Mississippi河流域运行核电厂环境影响评估研究

Mississippi河是美国第一大河,流域面积约占美国领土面积的40%,流域内人口占美国人口的37%,沿岸分布了数十个10万以上人口的城市。Mississippi河及其支流的地表水、地下水为流域内居民的饮用水源。该流域也是美国重要的工农业和能源生产基地,对用电量的需求较高。现美国Mississippi河流域内共运行21座核电厂32台机组。通过严格控制液体放射性流出物排放管理和环境辐射监测表明,这些核电厂运行排放的放射性物质对环境和公众的辐射影响是非常小的。通过调研美国核管会(NRC)对流域内申请延寿核电厂的环境影响影响意见书,表明美国认可这些核电厂放射性液态流出物排放的对环境的影响属于小影响。

基于地学信息图谱的科西河流域滑坡空间分异研究

以科西河流域滑坡为例,对滑坡信息图谱的概念和内容进行研究,归纳滑坡信息图谱由条件图谱、编目图谱、风险分布图谱和风险管理图谱组成,提出滑坡信息图谱按表达内容和功能的分类方法。基于滑坡条件图谱与编目图谱,采用空间统计的方法,揭示了研究区滑坡垂直向和纬度向分布与演化的空间分异规律:滑坡在垂直向200~1 000 m的高程段内为数量高密度区,400~1 200 m和2 800~3 600 m高程段面积比例大,北纬26°42′00″N~26°48′00″N为数量高密度区,26°42′00″N~26°48′00″N和27°24′00″N~27°30′00″N滑坡面积比例较大;相比1992年滑坡,新增滑坡在垂直向200~1 000 m和2 800~3 600 m高程段数量密度高,在3 200~3 400 m高程段面积比例较大,北纬26°48′00″N~26°54′00″N和27°48′00″N~27°54′00″N为高数量密度区,27°24′00″N~27°42′00″N为高面积比例区。

基于脆弱性曲线的寿溪河流域村镇建筑洪灾风险评估

以寿溪河流域的村镇建筑为研究对象,采用MIKE FLOOD耦合水动力模型计算洪水淹没特征,结合结构静力学原理与洪水冲击荷载经验公式,建立村镇建筑的洪灾脆弱性曲线,开展洪灾风险评估。结果表明,寿溪河流域洪水淹没范围呈狭长的条状,洪水流速较大。低重现期下房屋以中低风险为主,高重现期下高风险与极高风险房屋主要分布在洪水发生点、洪水淹没区以及河坝村附近。建立的脆弱性曲线考虑了洪水流速的影响,能较好地刻画村镇建筑的结构损伤程度。

石羊河流域气候变化及其对植被指数的影响

研究气候变化对植被覆盖的影响,对干旱区生态环境保护具有重要意义。以石羊河流域2000-2020年逐月气温、降水、日照、蒸发和NASA GIMMS归一化植被指数(NDVI)资料为基础,首先运用线性趋势法分析了气温、降水量、日照时数、蒸发量与NDVI的年、季节变化趋势,然后采用相关系数法研究了气候要素对NDVI的影响。结果表明:石羊河流域及各地年气温呈明显上升趋势,春、夏、秋季气温呈上升趋势,冬季(除民勤外)呈下降趋势;全流域及永昌、古浪、天祝年降水量呈增多趋势,民勤、凉州呈减少趋势,各季节降水量变化趋势不太一致;年日照时数除古浪呈增多趋势外,全流域及其他各地呈减少趋势,各季节日照时数变化趋势很不一致;年蒸发量除凉州呈减少趋势外,全流域及其他各地呈增多趋势,各季节蒸发量变化趋势也不太一致。石羊河流域及各地年NDVI呈显著增长趋势,除凉州春季外,各季节也呈增长趋势。年、季气温和降水量与NDVI基本呈正相关,气温、降水量对NDVI具有正贡献。年、季日照时数和蒸发量与NDVI相关性的正负差异较大,总体来看,日照时数对NDVI具有负贡献,蒸发量对NDVI具有正贡献。研究结果将为石羊河流域提高气候资源的利用率、调整种植结构和改善生态环境提供科学的参考依据。

土地利用变化对石羊河流域径流影响分析

土地利用和土地覆被变化(LUCC)对流域可持续发展和水资源管理至关重要。运用SWAT模型,采用1980、1990、2000、2010、2020年5个时期的土地利用矢量图,定量评估了石羊河流域LUCC对径流的时空动态影响。结果表明,1980~2020年耕地和建设用地面积逐年增加,林地、草地和水域覆盖面积整体减小;5个时期模拟的年均径流量分别为97.3、101.8、84.4、77.1、71.5 mm;SWAT模型在石羊河流域有较好的适用性,在率定期和验证期,不同土地利用情景下模拟结果均具有良好的一致性;在过去约40年(1976~2014年),石羊河流域地表径流减小,地下水补给增加,雨季地下水补给和径流量最大。

