北洛河上游生态系统服务时空变化与土地利用耦合关系研究

以北洛河上游丘陵沟壑区为研究区,借助2000年、2020年的地形、土地利用、植被和土壤等数据,运用InVEST、CASA、RUSLE等模型研究植被恢复措施对生态系统服务的影响,分析产水量、土壤保持、生境质量和植被净初级生产力4项生态系统服务与土地利用类型变化的耦合关系及不同生态系统服务之间的相关性,结果表明:主要土地利用类型中耕地呈减少趋势,草地和林地则呈增加趋势;植被净初级生产力、土壤保持、生境质量均呈增加趋势,而产水量则呈减少趋势,总体来说林地提供的生态系统服务价值最高;产水量与其余3项生态系统服务之间均呈负相关关系,而土壤保持、植被净初级生产力和生境质量之间均呈正相关关系。深入研究黄土高原地区退耕还林(草)背景下生态工程的实施成效及生态环境效应,能为区域生态环境管理提供决策支撑。

陕北地区北洛河上游石油开发对水环境的影响

陕北是我国重要能源基地,随着陕北地区油气大规模的开采,资源勘探开发对区域环境带来的影响日趋严重,北洛河上游石油开发区内水质恶化,水体功能降低等问题非常突出。通过对北洛河上游地表水采样测试分析,并根据国家标准采用单因子污染指数进行评价,结果显示六价铬、硫酸盐、COD、NH3-N、挥发酚、石油类在集油站、井场、个别污水偷排处超标情况较严重,在河岸有大量原油污染物沉积。在部分地区河水的氯化物含量较高,除本地区地质条件因素之外,油层水的排入也有一定影响。并且由于春冬季河水流量减少,河流自净能力下降,枯水期的污染程度大幅度上升。

不同重现期下河南洛河上游暴雨山洪灾害风险评估

暴雨山洪灾害危害巨大,给人们的生产生活造成很大影响。本研究基于FloodArea二维水动力模型,以河南省典型小流域洛河上游为研究对象,采用流域内1个国家级气象站和11个区域自动站的逐日和逐小时降水量资料以及地表水力糙度、1:50000数字高程模型等数据,利用42种不同概率密度分布函数估算了洛河上游不同重现期情景下的日降水量,进行不同重现期情景下的暴雨山洪灾害淹没风险模拟,并结合精细化的暴雨日变化规律、承灾体信息等定量评估了洛河上游暴雨山洪灾害风险。结果表明:卢氏站日降水量重现期最优拟合函数为Gen.Logistic函数,洛河上游100 a、50 a、20 a、10 a和5 a一遇日降水量平均分别为116.7 mm、103.9 mm、88.8 mm、78.3 mm和68.0 mm。以100 a一遇日降水量情景为例,洛河上游暴雨山洪灾害风险呈现出中部的风险较高,南部较北部风险高,高风险区主要集中在城关镇附近以及伊洛河沿岸两侧区域;处于高风险区的面积为92.0 km^(2),GDP占总量17.37%,人口占总人数的8.88%。100 a一遇日降水量情景,淹没水深0.6 m以上的面积为110.3 km^(2),其余各重现期依次为103.4 km^(2)、95.1 km^(2)、89.6 km^(2)和82.8 km^(2)。随着重现期的增大,各重现期下淹没面积和承灾体风险也逐渐增大,暴雨山洪灾害风险增加。

洛河上游河漫滩草本植物群落物种多样性研究

采用群落生态学的调查方法,对洛河上游22个河漫滩样地的草本植物物种多样性进行评价.结果表明:洛河上游河漫滩草木植物种类丰富,有30科,86属,126种;各物种多样性指数受群落立地生境和人为活动的综合影响随河流流向呈不规则波动.

