渭河流域(陕西段)河流生境质量分布格局及驱动力分析

探究河流生境质量分布规律及其驱动力是管理河流生态环境,促进河流生态系统高质量发展的重要基础。以渭河流域(陕西段)的河流为研究对象,收集了2023年10月研究区42个调查断面的生境质量数据,构建了渭河流域河流生境质量评价体系,运用组合赋权法计算了渭河流域河流生境质量指数,探讨了渭河流域(陕西段)河流生境质量的分布特征。利用相关性分析、逐步回归模型和通径分析,揭示了渭河流域河流生境质量的驱动因素,并在此基础上提出了渭河流域河流生境质量的提升对策。结果表明,1)渭河流域河流生境质量总体良好,生境质量指数在1.93-3.81之间,其中,2.38%的调查断面生境优秀,35.7%的调查断面生境良好,50%的调查断面生境一般,11.9%的调查断面生境较差。河流水环境状况最好,河流形态与结构指标分异较大;河流生物得分最低,是制约渭河生境质量的主要因素。支流生境质量普遍好于干流,并均呈现出由上游到下游生境质量逐渐下降的空间变化特征。2)底质组成、河道蜿蜒度、岸坡稳定性、栖境复杂性及周边土地利用方式都是影响渭河流域(陕西段)河流生境质量的主要因素。3)河道蜿蜒度是对陕西段渭河流域河流生境质量直接影响最显著的因子,底质组成是间接影响作用最大的因子,两者都具有正向影响。研究结果可为河流生境质量驱动因子研究提供思路,同时为恢复渭河流域河流生境质量、完善河流生态环境保护政策、维护河流生态系统可持续发展等方面提供理论和现实依据。

泾渭流域殷遗民墓葬鼎制研究

殷遗民鼎的形态大多继承自殷墟时期的同类鼎,仅个别形态有所创新。食器组合中以鼎、簋为核心,或加甗,或加鬲,个别以鬲取代簋。泾河流域、沣镐地区和周原地区用鼎组合有所差异,用鼎数量和食器组合各有特色。同殷墟和西周周人用鼎制度相比,殷遗民墓用鼎在继承和吸纳殷墟时期及西周周人用鼎制度特点的同时,形成了具有自身特点的用鼎制度。墓主身份方面,泾河流域用鼎墓当为为西周王朝戍守边疆的军事贵族,沣镐和周原用鼎墓的中高级贵族为政治贵族,小贵族为手工业者。

卫河流域河南段不同时期水环境风险评估

为了评估卫河流域河南段不同时期水环境风险,选取卫河流域4个监测断面和3种水体污染物[化学需氧量(COD)、氨氮(NH_(3)-N)和总磷(TP)]的监测数据,通过建立边缘分布函数和优选Copula函数构建适宜的水体污染物三维联合风险分布模型,分析了不同时期卫河流域水体污染物的组合风险概率。结果表明:监测断面卫辉皇甫(非汛期和汛期)、浚县王湾(非汛期)和大名龙王庙(非汛期和汛期)的水体污染物间拟合优度最好的三维Copula函数为Gaussian Copula函数,监测断面浚县王湾(汛期)和汤阴五陵(非汛期和汛期)的水体污染物间拟合优度最好的三维Copula函数为t Copula函数;在非汛期和汛期大名龙王庙水体污染物均处于Ⅰ~Ⅲ类水质标准的联合概率最大,分别为26.30%和21.61%,卫辉皇甫水体污染物至少有一个指标处于劣Ⅴ类水质标准时的联合风险概率最大,分别为52.34%和56.53%;当仅NH_(3)-N处于劣Ⅴ类水质标准时,监测断面卫辉皇甫、浚县王湾、汤阴五陵和大名龙王庙非汛期水体污染物的联合风险概率分别为25.68%、22.94%、24.68%和13.47%,汛期水体污染物的联合风险概率分别为28.01%、10.31%、6.16%和4.12%;在非汛期和汛期监测断面卫辉皇甫和浚县王湾主要受工业废水和生活污水污染的影响且其主导水体污染物均为NH3-N,在汛期时监测断面汤阴五陵和大名龙王庙主要受农业面源污染的影响且其主导水体污染物由非汛期的NH3-N转变为汛期的TP。研究表明,受到不同污染源的影响卫河流域河南段不同时期水体污染物的联合风险概率具有一定的差异性。

