湟水与黄河交汇区水力特性数值模拟

河流交汇区在流域系统治理中发挥着控制节点作用。为探究中国西北地区典型Y型天然河流交汇区的水动力特性,以湟水与黄河交汇区为例,构建交汇区紊动水流二维水动力数学模型进行数值模拟研究。结果表明:湟水与黄河交汇区存在典型的高流速区,且其位置和大小与汇流比有关;交汇区在各水文条件下均未形成明显的水流分离区;受干流顶托影响,支流入汇口左右岸会出现反方向回流区,沿水流方向呈翼状贴合壁面分布,其形态随汇流比发生变化。交汇区水流紊动能较大的区域分布在水流剪切层和下游右岸,在各水文时期,随着汇流比增大,剪切层紊动能减小;随着干流流速增大,交汇区下游右岸紊动能增大。本研究可为该交汇区及下游的河道治理、水环境保护及防洪减灾等提供理论基础。

西宁湟水河人工湿地对水体氮、磷污染物负荷削减的研究

人工湿地建设是我国北方城镇化进程中重要的生态优化措施,其作为城市生态系统的重要组成,在净化水体、调节水质等方面具有重要的生态服务功能。为了探明高原城市人工湿地建设后对水体的水质改善、氮磷等污染物负荷削减的生态效应,在6月-11月重点监测了青海西宁火烧沟湿地、海湖湿地、北川湿地三处水体不同断面氮、磷污染物浓度的季节变化特征。结果表明:(1)火烧沟湿地污染物浓度峰值出现在枯水期,而丰水期浓度普遍较低,海湖湿地和北川湿地丰水期污染物浓度较高。(2)湿地对水体主要污染物负荷有一定的削减作用,主要体现在海湖湿地和北川湿地总氮(Total Nitrogen,TN)、总磷(Total Phosphorus,TP)、化学需氧量(COD_(Cr))、高锰酸盐指数(COD_(Mn))的去除效果,海湖湿地对其削减率分别为11.74%、29.32%、41%和25.19%,北川湿地中削减率分别为25.02%、54.71%、32.03%和1.91%。且三处湿地来水的TN、TP、COD_(Cr)、COD_(Mn)含量均值普遍达到Ⅱ类水标准。其中,火烧沟湿地和北川湿地COD_(Cr)浓度达到Ⅰ类水标准,而海湖湿地COD_(Mn)含量较高,属Ⅲ类水标准。(3)通过对水质指标的相关性分析,发现水体TP与p H、降水量、温度的相关性较高,TN与COD_(Cr)的相关性较高。

黄河上游一级支流湟水流域非点源污染现状及控制策略研究

以黄河流域生态保护和高质量发展规划为契机,对湟水流域非点源污染展开研究。结合湟水流域实际情况,采用SWAT模型对湟水流域非点源污染负荷进行估算与分析,同时采用系数法对湟水流域入河量进行估算与分析。计算结果表明:(1)湟水流域进入河流的非点源总氮、总磷负荷多年平均值分别为24874.33 t/a、30.55 t/a;(2)湟水流域总氮贡献较高的区域主要分布在农田集中地区,总磷贡献较大区域主要分布在人工牧草集中地区;(3)湟水流域非点源污染的形成因素包括人口密度、农业种植、畜禽养殖、城市面源等诸多因素,但农事活动是最主要的因素;(4)建议通过植被缓冲带、生态谷坊、化肥削减等措施来削减通过地表径流进入河道的氮磷污染物。研究成果为黄河上游湟水流域非点源污染治理与控制提供科学依据。