北洛河上游水沙变化及影响因素分析

以北洛河上游刘家河水文站1959—2006年的水文观测数据为依据,应用Mann-Kendall非参数检验法和逐步回归分析法,对刘家河站以上区域的水沙变化及影响因素进行了分析。结果表明:①刘家河以上流域降水量、径流量、输沙量的年内分配不均、年际变化大,1959—2006年均呈下降趋势,且在20世纪80年代初均发生了突变;②降水量是引起1959—1979年水、沙变化的根本原因;③1980—2006年间,径流量主要受降水量的影响,而输沙量受人类活动的影响较大。

北洛河上游径流变化特征及其驱动因素研究

研究人类活动及降水变化对北洛河上游径流的影响,分析径流变化的主要驱动因子,为北洛河上游及相类似的其他流域水土保持、水资源合理利用提供决策依据。采用累积距平法、Mann-Kendall趋势检验法、降水-径流双累积曲线法对北洛河上游1971—2014的年降水量和径流量变化进行趋势分析与变异点诊断,并采用双累积曲线法和线性回归模型量化分析降水变化和人类活动对年径流、汛期径流变化的影响程度。结果表明:2003年大规模退耕还林实施后,北洛河上游降水-径流关系发生突变,突变后的年径流和汛期径流显著低于突变前;年径流变化主要是汛期径流减少造成的;人类活动相比降水对年和汛期的贡献率分别为106%和114%;突变后植被调节径流的能力显著增加,日径流量> 100、> 1. 15和<0. 5 m3/s所占比例分别为0. 27%,59. 2%,和8%,径流变化对降水变化的敏感性降低。认为:大规模化植被恢复是北洛河源区径流量减少的直接因素,而退耕还林(草)、水土保持政策是核心驱动力;同时,随着退耕还林时间的延长,北洛河径流不会持续减少,未来将维持在相对低而稳定的水平。

退耕还林(草)对北洛河上游水沙变化的影响

为探究黄土高原地区退耕还林(草)政策的水沙响应问题,以植被恢复较好的北洛河上游为研究区域,根据其控制站吴起水文站1971—2010年4—10月实测水沙资料,定量分析降水量、径流量和输沙量三个水文要素的变化趋势和发生突变的年份。结果表明:1971—2010年,降水量并未发生显著的趋势性变化,径流量和输沙量呈显著减小趋势;综合四种突变点检验方法结果,并结合水土保持措施资料,确定径流量和输沙量的突变年份为2002年;利用双累积曲线定量分析降水和以退耕还林(草)为主的人类活动对径流量与输沙量的影响,相对于1971—2002年,2003—2010年降水和人类活动对径流量的影响程度分别为70.8%和29.2%,对输沙量的影响程度分别为34.0%和66.0%。植被的减沙作用明显大于减水作用,以退耕还林(草)为主的人类活动是北洛河上游流域泥沙减少的主要驱动力。

退耕还林前后北洛河上游流域土壤侵蚀时空变化分析

为揭示退耕还林前后北洛河上游流域土壤侵蚀时空变化特征,采用通用土壤流失方程RUSLE,结合GIS和RS技术,分析了北洛河上游流域退耕还林前后1981—2010年(分为1981—1990年、1991—2000年和2001—2010年3个时段,编号分别为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ)土壤侵蚀时空变化特征。结果表明:(1)北洛河上游流域土壤侵蚀模数在空间上呈现西北高、东南低的分异特征,1981—2010年在降雨侵蚀力呈现波动上升趋势的情况下,平均土壤侵蚀模数呈持续下降趋势,尤其退耕还林(草)工程实施以后土壤侵蚀模数显著下降,时段Ⅰ、时段Ⅱ、时段Ⅲ流域平均土壤侵蚀模数分别为8 612.62、8 078.91、3 060.71 t/(km^(2)·a);(2)实施退耕还林(草)工程以后,流域内耕地面积锐减,林草地面积显著增加、植被覆盖度大幅提升,主要土地利用类型土壤侵蚀模数遵循耕地>草地>林地的规律,即土壤侵蚀模数随着植被覆盖度的提高呈现下降趋势;(3)3个时段土壤侵蚀随地形的分布特征具有一致性,1 350~1 550 m是北洛河上游流域土壤侵蚀分布的主要高程带,其侵蚀量约占流域侵蚀总量的80%,流域内72%的侵蚀量分布在坡角>15°的坡面,各时段不同坡向的平均土壤侵蚀模数均遵循阳坡>半阳坡>半阴坡>阴坡的规律。

