大清河流域生态保护现状及对策建议

随着雄安新区的设立及流域内经济社会发展,资源生态环境禀赋不足的大清河流域将面临更加强烈的开发需求,生态保护形势紧迫严峻。通过梳理大清河流域现状存在的水资源超载利用、地下水超采严重、水环境污染、水生态退化等生态环境问题,提出了推进华北地下水超采区综合治理、加强流域水源涵养和河湖水系连通、落实流域“三线一单”生态环境分区管控要求、开展恢复河流连续和人工增殖放流等措施恢复鱼类多样性等对策建议,在一定程度上可改善流域生态现状。

济南市小清河流域景观格局演变及其水文情势响应分析

为探究流域景观格局演变及其对水文情势的影响,以济南市小清河黄台桥以上流域为例,基于流域内1960~2020年逐年土地利用数据及实测径流资料,运用GIS、Fragstats、生态环境流量组成分析、不均匀系数等分析方法开展景观格局与水文情势的演变分析,并利用相关性分析方法探讨水文情势对流域景观格局的响应。结果表明,1960~2020年间,流域内建设用地面积急剧增加,景观斑块呈现单一化、规整化演变趋势;10个景观指标中,LPI、PLAND、CONTAG、CONNECT与3个水文情势指标关系最为密切,且均呈正相关关系,其次为PD、ED、LSI、SHAPE_AM,且呈负相关关系;城市化快速发展带来小清河流域下垫面条件的剧烈改变,其中建设用地空间集中式发展是导致流域内景观斑块和水文情势变化的主要原因。

海河“23·7”流域性特大洪水大清河流域降雨时空分布特征

受2305号台风“杜苏芮”影响,海河流域发生“23·7”流域性特大洪水,暴雨中心位于大清河流域。基于大清河流域站点场次降雨数据,采用克里金插值法分析了降雨的时空分布特征。结果表明:降雨集中在48 h内,面平均降雨量过程共出现3~4次峰值,最大1 h、6 h、24 h和48 h降雨量占总降雨量的7%、23%、59%和92%;流域强降雨(1 h降雨量≥20 mm)持续了2~13 h,持续时间较长,漫水河站强降雨持续时间最长,占总降雨历时的20%;流域暴雨中心不固定,7月30日15时和17时暴雨中心位于流域西南部,其余时段暴雨中心位于流域北部、东部,7月31日24时暴雨中心在流域西南部;流域降雨空间分布不均,最大1 h、6 h和24 h降雨空间分布情况基本一致,高值区位于流域北部偏东,低值区位于流域南部,最大72 h降雨量高值区呈带状分布于流域中部。

大清河流域径流变化趋势分析

采用1956-2016年长系列径流资料,选取大清河流域北支水系、南支水系及大清河下游的水文站、典型断面为研究对象,进行Mann-Kendall趋势检验,分析大清河年径流量的变化趋势。结果显示,白洋淀流域近54年的年降雨M-K统计值为-1.492,呈弱减少趋势。对规划实施前后各水文站年均径流量变化分析结果,海河流域综合规划(1993年)的实施对大清河中下游断面年径流量影响较大。

地表水资源供给服务供需关系对节水政策的响应——以大清河流域为例

水资源是基础性自然资源和战略资源,科学量化水资源供给服务的供需关系、识别供需矛盾的突出区域是进行流域水资源管理的重要前提。以大清河流域为例,利用InVEST模型,建立了水资源供给服务空间流动量化方法,预测了用水效率提升、节水灌溉两种节水政策情景对水资源供给服务供需关系的影响。结果表明:(1)流域水资源供给服务和水资源需求量均呈现出上游低、下游高的空间分布格局,农业用水为流域主要用水类型,2010-2015年,流域水资源供给服务增长0.97%,水资源需求量出现了9.6%的下降;(2)2010-2015年,流域整体水资源供给服务的供需比由0.78提升至0.88,服务的空间流动使得上游盈余的水量缓解了中下游的用水压力,但中下游水资源需求大于供给的问题仍普遍存在;(3)提升用水效率、推行节水灌溉这两种节水政策均能够有效改善大清河流域的水资源供需关系,分别可将流域水资源供需比提升至0.97和0.96,基本达到供需平衡。研究可为北方资源型缺水流域水资源供需匹配度的提高、节水政策潜力的评估提供借鉴。

