数字孪生九龙江北溪流域防洪“四预”应用

针对九龙江北溪流域洪水灾害频发和区域防洪能力仍然薄弱的情况,为提升流域洪水防御能力,建设数字孪生九龙江北溪流域平台。在分析九龙江北溪流域地理特性、雨水工情监测及水利工程分布情况的基础上,建设包含基础、监测、业务管理、跨行业共享和地理空间等数据的流域数据底板,构建以水利专业模型、智能视频识别模型、可视化模型及数字模拟仿真引擎为主要内容的模型平台,以及以水利知识库与知识引擎为主要内容的知识平台,并应用于流域监视与告警、防洪综合调度、防洪“四预”决策会商业务,实现流域防洪“四预”全过程场景化模拟仿真和智能分析。通过数字孪生九龙江北溪流域平台实现流域防洪“四预”的数字化、可视化与智能化,提高流域防灾减灾能力,为其他数字孪生流域建设提供参考。

不同提取法对比研究水稻土中重金属赋存形态

为对比不同提取法对水稻土中重金属的提取效果,分别用HCl、CaCl_(2)和EDTA提取-电感耦合等离子体质谱法(ICP-MS)分析测定九龙江流域水稻土中重金属的含量。结果表明:不同提取法所得到的水稻土中重金属的提取量、提取率和污染评价结果均具有较大差异。不同提取法对水稻土中7种重金属的提取量和提取率大小顺序均为HCl>EDTA>CaCl_(2)。不同提取法得出的水稻土中重金属的污染评价结果存在较大差异,亟需确定一种用于研究水稻土中重金属赋存形态的标准方法。

福建九龙江河口平原传统民居的朝向问题研究

以闽南地区传统民居为例,对比淮北平原以及太湖流域的聚落发现,传统上中国民居以“坐北朝南”为主要朝向的概念,实际上会依据民居所处的、不同的地理特征而转变。不同于淮北平原以“坐北朝南”为主要朝向,位于九龙江河口平原的研究区域,仅35.9%的传统民居朝向为“坐北朝南”。经进一步分析发现,闽南民居与山脉的距离和民居是否采用“坐北朝南”的朝向有密切的关联性。通常情况下,民居与山脉的距离越近,则更倾向于以山脉的方位为坐向;距离越远,则更倾向于“坐北朝南”的方位。研究结果表明,地理环境是影响闽南传统民居朝向选择的关键因素,民居的朝向选择与地理环境的关联,蕴含了聚落与环境的脉络。此脉络的厘清,将对传统聚落保护、传承与有机更新提供更科学的理论支撑。

流域非点源污染景观源汇格局遥感解析

流域非点源污染景观源汇格局解析是流域水质污染物产生、输运机理认知与有效防治措施制定的重要科学理论基础。该文以充分挖掘流域遥感数据多时空尺度的特征与优势为目标,制定了流域非点源污染景观源汇类型界定方案,提出了像元级、亚像元级以及时序更新的流域非点源污染景观源汇格局遥感解析方法。在此基础上,以福建省九龙江流域为例,对不透水面这一典型流域非点源污染"源"景观2010年空间格局进行了信息提取,并对2000、2005年对应信息进行了时序更新与空间特征分析,结果显示2000–2010年间九龙江流域内不透水面覆盖面积增长了33.38%。该研究可为中国流域非点源污染研究、生态管理与建设提供参考。

九龙江流域生态环境质量遥感评价与分析

由图像TM、ASTER和“北京一号”等多时相遥感数据，建立了容纳土壤侵蚀、植被指数、土壤亮度指数、高程指数、坡度指数、降雨量指数、湿度指数和积温指数8个二级环境影响因子的指标体系和权系数，采用加权求和的方法进行运算，首次获取了1989～2003年约15年间三个时期九龙江流域生态环境质量等级及变化状况。结果表明：九龙江流域1989、1998、2003年三个时期生态环境质量总体较好。从1989年到1998年再到2003年两个阶段中，九龙江流域生态环境总体质量出现先下降再改善的特点。其变化主要表现在九龙江口周边地区，人类经济活动是影响九龙江流域生态环境质量演变的重要驱动力。

