渭河流域甘肃段生态脆弱性时空演变分析

为及时了解渭河流域生态环境状况并客观掌握其时空变化特征,本研究以渭河流域甘肃段为研究区域,选取生态敏感性-生态适应性-生态暴露度(VSD)概念模型,构建渭河流域甘肃段生态脆弱性评价指标体系,以栅格为基础评价单元,结合空间主成分分析和地理探测器等方法对2005~2020年渭河流域甘肃段生态脆弱性进行评价。结果表明:(1)渭河流域甘肃段生态脆弱性以中度脆弱性为主,脆弱性程度由东南地区向西北地区逐渐增加;(2) 2005~2020年生态脆弱性综合指数分别为2.83、2.75、2.62、2.51,呈逐渐减小的趋势;(3)微度脆弱区以林地为主,轻度脆弱区以林地、草地和耕地为主,中度脆弱区和重度脆弱区以耕地和草地为主,极度脆弱区逐渐转为以城市居民点和工矿用地、未利用地为主。总体上,2005~2020年渭河流域甘肃段生态脆弱程度有所下降,生态环境质量朝好转趋势发展。

基于三维生态足迹的渭河流域甘肃段可持续发展综合评价与影响因素分析

渭河流域生态系统的稳定和可持续发展是实现黄河流域保护和高质量发展战略的关键。本研究以渭河流域甘肃段为研究对象,采用生态足迹理论和改进的三维生态足迹模型,评估了2005—2020年期间该区域的生态安全状况及其变化趋势。基于此,对渭河流域的生态可持续性以及资源供需平衡进行了综合评价。结果表明,该时段内,渭河流域甘肃段的生态足迹、生态承载力和生态赤字均呈增长趋势,其中生态足迹的增速超过了生态承载力的增速,导致生态赤字持续增加,反映出该地区资源供给不足以满足需求。生态足迹分析的广度与深度均有所增加,反映出该区域存量资本被过度利用,且耕地、林地和建设用地对资源流量的占用水平上升,而水域和草地的占用水平下降。此外,生态足迹的变化受多种因素驱动,包括自然环境、经济增长和社会发展等,其中建成区面积、城镇化率、人均GDP和各产业产值与之正相关。研究还发现,区域土地的生态可持续性已从基本平衡转变为轻度不可持续状态,并且有进一步恶化的趋势。适度人口比例实际人口的比例下降,人口增长空间减小,使得生态可持续性难以稳定保障。本研究为黄河流域保护和高质量发展战略提供了科学依据。

河道生态基流生态经济价值及其时间变化研究

为了解决普遍采用单方水资源价值计算河道生态基流价值的缺陷,以及探索河道生态基流价值定量化计算新方法,采用水力学方法将河道生态基流从径流量中分离出来,并确定河道生态基流对应水面面积,进而采用当量因子法计算河道生态基流价值和并探索分析了河道生态基流价值的时间变化特征。以渭河干流宝鸡段为例进行研究,结果表明:渭河干流宝鸡段的丰水年、平水年以及枯水年的年平均河道生态基流量分别为5.82 m^(3)/s、3.59 m^(3)/s和2.76 m^(3)/s。近21 a来,该段河道生态基流价值在时间上总体呈下降趋势,该价值多年平均值为5.61亿元,单方河道生态基流价值为6.27元/m^(3),单方价值与价值总量变化趋势相反。河道生态基流价值年内变化具有明显的周期性,总体呈倒"V"字型,汛期河道生态基流价值比非汛期大,单方河道生态基流价值与之相反。通过相同区域以及相近区域的河道生态基流价值研究成果以及价值变化特征的对比分析,证明研究成果较为合理。该方法可为河道生态基流合理保障提供定量化依据。

渭河流域关中段工业用水效益分摊系数及效益的时空变化研究

为了说明水在工业生产过程中的重要性,采用能值分析理论分析计算了渭河流域关中段的工业用水效益分摊系数,并在此基础上分析了工业用水效益分摊系数及效益在时间和空间尺度上的变化过程。结果表明:近十年来,渭河流域关中段的工业用水效益分摊系数持续减少,多年平均值为4.2%;该分摊系数的空间变化由大到小依次为西安市、咸阳市、渭南市、铜川市、宝鸡市,主要由各地区工业生产过程中投入元素的比例差异引起;渭河流域关中段的单方水效益和效益随时间变化呈现持续增加状态,且中间出现了小幅度的变动。