降雨-径流关系非一致性演化的驱动因素诊断——以渭河流域为例

降雨-径流关系是流域产水能力的关键表征。受气候变化、下垫面改变和人类活动的耦合影响,降雨与径流之间的相关性呈现出一定的非一致性变化,不同因素的影响仍有待量化。耦合去趋势互相关分析与去趋势偏互相关分析方法,提出了一种降雨-径流非一致性关系驱动要素识别与影响估算方法,量化了气象条件、下垫面条件和人类活动的贡献。结果表明:构建的量化方法对非一致性序列具有良好的适用性;人类活动对渭河流域降雨-径流关系的影响最大,平均贡献率为58.86%,气象条件次之,下垫面条件影响最小;人类活动对渭河流域降雨-径流关系的影响在时域上总体处于持续增长态势,空间上呈现渭河干流上中游>泾河流域>北洛河流域。

利用国产高分卫星影像数据提取洪涝灾害影响分析

河南“7.20”特大暴雨造成了巨大的经济损失,尤其是位于沿岸低洼区的城镇受灾情况严重。基于国产高分辨率雷达数据,采用KI阈值分割法提取河南省卫河流域洪涝灾害期间洪水淹没范围,并结合无人机数据进行精度验证。在此基础上,结合高分辨率光学数据分析淹没区域地物特征,同时利用作物NDVI时间序列数据分析洪涝灾害对农作物生长状况造成的影响。结果表明水体提取精度达到86%,Kappa系数为0.68,可以较好地提取水体。研究区域内卫辉市受灾最为严重,其中耕地受灾面积最大,受灾区域农作物生长状况受到严重影响。

渭河关中段景观河道浮游植物群落结构及其水质评价

为了解城市景观河道水质与水生态环境状况,于2018年按季度对渭河关中段四处景观河道开展水环境因子与浮游植物采样调查。共计鉴定出浮游植物7门63属(种),以绿藻门、硅藻门、蓝藻门为主。浮游植物细胞密度全年介于(1.02—3.31)×10^(7)ind·L^(-1),春、夏季以蓝藻门为主,分别占总浮游植物丰度的70.15%和88.35%;秋、冬季则以硅藻门为主,分别贡献浮游植物丰度的54.01%和70.81%。浮游植物全年优势属(种)共14个,春夏季以伪鱼腥藻(Pseudanabaena sp.)、颤藻(Oscillatoria spp.)、鱼腥藻占优(Anabeana sp.),秋冬季以小环藻(Cyclotella sp.)和颗粒直链藻(Aulacoseira granulate)占优,均为代表中-富营养型或富营养型水体的指示属(种)。Shannon-Wiener多样性指数(H’)、Margalef丰富度指数(d)、Pielou均匀度指数(J)呈现相似的季节变化,春、秋季污染较轻,夏、冬季污染较为严重。综合水体营养盐水平、浮游植物群落组成及生物多样性等指标,渭河关中段景观河道水生态环境状况总体较差。

环保地膜覆盖对土壤水分及玉米产量的影响

为了提高旱作农区降雨利用效率,并解决地膜覆盖造成的环境污染问题,在渭北旱塬进行了普通地膜、生物降解膜和液态膜玉米集雨种植栽培试验。结果表明:普通地膜和生物降解膜覆盖处理在玉米不同生育阶段较对照0～60cm土层土壤贮水量均有所提高,与液态膜及不覆盖处理(CK)相比呈显著性差异(p<0.05);不同材料覆盖处理的土壤水分空间变化规律相同,普通地膜和生物降解膜覆盖处理可有效提高土壤含水率,并能增强0～200cm土层土壤含水率的稳定性;普通地膜和生物降解膜处理的玉米籽粒产量比对照(CK)分别提高了19.96%和19.67%,水分利用效率分别比对照提高32.08%和31.81%,均与对照(CK)呈显著性差异,液态膜处理的籽粒产量及水分利用效率与对照无显著性差异。可见,生物降解膜与普通地膜在土壤保水及对玉米产量的影响方面均具有显著效果,且相互间没有明显差异,生物降解膜可以替代普通地膜应用于农业生产。

