Combining CLUE-S and SWAT Models to Forecast Land Use Change and Non-point Source Pollution Impact at a Watershed Scale in Liaoning Province, China

Non-point source(NPS) pollution has become a major source of water pollution. A combination of models would provide the necessary direction and approaches designed to control NPS pollution through land use planning. In this study, NPS pollution load was simulated in urban planning, historic trends and ecological protection land use scenarios based on the Conversion of Land Use and its Effect at Small regional extent(CLUE-S) and Soil and Water Assessment Tool(SWAT) models applied to Hunhe-Taizi River Watershed, Liaoning Province, China. Total nitrogen(TN) and total phosphorus(TP) were chosen as NPS pollution indices. The results of models validation showed that CLUE-S and SWAT models were suitable in the study area. NPS pollution mainly came from dry farmland, paddy, rural and urban areas. The spatial distribution of TN and TP exhibited the same trend in 57 sub-catchments. The TN and TP had the highest NPS pollution load in the western and central plains, which concentrated the urban area and farm land. The NPS pollution load would increase in the urban planning and historic trends scenarios, and would be even higher in the urban planning scenario. However, the NPS pollution load decreased in the ecological protection scenario. The differences observed in the three scenarios indicated that land use had a degree of impact on NPS pollution, which showed that scientific and ecologically sound construction could effectively reduce the NPS pollution load in a watershed. This study provides a scientific method for conducting NPS pollution research at the watershed scale, a scientific basis for non-point source pollution control, and a reference for related policy making.

山水林田湖草沙系统治理与水土保持高质量发展

[目的]中国水土流失治理已由“全面治理,重点治理”迈向“系统治理,攻坚克难”的新阶段。分析山水林田湖草沙系统治理的内涵、准则及其与水土保持的关系,旨在丰富新时代水土保持理论体系,引领水土保持高质量发展。[方法]在长期理论探索和实践验证的基础上,梳理山水林田湖草沙系统治理理念的发展过程,阐明其内涵、目标与实践准则。[结果]水土流失长期治理实践总结提升形成的以小流域为单元的综合治理技术路线是山水林田湖草沙生命共同体系统思想最朴素的实践体现。小流域综合治理的系统性主要体现为治理对象的系统协调,总体布局的系统统筹,治理措施的系统考量,治理成效的多效益兼顾,实施和管理的多部门协同和多主体参与的共治共享6个方面。水土保持高质量发展实践需要遵循的基于系统治理理念的具体举措包括:利用系统思维理解水土保持高质量发展的内涵和要求,精准诊断山水林田湖草沙系统短板及其控制性要素,构建山水林田湖草沙多层次全方位立体化防控体系,构筑完备的水土保持管理与技术保障体系。[结论]在新的历史时期,应该完整准确理解并全面贯彻落实山水林田湖草沙系统治理的理念,探索整体提升水土保持学术研究水平和治理效能的新路径、新模式、新机制。同时应结合区域或流域实际,对农田、水利、牧业、林业及生产建设活动进行全面综合系统的规划和治理,推动水土保持高质量发展。

水土保持碳汇项目管理信息系统的开发探索

水土保持碳汇项目信息化管理可以为水土保持碳汇项目开发提供科学规范的技术手段。分析了水土保持碳汇项目管理信息系统开发的主要挑战、建设目标及总体框架,以福建省长汀县罗地河小流域综合治理水土保持碳汇开发为研究对象,探索水土保持碳汇项目开发的全过程信息化体系建设,总结了系统在罗地河小流域综合治理过程中的应用情况以及存在的不足,并提出相关建议,以期为提升水土保持碳汇项目管理水平提供借鉴参考。

夏县红沙河片区生态清洁小流域综合治理

红沙河片区存在河源区保护力度弱、沟道水系连通状况差、水资源和土地资源利用率低、农村基础设施差等问题。通过在预防保护区进行封禁治理,综合治理区布置坡改梯工程、保土耕作、林草工程、泉水利用工程等水保工程,同步推进面源污染防治、人居环境整治和文旅工程建设,生态修复区对赤峪河、吴家峪沟进行沟槽整治、边坡治理、岸边绿化等措施,将片区建设成为生态旅游型生态清洁小流域,可完善区内农业灌溉设施,提高了区内泉水利用率、土地生产力及沟道行洪能力,可有力促进当地特色产业、特色旅游业的发展,实现山青、水净、村美、民富的目标。工程建设亦可为同类工程建设提供借鉴和参考。