苦水玫瑰灌木经济林在湟水丘陵旱地种植示范效益分析

为提高苦水玫瑰灌木经济林的效益,以湟水丘陵旱地自然条件为基础,经过实际调查和分析,结果表明:在湟水丘陵旱地种植苦水玫瑰灌木经济林具有良好的生态效益和经济效益。相较于传统的农业模式,苦水玫瑰灌木经济林的种植可显著提高土壤保水力和土壤质量。此外,苦水玫瑰灌木经济林的种植也为当地农民提供了更多的就业机会和收入来源。总体上看,在青海湟水丘陵旱地推广苦水玫瑰灌木经济林的种植,可促进当地农业和经济的发展。

湟水健康评价指标体系实践与探索

目的:按照构建的湟水河流健康评价指标体系开展湟水河流健康评价,并识别湟水存在的主要问题,研究提出湟水健康的对策及建议。方法:以青海省湟水开展的河流健康评价工作为例,对评价指标体系的计算、评价方案制定等关键技术问题进行分析与研究。结果:湟水河流健康评价指标综合赋分为86.55分,等级为二类河流。结论:通过对结果进行分析可以看出,湟水在物理、化学、生物的完整性、社会服务功能可持续性等方面虽有一定程度受损,但目前仍处于健康状态,所以可以为其他河流的类似研究开展相关评价工作提供一定参考。

湟水流域绿水管理模拟与水-沙-质协同调控效果评价

在黄河流域生态保护和高质量发展战略背景下,流域上游实施绿水管理对于涵养水源、保护脆弱生态,以及缓解流域缺水形势具有重要意义。选取黄河流域上游的湟水流域构建SWAT水文模型,模拟等高耕作、残茬覆盖、石线、梯田和15°以上坡地退耕还林等5种绿水管理措施,分析水量、水沙和水质的变化;结合水-沙-质管理协同水平,探究不同措施的效果与适用性。结果表明,15°以上坡地退耕还林在增加产水量和地下水补给方面效果最优,分别为1.77×107m3和1.72×107m3;等高耕作和石线能有效调节年内径流分配、削减汛期径流量。5种措施均能削减产沙负荷,其中梯田和石线的效果较显著,削减率分别为13.5%和13.0%。5种措施均能减少总氮(TN)和总磷(TP)负荷量,且干旱年削减率高于湿润年;梯田和等高耕作削减效果较好,削减率分别为24.6%、14.7%(TN)和45.3%、21.9%(TP)。通过水-沙-质管理协同分析,除残茬覆盖为高等耦合外,其他4种情景下均能达到优等耦合;耦合协调度由大到小依次为梯田、15°以上坡地退耕还林、石线、等高耕作、残茬覆盖。研究结果可为黄河流域绿水管理措施选取和水资源优化配置提供参考。

湟水流域典型区农业面源污染特征解析及空间格局

【目的】明确湟水流域农业面源污染排放的时空特征及污染贡献来源。【方法】采用排污系数法估算湟水流域典型区2010—2018年总氮(TN)、总磷(TP)、化学需氧量(COD)、氨态氮(NH_(3)-N)的排放量和排放强度,运用时空分析及冷热点分析揭示不同类型农业面源污染的时空演变及空间格局。【结果】从时间上看,来自畜禽养殖和农村生活源的污染排放量呈上升趋势,来自种植业源的污染排放量呈下降趋势;从污染物排放类型来看,TN、COD、NH_(3)-N排放量增加,TP排放量减少;从空间分布上看,污染排放强度在峡门桥和金滩断面区域较小,进入新宁桥后整体较高;排放负荷贡献率为畜禽养殖业>农村生活>种植业,其中COD为首要污染物。从冷热点分析来看,热点区主要分布在桥头桥、新宁大通桥、西钢桥、西宁城东区,冷点区主要分布在金滩及三其桥区域,污染物排放强度整体呈增加趋势,局部地区集聚程度减弱。【结论】湟水流域农业面源污染程度及主要污染来源具有显著差异,应重点关注畜禽养殖业造成的面源污染,尤其需重视COD的减排;在重点防控区域方面,应重点关注进入新宁桥断面后的区域。研究结果可为湟水流域农业面源污染治理提供理论依据。