渭河流域浮游植物功能群与环境因子的关系

为分析渭河流域不同水期浮游植物的时空分布特征,于丰水期(2012年9月)和枯水期(2013年4月)对渭河流域浮游植物群落结构和水环境理化特征进行了野外调查,基于Shannon-Wiener多样性指数、Pielou均匀度指数以及MRPP(多响应置换过程)、浮游植物功能群划分、CCA(典范对应分析)等方法,分析浮游植物群落的组成和空间结构特征.结果表明:丰水期和枯水期渭河全流域分别鉴定出浮游植物165和175种;各采样点浮游植物物种密度平均值分别为1.07×106和1.85×106L-1;ShannonWiener多样性指数平均值分别为2.98和2.74;Pielou均匀度指数平均值分别为0.40和0.37.全流域共划分出浮游植物功能群23类,其中,丰水期20类,枯水期21类,均以MP功能群物种数最多;代表性功能群为MP、D、Lo和J.MRPP分析结果显示,丰水期和枯水期全流域浮游植物群落结构都具有较明显的空间差异.CCA结果显示,渭河水系丰水期浮游植物群落结构的主要驱动因子为ρ(DO)和ρ(TN),枯水期为流速、ρ(TN)和ρ(CODMn);泾河水系丰水期为ρ(SS)、流速和ρ(TN),枯水期为流速和ρ(TN);北洛河水系丰水期为ρ(TDS),枯水期为ρ(DO)和ρ(TP).

SWAT模型在漳卫河流域应用研究

漳卫河流域是海河流域重要组成水系,也是我国北方地区水资源短缺和水环境恶化的典型区域之一。本文基于SWAT(SoilandWaterAssessmentTool)构建漳卫河流域分布式水文模型,对模型的几个重要参数进行敏感性分析,总结出其取值变化对模拟结果的影响规律。并应用2000￣2004年的水文气象数据,进行分布式水文过程模拟,将模拟结果与8个行政区划的水资源公报数据进行对比分析。结果显示模拟相对误差在10%以内,能够为水资源管理提供重要参考。研究成果对于SWAT模型在国内的应用和推广,具有很好的示范性。也为海河全流域分布式水文模型的研制奠定了基础。

渭河流域鱼类群落结构特征及其完整性评价

于2011—2013年在渭河流域进行了4次鱼类调查,分析渭河流域鱼类群落结构特征及人类活动影响下渭河流域鱼类群落结构的完整性.调查共采集到鱼类51种,隶属于5目10科33属,其中鲤科和鳅科鱼类最多,分别占43.14%和29.41%,是渭河流域鱼类群落结构的主要组成.流域上、中、下游鱼类分别为32、39和42种.采用MIWB(改良健康指数)评价渭河流域鱼类完整性.结果表明,渭河流域鱼类完整性较低,秋季35.60%的采样点为较好和健康水平,而春季仅有15.00%的采样点为较好和健康水平,秋季鱼类完整性明显好于春季.空间上,渭河源头至宝鸡干流及南岸支流(藉河和黑河)、北岸支流(通关河和千河)的鱼类完整性较高,渭河关中地区、泾河中下游和北洛河源头与下游鱼类完整性较差.

基于启发式分割和近似熵法的径流序列变异诊断

对河川径流的变异研究不仅有助于掌握变化环境下径流的演变规律,还能提高水文分析、水文模拟以及水文计算结果的准确度。以渭河流域为研究对象,采用启发式分割和近似熵方法,对渭河年径流序列进行了变异诊断,诊断结果表明:林家村以上流域存在1971和1994年2个变异点;张家山以上流域无变异点存在;整个渭河流域存在1969和1993年两个变异点。此外,通过对渭河径流变异归因分析可知,该流域径流变异主要是由气候变化(1971年的El Nino和1994年的ENSO事件)与人类活动(水利工程建设、流域下垫面的改变以及大量开采地下水和地表水)的共同作用所导致的。

