基于系统动力学模型的郑州市水资源承载力动态模拟

水资源问题制约着缺水城市的可持续发展,近年来郑州市社会经济高速发展,其水资源有限的现状与用水需求快速增长之间的矛盾愈加凸显。为科学研究郑州市水资源承载力远期发展情况,根据郑州市经济社会现状的水资源供需和发展状况,采用多系统综合的系统动力学方法(System Dynamics,SD),结合水资源、生态、经济社会、水利工程四个子系统,构建郑州市水资源承载力研究的SD模型。将2010-2019年的历史数据与SD方法的模拟数据进行比较,平均误差均小于10%,具有较高的可信度,可用来预测郑州市未来的水资源承载力发展情况。在此基础上,通过设定现状延续、控污节流、开源控污和开源节流4种不同方案,对2020-2030年水资源承载力系数进行动态模拟预测。结果表明:2030年4种方案下的水资源承载力系数分别为1.24、1.18、1.00、0.89,现状延续和控污节流方案下的郑州市水资源承载力随着时间的推移呈现严重超载状态,无法承载郑州市经济社会的快速发展;开源控污方案在预测期内的水资源承载力超载状态会对经济社会发展产生较大阻力。故开源节流方案为最佳方案,水资源承载力系数小于1,在研究期内未出现超载状态,可有利缓解郑州市的缺水状况,促进经济社会的发展。结合4种方案的优点,提出有利于郑州市水资源可持续发展的建议与对策。

基于WRF的郑州市降雨模拟方案分析

为探究WRF模式对郑州市五区降雨过程的模拟能力,比选出一套符合郑州市五区大多数降雨的WRF模拟参数,采用WRF模式中的Thompson、WSM6及Lin三种微物理参数方案分别模拟了郑州市五区的9场降雨持续时间为1 h,重现期以3~5年为主的降雨事件,并对9场不同降雨历时、重现期的降雨事件在Thompson方案下进行模拟,通过水文预报中常用的相对误差、相关系数、均方根误差、平均误差进行评价。结果表明,Thompson方案在总降雨量、过程量及降雨趋势方面相较WSM6、Lin方案稳定性更好;对于不同降雨历时、重现期的降雨,Thompson方案模拟结果的相关系数都较高,但均方根误差略微偏大,平均误差正负参半,数值也相对偏小。研究结果对郑州市降雨预报方案的选择具有一定参考价值。

2019至2021年郑州市采暖期和非采暖期大气PM_(2.5)中多环芳烃源解析与健康风险评估

目的:分析郑州市采暖期和非采暖期PM_(2.5)中多环芳烃(PAH)的污染特征,推测其可能的来源并评估对人群健康的影响。方法:检测郑州市2019年1月至2021年12月采暖期和非采暖期PM_(2.5)及各种PAH浓度,利用特征比值法、主成分分析法和PMF模型推测PAH的来源,根据相关技术指南对PAH吸入途径的致癌风险进行评估。结果:采暖期PM_(2.5)和总PAH浓度中位数分别为72.00μg/m^(3)和7.28 ng/m^(3),非采暖期为50.00μg/m^(3)和7.16 ng/m^(3)。特征比值法分析结果显示,郑州市PAH污染主要来源于生物质和煤的燃烧以及机动车排放。主成分分析和PMF分析结果显示,采暖期PAH的主要来源为燃煤,非采暖期为机动车排放。郑州市大气PM_(2.5)中PAH对部分人群具有潜在的致癌风险。结论:郑州市采暖期PM_(2.5)中PAH主要来源于燃煤,非采暖期主要来源于机动车排放。PAH对人群具有潜在致癌风险,制定排放监测和控制方案势在必行。

郑州市2023年小学生近视现状及影响因素分析

目的:了解2023年郑州市小学生近视现状及影响因素,为小学生近视防控提供科学依据。方法:采用随机分层整群抽样的方法,在2023年3月至6月选择郑州市18所小学一至五年级小学生共30662人进行调查,并采用Logistic回归分析近视的影响因素。结果:2023年郑州市小学生近视的患病率为44.56%。轻度、中度和高度近视分别占34.14%、9.50%和0.92%。女生[OR(95%CI)为1.274(1.213~1.339)]、高年级[OR(95%CI)为1.528(1.502~1.555)]、持续用眼时间≥60 min/d[OR(95%CI)为3.579(3.264~3.923)]、运动时间<2 h/d[OR(95%CI)为2.163(1.984~2.358)]、睡眠时间<9 h/d[OR(95%CI)为1.832(1.669~2.012)]、偏食[OR(95%CI)为1.262(1.143~1.392)]与近视高风险有关。结论:郑州市小学生近视的患病率较高,应重点关注女生、高年级、用眼时间过长、运动时间较短、睡眠不充足、偏食的小学生的视力情况。