2000-2020年湟水流域植被NDVI变化及其驱动力分析

探究湟水流域植被NDVI时空变化及其驱动因素将有利于地区生态环境的恢复和区域可持续发展。基于多源遥感数据和社会经济数据,利用趋势分析法和皮尔逊相关分析法探究2000—2020年流域植被NDVI时空变化特征,并借助地理探测器分析自然和人为驱动因素对流域内植被空间分异及变化的影响力。结果表明:(1)2000—2020年流域植被NDVI值整体呈现上升趋势,平均增速为0.0038/a,其中湟水沿岸及下游部分上升趋势最为明显,同时新兴城镇与“引大济湟”工程区存在明显的下降趋势。(2)整个流域内,气温和高程是影响植被NDVI空间分异的主要因素;高程、土壤和植被类型是影响植被NDVI空间变化的主要因素。(3)各驱动因素间的交互作用解释力均高于单因素,呈现出非线性增强与双因子增强的情况,气温与地貌交互作用解释力最高,达到71.6%,对植被NDVI空间分异的解释力最强。(4)流域植被NDVI空间分异及变化受自然因素与人为因素的共同影响,且自然因素的影响起主导作用。随着人们环境保护意识显著提升与地区生态工程逐步落实,流域植被覆盖情况正在转好。

基于水质水量耦合模型的湟水西宁市段生态流量计算及模拟分析

考虑未来枯水期湟水生态流量、水质将面临不稳定达标风险,提出量化计算与数值模拟相结合的方法确定满足水质水量目标的湟水西宁市段生态流量。基于实测流量、断面、污染源等现状调查及分析,采用不同频率最枯月平均值法、改进年内同频率展布法、生态水力半径法3种方法计算了湟水西宁市段生态流量,并与Tennant法的计算结果进行合理性分析比较。利用MIKE11水动力和水质模块构建了水质水量耦合模型,利用率定后的模型,以COD、NH3-N作为主要污染物指标,通过模拟不同生态流量下泄过程,分析了3种计算方法对应的下泄方案对湟水西宁市段水质的影响,优选出合理的生态流量的下泄方案,得出了满足水质水量需求的湟水西宁市段生态流量,为湟水西宁市段的水生态保护及区域水资源配置方案提供理论支撑。

青海省湟水流域水生态保护策略及措施研究

文章基于青海省湟水流域生态环境的脆弱性和生态地位的重要性,按照黄河流域生态保护和高质量发展战略要求,在识别湟水及大通河等干支流主要水生态环境问题的基础上,重点针对水源涵养退化、局部城镇河段水污染、水电梯级开发的河流生态影响等问题,研究提出流域水生态环境保护总体策略,谋划推进流域水环境综合治理、水源地保护、生态流量保障、河湖生态保护与修复等措施体系,建设高原生态水网和幸福湟水,对流域生态安全保障具有重要意义。

基于XGBoost模型的湟水流域耕地土壤养分遥感反演

湟水流域是河湟谷地重要的组成部分,协同环境因素预测土壤养分空间分布对农业土壤养分管理尤为重要。土壤养分反演研究中对于参数对模型结果的影响和模型适用性的研究较少。选取研究区地形因子、土壤pH及光谱反射率共28个因子,结合贝叶斯优化算法构建人工神经网络(ANN)、支持向量机(SVM)和极端梯度提升(XGBoost)3种机器学习模型预测耕地土壤养分空间分布,计算决定系数(R2)、均方根误差(RMSE)和相对分析误差(RPD)评价3种模型的精度。结果表明:(1)基于贝叶斯优化超参数的XGBoost模型对全氮(TN)含量预测精度优于其他模型(R2=0.893,RMSE=0.359,RPD=2.470),预测土壤有机质(SOM)、速效磷(AP)和速效钾(AK)含量时,XGBoost模型验证集R2分别为0.801、0.509、0.442。(2)对比3种模型的寻优次数和误差发现,BOA-XGBoost模型参数优化次数少、效率高,具有更好的鲁棒性。对于不同的养分,ANN和SVM模型预测精度存在差异,SVM模型预测SOM含量时精度更高(RPD=1.580),而ANN模型预测TN时精度最佳(RPD=2.460)。基于贝叶斯算法进行超参数优化构建的XGBoost模型预测精度高,可以达到良好的预测效果,可为湟水流域精准农业施肥提供参考。