北洛河上游暴雨洪水特性分析

北洛河上游地区是北洛河主要暴雨区域,同时也是北洛河泥沙的主要源区,刘家河水文站以上流域面积占北洛河流域总面积的27.2%,而年输沙量占北洛河年输沙总量的72.6%;北洛河历年洪峰流量几乎均由上游形成,通过对交口河站1959-2004年间流量大于600 m^3/s的44场洪水统计,交口河所发生的洪水均由刘家河涨水形成,洪峰由刘家河到交口河均成递减型;北洛河流域径流主要来自中游区域,刘家河站至壮头站之间径流量占北洛河总径流的68.5%;通过对北洛河上游地区降雨、径流、泥沙、暴雨及大洪水的分析,提出了大洪水的季节性规律、防汛的重点及防洪减灾的对策。

陕北南部史前生业经济初探——以北洛河上游考古调查出土动物遗存为例

陕北地区是研究中华文明起源的重要区域。有关陕北地区史前时期生业经济的研究目前集中于北部的无定河与秃尾河流域,南部的资料仍然缺乏。本研究以2019年、 2021年陕北南部北洛河上游区域系统调查所获仰韶时代至龙山时代的动物遗存为研究对象,分析动物种属、年龄结构、数量比例,探讨陕北南部史前时期生业经济的发展变化。研究表明,北洛河上游仰韶时代先民的肉食来源以家养动物为主(NISP:72.51%, MNI:71.22%),辅以其他野生动物(NISP:27.49%, MNI:28.78%);龙山时代家养动物(NISP:71.03%, MNI:63.46%)仍居主体地位,出现新的动物种类——羊(NISP:19.72%, MNI:17.53%),且占比较高。结合无定河与秃尾河流域的相关材料,陕北地区南、北部史前时期的生业经济整体上具有一致性,即都呈现畜牧经济逐渐发展的趋势。但龙山时代存在一定的差异,即牛、羊出现后,陕北南部的北洛河上游仍以猪(NISP:44.33%, MNI:36.54%)为主,羊的比例仅次于猪,而北部无定河、秃尾河流域的羊(MNI:27.94%)数量比例超过家猪(MNI:18.33%)。对陕北南部史前动物遗存与生业经济的研究尚属首次,为全面认识陕北地区史前时期的古代人地关系与文明演进提供了重要材料。

基于IHA-RVA法的生态治理对径流演变情势的影响评估

研究流域径流演变情势及其对生态治理的响应,可为流域水资源合理利用和水生态治理提供重要指导。该文依据北洛河上游1964—2014年逐日平均流量和年降水量资料,采用双累积曲线法、双滑动平均法(MASH)和Mann-Kendall趋势检验法对径流过程变化进行了分析研究,采用水文指标变化范围法(IHA-RVA)对5组30个径流指标及其改变度进行了评估,对径流演变成因做了初步分析。结果表明:研究期内年径流呈现减少趋势,且以1979年和2002年为界可划分为基准期、水土保持治理期和生态恢复影响期;汛期流量下降较非汛期明显,减少幅度为35.6%;生态治理影响下径流指标整体水文改变度为74.35%,属于高度改变;5组30个径流指标中发生高度改变的指标占比增加,其中年极端流量组变化度最大,为94.77%。人类活动使得流域河川径流显著减少且波动性减弱,而水土保持、退耕还林(草)措施是核心驱动力。