新形势下我国江河入海水通量监测实践与对策建议

针对我国入海河口生态环境问题突出、江河入海污染物总量不明的问题,梳理了我国江河入海水通量监测的历史,分析了我国江河入海水通量评估工作的现状以及“十四五”生态环境监测和海洋环境保护等规划的要求,提出污染物排海总量不明的主要原因是江河入海水通量监测未取得突破,具体表现在江河污染物入海通量未得到有效掌握、江河入海水通量监管体系未得以构建运行、江河入海水通量监测技术未得到建立和规范。结合在辽河口海洋环境在线监测试验基地开展的江河入海流量在线监测系统设计研究、江河入海水通量监测技术研发、江河入海水通量监测技术标准化研究、辽河入海水通量监测试验等工作,建议总结分析我国已开展的江河入海水通量监测试验工作,深入开展江河入海水通量监测顶层设计,加强江河入海水通量监测关键技术方法研究。

保护野性河流已刻不容缓——中国野性河流分布现状与保护建议

野性河流指未经人工拦蓄,隐藏于自然之中难以到达,其水域岸线及整个流域均保持原始自然状态,水体未受污染的河流或河段。由于其“原始”和未受干扰的特性,野性河流具有重要的生态环境、景观和科学研究价值。近几十年,由于经济社会发展需要,我国绝大部分河流受到筑坝、取水、排污等人类活动的影响,野性河流数量和长度锐减,其提供水生态环境基准、原生态景观、水生生物良好栖息地等功能大幅度削弱,开展和加强野性河流的保护已刻不容缓,亟须予以高度重视并制定专门措施开展保护工作。

数字孪生永定河建设实践

数字孪生永定河建设是流域治理管理现代化的主要标志。围绕永定河生态修复与治理,构建数字孪生永定河,建设水利感知、数据底板、模型平台、知识平台、业务应用等内容,相关成果应用于永定河全年全线有水的生态水量调度与海河“23·7”流域性特大洪水的防洪调度,取得了初步成效。建议下一步从完善数据底板、完善防洪模型、提升防洪“四预”能力、提升水资源调度“四预”能力等方面加强数字孪生永定河建设,助力流域治理管理现代化。

水土保持生态建设下的黄土高原典型流域水沙响应

为探讨黄土高原多沙粗沙区流域水沙关系演变特征及其对水土流失治理的响应,以黄河中游无定河流域为研究对象,综合采用水沙关系曲线、数理统计等多种方法,系统分析1956—2019年间无定河流域水沙关系多时间尺度演变特征及其与水土流失治理的协同响应。研究结果表明:1)研究时段内,无定河流域年径流及年输沙量呈锐减趋势(P<0.05),且均在1970年左右发生减少突变;2)流域水沙关系在年际和场次洪水尺度上均发生深刻变化。2010年以后,暴雨频发导致流域内侵蚀物源头供应明显增加,流域河道泥沙输送能力小幅提高;3)水土保持措施实施对流域水沙锐减影响较大。2000年前后在相似降雨条件下,单位降雨量径流量和单位降雨量输沙量较20世纪70年代减少47%和62%。水土保持措施面积增加与流域径流输沙减少呈现较好的一致性,流域水土流失治理在提高黄河多沙粗沙区流域下垫面抗侵蚀能力等方面发挥重要作用。研究结果可为科学认知区域水土流失治理成效及入黄泥沙锐减成因提供参考。

黄河文化保护传承弘扬的形势分析及对策建议

黄河文化是中华文明的重要组成部分,是中华民族的根和魂。深入推进黄河文化保护传承弘扬,实现黄河文化创造性转化和创新性发展,对推动实现黄河流域生态保护和高质量发展重大国家战略向纵深推进、坚定文化自信、建设中华民族现代文明具有重大历史意义和现实意义。分析了新形势下黄河文化在研究、保护、传承、弘扬方面存在学科融合不足、联动机制不全、资源利用率不高、国际传播不够等问题,从黄河文化的精神内核阐释、时代价值挖掘、黄河国家文化公园建设、研究体系架构、国际传播体系构建等方面,提出新形势下深入推进黄河文化保护传承弘扬的对策建议。