基于生态资产的湟水流域生态保护效益评估

生态资产是能够为人类带来效益和提供服务的生态系统,评估生态资产变化可以从客观上了解生态保护效果。地处青藏高原与黄土高原过渡区的湟水流域生态环境脆弱敏感,人类活动强度大,是21世纪以来生态保护政策与工程实施的重点区域。本文通过核算湟水流域生态资产的存量与流量,全面分析流域生态资产特征及其变化,以探究生态保护效益。结果表明:(1)2020年湟水流域生态资产综合指数为30.98,高于青海省平均水平,生态资产流量价值为1.07×10^(11)元;2000—2020年生态资产质量整体提升,流量价值增益343.11%。(2)社会经济因素对生态资产增益影响力大。(3)流域内生态资产稳步提升,生态保护修复已取得一定成效,但生态资产空间分异显著,局地生态保护压力依然很大。该研究对掌握湟水流域生态状况、指导生态资产保护具有重要意义。

青海湟水流域基于改进的MLP大气加权平均温度模型研究

为尽可能地提高大气加权平均温度的估计精度,利用神经网络所建立的大气加权平均温度模型,却未顾及大气加权平均温度的长期变化趋势。因此,本文利用全球气候第五代再分析数据集和大气逐层数据,考虑大气加权平均温度的年际变化,基于多层感知器建立了湟水流域大气加权平均温度模型,并使用探空数据与已有的六种模型进行了比较验证分析。结果表明:本模型的年均偏差和均方根误差分别为–0.01 K、2.71 K;均方根误差相比于Bevis式、双因子、多因子、全球气压温度3(global pressure and temperature 3,GPT3)、改进的GPT3模型、谢劭峰等(2022)方法分别减小了32%、23%、15%、14%、7%、5%。验证了引入年际变化因子可进一步提高神经网络模型的精度,建立了目前湟水流域精度相对最优的大气加权平均温度模型。

青海省湟水河流域455个草本植物样方调查数据集

青海省湟水河作为黄河上游重要支流,发源于青海省海北藏族自治州海晏县,流经青海省西宁市和海东市,掌握湟水河流域植物群落本底数据对于评估青藏高原的生态系统功能与服务,研究其对全球环境变化的反馈作用有着重要意义。本文整理了2021-2022年夏季两次对西宁市和海东市以及海北藏族自治州海晏县的湟水河流域草本植物群落的野外调查数据,共计455个样方,4113条植物数据,其中包括了277个植物物种(隶属于55科172属),并计算了455个草本植物样方的相关多样性指数(即物种丰富度、Shannon-Wiener指数、Pielou指数和Simpson指数),为青藏高原湟水河流域植被群落及其生态系统研究和生物多样性保护与管理提供了本底信息。

湟水流域西宁段产业结构升级与生态效率提升的耦合路径识别

协调好湟水流域产业结构升级与生态保护的关系,对推动黄河流域高质量发展、祁连山生态屏障建设及区域可持续发展意义重大。基于湟水流域西宁段7县区2010—2021年面板数据,运用Super-Undesirable SBM模型和扩展的耦合协调模型对产业结构升级、生态效率提升及两系统耦合协调水平进行测算评价,并借助坐标分类法对路径进行识别。结果表明:(1)样本区产业结构升级与生态效率提升水平区域差异显著,且呈现出“中心凸出、两边薄弱”的空间分布。(2)样本区内各县区整体耦合协调水平不高,区域差异显著,且大部分处于过渡耦合阶段,弹性较弱。(3)产业结构升级固化是该区域耦合协调水平较低的主要制约;耦合路径发展中应重点关注“双低”类型区域,同时避免陷入“低水平协调”陷阱。最后从内部突破资源约束与外部实现制度均衡分配2个维度提出相关发展建议。研究结果可为实现湟水流域西宁段高质量发展提供参考。