基于SWAT模型的渭河咸阳-西安段非点源污染削减措施研究

【目的】针对渭河流域咸阳-西安段的非点源污染状况,模拟分析不同管理措施下非点源污染负荷的削减效果,为渭河流域的非点源污染控制与治理提供科学依据。【方法】构建渭河流域咸阳-西安段的非点源污染SWAT模型,利用2008-2016年逐月径流、水质及CMADS气象数据集等资料,对SWAT模型进行率定及验证,分析研究区内非点源污染特征;针对2016年研究区内非点源污染状况,设定4种管理措施,模拟验证不同管理措施在渭河流域咸阳-西安段对非点源污染负荷的削减效果。【结果】构建了渭河流域咸阳-西安段的非点源污染SWAT模型,该模型对研究区域具有较好的适用性和可靠性;2016年研究区域非点源总氮(TN)和总磷(TP)负荷的入河量分别为7654.0和626.5 t,主要集中在蓝田县、长安区、临潼区、鄠邑区、旬邑县以及彬县部分子流域;通过实施化肥减量、集中设置沼气池和加强水土保持等3项措施,可分别削减7.57%~29.11%、0.54%~32.85%和0.4%~23.12%的非点源TN负荷以及2.59%~15.99%、0.45%~28.65%和0%~39.79%的非点源TP负荷;将上述3种管理措施整合在一起的综合管理措施的削减效果较单一措施明显提高,其可削减9.98%~50.68%的非点源TN负荷和5.25%~52.84%的非点源TP负荷。【结论】渭河流域咸阳-西安段非点源污染的重点控制时段在汛期(6-10月),重点控制区域是蓝田县、长安区、临潼区、鄠邑区、旬邑县以及彬县部分子流域;加强水土保持和化肥减量是有效控制该研究区域非点源污染的重要措施。

拦河筑坝对渭河宝鸡段空气质量的影响

目的研究渭河流域宝鸡段(13km)范围内拦河筑坝对周围空气质量的影响。方法采用KEC-900正负离子测试仪和KEC-R2型高智能记录仪测量记录从福谭桥至蟠龙大桥等8个观测点的空气负离子(negative air ions简称NAI)浓度,利用SPSS20.0软件对测定结果进行统计分析。结果(1)方差分析结果表明:蟠龙大桥NAI浓度与福谭桥NAI浓度没有显著差异;蟠龙大桥NAI浓度与其余6个观测点NAI浓度在0.01水平上有显著差异。(2)福谭桥和蟠龙大桥NAI浓度均值分别为246个/cm3、214个/cm3,同属于渭河流域的自然态,空气清新度指数(Fresh Air Index,简称FAI)属于2级;宝成铁路渭河大桥、清姜河橡胶坝、渭河步行桥以及金渭湖拦河闸坝NAI浓度均值分别为990个/cm3、833个/cm3、925个/cm3、926个/cm3,FAI均属于3级;渭河钢索软吊桥和东岭廊桥NAI浓度均值分别为1 259个/cm3、1 011个/cm3,FAI均属于4级。结论拦河筑坝对附近空气质量有显著改善,选择在河坝附近进行生态保健游览和体育锻炼,有益于人体健康。

基于组合赋权模糊物元可拓模型的渭河流域甘肃段河流健康评价

从水文完整性、化学完整性、形态结构完整性、生物完整性及社会服务功能5个准则层出发,构建了渭河流域甘肃段河流健康评价指标体系;采用基于改进层次分析法和Critic法的组合赋权法和模糊物元可拓模型计算河流健康状况评价等级,对渭河流域甘肃段河流健康状况进行了评价,并结合障碍诊断模型,分析了该研究区域河流健康突出问题。结果表明:2017—2019年渭河流域甘肃段干流河流健康等级均为亚健康状态,且呈现小幅好转趋势;5个准则层中化学完整性表现最差,流域治理应重点关注河流水质治理;评价河段的敏感度指标与水文、化学、生物完整性相关,是提高河流健康水平最有效的敏感因子。