黄河模拟器智慧化计算方法体系及应用前景

为促进黄河模拟器进入可操作阶段,尽快发挥黄河模拟器在解决黄河流域水资源短缺、经济不平衡以及生态脆弱等问题中的积极作用,深入梳理并构建了黄河模拟器智慧化计算方法体系。基于对智慧化计算概念的理解,分别从数据存储及预处理、模拟算力、迅速响应3个方面需求以及生态保护与管理、水资源高效利用、灾害评估与应对3个方面意义解析了黄河模拟器的智慧化计算的重要价值。依据黄河模拟器的建设框架,重点从模拟体系和服务体系两个方面详细归纳了智慧化计算方法的仿生智能计算、机器学习、模糊计算以及融合计算4个分支,展望了黄河模拟器智慧化计算方法带来的时代变革,发掘其在发展规划、灾害处理以及资源配置方面的巨大应用前景。

长江下游干流沉积物重金属特征及生态风险评价

【研究目的】长江下游干流沿岸分布众多取水口,为保障用水安全和生态环境健康,亟需了解近岸沉积物中重金属相关现状。【研究方法】调查过程中自上而下分左右岸共采集沉积物样品85组,利用描述统计分析重金属含量特征,综合相关性分析和主成分分析探讨重金属来源,采用地累积指数法、污染负荷法分析重金属污染程度,并评估其潜在生态风险。【研究结果】平均含量由高至低为Zn>Cr>Cu>Ni>Pb>As>Cd;上游至下游,Cu、Zn、Cr、Ni呈小幅波动增加趋势,As、Pb呈小幅波动下降趋势,Cd呈较大波动下降趋势;Cd的污染程度最重,主要来源于农业生产等人类活动,1~4级污染分别占比1.18%、1.18%、18.82%和34.12%,Cr和Ni为无污染,主要是工业生产源和地球化学自然源;中等污染程度(1≤PLI_(point)<2)的样点占比34.18%,潜在生态风险指数(RI)为19.48~388.62,轻微潜在生态风险、中等潜在生态风险、强潜在生态风险和极强潜在生态风险占比分别为38.82%、42.35%、17.65%和1.18%。【结论】长江下游干流沉积物中重金属含量较低,流域整体处于轻微—中等风险的无污染状态(PLI_(area)<1),右岸重金属平均含量、污染程度和潜在生态风险均普遍高于左岸。

黄河和永定河治与管的异同及战略思考

黄河和永定河自然禀赋相似,在我国经济社会高质量发展和生态安全战略实施中地位重要,在治理中存在相通之处。系统阐述了黄河、永定河自然禀赋的相似和差异,分析了二者系统治理的战略需求,对标黄河流域系统治理的战略布局和成效,提出了永定河流域综合治理提升的战略思考,以期为促进黄河和永定河流域系统治理和高质量发展提供参考。

黄河源区高寒退化草地空间分布特征

为了解黄河源地区“黑土滩”退化草地的空间分布规律和分布的关键地形特征,利用2019年黄河源区玛沁县、河南县、泽库县遥感影像解译数据,结合实地调查,分析高寒“黑土滩”型退化草地空间分布特征。结果表明:黄河源区“黑土滩”型退化草地海拔为3500~4000m,且在海拔3700~3800m时退化最严重;从坡向分析来看,“黑土滩”型退化草地主要发生于阳坡、半阳坡,从坡度分析来看,“黑土滩”型退化草地主要发生于缓坡地和滩地。聚类分析发现研究区草地类型为阳坡极度退化草地、半阳坡重度退化草地、阳坡-滩地轻度退化草地、半阳坡轻度退化草地、湿地轻度退化草地、阴坡未退化草地等6类。随着退化程度的加剧,植被盖度、地上生物量减少;同一土层的全氮、全磷、碱解氮、速效磷、有机质含量在湿地轻度退化草地和阴坡轻度退化草地中最高,阳坡极度退化草地最低,且差异显著(P<0.05);丰富度指数、多样性指数、均匀度指数以及土壤速效钾含量在重度、轻度退化草地较高,湿地轻度退化草地显著最低。阳坡极度退化草地全钾含量、鼠害破坏率和鼠洞数最高,湿地轻度退化草地全钾含量最低,与阳坡极度退化草地差异显著(P<0.05);湿地轻度退化草地和阴坡轻度退化草地均无鼠类活动。