青海省人民政府办公厅关于印发在主题教育中开展湟水流域水质综合整治攻坚战行动方案的通知(青政办函〔2023〕92号)

各市、自治州人民政府,省政府各委、办、厅、局:《在主题教育中开展湟水流域水质综合整治攻坚战行动方案》已经省政府同意,现印发给你们,请认真组织实施。2023年6月27日在主题教育中开展湟水流域水质综合整治攻坚战行动方案。

湟水流域农村生活源水污染物产排污系数测算

通过实地调研与检测分析等手段,以青海省湟水流域的3市州5村为例探究该地区农村居民生活污水排放特征。结果表明,湟水流域农村居民污水排放量和各污染物产排污系数受地域和季节影响显著。农村居民生活污水排放量海东市最高,西宁市次之,海北州最低。COD、BOD_(5)、NH_(3)-N、TP及动植物油的产排污系数遵循海东市>海北州>西宁市的规律。

基于核心素养的主题式教学探究——以“湟水谷地农业可持续发展”为例

在教学改革背景下,主题式教学模式是最常见的教学模式之一,教师通过特定主题对相关教学内容进行整合,在真实的情境中通过问题设置与主动探究,引导学生进行知识建构。教师聚焦高中地理核心素养的培养目标,基于高中地理主题式教学模式,拟定学习主题、设计教学目标、优化主题式教学环节,以情境为素材、以问题为导向、以活动为落脚点,通过“内容主题化、主题情境化、情境问题化、问题活动化、评价多元化”五个环节进行湟水谷地农业可持续发展主题式教学探究,促进学生地理核心素养的提升,培养学生的自主学习习惯。

青海省人民政府办公厅关于成立青藏高原生态屏障区东部湟水流域山水林田湖草沙一体化保护和修复工程项目建设领导小组的通知(青政办[2023]60号)

各市、自治州人民政府,省政府各委、办、厅、局:为统筹推进山水林田湖草沙冰一体化保护和系统治理,加强对青藏高原生态屏障区东部湟水流域山水林田湖草沙一体化保护和修复工程项目的组织领导和统筹协调,经省政府同意.

基于CLUE-S模型的湟水流域土地利用空间分布模拟

基于CLUE-S模型,以青海湟水流域为研究区,分别利用1987年和1996年两期土地利用数据,运用逻辑斯蒂逐步回归方法选择自然和社会经济等18种驱动因子,对湟水流域2007年土地利用空间分布格局进行模拟。在此基础上,构建流域2008—2027年土地利用变化的4种不同情景,并模拟了4种情景下2027年土地利用空间分布格局。研究结果表明:(1)两期模拟总体精度分别达到了88.31%和89.96%,4种Kappa指数均大于0.82,表明CLUE-S模型在湟水流域具有良好的土地利用模拟能力。(2)流域2008—2027年不同情景下,城乡居住建设用地在4种情景下均表现为明显增加,主要沿湟水河谷区域扩展,而3种退耕情景下的坡耕地空间格局模拟结果存在着明显的空间差异,从情景二、情景三到情景四,流域内坡耕地范围逐步减小,林地、草地面积范围增大,退耕部分主要分布在流域东部、西部和北部:东部地区退耕的范围主要是集中在乐都县和民和县;北部地区退耕的范围主要是集中在大通县县城北部;西部地区退耕范围则主要在湟源县县城西北部的湟水河两岸。研究结论可为湟水流域未来土地利用管理、规划及政策的制定等提供参考依据和决策支持。