基于不同水文学方法的河流生态基流研究——以渭河甘肃段为例

[目的]明确渭河甘肃段生态基流推荐值,揭示不同水文学方法计算渭河甘肃段生态基流的适用性,进而为渭河甘肃段生态基流保障提供参考。[方法]基于北道水文站近65年月径流资料,采用Tennant法、传统年内展布法、改进年内展布法及基流比例法对渭河干流甘肃段的河流生态基流值进行了计算对比。[结果]Tennant法计算的渭河甘肃段控制站生态基流应控制在1.12~12.38 m^(3)/s;传统年内展布法计算生态基流应控制在0.72~4.13 m^(3)/s;改进年内展布法计算的渭河甘肃段控制站生态基流应控制在1.48~8.19 m^(3)/s;基流比例法计算的渭河甘肃段控制站生态基流应控制在1.76~12.37 m^(3)/s。4种方法计算得出的河流平均生态基流分别占多年平均流量的16.89%,6.59%,12.69%,15.83%。[结论]基流比例法与改进年内展布法对于非汛期基流分配效果较为良好,基流比例法计算结果可作为渭河甘肃段生态基流推荐值,未来应加强河道的生态基流保障研究。

近60年来渭河甘肃段径流演变及驱动因素

分析径流量的长期变化趋势并研究其影响因素是高效利用地区水资源的前提。为明确气候变化与人类活动对渭河甘肃段径流的影响,利用Mann-Kendall方法和R/S方法,分析了渭河甘肃段径流、降水与气温等水文气象要素的变化趋势;利用小波分析对径流的周期性特征进行了研究;通过Mann-Kendall方法与累积距平法判定了径流变异年份,并将整个研究周期分为基准期与人类影响活动期;通过累积量斜率变化率法定量计算了气候变化与人类活动对径流变化的贡献。结果表明:(1)1953—2010年,渭河甘肃段径流量与降水量整体呈下降趋势,气温呈显著上升趋势。(2)径流突变出现在1991年,人类活动影响期较基准期径流量下降8.02亿m3,其中气候变化对径流量减少贡献率为37.57%,人类活动影响占比62.43%。综上,人类活动对径流的影响占据主导。研究阐明了渭河甘肃段未来水文气象变化趋势,并对径流变化驱动因素的定量分析,为地区水资源的高效利用提供了理论依据。

“十三五”时期渭河甘肃段化学需氧量及氨氮时空变化分析

通过分析“十三五”期间渭河甘肃段化学需氧量和氨氮浓度时空变化情况,可以看出2020年较2016年渭河甘肃段化学需氧量和氨氮浓度均值分别下降了35.5%和36.5%。氨氮浓度个别月份还有超标现象,在枯水期应加强对含氮有机物排放的控制和管理。空间上渭河甘肃段化学需氧量和氨氮浓度呈波动变化。从生态环境部到省委再到地方各级政府部门对渭河治理高度重视,一系列环境保护措施的实施是渭河甘肃段水质好转的根本原因。通过计算化学需氧量和溶解氧的秩相关系数,可以看出化学需氧量和溶解氧呈极强负相关性,渭河甘肃段水体对化学需氧量的降解更为有利。

渭河甘肃段水资源可利用量研究

采用目前比较常用的几种方法对渭河甘肃段的河道生态环境需水量、汛期难以控制利用的洪水量进行了统计分析计算,最后得出水资源可利用量,为该研究区水资源的合理利用提供可靠依据。

基于三维生态足迹的渭河流域甘肃段可持续发展综合评价与影响因素分析

渭河流域生态系统的稳定和可持续发展是实现黄河流域保护和高质量发展战略的关键。本研究以渭河流域甘肃段为研究对象,采用生态足迹理论和改进的三维生态足迹模型,评估了2005—2020年期间该区域的生态安全状况及其变化趋势。基于此,对渭河流域的生态可持续性以及资源供需平衡进行了综合评价。结果表明,该时段内,渭河流域甘肃段的生态足迹、生态承载力和生态赤字均呈增长趋势,其中生态足迹的增速超过了生态承载力的增速,导致生态赤字持续增加,反映出该地区资源供给不足以满足需求。生态足迹分析的广度与深度均有所增加,反映出该区域存量资本被过度利用,且耕地、林地和建设用地对资源流量的占用水平上升,而水域和草地的占用水平下降。此外,生态足迹的变化受多种因素驱动,包括自然环境、经济增长和社会发展等,其中建成区面积、城镇化率、人均GDP和各产业产值与之正相关。研究还发现,区域土地的生态可持续性已从基本平衡转变为轻度不可持续状态,并且有进一步恶化的趋势。适度人口比例实际人口的比例下降,人口增长空间减小,使得生态可持续性难以稳定保障。本研究为黄河流域保护和高质量发展战略提供了科学依据。