初论黄河下游河道的河槽线

黄河白鹤镇至陶城铺河段两岸堤距宽,历史上河道冲淤变化迅速、河势游荡多变,经多年河道整治,总体上河势得到基本控制,滩槽逐步稳定。在此条件下,为促进黄河的生态保护和滩区发展,提高河道管理水平,将河道粗分为河槽与滩地,首次提出河槽线的概念,明确了河槽线的含义及绘制河槽线的原则,强调绘制河槽线要以防洪安全为前提,给出了河槽线的绘制方法及其现场标示办法,分析了河槽线的作用等。

环境DNA技术发展及其在长江流域水生生态学领域的应用研究进展

长江流域鱼类资源丰富、生物多样性高。近年来,受人为干扰、环境变化等因素影响,鱼类资源急剧衰退,全面了解该流域水生生态学信息、进行长江大保护迫在眉睫。随着分子生物学技术的发展,环境DNA技术应运而生,其相比于传统调查方式更加高效、灵敏,应用领域更广;该技术的灵敏性使其非常适合于检测濒危物种、低密度物种入侵、瞬时和隐秘物种的存在,特别是当检测低密度物种的采样工作难以控制时,其敏感性、简便性和降低危害性的优势愈加显现出来。因此,该技术已被广泛应用于食品微生物、生物监测、群落生态学、古环境、保护生物学和生物入侵等领域的研究。介绍了环境DNA定义、发展史、研究方法与优劣势,在此基础上概述了其在长江流域水生生态学领域的应用研究进展,最后展望了环境DNA技术与环境RNA技术相结合的技术革新以及新一代测序手段、大数据及机器智能技术多技术结合助力该领域研究的前景,以期为长江流域持续性生态学监测提供借鉴和参考。

GNSS-I/MR河流边界及水位测量理论与仿真

从几何构型和理论模型2个角度探究全球导航卫星系统干涉/多径反射测量(GNSS-I/MR)技术提取河流边界和测量河流水位的可行性。基于河流/河岸介电常数的差异性和河岸相对于河流存在斜度的事实,定义对河流边界敏感的反-直比和实验变化率2个观测量。在希尔伯特变换估计的载噪比包络和相位的基础上,提出基于一元二次方程求解反-直比和线性拟合实验变化率的估计方法,以及3-阈值最大类间方差识别河流/河岸和循环拟合提取河流边界的方法。基于河流表面的实验变化率测量河流水位,通过搭建仿真平台和设计2种河流场景,仿真验证所提方法的有效性。仿真结果表明:在设定参数下,利用介电常数检测场景1和场景2河流边界的均方根误差分别为1.47 m和1.13 m;实验变化率检测场景1和场景2河流边界的均方根误差分别为0.49 m和0.35 m;场景1和场景2的测量高度和真实值的误差分别为0.09 m和0.13 m。

跨界河湖实施联合河湖长制的思考

跨界河湖治理和管护是目前河湖长制工作的重点和难点。基于传统的行政区域分段管制与河湖整体性、生态系统性存在矛盾,跨部门协同、政社协同等存在困难,提出通过联合河湖长制来协调跨界河湖治理的难题。从联合河湖长、联合河湖长制办公室、联合河湖长制运行机制等方面,探讨了实施联合河湖长制的主要内容,提出了健全组织体系、完善联合会商机制、搭建信息共享平台、加强联防联控行动、建立完善流域横向生态补偿机制等相关建议,并论述了南京都市圈、江浙沪、川渝等地在联合河湖长制创建中取得的实践进展,以期为其他地区提供经验借鉴。