大清河流域山丘区大兰小流域立地分类与评价

为推进“十四五”规划对于白洋淀大清河流域综合治理的实施,以大清河流域上游的大兰小流域为研究对象,通过野外调查和室内试验,选取地形、土壤等8个立地因子,采用相关性分析、主成分分析和ArcGIS叠置分析等方法,筛选出影响立地类型划分的主导因子,划分并制作立地类型图;利用均方差与层次分析法相结合确定指标权重,利用克里金插值将单指标样点数据由点及面,经模糊隶属度对栅格数据标准化后,指标权重叠加形成立地质量等级图。结果表明:1)海拔、坡度、坡向和土壤类型为主导立地因子;2)大兰小流域共划分26种立地类型,以丘陵缓阳坡褐土立地类型为主,占16.37%;3)小流域内无“优”等级立地类型,“良”等级占50.47%,“中”等级占48.48%;“差”等级占1.05%。在“适地适树”原则下营造水源涵养林时,应重视立地类型划分和质量评价,针对不同类型和质量的立地选取适宜的造林树种及空间配置方案,提高林地生产力。

山东省小清河流域2022年“7.12”“10.4”最大洪峰调度分析

2022年主汛期,山东省小清河流域出现了强降雨过程,干流发生1967年以来最大洪水,水利部门实施大中型水库、拦河闸坝的水工程联合调度,通过精准测报、精准调度,成功防御了洪水。为科学防御小清河流域暴雨洪水灾害,减少生命财产损失,对小清河2022年“7.12”“10.4”暴雨洪水进行调查研究,分析暴雨洪水过程、暴雨洪水特性、干流节制闸及水库群调蓄过程,摸清暴露出的突出问题及薄弱环节,提出防汛抗洪工作建议及对策,为该流域今后洪水防御和防汛调度决策提供参考。

大同市大清河流域地质灾害发育分布规律研究及防灾建议

文章通过对大同市大清河流域地质灾害调查,结合当地地质环境背景,了解其分布范围、规模、结构特征和诱发因素,总结地质灾害的发育分布规律,并针对地质灾害现状,提出适用于该流域的科学合理的地质灾害防灾建议。

小清河流域抗生素污染分布特征与生态风险评估

利用固相萃取、高效液相色谱-串联质谱法(HPLC-MS/MS)检测小清河流域地表水中4类抗生素的残留水平,分析其分布特征,结合土地利用类型探讨其可能的污染源,并通过计算风险商(RQs)来进行生态风险评估。结果表明:小清河流域地表水有13种抗生素检出,其中大环内酯类抗生素和甲氧苄啶的检出率为100%;20个采样点的大环内酯类、喹诺酮类、磺胺类和磺胺增效类的质量浓度范围分别是2.18~84.9、nd^1600、nd^845、1.88~3900 ng·L-1。高浓度的大环内酯类和喹诺酮类抗生素主要集中在人口密集区下游,在水产养殖密集的下游区域检测到较高浓度的磺胺类和磺胺增效药甲氧苄啶,表明生活污水和水产养殖废水仍是小清河流域抗生素污染的主要来源。生态风险评估结果显示,13种抗生素中处于高风险等级、中等风险等级、无风险等级的比例分别是38.5%、23.1%、38.5%,表明小清河流域部分水体抗生素污染具有较高的生态风险。

小清河流域氮磷时空特征及影响因素的空间与多元统计分析

选取山东小清河流域为研究区,在2012—2013年汛期和非汛期的水质监测基础上,应用主成分分析(PCA)和聚类分析(CA)等多元统计方法识别流域不同形态氮磷浓度的时空分布特征,结合空间分析和相关分析方法辨析集水区不同土地利用方式对氮磷输出的影响。结果表明:流域氮污染严重,其中总氮超标率达100%。氨氮、磷酸盐浓度汛期显著高于非汛期,硝态氮浓度则非汛期显著高于汛期(P<0.05)。以总磷、总溶解态磷为主要指标的主成分Z1对水质变化的贡献率接近50%,以总氮、氨氮和硝态氮为主要指标的主成分Z2对水质变化的贡献率接近20%。总氮、总磷、氨氮、磷酸盐和总溶解态磷浓度与集水区城市和工业建设用地的面积比例呈显著正相关(P<0.05);硝态氮浓度与耕地面积比例呈显著正相关,与草地、林地面积比例呈显著负相关(P<0.05)。空间上按氮磷分布特征不同子流域被划分为3类:第1类和第2类主要集中在干流及北部平原区,沿途接纳点源排放,氮磷浓度总体较高且空间差异较大;第3类流域主要位于南部山区,建设用地比例较小,污染程度相对较低。