辽宁太子河流域生态系统服务权衡/协同关系时空变化与情景预测

研究生态系统服务权衡与协同关系为制定合理的区域社会-生态系统管理方案提供依据,促进区域可持续发展。太子河是维护辽宁中部城市群生态安全和用水安全的重要保障,以重工业为主的产业布局使得该区生态安全受到威胁,严重影响社会经济的可持续发展。综合气象、土地利用等多源数据,借助InVEST模型,探究太子河流域固碳、土壤保持、生境质量的时空特征;采用Pearson相关分析法,探讨不同样点尺度、不同地类上权衡与协同关系的时空变化,并对2030年不同土地利用情景进行预测。结果表明:①三种生态系统服务在各尺度上(除100m尺度)均为协同关系,且样点尺度越大,相关系数越高。②在不同地类中,耕地、林地、草地三种地类生态系统服务功能类似,以土壤保持功能为主,碳储功能其次;生态系统服务的热点区分布在流域的东部,冷点区集中在流域西部。③不同预测情景下三种生态系统服务间仍为协同关系,在保护情景下生境质量最好、水域面积最多,生态系统服务能力最高;开发情景下建设用地面积增加最多,但生境质量最差。

峨眉河流域土壤重金属元素污染评价

应用原子荧光分光光度法和原子吸收分光光度法测定重金属As、Hg、Cu、Zn、Ni、Pb、Cd和Cr在峨眉河流域土壤中的分布情况,根据单因子污染指数法和内梅罗综合污染指数法,并结合国家土壤环境质量标准GB 15618-2018进行分析和评价峨眉河流域土壤的重金属污染程度。结果表明,As、Hg、Cu、Zn、Ni、Pb、Cd和Cr含量分别为1.48~4.64、0.14~0.36、34.00~370.00、212.00~818.00、0.00~2.00、5.00~53.00、0.10~1.20、0.00~476.00 mg/kg。变异系数显示Cu和Pb的分布最不均匀,受人类活动影响较为强烈;而土壤中Cu、Zn含量普遍超标,按单因子污染指数污染程度依次为Zn>Cu>Cd>Hg>Cr>Pb=As>Ni。

三峡库区香溪河流域滑坡类型及发育规律

三峡库区香溪河流域处在秭归向斜和黄陵背斜之间,地质环境脆弱,滑坡灾害频发,给香溪河流域村镇居民的生命财产安全及沿线公路的正常运营带来严重威胁。本文依据现场勘查,将滑坡分为两类,其中河流西侧的层状反向结构岸坡主要发育“弯曲-滑移”型滑坡,东侧的层状同向结构岸坡则发育“滑移-拉裂”型滑坡。对滑坡的空间分布状况、发育特征及数量作了统计与分析,结果表明:地形地貌是控制滑坡发育的因素之一,凸形坡、20°~40°的岸坡以及处于三面临空的凸岸山体均易发育滑坡;岩性与滑坡发育也有对应关系,泥砂岩互层的滑坡发育密度总体高于灰岩地层;滑坡发育尚与岸坡地质结构相关密切,泥砂岩互层同向结构岸坡的滑坡发育密度最高,泥砂岩互层反向结构岸坡孕育的滑坡规模最大;水库蓄水及公路建设是诱发滑坡的两大人为因素。

不同情景下乌鲁木齐河流域土地利用动态模拟研究

收集2000、2010、2020年乌鲁木齐河流域土地利用/覆被变化等数据,通过多评价准则(MCE)的元胞自动机(CA)和马尔可夫链(Markov)模型,对2020年土地利用变化进行模拟,预测结果与实际解译结果对比,各土地利用类型的面积预测精度达到82%以上,空间格局kappa系数平均值为81.57,表明预测结果可信。在此基础上,在不同场景下对2030年的土地利用空间格局进行模拟,结果表明,在趋势发展情景下,耕地、草地面积呈减少趋势,分别为15.1%和5.22%,建设用地、未利用地面积增幅较大,分别为26.09%和21.15%,表明按照当前城市扩张速度和产业结构布局方式发展,生态用地与建设用地需求的矛盾将日益突出,生态环境面临巨大挑战。在生态优先情景下,建设用地面积增幅减缓至18.03%,耕地、林地、水域面积呈上升趋势,分别为10.26%、2.36%和11.11%,草地面积下降趋势减缓至3.55%,表明城市快速扩张得到遏制,耕地得到保护,林地、草地能够发挥更大的生态调节作用,水源的涵养能力有所提升,土地利用结构变化趋于均衡。