基于GIS和DEM的九龙江流域地表水文模拟

运用 GIS软件 ARC/INFO、ArcView,以九龙江流域为例,探讨了数字高程模型(DEM)的处理及其水文模拟分析。对九龙江流域分幅数字高程模型(DEM)进行图幅拼接、网格重分及切割等处理分析,生成九龙江流域数字高程模型。基于DEM和GIS进行流域的水文模拟分析,包括洼地填充、水流方向计算、水流累积量计算、水网提取,最后进行了九龙江全流域及子流域界线的划分,生成了数字流域。

九龙江流域土壤中多环芳烃分布、来源及风险评价

2009年3月采集九龙江流域19个表层土壤样品,用GC-MS进行16种优先控制污染物多环芳烃（PAHs）的检测。16种优控PAHs的含量（质量分数）范围为70.70~364.46μg/kg,平均含量为177.03μg/kg,检测率为100%,说明九龙江流域土壤中PAHs的残留普遍存在。和其他地区土壤PAHs含量相比,九龙江流域土壤PAHs污染处于较低水平。通过PAHs组分比值和因子分析等方法,得出土壤PAHs污染来源于石油的燃烧。根据荷兰农业土壤标准,采用毒性当量因子分析得出10种PAHs的毒性当量浓度（TEQBaP）为0.63~17.28μg/kg,小于参考值33μg/kg,说明九龙江流域土壤不存在潜在风险,同时发现,7种致癌物质的TEQBaP占16种PAHsTEQBaP的81%~98%,是其主要贡献者。

洪水预报调度决策支持系统的设计与开发

基于C/S和B/S相结合的结构模式,开发了九龙江流域洪水预报调度决策支持系统。该系统采用了马斯京根矩阵解法、卡尔曼滤波实时校正、交互式调度方案生成、ASP等关键技术,实现了信息管理、洪水预报、洪水调度和系统管理等功能。

气候变化和经济发展对九龙江流域水质变化的影响

为分析九龙江流域经济发展和气候变化对流域水质变化趋势的影响,采用主成分分析法分析了水质指标氮磷营养盐、COD含量等与气候因素和经济发展的关系。结果表明,随着九龙江流域经济的不断增长,河口区DIN和DIP浓度显著增加,水质不断恶化;经济发展对流域水质变化起主导作用,同时气候变化的影响也不可忽视;气候变化对COD浓度变化的影响超过经济发展主成分;随着气温升高和风速降低,DIN和DIP浓度显著上升,气候变化对河口区水质恶化起叠加促进作用。研究结果为流域水环境污染控制与治理提供理论基础。

流域不透水面遥感提取及尺度依赖性研究

流域不透水面能直接影响非点源污染的转移模式,降低受纳水体质量,对生态环境造成巨大压力,是流域生态水文模型的一个重要参数。针对流域不透水面遥感信息提取及尺度依赖性问题,从像元、亚像元两个尺度进行了研究,论述了流域初始分类与样本获取、局部不透水面信息提取和亚像元级不透水面覆盖率计算的技术方法。以福建省九龙江流域为例,对2010年不透水面空间格局进行了提取,其总体精度达到82.81%,验证了本文研究成果的实用性。

政策工具视角下省域流域治理的府际协同研究——基于九龙江流域政策文本(1999-2021)分析

省域流域治理的有效性依赖各级政府间的相互协同。基于政策工具视角,对1999—2021年59份与九龙江流域治理相关的政策文本进行内容分析,利用Nvivo 12挖掘出1608个参考点,构建出管制型、市场型、技术促进型、多元参与型、协同型等五种政策工具,并建立起基于时期变迁、工具结构、府际协同、治理效能四要素的分析框架。研究发现:九龙江流域治理的府际协同历经议题启动、政策创新、制度创新、法治构建四个阶段;在初期,地方政府均偏好选择管制型工具;随着治理制度和机制的不断丰富和完善,对协同型政策工具的使用频率逐渐增加,府际协同得以深入推进和不断增强。基于此,省域流域治理需要综合考量政策过程阶段性和政府结构层次性所带来的差异化政策工具选择问题,精准采纳政策工具,以进一步加强府际协同和提升治理效能。