山东小清河流域湖泊的环境变迁

小清河流域为西起济南 ,东至渤海湾 ,南缘泰鲁沂山地北麓 ,北界黄河之间的区域。在史前及历史时期 ,小清河流域湖泊广布 ,在地层沉积记录和古文献记载中均得以证明。这些湖泊形成于早全新世 ,在中全新世达到鼎盛 ,晚全新世以来湖泊逐渐衰退与消亡 ,如原来存在的鹊山湖、浒山湖、清水泊等湖泊 ,这在古文献中也多有记载 ,现已在平原上消失。本文着重对麻大湖、锦秋湖、白云湖等的历史演变进行了探讨。通过查阅历史文献、地层剖面分析、地名考证等多种途径和方法对小清河流域的湖泊消失的原因进行了研究和分析。认为在气候变干的大背景下 ,湖泊消失的原因主要有两个 :一是黄河泛滥所造成的小清河流域的泥沙淤积 ;二是疏浚河道、围湖造田、过渡利用水资源等人类活动的影响。研究本区湖泊的形成与消亡 ,对恢复古环境。

鲁北小清河流域土壤中元素分布特征及环境质量评价

对鲁北小清河流域表层和深层土壤样品进行系统采集,分析土壤中元素全量和有效态含量,利用地球化学方法研究元素在土壤中的丰缺和分布规律,认为Se、Pb、Hg在表层土壤中明显富集,与地表污染有关。通过对表层土壤中元素有效态含量和重金属全量的研究,对区内土壤质量和土壤环境质量进行评价,结果表明区内土壤中除Mo、B、Mn出现大面积缺量区外,其他元素均在适量区以上,土壤质量良好,营养水平较高;单元素土壤环境质量除Cr、Hg、Cd出现小范围的严重污染区外,其他元素未出现严重污染区,土壤环境质量较好,但多因子综合环境质量评价起始污染以上的面积已接近70%,应予以重视。

基于GIS的济南小清河流域生态敏感性分析与评价

以济南小清河流域为研究区域,通过选择有代表性的生态影响因子,采用GIS技术和层次分析法对小清河流域进行生态敏感性分析,为小清河流域生态环境保护和开发利用提供依据。结果表明,济南小清河流域生态敏感性在空间分布上呈显著差异,敏感区主要分布在小清河上游、干流、玉清湖水库及其周边、白云湖以及南部山区,面积约487.0km^2,占流域面积的18.1%;轻度敏感区主要分布在敏感区外围,面积约1 173.7km^2,占流域面积的43.7%;不敏感区主要分布在平原区,距离水体一定范围以外的区域,面积约1 025.4km^2,占流域面积的38.2%。济南小清河流域总体生态敏感性一般,以轻度敏感性和不敏感性为主。

大清河流域水循环影响因素演变特征分析

以海河流域的重要支流大清河流域为研究区,从气象因素和土地利用的角度对该流域水循环影响因素的演变特征进行分析。采用滑动平均法、Mann-Kendall非参数检验和小波分析法,分别对气象要素的趋势性、突变性和周期性进行了分析;同时,基于大清河流域四期的土地利用数据,分析了不同土地利用类型的演变规律。结果表明:(1)1970—2011年,大清河流域年降水量呈不显著的"减—增—减—增"的变化趋势,年均气温则变现为显著增加的态势;年潜在蒸散量在近54年来变化也较显著,呈"减—增"的变化;(2)流域年降水量几乎未发生突变,年均气温和年潜在蒸散量分别在1991年和1973年发生突变;(3)年降水量、年均气温以及年潜在蒸散量的演变周期分别以22年、28年和28年为主;(4)大清河流域土地利用类型以耕地、草地和林地为主,而土地利用类型的转化则处于耕地与城乡、工矿、居民用地,林地与草地之间。通过对大清河流域水循环影响因素演变规律的分析,可为进一步在该流域开展基于水循环理论的科学研究提供依据和支撑。

小清河流域畜禽养殖结构变化及其粪便氮素污染负荷特征分析

在分析小清河流域1991—2007年间畜禽养殖总量和结构变化态势的基础上,估算该流域畜禽养殖粪便总量和氮素污染负荷量及其空间分布特征。结果表明:该流域畜禽养殖粪便量(以氮含量为标准的猪粪当量计)呈现增加-下降-增加-下降的趋势,基本上是随着畜禽养殖总体数量的变化而变化。小清河流域上游地区畜禽养殖产生的粪便量最大,约占整个流域地区的58%,对小清河流域氮素污染起到主要作用。该流域畜禽粪便平均氮素污染负荷为116 kgN.hm-2,但流域各县粪便氮素污染负荷量则差异较大。负荷量大的县(区)主要集中在小清河流域的上游地区(槐荫区除外),其氮素污染负荷均高于250 kgN.hm-2欧盟的最高限制标准,尤其是历下区和天桥区的氮素污染负荷最为突出,对小清河流域水体环境影响极大。