蜻蛉河流域工程活动对地质灾害的影响研究

本文以云南姚安县蜻蛉河流域为例,对流域内人类重大工程活动详细调查并对地质灾害发育特征及形成机理精细化调查和分析,通过对流域类典型地质灾害的归类和分析,总结区内人类工程活动因素诱发地质灾害的孕灾机理及成灾模式,为下一步国土空间规划和风险双控提供可靠的数据基础和理论依据。

基于SWAT模型的滏阳河流域断流河道复流研究

针对滏阳河流域断流河道生态修复的问题,为了实现断流河道尽可能恢复有水时间并且恢复基本生态功能的目标,基于节水措施和调水工程现状,通过建立滏阳河流域SWAT(soil and water assessment tool)水文模型,在模型中设置不同补水水量、补水方式的生态补水情景,分析不同情景下断流河道断面的径流量变化和恢复有水天数,并结合生态流量评价标准评价不同情景的河流生态恢复效果。结果表明:滏阳河流域邯郸断面在节水情景和调水情景中恢复河流生态效果较好,在通过上游节水措施和补充年调水1.00×10^(8)m^(3)/a的情景下,可以达到5—10月恢复有水184 d、恢复径流量3486.7×10^(4)m^(3)/a的目标;年内恢复径流峰值在8月中旬,并且河道年均径流量可以恢复到“好”等级的生态流量标准。滏阳河下游邢台断面在节水情景和调水情景下恢复径流量较少,河道有水天数不达标,需要在上游节水条件下补充外来调水水量1.50×10^(8)m^(3)/a来达到恢复年有水天数304 d、恢复径流量1906.5×10^(4)m^(3)/a的目标,年内恢复径流峰值分别在3月中旬和8月中旬;并且在达到恢复有水目标的情景下邢台断面仅达到“一般”等级的生态流量标准,需要考虑增加调水水量进行分时段单点位补水的补水方案。

新疆喀什噶尔河流域水生态系统现状评价及修复对策研究

喀什噶尔河流域地理区位较为重要,但流域水生态系统极为敏感和脆弱,经济社会与自然生态争水矛盾尖锐,流域水生态已濒临危机。在新时代生态文明建设理念下,及时准确评价流域水生态环境问题并进行修复与保护已成为流域水资源开发利用、保护与管理工作的重中之重。为此,在系统评价喀什噶尔河流域水资源—水环境—水生态系统现状的基础上,分析流域现状水资源开发利用模式引起的水生态环境问题,并针对性的提出修复对策,以促进流域“人—水—环境”和谐共处和协调发展。

济南洪范池泉群浪溪河流域泉水聚落水适应性景观演变研究

水影响着人们的生产、生活以及地区文化,在特定区域内,人类和水及其自然环境长期且持续地相互适应,最终呈现出具有适应性的复合景观系统。洪范池泉群作为济南十大泉群之一,其中浪溪河流域泉水分布众多,泉水聚落分布密集,独特的泉水系统形成了具有典型地域特征的水适应性景观。基于认知水适应性视角,将浪溪河流域泉水聚落水适应性景观分为水适应主体(林田系统、聚落系统)、水适应客体(自然水系统、人工水系统)和水适应过程,并根据“人—水—地”相互适应作用的不同阶段特点,将其水适应性景观演变过程划分为萌芽期、发展期、转变期以及稳定期,对各时期水适应性景观系统要素特征进行分析,最终归纳整体演变规律。

陕西北洛河流域地下水水化学和同位素特征及其水质评价

【研究目的】北洛河是黄河的重要二级支流,研究该流域典型支流地下水的水质状况对于黄河流域生态保护和高质量发展具有重要意义。【研究方法】本文以北洛河流域为主要对象,系统查明流域地下水水质现状,圈定劣质地下水分布区,为饮水安全提供保障。此外,对该区地下水水化学和D-18O同位素组成进行分析,研究地下水水化学特征及演化机制,揭示水文地质条件及人为因素对区域地下水水文地球化学特征的控制和影响作用。【研究结果】区内地下水水化学成分除受岩石风化和蒸发浓缩作用的共同控制之外,部分还受到人类活动的影响。D-18O同位素组成指示了地下水整体上受蒸发浓缩作用影响。【结论】上游碎屑岩中的石膏、盐岩等易溶矿物经溶滤进入地下水,下游松散孔隙水在蒸发浓缩的作用下积聚盐分导致上、下游地下水TDS较高;奥陶系岩溶含水岩组和新生界断陷盆地含水岩组地下水水化学组成主要受蒸发盐岩影响,此外还受到人类活动的影响。白垩系和石炭系—侏罗系含水岩组地下水主要分布于岩石风化区,说明该地下水水化学组分主要受岩石风化作用控制,且主要受硅酸盐岩和蒸发盐岩风化影响,人类活动影响的扰动相对较小。上、下游地区地下水受工矿活动影响较严重,中游地下水受工矿活动、农业活动、生活污水影响均较小,水质整体较好。