基于色彩要素量化分析的郑州市龙子湖滨水公园植物群落景观评价

色彩丰富的季相植物景观能提供丰富的视觉感受,营造良好生活环境。以郑州市龙子湖滨水公园为研究对象,基于季节性色彩量化分析,采用AHP法与SBE法对选定的20个植物群落进行植物景观色彩评价,分析影响植物景观色彩质量的主要因子。结果表明,样地植物种类多样,色彩丰富度较高,对比度较低,景观整体色相值偏低,饱和度及明度适中,色彩特征鲜明;AHP法与SBE法虽侧重点不同但二者评价结果具有一致性,可共同应用于景观评价中;根据评价模型可知色彩数量C_(1)、明度指数C_(8)是影响植物景观美景度的主要因子。本次研究结果可为城市园林绿化植物种类的选择及景观塑造提供理论支撑。

郑州市野生鸟类资源研究

对2014—2019年河南省郑州市鸟类物种多样性、区系分布及生境状况进行调查研究,共记录到鸟类16目52科304种,包括外来鸟类12目16科40种,其中山地鸟类最多,有197种,河道与水田相似性最大(0.71),共有鸟类78种。东洋界鸟类46种(15.13%),古北界鸟类155种(50.99%),广布种103种(33.88%);留鸟90种(29.61%),夏候鸟59种(19.41%),冬候鸟71种(23.36%),旅鸟84种(27.63%);国家一级重点保护鸟类17种,外来种3种,国家二级重点保护鸟种47种,外来种7种,省级重点保护鸟类21种,CITES鸟类列入附录I的物种有7种,外来种8种,极危(CR)级别鸟类3种,濒危(EN)等级鸟类4种,易危(VU)等级鸟类8种,近危等级鸟类4种,中日协定保护鸟类147种,中澳协定保护鸟类40种。结果表明,郑州市鸟类整体表现南北混杂,显示出由古北界向东洋界过渡而以古北界成分占优势的特征。在生境分析中表现出除雀形目鸟类外,水鸟占比很大,在鸟类保护过程中应加大对水体资源的保护。

河南郑州市防洪“五预”系统建设及应用

当前大数据、云计算、数字孪生等新兴技术在防洪工作中的应用,极大提高了洪水预报预警能力,为新时代防汛减灾提供了新的思路。为响应河南省政府防洪“五预”(预报、预判、预警、预案、预演)措施建设的号召,落实郑州市委、市政府“7·20”特大暴雨灾害调查报告整改和灾后重建工作专题会上的指示精神,针对郑州市河流众多、水系复杂的特点,开展郑州市防洪“五预”系统建设。基于“五预”理念,从监测感知和支撑平台方面梳理了郑州市防洪“五预”系统的总体架构,介绍了防洪预报、预判、预警、预演、预案“五预”模块的主要功能。该系统的建成对提高郑州市灾害预防和预警能力、增强郑州市对突发性洪水灾害的反应能力、有效降低灾害损失、保障社会经济正常运行和社会安定有重要意义,也为大型城市智慧水利建设提供了参考和借鉴。

精细尺度下郑州市城市居民福祉的测度——基于主客观比较的视角

基于对郑州市城市体检多源异构大数据的融合,以郑州市主城区为研究单元,通过构建多尺度统计模型、非补偿性聚合等方法对城市内部社区、街道尺度的居民主、客观福祉匹配性及空间差异特征进行分析。结果表明:在城市内部空间尺度,居民的主、客观福祉测度结果具有显著的地理匹配性,匹配程度由城市中心向郊区逐渐降低。在街道尺度,不同街道的居民主、客观福祉匹配性表现出明显的空间分异特征,位于城市中心和东部的街道居民主观幸福感和客观生活质量水平匹配性高于其他街道。