贵州北部乌江光唇鱼属一新种——芙蓉江光唇鱼

报道了2020年10月在贵州北部乌江流域芙蓉江支流芙蓉江水系采集到的鲤科Cyprinidae鱼类样本,经鉴别为光唇鱼属Acrossocheilus一新种,命名为芙蓉江光唇鱼A. furongjiangensis sp. nov.。新种体细长而侧扁,尾柄细;头短小;须2对。肠道有4道弯曲。背鳍起点位于吻端至尾鳍基中点或略偏后;胸鳍末端伸达胸鳍起点至腹鳍起点中部或稍后;腹鳍起点与背鳍起点几乎相对;臀鳍起点位于腹鳍和尾鳍基的中点;尾鳍叉形。侧线完全。背鳍ⅲ-8;胸鳍ⅱ-15;腹鳍ⅲ-8;臀鳍ⅲ-5。该新种与云南光唇鱼A. yunnanensis外形相似,但新种躯体更细长、头更短、尾柄更细长、眼更大、两眼更靠近。新种背鳍末根不分枝鳍条为粗壮硬刺,后缘有17~20个锐利锯齿。鳔后室长超过前室长的2倍,前室椭圆前端有凹陷。体色自幼鱼至成鱼体侧均无不规则黑色斑点。上颌须长,向后延伸超过眼外缘。眼中点水平延伸线与鳃盖外缘近中部相接。新种与分布于贵州水域的同属种如吉首光唇鱼A. jishouensis、虹彩光唇鱼A. iridescens在体高、头长、头高、尾柄高和眼径上的差异均极显著(P<0.01)。

拉萨河下游湿地土壤养分特征与肥力评价

[目的]为探索拉萨河下游湿地土壤的养分特征和肥力状况。[方法]选取甘曲湿地、巴嘎雪湿地、拉鲁湿地和茶巴朗湿地4个代表性区域的土壤为研究对象,共采集69份土壤样本,测定样品的pH、总氮(TN)、总磷(TP)、总钾(TK)、全盐、电导率、氧化还原电位(redox potential)、阳离子交换量(CEC)和有机质(OM)值,并利用改进内梅罗综合指数法对湿地土壤肥力进行全面的评价。[结果](1)研究区土壤的pH范围为5.77~7.78,均值为6.62,呈中性;有机质和总氮的相关性强,分布特征相似,含量分别为61.82,3.13 g/kg,均为很丰富的状态,属于一级水平;总磷和总钾含量分别为0.75,18.05 g/kg,为适中的状态,属于三级水平;全盐含量为0.92 g/kg,电导率为2.97 mS/m,整体来看,研究区土壤具有较强的保肥能力。(2)湿地土壤综合肥力系数(P)顺序为茶巴朗湿地(2.01)>巴嘎雪湿地(1.95)>拉鲁湿地(1.93)>甘曲湿地(1.86),均属于肥沃等级,影响湿地土壤综合肥力的指标是总钾,因各自然湿地形成条件相似,土壤综合肥力系数无显著差异。[结论]研究结果明晰了拉萨河下游湿地土壤养分现状,为实现研究区湿地资源的可持续利用提供科学依据。

基于遥感指数与深度学习的黄河冰凌遥感监测识别分析

黄河流域特殊的地理位置和环境因素造就了其复杂的凌情特征,及时准确掌握凌汛期间冰凌变化规律与特点是凌汛监测防治的关键任务。卫星遥感可实现黄河冰凌的大范围快速提取,目前常用的方法有遥感指数与深度学习两类,为验证和对比不同方法对黄河冰凌遥感监测识别的有效性,基于Sentinel-2遥感数据,利用归一化积雪指数及其改进形式和U^(2)-Net等三种方法对2023年黄河宁蒙段冰凌进行遥感提取。结果表明:NDSI、MNDSI、U^(2)-Net三种方法的结果分类精度分别为83.42%、87.98%和92.01%;Kappa系数分别为0.88、0.90和0.97;三种方法均对冰凌有较好的提取效果,但指数法对于流凌、清沟等其他类型的识别效果较差,浅滩处提取的边界较为杂乱,U^(2)-Net可以精确区分出清沟,提取冰凌边界的效果更好。

长江武汉段天兴洲低滩沉积物粒度端元对河流-风成沙丘沉积环境的指示意义

河床沙波向风成沙丘演变的过程具有特殊的沉积动力机制。笔者等以68份长江武汉段天兴洲洲头低滩沉积物的粒度分布数据为例,利用端元分析方法从每个粒度分布中分离提取4个粒度端元组分(EM1、EM2、EM3和EM4),探讨了河流—风成沙丘不同沉积环境中粒度端元的异同。研究结果表明:EM1和EM3组分在粒度分布中占比与沉积物粒度中值分别呈较好的线性正相关和负相关;河流沉积物主要由EM1、EM2和EM3组成的跳跃方式搬运,对应滚动次总体的EM4组分占比5%~10%,少悬浮搬运;风成沙纹沉积物主要包括两段跳跃次总体,以EM2组分为主、EM1和EM3组分为辅,少EM4组分;沙丘背风面沉积物主要靠颗粒流顺坡滑塌,以EM2组分为主、EM1和EM3组分为辅,含占比约为5%的EM4组分;未被风成沙纹覆盖的沙丘波谷沉积物记录了河流和小型滞水洼地的沉积特征,代表滚动次总体的EM4组分占比7%~15%,悬浮次总体占比可达20%。本文提取的沉积物粒度端元为弱风环境中河道内局部小型河流—风成沙丘的沉积环境和演化过程研究提供了参考。