基于SWAT和PLUS模型的窟野河流域径流对土地利用变化的响应及预测

[目的]为揭示窟野河流域径流对土地利用变化的响应,并预测未来径流变化。[方法]以窟野河流域为研究区,基于SWAT和PLUS模型,通过2000年、2005年、2010年、2015年、2020年和预测得到的自然发展情景下2025年、2030年7期土地利用数据,定量分析径流在不同土地利用情景下的变化。[结果](1)SWAT模型率定期和验证期的R 2和NS均>0.7;PLUS模型总体精度为0.8774,Kappa系数为0.8021,2个模型在窟野河流域适用性较好;(2)2000—2020年,窟野河流域林地、建设用地面积分别增加102.92,600.90 km 2,耕地、草地、水域和未利用地分别减少277.15,366.25,40.44,19.98 km 2;(3)窟野河流域年平均径流深整体呈现“上游低,下游高,西部低,东部高”的空间分布格局;(4)在保证其他输入数据不变的情况下,改变土地利用数据,情景分析结果表明,林地、草地面积减少会促进径流,建设用地面积增加同样会促进径流;(5)自然发展情景下,2025年和2030年窟野河流域土地利用空间分布格局未发生显著变化,仍以耕地和草地为主,年平均径流量较2020年分别增加3.21%,5.00%。[结论]土地利用与径流变化关系密切,情景分析角度下,林地、草地对径流起抑制作用,建设用地对径流起促进作用。未来自然发展情景下,随土地利用变化,径流呈增加态势,研究结果可为窟野河流域的土地利用结构优化和水土资源的合理规划提供科学依据。

新疆白杨河流域河道内外生态需水的研究

新疆白杨河流域是干旱与极端干旱叠加型流域,水资源短缺导致生态用水被生产生活用水大量挤占。为了科学有效利用白杨河流域水资源,为该流域河流生态系统的水资源规划和优化配置提供理论依据,并且促进该流域经济社会生态协调发展,基于水文气象资料和遥感数据,采用Tennant法和面积定额法计算白杨河流域河道内河流生态需水量和河道外植被、湿地、城市生态需水量,进行新疆白杨河流域河道内外生态需水的研究。结果表明:维护白杨河流域生态稳定的最低生态需水总量为15124.32万m^(3),其中河流生态需水5964.45万m^(3),植被生态需水4963.20万m^(3),湿地生态需水749.67万m^(3),城市生态需水3447万m^(3)。白杨河流域河流生态需水主要集中在6—9月,植被生态需水主要集中在7—8月,且流域下游的生态需水量需要得到保障。

基于改进遥感生态指数的干旱内流区生态质量评价--以阴山北麓塔布河流域为例

干旱-半干旱地区生态环境脆弱,开展多要素、长时序生态质量动态变化研究,可为干旱-半干旱区生态建设与区域可持续发展提供科学依据。在遥感生态指数RSEI基础上,根据干旱-半干旱地区特点,耦合了绿度(NDVI)、湿度(WET)、热度(LST)、干度(SI)和盐度(SI-T)五个指标,提出适应干旱-半干旱区域生态质量评价的mRSEI模型,对1986—2022年间塔布河流域生态质量进行动态评价。利用Mann-Kendall突变检验、Theil-Sen(T-S)分析联合Mann-Kendall趋势分析法探究生态质量时空变化;引入欧洲中期天气预报中心发布的第五代再分析数据集(ERA5)的气象数据,在逐像元层面探讨了气候因素与mRSEI的相关关系。研究表明:(1)相较于RSEI而言,mRSEI能更好集成各生态分量包含的信息,且模型更加稳定可靠;(2)mRSEI受到的负面影响主要来自于盐度指标(SI-T),相关系数均值为-0.922,其影响力大于干度、热度指标,表明引入盐度指标对干旱-半干旱区生态质量评价具有重要意义;(3)研究时序内mRSEI介于0.179—0.423,生态质量总体呈下降趋势(Slope=-0.0014,P<0.05);(4)趋势分析结果表明,塔布河流域84.37%的区域生态质量未发生变化,另外15.63%中,生态质量退化面积占比远高于生态质量变好的区域,研究区生态质量总体呈退化趋势。(5)气候因素与mRSEI相关分析结果表明,降水与mRSEI呈正相关(r=0.411—0.807),年均气温与mRSEI呈负相关(r=-0.824—-0.398);时序相关分析结果表明,气温是研究区生态质量的主控因子。(6)人文因素虽然会对塔布河流域生态质量产生扰动,但并不起决定作用。基于改进的遥感生态指数mRSEI,能够科学监测干旱-半干旱区生态质量空间分布、准确把握生态质量变化趋势,可为干旱-半干旱地区生态保护提供理论支撑。