大清河流域水生态安全评价指标体系构建

雄安新区位于大清河流域中部,大清河流域的生态环境对雄安新区生态文明建设起着重要的保障作用。结合国家对流域水生态环境保护的要求,通过分析大清河流域水生态系统的特征和问题,以"驱动力-压力-状态-响应"模型为基础,按照"目标层-方案层-要素层-指标层"建立大清河流域水生态安全评价指标体系,以科学性、全面性、层次性、代表性为原则选择23个评价指标,为更加准确进行大清河流域水生态安全评价,维系和保障大清河流域水生态系统的稳定性奠定基础。

大清河流域山区径流量衰减影响因素

针对大清河流域山区分析降水年内分布、雨强变化、蒸发能力、植被生长质量、梯田建设、水库蓄水等因素的变化规律,并计算径流变化与各因素的敏感性大小,得到以下结论:大清河流域山区地表径流持续衰减,而近20年汛期径流衰减更为剧烈;汛期降水减少、雨强减弱、同期蒸发能力增强、区域植被变好以及梯田的拦蓄截留共同作用导致区域径流量的衰减;1983年和1997年是径流演变的2个突变点,根据突变点将径流系列前后分为3个时段,1961—1982年汛期降水减少是径流减少的主要因素,1983—1996年梯田面积大幅增加是径流减少的主要原因,1997—2016年汛期降水减少、植被质量提高导致蒸发消耗增加是径流衰减的主要因素。

大清河流域年径流系数变化趋势及影响因素分析

选取大清河水系的4个典型子流域为研究对象,运用滑动平均和M-K检验分析了1956～2005年的年径流系数变化趋势和突变特点。分别运用降雨径流相关法和多元线性回归法分析了气候和下垫面要素对年径流系数的影响程度。结果表明,降雨因素是径流系数变化的主导因素,同时下垫面要素中的草地、耕地和建设用地对径流系数的变化具有一定的影响。这使大清河流域的水资源和水生态环境将承受更大的压力,也是其下游的白洋淀的入淀水量减少的主要原因。

基于复杂网络的小清河流域土地利用/覆被变化研究

将复杂网络研究的理论和方法引入到小清河流域LUCC(土地利用/覆被变化)研究中,以1984—2010年小清河流域土地利用/覆被变化转移矩阵作为网络,通过度、介数和平均路径长度等统计指标,从系统整体的层面分析了地类演变模式,识别土地系统的关键地类,分析其整体的稳定性演变。结果表明,耕地是小清河流域主要的转出型地类,水域湿地和建设用地则是主要的转入型地类;耕地是系统的关键地类,流域的LUCC过程主要围绕耕地展开。流域土地系统的稳定性较弱,且总体上表现出下降趋势。

SCS模型在无资料地区径流模拟估算中的应用——以清河流域为例

[目的]无资料地区的水文模拟,一直是摆在水文工作者中的一大难题。文章尝试利用由美国农业部水土保持局开发的SCS(Soil Conservation Service)模型对资料稀缺的西安市清河流域开展径流模拟估算。[方法]该模型结构简单,参数较少,极大地降低了对研究区基础地理数据与水文数据的依赖程度。由于缺乏实测历年径流总量数据,该文提出径流系数区间法来验证SCS模型模拟效果。以径流系数取值区间的平均值计算出的年际平均径流总量作为验证的参考值。[结果](1)清河流域历年的年径流总量与年降雨总量有很好的对应关系,在不考虑地下水损耗的情况下,年降雨量越大,地表径流也越大,其中2003年径流总量最大,达到1400万m 3,最小为1997年的300万m 3。(2)为弥补研究区资料稀缺问题,用径流系数区间法对模拟结果进行验证,验证结果为确定性系数0.9,纳什系数0.6,结果表明,基于SCS模型模拟估算清河流域年际径流总量取得了令人满意的效果。[结论]SCS模型在清河流域的成功应用表明,该模型可以在无资料地区或资料稀缺地区开展径流模拟,由于其建模简洁,极大地降低了在类似无资料区域开展水文模拟的难度,为此类地区开展水文研究提供了新的途径。研究结果可为当地水资源管理提供一定依据。