渭河流域甘肃段生态脆弱性时空演变分析

为及时了解渭河流域生态环境状况并客观掌握其时空变化特征,本研究以渭河流域甘肃段为研究区域,选取生态敏感性-生态适应性-生态暴露度(VSD)概念模型,构建渭河流域甘肃段生态脆弱性评价指标体系,以栅格为基础评价单元,结合空间主成分分析和地理探测器等方法对2005~2020年渭河流域甘肃段生态脆弱性进行评价。结果表明:(1)渭河流域甘肃段生态脆弱性以中度脆弱性为主,脆弱性程度由东南地区向西北地区逐渐增加;(2) 2005~2020年生态脆弱性综合指数分别为2.83、2.75、2.62、2.51,呈逐渐减小的趋势;(3)微度脆弱区以林地为主,轻度脆弱区以林地、草地和耕地为主,中度脆弱区和重度脆弱区以耕地和草地为主,极度脆弱区逐渐转为以城市居民点和工矿用地、未利用地为主。总体上,2005~2020年渭河流域甘肃段生态脆弱程度有所下降,生态环境质量朝好转趋势发展。

基于组合赋权模糊物元可拓模型的渭河流域甘肃段河流健康评价

从水文完整性、化学完整性、形态结构完整性、生物完整性及社会服务功能5个准则层出发,构建了渭河流域甘肃段河流健康评价指标体系;采用基于改进层次分析法和Critic法的组合赋权法和模糊物元可拓模型计算河流健康状况评价等级,对渭河流域甘肃段河流健康状况进行了评价,并结合障碍诊断模型,分析了该研究区域河流健康突出问题。结果表明:2017—2019年渭河流域甘肃段干流河流健康等级均为亚健康状态,且呈现小幅好转趋势;5个准则层中化学完整性表现最差,流域治理应重点关注河流水质治理;评价河段的敏感度指标与水文、化学、生物完整性相关,是提高河流健康水平最有效的敏感因子。

渭河流域甘肃段洪水动态变化规律特征研究

渭河是黄河最重要的一条支流之一,研究和分析渭河多年径流变化特征,有助于把握渭河多年径流情势,更有助于对黄河多年径流情势的把握。近年以来的研究主要集中在渭河径流分析过程和对渭河洪水过程的研究。通过对渭河甘肃段6个水文站近14年洪水资料进行分析,重点从渭河洪水的历时、洪水总量和洪峰流量等方面出发,得出渭河洪水的发生和变化规律,结果可知:渭河流域一般干流上洪水总量大,洪水历时较长,容易造成洪涝灾害;而河道支流洪量通常较小,对沿岸的危害较小,其中葫芦河秦安站由于地势特别,洪水总量大,历时短,需要加大沿岸的防洪力度。研究结果对渭河未来洪水防治提供了理论依据。

渭河干流甘肃段生态足迹与承载力评价分析

渭河作为黄河第一大支流,在黄河治理开发中占有重要地位。应用改进三维生态足迹法核算渭河干流甘肃段2009—2019年生态足迹和承载力,研究社会经济活动对流域生态环境的影响,探讨促进流域高质量发展的措施。结果显示:2009—2019年渭河干流甘肃段化石能源用地和耕地是流域生态足迹的主要组分,分别为36498.64和12869.88 hm^(2)(以省公顷为面积当量);流域生态足迹和生态承载力整体呈先增大后减小的趋势,生态自然资源供给能力占区域消费能力的比例从13.92%升至15.16%,人均生态赤字以每年2.95%的速率持续下降,生态足迹广度和深度增加趋势明显,表明流域自然资源消费结构不合理局面得到缓和,但生态环境压力缓解趋势不明显。未来应采取增加生态用地、调整产业结构、优化资源消费结构等措施缓解区域生态压力。