小流域综合治理实施路径与实践——以湖北省赤壁市羊楼洞港小流域为例

在小流域综合治理的内涵由聚焦水土保持转向生态保护、绿色发展、民生改善等多目标统筹的背景下,研究其相关机制、实施路径具有重要实践意义。从源头治理、系统治理、协同治理3个维度展开,梳理人水地关系协调、碎片化资源增值、多元参与等面临的实施困境。基于对相关利益主体及权责的分析,提出利益联结机制的构建方法和针对性实施策略,并以湖北省赤壁市羊楼洞港小流域综合治理为例,指出构建清晰、稳定的利益联结机制是破解小流域综合治理实施困境的有效路径。

小流域综合治理和统筹发展规划思路与实践——以湖北省十堰市茅塔河小流域为例

作为响应国家生态文明建设要求和推动中国式现代化的重要手段,小流域治理在我国国家治理体系中的重要性不断提升。小流域综合治理和统筹发展规划是统筹小流域内各要素发展与综合治理的重要抓手,现状对小流域综合治理和统筹发展规划的编制思路及策略的研究较为薄弱,如何理清小流域综合治理和统筹发展规划的架构是亟待研究的重要课题。基于人居环境科学理论和规划统筹与统筹规划方法论,构建小流域综合治理和统筹发展规划的架构,并结合湖北省十堰市茅塔河小流域的规划实践,提出小流域综合治理和统筹发展规划的思路与策略,为湖北省乃至全国的小流域治理规划工作提供参考。

生态文明建设视域下的“赤水源小流域”环境保护治理研究

河流是人类文明的摇篮,河流生态文明建设必然要求对河流流域环境进行培育性保护和修复性治理,以促进河流流域的生态平衡和高质量发展。论文以赤水河源头地区为小流域研究样本,聚焦其“四不四难”问题,采用样本案例分析、参数关联与差异性分析及其控制模式分析等,针对实践中的分类保护治理及复合保护治理方式、省际合作保护治理成效等进行了探讨,梳理出具有五个“优势特征”的中国赤水河地理标志和生态经济特征,提出了贯彻落实“一张蓝图”“一河责任”“一河一策”“一品一补”等对策措施,并建议设立赤水河国家公园,以更好地推进我国“赤水源小流域”生态环境保护治理向“大流域”延展。

仁义河生态清洁小流域建设工程

灵石县仁义河生态清洁小流域建设,是山西省水土保持重点项目之一。项目区总面积40.764 km^(2),涉及2个乡镇的9个行政村,水土流失严重,治理程度较低。针对项目建设目标和水土保持现状,提出了以提高植被覆盖率和防洪排水为主要建设内容的工程设计,在指导生态清洁小流域建设的同时,也可为同类地区水土保持生态建设提供参考借鉴。

城市小流域河道水环境综合治理工作中常见不足及应对建议

城市化进程的不断加快与成熟,也逐步暴露出环境污染严重、生态系统退化的问题。党的十九大提出“绿水青山就是金山银山”一系列重要部署,对城市水土治理提出了更严格的要求。各城市小流域河道水环境综合治理工作虽逐步推进,但受到诸多外界因素影响导致治理工作中仍然存在许多不足。本文采取文献资料法、实践调查法,并结合自身工作经验先简要阐述了城市小流域河道水环境综合治理的意义与原则,而后指出当前城市小流域河道水环境综合治理工作的常见不足,最终回归实际针对不足提出行之有效的建议。

平原河网地区生态清洁小流域综合治理模式研究

为解决平原河网地区河渠功能退化、农业面源污染、农村生活垃圾与污水等生态环境问题,以汉川市幸福渠小流域为例,研究总结平原河网地区生态清洁小流域建设模式。提出遵循以问题为导向的设计理念,将小流域划分为人居生态治理区、农田生态保护区、水系生态修复区,围绕“乡村振兴”发展战略,统筹推进多部门协同治理,因地制宜实施水系景观保护与修复、污水及垃圾处理、乡村绿化美化、面源污染防治、实用技术及生态产业推广等措施。结果表明:通过多部门协同治理,可推动平原河网地区小流域水土流失综合治理从减量降级向提质增效转变。研究成果可为同类型小流域治理提供参考。