渭河流域近52年日照时数和风速时空变化特征

利用渭河流域1959—2010年23个气象站的风速和日照时数观测数据,通过线性拟合、Mann-Kendall突变检验等方法分析了该地区近52 a日照时数和风速的年、季、月的时空变化以及突变特征。结果表明:近52 a来渭河流域大部分地区日照时数表现为减少趋势,平均每10 a减少10.13 h,1973年前后发生突变;空间分布上以关中平原减少最为突出,季节上以夏季和冬季的减少趋势最显著;流域年平均风速也呈明显减少趋势,平均每10 a减少0.05 m/s,1981年左右发生突变,4个季节的风速变化都是以关中平原和黄土高原丘陵沟壑区减少趋势最为显著;风速的年内变化表现为偏双峰型,4月最大,形成年内的第一峰值,最低值出现在每年的10月,第二峰值出现在每年的11月。

渭河流域气候变化与人类活动对径流的影响

以黄河最大的一级支流渭河为研究对象,根据渭河流域华县水文站1958—2011年径流资料,采用Mann—Kendall趋势检验、Pettitt非参数统计和双累积曲线法分析径流序列的变化趋势和突变点,同时采用水量平衡法定量分析气候变化和人类活动对径流量的影响。结果表明:1)华县水文站径流量呈显著下降趋势(标准正态统计变量<-2.23),年均递减系数为0.86 mm/a;2)径流量自1994年呈显著性减少趋势,据此将径流序列划分为2个阶段,即基准期1958—1994年和变化期1995—2011年;3)变化期较基准期在枯水年、平水年和丰水年径流量分别下降64.6%、41.3%和45.5%,枯水年流量下降趋势最为明显;4)华县站以上控制区内降雨变化和人类活动对径流变化的贡献率分别为49.0%和51.0%,气候变化对渭河径流量的影响主要是由降水量的减少引起的。

卫河流域河南段水体污染物时空差异性特征分析

为了揭示卫河流域河南段水体污染物时空差异性特征,选取流域9个监测断面水体污染物COD、NH_(3)-N和TP的监测数据,利用M-K检验、Pettitt突变检验法、聚类分析和判别分析等方法对不同时期水体污染物的变化趋势、时空分布以及差异性进行分析。结果表明:卫河干流、共产主义渠和汤河的水质状况相对较差,淇河和安阳河的水质状况较好,NH_(3)-N为卫河流域河南段主要的水体污染物。大部分监测断面的水体污染物在不同时期均呈现出显著减小的趋势,COD和NH_(3)-N的突变时间多集中在2016年和2017年,而TP的突变时间多集中在2017年和2018年。各监测断面的COD和NH_(3)-N处于Ⅳ类及以上水质标准的占比呈现出非汛期>汛期,而TP呈现出汛期>非汛期;不同时期的水体污染物的空间聚类结果有效且相对较好,监测断面鹤壁耿寺COD质量浓度和浚县前枋城TP质量浓度在不同时期的波动性均较小,其余监测断面COD和TP质量浓度的波动性相对较大;各监测断面NH_(3)-N质量浓度在不同时期的波动性具有一定的相似性。研究表明,卫河流域河南段水体污染物具有明显的时空差异性特征。

渭河流域气温与蒸发量时空分布及其变化趋势分析

应用Mann-Kendall统计检验方法,根据渭河流域19个气象站点的气温和蒸发量资料,分析了渭河流域1958—1999年年平均气温和蒸发量的时空分布及其长期变化趋势.结果表明,渭河流域近40年来气温逐渐升高,空间上表现为从西北部向东南部逐渐增加的分布规律.蒸发量随时间增加而逐渐减少,在空间上呈现出明显的从北部向南部逐渐减少的分布规律,近40年来渭河流域年平均蒸发量Mann-Kendall倾斜度β等值线分布呈现出明显的从东南向西北逐渐减少的趋势.初步讨论了两者之间的关系,渭河流域近几十年气温高的地区蒸发量反而小,气温低的地区蒸发量大,其原因和机制值得人们进一步探讨和研究.

