荷最主要的模型之一, 在美国有着非常广泛的应用; 但在中国此前尚无实际应用案例.半干旱半湿润地区蓄满产流和超渗产流模式交织在一起使得该地区降雨径流形成过程非常复杂, 其水文模拟对模型物理过程表达的准确性及物理参数的率定都有很高的要求; 为了研究LSPC 模型在中国半干湿地区的适用性, 根据水平衡理论提出了水平衡三步参数率定法, 并利用该方法对位于河北境内的武烈河流域进行了多年连续日径流的模拟研究.该模型在验证期的日径流模拟相对误差为10. 8%、决定系数为0. 78、纳什系数为0. 57.研究表明, 水平衡三步参数率定法可以较好得应对半干旱半湿润地区复杂的产汇流过程, 使其基流和峰值的模拟都取得良好的效果, 同时也说明LSPC 模型对水文循环物理过程的数值模拟适用于我国半干旱半湿润地区, 对长期连续日径流量的模拟具有良好的适用性, 能在我国推广使用.

某河区段水质现状调查分析评价

在分析河北武烈河流域承德市区段主要污染类型及污染状况的基础上,发现武烈河承德市区段水体污染源主要为工业、生活和畜禽养殖混合污染,且污染情况复杂,入河量大,基于此分别设置上游武元桥、中游武衡桥和下游张村河入河口三个监测断面,分别对上游武烈河流入七家茅荆坝片区前的水质状况、武烈河流经七家茅荆坝片区并接纳片区污染物后的水质状况、武烈河下游张村河入河口接纳张村河、李村河、大清沟等污水后的水质状况进行分析与评价。结果表明,监测所选择的三个断面中上游武元桥和中游武衡桥断面水质一般,下游张村河入河口断面且因水体流速减缓,自净能力降低,污染物大量富集,水质较差,必须采取切实可行的措施加强流域河段水体污染治理。