小流域河道综合整治中塑钢板桩护岸技术应用研究

为研究塑钢板桩护岸技术在小流域河道综合整治中的应用效果,结合实例,对比塑钢板桩护岸技术、生态仿木桩护岸技术、插板桩护岸技术优缺点及适用性,确定塑钢板桩护岸方案并对其进行优化设计及计算,确定塑钢板桩结构形式。经施工统计,塑钢板桩护岸日施工进度可达22.4~33.6延米,优于生态仿木桩护岸、插板桩护岸,护岸土层剪应力为6 kPa~12 kPa,剪应力不大,说明塑钢板桩护岸工后稳定性良好。

小流域联合调度优化模型应用研究——以浙江省长兴县泗安塘为例

鉴于小流域水网和地势复杂多变,且涉及水利工程种类繁多,探索一种能考虑多因素的全局分析模型是十分必要的。为此,以涵盖山区和平原的泗安塘小流域整治工程为例,构建了泗安塘流域概化河网模型,并通过洪峰模数和洪水位进行了模型率定;在概化河网模型基础上,提出了“水库—泵站—桥梁—河道”联合调度优化模型,并采用遗传算法搜索出能满足流域规划要求的最优过流方案;最后结合河道和周边现状,明确了相应流域整治措施。经调查,该工程在设计水平年内取得了良好的防洪排涝效益和社会效益,可以小流域整治工程提供参考。

重庆市小流域河道管理范围划界探讨

小流域河道属季节性河流、常年流量小、固有河床窄,洪水陡涨陡落、洪泛区多,河道管理范围划界矛盾多。根据小流域河道的特点,结合重庆市河道管理范围划定的经验,对小流域河道的行洪区域开展分区分析研究,提出推求理论行洪区边界线为底线,避开管理矛盾突出的洪泛区,合理确定河道管理范围线的建议。

基于MIKE FLOOD的城市小流域内涝防治能力评估

文章以广州市鹤洞涌小流域为研究对象,基于MIKE FLOOD构建了水动力耦合模型,模拟不同重现期降雨条件下流域内涝情况,对城市内涝防治能力进行评估,提出治理方案。研究结果表明,降雨强度的增大会使城区低洼地的内涝风险加剧,通过城市竖向优化、区域海绵化改造、水务工程建设等措施,可有效提高区域内涝防治能力。耦合模型能较好的评估区域内涝防治能力,为城市治涝提供一定的参考。

基于SWAT模型的自适应流域划分方法研究

提出了一种用于铁路建设项目勘察设计阶段的自适用流域划分方法。该方法可以基于SWAT模型和DEM数据模拟建设项目所在流域范围内的流域河网,并快速划分指定区域的小尺度子流域,批量计算取弃土场的上游汇水面积,为铁路建设项目选址选线提供数据支撑。经验证,该方法提取河网的套合差仅为0.0035,划分子流域面积的相对误差平均值仅为1.25%,提取弃土场上游汇水面积的偏差仅为0.14%,具有较高可信度。

小流域水环境规划方法框架及应用

在界定小流域概念的基础上,将流域分析方法引入到小流域水环境规划中,初步建立了典型小流域水环境规划方法框架.该方法遵循了污染物在小流域中的运移规律,针对影响河流水质的主要因素———“源头-途径-末端-汇”,采取了相应的对策措施,能够反映出不同污染物对流域水质的影响规律.以云南省寻甸县牛栏江小流域为例,在对其水环境现状分析及发展趋势预测的基础上,进行了水污染控制单元的划分,以确定重点污染控制区域和敏感地带,同时制定了其总量削减计划,提出了以水土流失防治、点源和面源控制、河道生态修复及河流内源疏浚为主体的水环境规划方案.该方案实施后,CODCr和NH3-N可分别削减1 857和125 t/a,达到了预期目标.