基于DPSIR模型的渭河干流甘肃段生态安全评价

[目的]分析渭河干流甘肃段生态安全现状,为该流域生态文明建设提供理论依据。[方法]通过DPSIR模型构建渭河干流甘肃段生态安全评价指标体系,运用组合赋权法确定指标权重,并利用障碍模型诊断障碍因子。[结果](1)渭河干流甘肃段生态安全指数呈先降后升的趋势,生态安全等级由Ⅳ(较危险)经Ⅴ(危险)先向Ⅳ(较危险)再向Ⅲ(预警)转变;(2)项目层指数变化幅度较小,驱动力、压力和影响指数波动下降,状态和响应指数波动上升,生态安全状况整体有所好转;(3)人口增长率、经济增长率、植被覆盖率、城镇污水处理率和农业用水利用率是影响渭河干流甘肃段生态安全的主要障碍因子。[结论]未来应注重经济、政治、文化、生态环境四者的有机统一,进一步推动经济与生态的和谐发展。

渭河流域甘肃段突发水污染风险评估

基于企业备案数据、DEM数据、水质断面数据和基础地理数据,以1 km×1 km网格为基本单元,采用环境风险场评估方法开展渭河流域甘肃段突发水污染风险评估.结果表明,整个渭河流域甘肃段高、较高、中、低风险区域分别占渭河流域甘肃段总面积的1.32%,1.05%,3.59%,94.04%;高风险区域分布在渭河干流上游陇西县内、中游甘谷县内、下游麦积区内、跨省出境断面处,渭河一级支流咸河下游陇西县内、藉河下游秦州区和麦积区内、葫芦河上游静宁县内、葫芦河中下游秦安县内,二级支流漳河上游漳县内、水洛河中游庄浪县内、后川河上游张家川县内、樊河(石沟河)上游张家川县内、闫家河上游张家川县内.

“省公顷”下渭河干流甘肃段生态安全评价及预测

摸清流域生态需求和生态供给是流域生态治理和促进其高质量发展的基础。文中应用改进生态足迹法对2009—2018年渭河干流甘肃段生态足迹和生态承载力进行核算,并运用GM(1,1)模型对流域未来的生态供需趋势进行预测。结果显示,2009—2018年渭河干流甘肃段生态足迹和生态承载力呈波动下降趋势,生态足迹下降2.26%,下降趋势低于生态承载力的4.18%;生态赤字以每年0.58%的速率波动减小。如果继续当前的发展模式,那么预计到2028年,生态赤字较2018年降低16.27%,流域生态安全状况将得到缓解。

渭河干流甘肃段河流形态健康评价与研究

以渭河干流(甘肃境内)河段为研究区域,根据武山、北道、元龙站1982-2015年共34年遥感影像数据分析,提取河道形态、河床形态、河岸带情况以及覆被情况等从指标层、状态层和目标层进行评价,得出流域植被覆盖率较低,水土流失情况仍然比较严重,河道以及河床形态极易发生改变,河道河岸带状况相对较差。为渭河干流甘肃段治理提供了重要科学依据。

基于主成分分析的Spearman秩相关系数法在渭河干流甘肃段水质分析中的应用

基于渭河干流甘肃段西二十里铺、桦林、北道桥、伯阳桥和葡萄园5个断面2010-2020年的pH、电导率、高锰酸盐指数、化学需氧量、五日生化需氧量、氨氮、总氮和总磷8项指标的监测数据,采用主成分分析法计算得到各断面逐年主成分综合得分值,再通过Spearman秩相关系数法分析变化趋势。结果表明:渭河干流甘肃段水质具有较大的时间或空间变异,5个断面水质受污染从重到轻依次为桦林>北道桥>伯阳桥>葡萄园>西二十里铺。总体而言,近10年来,渭河干流甘肃段水质呈明显好转趋势。

渭河流域甘肃段河流水生生物健康状况分析

河流水生生物状况分析是开展河流健康评价的重要指标,根据河流水生物健康评价规则,水生生物健康状态可分为优、良、中、劣、差五个等级;采用三种调查监测方法对渭河流域甘肃段6条主河流水生生物现状进行详细调查和健康评估,得出该流域综合水生生物健康状况较差;进而分析其存在问题并提出维护河流水生生物健康的具体措施。