福建九龙江流域水稻土重金属污染评价及生态风险

为研究九龙江流域水稻土中重金属污染及生态风险,采用电感耦合等离子体质谱法(ICP-MS)和原子荧光光谱法(AFS)分析测定了九龙江流域农田土壤中22种重金属的含量.运用地质累积指数法、潜在生态风险指数法和次生相与原生相分布比值法评价重金属污染特征及潜在生态风险.结果表明,九龙江流域水稻土中除Ni和Mo元素外,其余重金属的总平均含量均超过福建省土壤元素背景值.Cd、Pb、Mn、Hg和Cu的生物有效态含量较高,分别占总量的66.86%、59.20%、55.90%、53.73%和52.18%,说明这些元素较易迁移且对农作物具有较高潜在生物毒性.结合3种评价方法结果表明,九龙江流域水稻土已受到Cd的中度污染和Hg、Pb、Sr、As、Co、Zn、Cu、Mn、Se的轻度污染.水稻土中重金属存在较高的综合潜在生态风险,其中Cd为高潜在生态风险,Hg为较高潜在生态风险,两者对综合潜在生态风险的贡献率分别为57.0%和25.1%.Cd和Hg,应作为九龙江流域水稻土质量评价的重点关注对象.

九龙江流域的整治与开发雏议

九龙江流域地处南亚热带,气候条件优越,土地肥沃,物产丰富,是闽南地区经济开发的腹地。近年来由于特区和开放区政策的实施,城乡经济发展较快,但由于忽视了对环境的同步治理与保护,目前面临水土流失、水体污染,地貌灾害的严峻挑战。我们根据调查研究,提出了治理九龙江的3点意见和综合开发利用九龙江流域的经济方向,对策及其主要途径和措施,这对于九龙江流域的治理和开发具有重要意义。

流域生态补偿标准的实证研究——基于九龙江流域的研究

文章就九龙江流域生态补偿的一般情况和存在的问题,基于社会公平原则、上游供给成本、水资源市场价格的三种补偿模型,测算出九龙江流域上下游之间的补偿金额,比较分析了三种补偿方法的特点。最后提出了健全流域生态补偿政策法规,完善生态补偿的财政支持机制,发挥市场在水资源生态补偿中的作用,创新生态补偿管理体制等政策建议。

生态系统服务价值评估及其时空差异研究--以九龙江流域为例

以九龙江流域为例,估算了九龙江流域生态系统服务单位面积价值和总价值,并采用Geoda软件分析流域范围内各县市生态系统服务价值的时空差异特征.结果表明:2019年九龙江流域生态系统服务价值为1759.4981亿元.水域的生态系统服务最为显著;生态系统服务价值在时间分异上起伏较大,但空间上表现较为稳定,并具有联动效应和聚类特征;生态系统服务价值及其单位面积价值高值区基本分布在上游地区,低值区主要分布在下游城市群.

福建九龙江流域环境审计研究

目前,九龙江流域环境审计处于起步探索阶段,本文借鉴加拿大和美国环境审计的经验做法,结合地方审计机关的实际情况,提出九龙江流域环境审计应建立九龙江流域水环境保护整体性和长期性的观念,以鉴证和促进流域地方政府和省级相关管理部门履行环境管理责任为审计目标,以环保资金和环保项目为基础、以环境法规执行为重点、以环境政策评价为目标循序渐进开展流域环境审计,并进一步提出流域环境审计有效的组织方式和深化流域环境审计的对策。