基于机器学习的郑州市大气PM_(2.5)与O_(3)浓度预测方法及气象因子的影响分析

近年来,我国面临着细颗粒物(PM_(2.5))污染形势依然严峻以及臭氧(O_(3))污染日益凸显的双重压力.为进一步准确预测郑州市大气PM_(2.5)与O_(3)浓度并探明气象因子的影响,本研究使用2018−2022年郑州市大气污染物和气象因子逐时数据,结合统计学单因素分析和机器学习LightGBM模型多因素分析,建立了一种基于长时间序列数据的PM_(2.5)与O_(3)浓度预测及气象因子影响分析的综合分析方法.结果表明:①训练后的LightGBM模型能够较好地预测PM_(2.5)污染,准确率达80.8%;对O_(3)污染预测的准确率为52.5%.②郑州市大气PM_(2.5)浓度与气压呈正相关,与比湿和环境温度均呈负相关;大气O_(3)8 h滑动平均浓度(O_(3)-8 h浓度)与比湿和太阳辐射均呈正相关,与气压呈负相关.③有利的气象条件可能是2021年PM_(2.5)年均浓度得到显著改善的重要因素;同时,不利的气象条件也促使2021年和2022年6月O_(3)月评价值(O_(3)日最大8 h滑动平均90百分位浓度)有所上升.研究显示,这种基于长时间序列的综合分析方法适用于大气PM_(2.5)与O_(3)浓度的气象因子影响分析,也能有效预测PM_(2.5)与O_(3)的浓度.

直播电商平台赋能郑州市红色旅游资源开发策略

作为历史文化名城,郑州市蕴含丰富的红色旅游资源。党的二十大以来,郑州市旅游主管部门不忘初心、强化使命担当,深入贯彻落实二十大报告中关于发展数字经济的要求,以红色文化资源为依托,运用直播电商平台推动红色旅游资源的开发与转化,为郑州市旅游业发展带来全新的机遇。本文研究认为:郑州市要加快推进红色旅游发展,需要准确把握直播电商平台对郑州市红色旅游资源开发的促进作用,梳理郑州市红色旅游资源开发面临的现实问题,并运用直播电商平台加快郑州市红色旅游资源的开发与转化,使郑州市红色旅游资源转化为实实在在的经济效益,为地方经济发展做出积极贡献。

极端降雨条件下郑州市地表径流特征分析

为分析郑州市不同极端降雨事件、不同土地利用类型及不同坡度下的地表径流量,以2020年8月7日、2021年7月20日、2022年7月22日极端降雨事件,2000~2020年土地利用类型以及相同降雨情景为基础,依据SCS-CN模型分析研究区地表径流量特征。结果表明,在三次极端降雨事件中,主城区的地表径流量均相对较大。受不透水面的影响,在主城区降雨量小于周边城区降雨量的情况下,主城区的地表径流量依然大于周边区域地表径流量。从地形坡度上讲,在三次极端降雨事件中,均以微坡(<5°)区域的平均地表径流量最大,且整体呈坡度越大平均地表径流量越小的趋势。在相同降雨条件下,2000~2020年郑州市平均地表径流量呈现逐渐增大的趋势,且主城区平均地表径流量增大趋势较明显;而随着降雨量的增加,郑州市地表径流量增加显著,且主城区地表径流量比周边城区增加更快。可见,在极端降雨条件下,郑州市主城区及微坡区域地表径流量一般相对较大,需要合理调节土地利用,增大林草覆盖比率。

郑州市西部山地丘陵区地质灾害发育特征及危险性评价

郑州市西部山地丘陵区地质环境条件复杂,崩塌、滑坡及泥石流等地质灾害频发,尤其是2021年“7·20”特大暴雨引发了大量地质灾害。地质灾害危险性评价主要采用单一方法进行,存在评价准确性略低等问题。通过对研究区地质环境背景、地质灾害分布特征的分析研究,选取坡度、地貌、工程地质岩组、高程、距断裂距离、距河流距离、24小时最大降雨量和人类工程活动强度8个评价因子,采用加权信息量法,对研究区进行地质灾害危险性评价。结果表明:低、中、高危险区面积分别为1387.14 km^(2)、1803.18 km^(2)、1066.47 km^(2),分别占总面积的32.59%、42.36%、25.05%,地质灾害点的空间分布与地质灾害危险性评价结果基本一致,利用受试者工作特征(ROC)曲线检验评价结果合理,研究结论可为郑州市西部山地丘陵区地质灾害防治提供准确的依据。