不同气候区代表性江河径流变化特征分析

为探索不同气候区江河径流变化特征,基于渭河、淮河及北江三大流域共17个水文站的逐日径流观测资料,分析了径流量的年内分配不均匀系数、径流集中度与集中期的变化特征;采用Mann-Kendall非参数统计检验方法,分析了月、年径流量的变化趋势。结果表明:1北江流域径流年内分配不均匀系数呈减小趋势,渭河流域除林家村站外,与淮河流域各站点的年内分配不均匀系数皆无明显变化趋势;2三大流域的径流集中度与不均匀系数变化规律一致,集中期则年内分布较稳定,基本呈一定的周期性交替变化;渭河流域年径流呈显著的衰减趋势外,淮河和北江的实测年径流量分别表现为微弱的衰减和增加趋势。对上述径流变化特征进行响应分析,对应于三大流域的气候要素变化,其径流表现出一致性时空变化,其中渭河和北江流域受到人类活动的影响较为突出。

渭河流域侵蚀产沙强度的区域分异特征

根据渭河流域水文站的泥沙观测资料,采用"水文—地貌法",将渭河流域划分为132个侵蚀产沙单元,计算分析了渭河流域侵蚀产沙强度的区域分异特征。渭河流域的多年平均侵蚀产沙强度为4459.2t/(km2·a),产沙量为5.2亿t/a;≥5000t/(km2·a)的强度侵蚀面积平均为5.2亿km2,占全流域总面积的44.3%;主要侵蚀产沙区位于渭河南河川及天水以上的黄土丘陵沟壑区、泾河庆阳以上的大部分地区和杨家坪以上的部分地区、以及北洛河刘家河以上的干旱黄土丘陵沟壑区,侵蚀产沙强度在6000～10000t/(km2·a)之间,其面积占流域的39.1%。由于渭河流域上中游水土流失严重,导致下游河床泥沙淤积日趋严重,洪水灾害的潜在危险性很大,直接威胁着渭河下游以至黄河下游的安澜。因此,渭河流域的水土保持工作非常重要,特别是中上游地区的主要侵蚀产沙区和产沙中心。应加强渭河流域水土保持措施的区域适宜性与匹配关系的研究,开展水土流失动态实时监测,为科学配置治理措施,加快水土流失治理步伐提供理论依据。

泾洛渭河流域产汇流特性分析

利用流域水文模型和经验相关方法较深入地分析了泾洛渭河流域的降雨径流特性.初步论证结果表明:对于渭河流域,尤其是渭河以南发源于秦岭北麓的诸河流流域,新安江模型是适用的;对于泾河流域和北洛河流域,新安江模型基本上也是适用的;产流面积的变化是影响泾洛渭河流域产汇流规律的重要因素.

生态系统服务支付意愿及其影响因素分析——以陕西省渭河流域为例

基于对陕西省渭河流域居民的微观调查数据,采用条件价值评估法对渭河流域生态系统服务的支付意愿进行测算,并运用有序Probit模型对其支付意愿的影响因素进行实证分析,结果表明:陕西省渭河流域居民的生态系统服务支付意愿为249.27元/(户·年);居民社会地位和居民环境认知程度对其支付意愿具有显著的正向影响,受访者年龄和是否为农村居民对其支付意愿具有显著的负向影响,男性受访者与女性受访者相比具有显著更高的支付意愿,而居民家庭收入状况对其支付意愿影响不显著。

近52年渭河流域气候变化及极端干湿事件演变特征分析

利用渭河流域及其周边区域23个站点1959—2010年的逐日气象数据,通过Penman-Monteith公式计算潜在蒸散量(ET0)和湿润指数。采用气候倾向率、标准化指数、相关分析等方法就该地区气候变化和极端干湿事件的变化特征及其影响因素进行了分析。结果表明,①渭河流域气温分布呈东南向西北递减格局,近52年呈升温趋势(0.2℃/10a,P<0.001),升温较快的区域位于子午岭林区、陇东和丘陵沟壑区一带。降水分布东南高西北少,52年来呈减少趋势(-2.2mm/10a,P>0.1),减幅较大的区域位于关中和陇东一带。②湿润指数整体呈下降趋势,由南向北干旱化加剧,黄土高原丘陵沟壑区最干,秦岭和关中地区最湿。③极端干旱事件频率在波动中增加,频率5次及以上的年份占48%,极大值出现在20世纪90年代中期;极端湿润事件频率在波动中减少,20世纪60年代至今气候干湿演替规律依次为湿—干—湿—干—干。