河道阻塞对行洪能力影响数值模拟研究

为定量探究堵塞体拥堵河道引起的洪泛区淹没情况,以陕西省灞河上游河段为例,基于二维水动力模型模拟了不同流量及堵塞工况下堵塞体上下游水流运动,并计算了淹没水深、淹没范围等。结果表明:垂向堵塞后堵塞位置的上游水深会急剧增大,上游断面流速显著减小,在洪峰流量为127 m^(3)/s的工况下,垂向堵塞率100%时上游水深、淹没面积达到未堵塞时的2.36和12.36倍。随着垂向堵塞率的增加,上下游水深差距增大,且该河段垂向堵塞率达到50%以上后,淹没面积会骤增,垂向堵塞率75%时淹没面积较堵塞率50%时增加83.43%;横向堵塞河道时,其上游断面水深增长较缓。此外,与“垂向堵塞率50%+横向堵塞率50%”这一基准工况相比,大流量工况下改变垂向堵塞率,其上游断面水深及淹没面积变化更为显著,而小流量工况下横向堵塞更易造成较大淹没面积。因阻塞河道而造成的淹没范围有限,受影响的河段长度约占总长度22%。研究结果可为类似河流复杂洪水演进分析及减小洪水风险提供理论参考。

晚第四纪构造与气候控制下的金沙江支流巴楚河阶地序列

河流阶地的形成过程研究是理解地区气候变化、构造隆升过程的重要手段。巴楚河地处青藏高原东南缘,隶属于金沙江支流水系,两岸阶地发育。因其独特的地理位置,为第四纪以来青藏高原的隆升研究提供了天然场地条件,对该地区金沙江水系的形成演化过程的研究也具有重要补充作用。野外勘查发现,巴楚河发育有四级阶地。对阶地堆积物进行宇宙成因核素测年和光释光测年,得到T1~T4阶地形成时代分别为1.7±0.1 ka、2.3±0.21 ka、4.5±0.5 ka和62.3±2 ka。T4阶地的形成主要为构造活动因素影响,T1~T3阶地的形成和阶地沉积物的堆积主要与气候有关。通过对阶地的拔河高度和形成时代的分析得巴楚河阶地下切速率由慢到快再平稳。研究结果对巴塘地区气候变化及构造运动历史的研究提供重要依据,促进了该地区金沙江水系形成演化的研究,与前人对青藏高原全新世以来隆升过程的研究相互呼应。

黄河下游灌区引黄涵闸引水能力变化原因分析

黄河下游引黄涵闸受河床下切、河势变化等因素共同影响,引水条件与设计情况相比发生了变化,造成部分河段涵闸引水困难,影响农业适时灌溉和生产。为给应对引黄涵闸引水能力下降问题提供参考,基于黄河下游2000—2016年引黄涵闸引水水位和河道断面实测数据,分析引黄涵闸引水水位变化、河槽冲刷、引黄渠道淤积变化等因素对引黄涵闸引水能力产生的影响。结果表明:1)2016年黄河来水300~900 m^(3)/s时,黄河下游引黄涵闸实际引水能力仅为设计引水能力的13.63%~39.43%,引黄涵闸引水能力明显下降;2)相较2000年,2016年的引黄涵闸设计值对应黄河流量的水位,高村以上河段下降了2.95~3.35 m,高村以下河段下降了1.55~2.95 m;3)从河段河床平均冲刷厚度看,花园口—夹河滩、夹河滩—高村、高村—孙口、孙口—艾山、艾山—泺口、泺口—利津河段的冲刷厚度分别为3.88、3.06、1.84、1.88、1.88、2.02 m,河槽连续冲刷导致同流量水位明显降低,严重影响河南和山东段引黄涵闸正常引水;4)涵闸前后引、输水渠道淤积会导致引黄涵闸引水能力降低。