考虑内涝周期的郑州市内涝韧性评估

基于城市内涝发生前、中、后期特征,将韧性理论引入城市内涝治理,构建郑州市内涝韧性体系,利用可变模糊集、贡献度和障碍度建立评估模型,分析了郑州市内涝韧性变化规律及主要影响因素。结果表明:2001—2020年,郑州市初期内涝韧性水平较高,但随着“城市病”逐渐突出,韧性水平由2001年的3.2下降到2020年的2.9,处于可以通过自我调节恢复到原始状态的韧性一般水平;系统层中前期内涝韧性在城市内涝韧性体系中具有重要作用,平均贡献度为41%;城市排水管网是内涝韧性发展中最主要的关键限制因素,平均障碍度为16%;公共交通服务能力等次要限制因素也是提升城市内涝韧性水平不可忽视的一部分,其障碍度之和较关键限制因素高出15%;郑州市城市内涝韧性水平一般,需在城市排水管网等方面加强以提升内涝韧性。

基于RSEI的交通枢纽城市生态环境质量动态评价——以郑州市为例

选取交通枢纽典型城市郑州市为研究区,以长时间序列Landsat系列遥感影像为数据源,通过构建遥感生态指数(remote sensing based ecological index,RSEI),对郑州市生态环境质量进行动态监测与评价.结果表明:近20 a郑州市生态环境质量得到明显改善,RSEI值由2000年的0.356上升至2020年的0.428,地表湿度和热量是主要影响因素.从空间重心转移来看,RSEI指标良、优等级重心向西北方向移动,逐渐靠近火车站、高铁站、飞机场等重要交通枢纽节点,说明郑州市交通枢纽城市建设和生态保护高质量统筹发展,促进了当地生态环境质量进一步提高.

郑州市国土空间生态修复的关键区域识别

[目的]对郑州市国土空间生态修复关键区域识别,为该市和市域国土空间生态修复规划提供科学参考。[方法]利用形态学空间格局分析(MSPA)识别生态源地,通过景观连通性评价与电路理论提取生态廊道、识别生态修复关键区域,最终构建生态网络安全格局。[结果]郑州市生态源地共37个,面积共计983.29 km^(2),呈现西多东少,南北呈带状聚拢分布;提取郑州市85条生态廊道,廊道长度为0.11~47.92 km,共计689.50 km,其中关键生态廊道19条、重要生态廊道29条、一般生态廊道37条;识别生态夹点55处,总面积2.78 km^(2),多集于郑州市西南部,夹点所处位置阻力较小,土地类型主要以林地、草地、水体为主;将累计电流值划分3种等级障碍点,总面积为1054.31 km^(2),占研究区面积的14.16%,主要位置在登封市与新密市主要交通道路周围的城镇区域;综合考虑研究区自然与社会现状,提出“一带,一环,两区,四团,多点”的生态网络安全格局。[结论]对识别的生态夹点与障碍点分别提出修复策略:生态夹点区域生态环境较好,因此以自然生态维护为主;生态障碍点区域主要为建设用地,开发强度较大,受人类干扰程度较多,因此以人工和自然修复并重的方式为主。

郑州市土地利用/覆被变化与生境质量的时空演变及情景预测

[目的]探究郑州市土地利用格局和生境质量时空演变特征并预测未来发展趋势,为区域生态保护实践和可持续发展提供理论参考。[方法]基于PLUS模型和InVEST模型,同时结合ArcGIS空间分析及地理信息图谱法,分析2000—2020年郑州市土地利用变化情况,并模拟2030年基准情景和生态保护情景下的空间分布格局,探究郑州市生境质量时空演变规律和像元尺度下的迁移状态。[结果]①2000—2020年,耕地和建设用地为郑州市主要景观类型,20年间,建设用地面积激增,涨幅15.76%,主要来源于耕地;②PLUS模型对郑州市土地利用模拟具有适用性,相较于基准情景,2030年生态保护情景下建设用地扩张受限,生态用地总量上升,该情景可为研究区推进生态建设提供参考;③2000—2020年生境质量不断退化,空间分布差异显著,高生境质量区始终位于巩义市和登封市,低和较低等级的图谱单元相互转移最频繁;④2030年延续“西高东低”格局,生态保护情景下生境质量呈“低值减少,高值增多”的特征,向较高和高等级转移率升至14.44%,与基准情景相比表现出稳中向好的发展趋势。[结论]郑州市生境质量时空分布与土地利用变化密切相关,未来应注重国土空间结构的合理布局,增强土地利用效率,提升生态系统质量和稳定性。