丹江口水库上游武当山剑河水质空间差异性分析

丹江口水库是国家南水北调中线工程的水源地,水质是决定工程成败的关键因素之一,而始终困扰着水库水质的是入库河流的水污染治理问题.本文以丹江口水库上游的武当山剑河流域为研究对象,在水环境调查基础上,选择有代表性的水质参数及人为干扰因子对剑河进行水质空间差异性分析.根据河流地理特征,将剑河划分为上游、中游、下游和太极湖河段调查单元,其水环境管理目标分别为地表水Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅲ类标准(GB/T 3838 2002).结果表明:在投肥养鱼、污水管网缺损和污水处理率低等因素的影响下,剑河全河段总氮(TN)超标比较严重,4个调查单元均达不到水环境管理目标要求.总磷(TP)、化学需氧量(COD Cr)、氨氮(NH3-N)在上游、中游河段分别达到地表水Ⅱ类和Ⅲ类管理要求,但在下游分别只有64%、64%和18%达到Ⅳ类水质要求,在太极湖河段Ⅲ类水质达标率分别为71%、29%和0.污染物浓度整体呈现下游>太极湖河段>上游>中游的趋势,其中TN的污染最为严重,浓度范围为2.27～13.51 mg/L,其次为NH3-N(0.25～13.31 mg/L)、COD Cr(7.0～95.5 mg/L)和TP浓度(0.01～0.79 mg/L)相对较低,并不构成剑河的核心污染.通过水质空间差异性分析,提出了针对性的污染源削减方案,可以为河流水污染控制和丹江口水库水质管理提供科学依据.

丹江鹦鹉沟小流域不同土地利用类型的粒径特征及土壤颗粒分形维数

选取丹江鹦鹉沟流域78个不同土壤剖面,应用分形理论研究不同土地利用类型的土壤颗粒分形特征和空间变异性以及与土壤养分的相关关系。结果表明:(1)研究区的土壤粒径分布中,粉粒含量占主导地位,粉粒含量百分比在45.41%～66.19%之间,粘粒含量和极粗砂粒含量相对较低。(2)小流域土壤颗粒的分形维数不能用半方差模型和Kriging插值来模拟。表层土壤颗粒分形维数受土壤侵蚀影响较大。(3)陡坡以下,土层较厚且质量较好的地块往往被用作农地,致使相同坡度下,土壤颗粒分形维数表现为农地>林草地。(4)分形维数与不同粒级含量的相关性具有明显差异,其中,分形维数与粉粘粒含量呈显著线性正相关,与细砂粒、中粗砂粒和极粗砂粒含量呈线性负相关。(5)农地和草地0-10cm土壤颗粒的分形维数随坡度的增加呈降低趋势,但坡度对林地的分形维数影响很小。(6)分形维数在4个土层均与土壤含水量呈显著正相关,在0-10cm与有机质含量呈显著负相关。

基于GIS的小流域土壤侵蚀评价研究

以珠江上游九溪河小流域为研究区域 ,采用美国通用土壤流失方程 (USLE模型 )为评价模型 ,以地理信息系统软件ARCVIEW 3 .2为分析平台 ,并在ARC/INFO 7.1 1及VisualFoxpro 6.0支持下 ,进行小流域土壤侵蚀评价。通过建立数字高程模型、TIN模型 ,数字化土地利用类型、植被类型、土壤类型等矢量图层 ,空间数据与属性数据连接 ,矢量、栅格数据转换 ,地图代数运算等操作步骤 ,获取基于栅格数据的小流域土壤侵蚀量。经分析 ,在不同的土地类型中 ,裸岩区及荒地的土壤侵蚀量最大 ,是有林地的 8倍以上。在各种植被类型中 ,经济林的土壤侵蚀量最大 ,而其它植被类型的差异不显著。影响小流域土壤侵蚀量最显著的因素是坡度因子 ,2 5°以上的坡度土壤侵蚀量是平地的 54倍以上。最后 ,找出了小流域水土流失治理的关键因子是坡度和植被 。

太湖流域漕桥河小流域水环境容量估算及污染物削减分配

太湖流域漕桥河区域水环境质量日益恶化,成为影响该区域可持续发展的主要问题之一,为此基于漕桥河小流域和水质污染分段的特征,计算了研究区域的水环境容量和污染物削减量,提出河流污染分段控制和流域管理的水环境容量控制模式,建立河流氮磷污染控制的可操作性措施,从而确定重点工程和措施实施的年度计划,形成污染源年度削减方案,可为小流域污染控制管理提供科学依据.