水循环模拟与水资源配置云模型服务平台构建与应用

水利云模型研究仍处于起步阶段,缺乏水循环模拟、水资源配置云模型服务平台。该研究构建水循环模型、水资源多目标优化配置模型,采用模块化建模方式,以模型库为核心,基于B/S开发架构,设计研发多模型云服务平台,实现两个模型的双向耦合,并以渭河流域陕西段为例,构建渭河流域陕西段水循环模拟与水资源多目标配置云模型服务平台,模拟分析研究区水循环演变规律,开展规划水平年水资源多目标优化配置研究。结果表明:1)状头以上率定期和验证期的相对误差分别为−4.32%和−1.62%,月平均径流Nash-Sutcliffe效率系数分别为0.80和0.82,林家村—咸阳率定期和验证期的相对误差分别为−4.96%和−1.71%,月平均径流Nash-Sutcliffe效率系数分别为0.79和0.81,云模型服务平台的水循环模型较好地刻画了径流变化过程;2)调用云模型服务平台的水资源配置模型,利用遗传算法(NSGA)-Ⅲ、群体多属性决策模型筛选出渭河流域水资源合理配置方案,2025年需水量63.35亿m^(3),供水量为58.30亿m^(3),缺水5.05亿m^(3),缺水率为7.97%。研究成果可为渭河流域智慧水利建设、水资源精细化配置提供技术参考和借鉴。

基于时空演变的渭河流域陕西段生态服务价值及区间补偿关系研究

[目的]对渭河流域陕西段生态服务价值及区间补偿关系进行研究,为促进区域生态经济协同发展及生态环境建设提供理论指导。[方法]基于渭河流域陕西段土地利用数据,通过土地利用动态度、当量因子法和重心模型法对生态系统服务价值(ESV)及其空间分布和时空演变情况进行研究,并结合优先级进行补偿关系分析。[结果]①在退耕还林工程和城市化快速推进的影响下,空间数量上耕地的减少与建设用地的增加比较明显,其中建设用地单一动态度达到了5.94%,表现最为活跃;演变程度上草地、水体和其他用地更加剧烈。②渭河流域陕西段ESV从562.07亿元减少为516.21亿元,下降幅度超过8%,其中水资源供给和水文调节等功能服务价值降低,林地的增加使气候调节和土壤保持等功能服务价值上升;空间分布上ESV呈现“中间低四周高”的格局;建设用地重心迁移和标准差椭圆体现出其具有东北方向移动趋势且区域范围持续扩大。[结论]周至县和太白县为优先受偿区,蓝田县、陇县和凤县为次级受偿区,应及时获得补偿来保证生态质量;雁塔区等11个地区为补偿区,应提供补偿资金来以维持整体生态建设。

关于渭河流域(宝鸡段)水质污染状况分析

本文运用代数叠加法对渭河宝鸡段8个断面5个水质监测指标进行计算分析,并对水体水质进行综合分析评价。结果表明近年来水质有不同程度的污染,其中虢镇桥断面相对较为严重,林家村断面最轻。

渭河流域甘肃段径流演变特征与生态流量评价

为探究渭河流域甘肃段径流演变规律,选取1956年~2016年长时间序列实测月径流资料,基于累积距平法、Mann-Kendall检验法、有序聚类法,分析渭河流域甘肃段径流趋势、年内分配和突变特征;并以武山、北道和元龙水文断面为例,采用Tennant法、Q_(p)法、频率曲线法和近十年最枯月流量法对渭河流域甘肃段河道生态流量进行对比分析。研究结果表明,渭河流域甘肃段河道年径流量主要呈下降趋势,于20世纪90年代初发生径流突变,且存在1956年~1993年的丰水期和1993年~2016年的枯水期2个阶段;年内分配不均匀程度高,不均匀系数在0.45~0.86之间;将4种方法的计算结果与1956年~2016年天然径流系列在95%保证率下的流量进行比较,最合理的结果为采用Tennant法计算的渭河甘肃段河道生态流量,计算结果合理、可靠。

渭河流域天水段生态保护与治理对策探讨

本文调研了渭河流域天水段现状和生态保护治理成效,分析了渭河流域天水段存在的主要问题,聚焦“生态安全、供水安全、防洪安全”三大目标任务,提出了推进渭河流域天水段生态保护治理的一些工作举措,旨在为渭河流域保护治理提供参考。

渭河定西段流域水生态环境系统综合治理应用实践

以渭河流域定西段为研究对象,基于污染物总量控制分析及保证河道生态基流量、恢复生态系统多样性的目标,建立渭河定西段流域生态环境系统治理体系,形成了以流域生态环境改善为核心,以水资源保护、水生态修复、水管理监控、水安全健康、水环境优美为重点的综合治理技术体系。采用主成分分析法评价多组合措施系统治理渭河流域定西段生态水质效果。