郑州市生态系统服务价值评估及多情景模拟

人类活动和自然资源改变对郑州市生态系统服务价值(ESV)产生较大影响。该研究以1990、2000、2010和2020年土地利用数据为基础数据,采用修正后的标准当量因子,结合斑块生成土地利用变化模拟(PLUS)模型,模拟郑州市2030年自然发展情景、耕地保护情景和生态保护情景下的土地利用数据,分析和预测郑州市生态系统服务价值时空演变规律。结果表明:(1)1990-2020年郑州市主要土地利用类型为耕地和建设用地,2000-2010年,建设用地面积动态度达到峰值9.85%;(2)1990-2020年郑州市ESV低值区以片状形式分布,2020年占比65.19%,面积增加1339.58 km^(2),中值区和较高值区以“二核、三级”分布,高值区平均占比3.59%;(3)1990-2020年郑州市ESV减少13.919亿元,其中,ESV收益主要来源于耕地向水域的转变,而ESV损失主要来源于林地向建设用地的转变、林地向耕地的转变和水域向建设用地的转变;(4)3种情景下,生态保护情景下土地利用面积变化幅度最小,自然发展和耕地保护情景下ESV有所下降,生态保护情景下ESV增加1.23亿元,冷点浓度也更为明显。研究结果将为郑州市国土空间规划与生态保护提供积极的指导意义。

郑州市13种常绿灌木及其主要挥发物抑菌效应研究

为探究郑州市常绿灌木的抑菌能力,以十大功劳(Mahonia fortunei)、南天竹(Nandina domestica)等13种常见常绿灌木为试验材料,采用平板计数法测定抑菌率,选择癸醛、苯甲醛、β-蒎烯、柠檬烯、3-蒈烯5种叶片中主要的挥发物单体,以抑菌圈直径、最小抑菌浓度和最小杀菌浓度为检测指标,研究不同挥发物单体的抑菌能力。结果表明,13种常绿灌木间抑菌率差异显著(P<0.05),同一植物碎叶的抑菌率大于相同质量的整叶,南天竹和海桐对金黄色葡萄球菌抑制效果最好,对枯草芽孢杆菌和大肠杆菌抑制效果最好的均为南天竹;5种挥发物单体对供试菌株的抑制程度不同,苯甲醛的抑菌和杀菌效果最强,β-蒎烯最弱。在今后郑州市进行城市绿化时,可以选择南天竹等抑菌能力较强的树种。

超大特大城市更新专项规划编制思路方法探讨——以郑州市为例

随着我国城镇化进程进入中后期,超大特大城市率先进入存量更新阶段,并先行发力推进城市更新行动。高质量推进超大特大城市更新行动,离不开更新规划的战略引领、刚性管控和治理协同平台作用。超大特大城市更新规划工作具有高度复杂性,立足国土空间规划体系改革背景,解析新时期城市更新专项规划的职能作用、基本特征和当前面临的突出问题,认为超大特大城市更新专项规划应进一步强化战略导向、实施导向和治理导向,更好发挥规划引领、管控和统筹作用,并以郑州市为案例,探讨了城市更新专项规划编制的思路和方法,旨在为其他城市开展相关工作提供参考启示。

郑州市园林绿化树种的含碳率分析

探究郑州市园林绿化乔木树种各器官的含碳率特征,为郑州市园林绿化中造林固碳树种的选择和政策制定提供依据。以悬铃木、杨树、白玉兰、银杏、紫叶李、日本晚樱、山楂、山桃、桂花、女贞、广玉兰、雪松、枇杷、石楠等14种园林绿化树种为研究对象,采用重铬酸钾-外加热法,分别测定每个树种的树干、树枝、树叶、树皮和树根5种器官的含碳率,并分析不同树种的含碳率特征。结果表明:1)14种树种之间各器官碳含量的变化幅度为25.88%~59.15%。2)对于同一树种(以悬铃木为例),各器官之间的变异系数为7.41%~9.36%,相同器官之间的变异系数为0.16%~2.54%。3)对于不同树种,相同器官之间的变异系数为10.44%~19.30%,各器官之间的变异系数为4.73%~22.54%;各器官平均含碳率整体表现为树干>树枝>树皮>树叶>树根,树干的含碳率明显高于其他器官。