九龙江流域稻米重金属生物可给性及食用健康风险

为研究九龙江流域稻米中重金属的生物可给性及其食用健康风险,运用生理原理提取法(PBET)分析了稻米中模拟胃阶段和肠阶段可提取的重金属含量。运用基于生物可给性的健康风险评价模型评估重金属对人体的致癌风险和非致癌风险。结果表明,九龙江流域稻米中不同重金属的生物可给性差异较大。稻米中Ni、Zn、Cd和Pb在胃阶段的平均生物可给性高于肠阶段;而稻米中Cr、Cu、As和Hg在胃阶段的平均生物可给性低于肠阶段。稻米重金属在胃阶段和肠阶段均对人体存在非致癌风险和致癌风险,其中非致癌风险主要由As和Cd贡献;致癌风险主要由Cd和Ni贡献。稻米重金属对儿童的非致癌风险高于成人,而致癌风险低于成人。稻米重金属在胃阶段的非致癌风险低于肠阶段,而致癌风险高于肠阶段。稻米重金属的健康风险在九龙江流域的中上游区域较高。

九龙江流域营养盐削减成本函数研究

流域、湖库和近岸水体的富营养化是世界各国面临的严重水环境问题之一。我国超过50%的流域、湖库和近岸海洋面临着富营养化问题。营养盐污染引起的重大环境、经济损害及其高昂的削减成本,使得流域营养盐削减成本函数以及以此为基础的成本最低的营养盐削减最优方案成为学术界和管理界关注的热点领域。建立了中小尺度流域5种营养盐削减措施成本函数的研究方法和模型,并将建立的方法应用到九龙江北溪流域,建立了不同子流域、不同营养盐削减方式的成本函数。研究发现,不同营养盐削减措施的成本相差较大,减少化肥使用量是成本最低的营养盐削减方式,其次是建设湿地;经济发展水平、农业种植业结构是影响各子流域营养盐削减成本的重要因素,经济发达、农业经济租金较高的子流域的削减成本要高于经济发展水平低、农业租金低的子流域;在选取营养盐削减措施时,除了考虑成本之外,还必须考虑各种削减措施的规模限制。

基于基尼系数法的九龙江流域水污染物排放总量分配研究

借鉴经济领域评价收入公平性的方法——基尼系数法,对九龙江流域水污染物排放总量进行分配。选取土地、人口和GDP为控制指标,绘制各控制指标与水污染物排放量的络伦曲线,计算相应的基尼系数并分析其合理性;建立以各控制指标环境基尼系数之和最小为目标的优化模型,设定合理的约束条件,获得基尼系数优化值。根据优化后总量分配结果,结合流域水环境容量测算结果,确定流域各县市区排污量的最终削减分配方案。结果表明,削减后的排污总量既能满足国家"十二五"总量削减目标,又可以确保流域水环境功能达标。

九龙江流域生态需水量时空变化趋势分析

为了维持和保护流域生态系统健康,避免流域生态环境退化,进行流域生态需水量的确定和研究是有必要的。根据九龙江2000—2018年2个水文站实测数据,结合Tennant法确定河道内生态基流,选择面积定额法,利用流域内土壤质地分布状况,以及基于遥感开发的MCD12Q1土地利用产品和MOD16A2蒸散发产品估算植被生态需水量,并对区域生态环境需水量进行时间变化趋势分析和空间分布分析。结果表明:(1)在2000—2018年,九龙江流域有林地、草地面积整体呈现增加趋势,农田、疏林地面积呈现下降趋势;(2)九龙江流域内北溪、西溪河道内多年平均生态需水量分别为22.68亿m3,10.67亿m3,植被多年平均生态需水量为105.27亿m3;(3)有林地、草地的生态需水量呈显著上升趋势,疏林地、农田生态需水量呈下降趋势,前者显著,后者不显著。受人类活动影响,九龙江流域土地覆盖/利用类型年际变化剧烈,因此在区域生态需水量变化中其作用不可忽略,随着遥感/GIS技术的发展,对土地覆盖/利用类型以及植被蒸发量的高时空分辨率观测变得可能,有助于准确预测区域生态需水量。