考虑水转化过程的干旱区内陆河流域适宜灌溉规模

农业适水发展是保障干旱区水土资源高效利用和生态健康的关键,其核心在于如何科学确定灌溉规模,进而控制农业灌溉用水量。该研究以石羊河流域为研究区,在明确非灌溉需水量的基础上,基于水均衡模型计算考虑水转化过程的不同水文年农业灌溉可用水量,并构建多目标种植结构优化模型对作物种植结构进行调整,最后改进水热平衡模型构建考虑水转化过程的旱区适宜灌溉规模计算模型,分析流域不同情景下的适宜灌溉规模。结果表明:地表水地下水联合调控下,石羊河流域丰、平、枯水年的灌溉可用水量分别为18.97亿~21.57亿、14.75亿~17.51亿、12.31亿~14.95亿m^(3);优化作物种植结构后能够以减少2.94%的经济效益实现14.13%的灌溉节水;构建的适宜灌溉规模计算模型在干旱区内陆河流域具有较好的适用性,采用该方法得到现状条件下石羊河流域丰、平、枯水年的适宜灌溉规模分别为27.73万~31.66万、21.55万~25.76万、18.01万~22.03万hm^(2),提高节水水平、调整种植结构后,流域的适宜灌溉规模有所增加。现状2020年(平水年)的实际灌溉面积高于当地水资源能够承载的临界适宜灌溉规模,需压减2.13万~6.34万hm^(2)。研究结果可在宏观层面上为决策者制定适水农业发展方案提供理论依据。

云南红河流域土地利用变化的地形梯度效应及其功能分区

明确土地利用情况及其地形梯度分布格局,并进行功能分区,是云南红河流域土地资源可持续利用和土地利用规划优化调整的基础.基于RS和GIS技术,使用地形分布指数、地形位指数方法系统分析了2000、2010年和2020年云南红河流域土地利用变化在高程、坡度和地形位梯度上的时空分异特征,并基于分析结果开展了云南红河流域土地利用功能区划分.结果表明:(1)林地(56.46%)和耕地(29.34%)是云南红河流域主要的土地利用类型,其次是草地(6.93%)和灌木地(6.17%),而湿地、水体和人造地表所占面积比例均不到1%.2000—2020年云南红河流域耕地和人造地表面积扩张明显,而林地持续减少,存在林地被侵占的现象;(2)云南红河流域土地利用类型分布呈现明显的地形梯度特征.耕地、人造地表受到高地形位开发难度的限制,优势位处于中低地形位的河谷、山腰区域,湿地、水体高度汇集在低地形位,草地、灌木地在中低地形位较为集中,林地则广泛分布于中高地形位;(3)基于土地利用地形分异规律,将云南红河流域划分为4个土地利用功能区,即河谷集约发展区、陡坡综合治理区、高山潜在开发区和山顶生态调控区.

大沽河流域水文情势变化研究

[目的]探究大沽河流域长时间序列下径流的变化趋势和周期特征,为大沽河流域的水资源管理和可持续发展提供理论参考。[方法]基于大沽河流域南村水文站1956—2020年和闸子水文站1956—2016年的实测径流资料,采用Mann-Kendall检验法、滑动t检验法分析多年径流量变化趋势和突变时间,采用Morlet连续复小波法分析了流域多年径流量的周期特征。[结果]大沽河流域多年径流量整体呈下降趋势,且呈现出汛期(6—9月)流量多、非汛期流量少的特点,流量峰值一般出现在8月。南村站径流于1976年发生突变,闸子站径流于1979年发生突变。大沽河流域径流量在多个时间尺度下均出现明显的周期变化,第一主周期在20 a左右,且在20世纪80年代之前周期震荡显著。[结论]大沽河流域长时间序列径流量呈现出显著下降的变化趋势,流域径流量在20世纪70年代发生突变,且存在不同时间尺度周期变化的特征,未来应加强径流变化机理研究。