高密度电法在汛期堤防渗漏隐患探测中的应用

汛期高水位、高渗透压力下,会造成堤防渗漏缺陷扩大或隐患加剧,快速、准确地开展堤防渗漏隐患应急排查,是指导科学防汛、保障安全度汛的重要举措。针对管涌、散浸、穿堤建筑物等渗漏缺陷及隐患,开展了高密度电法的场地试验,得到汛期堤岸的电性结构,通过比对试验,得到不同渗漏缺陷与无显著缺陷堤岸的电性差异,以此为基准,采用高密度电法对子牙河右堤天津静海段特别是子牙河汇入独流减河段进行隐患排查,划分了渗漏隐患区和潜在风险区,为保障海河流域“23·7”特大洪水期间堤防安全提供了重要技术支撑。

变化环境下子牙河流域水文过程影响要素分析

构建添加水库及取用水模块的SWAT模型,在考虑人类活动影响的基础上,分析土地利用类型及气候变化对子牙河流域水文要素的影响,并利用统合还原法计算人类活动及气候变化对研究区的径流变化的贡献率。结果表明:1980-2020年草地、耕地及水域面积呈减少趋势,建设用地呈增加趋势,其他土地利用类型变化趋势不明显;土地利用类型变化使得流域地表产流增加3.5 mm,地下水补给和蒸散发分别减少0.15 mm和2.93 mm;1980-2020年研究区年降水量呈不显著上升趋势,年气温呈显著上升趋势,气候变化使得流域地表产流、地下水补给及蒸散发有不同程度的增加;人类活动和气候变化对流域径流减少的贡献率分别为66.36%和33.64%,人类活动占据相对主导的地位。

政府主导型流域生态补偿机制研究——对子牙河流域生态补偿机制的思考

作为消除生态环境资源开发利用过程中负外部性的重要手段,研究生态补偿机制对于指导我国流域生态环境资源开发和流域环境污染治理具有重要的现实意义。本文选取流域生态补偿机制作为研究对象,从生态补偿思想的来源、内涵、实施模式、补偿标准等角度系统梳理了相关领域的研究成果,并论述了市场主导的流域生态补偿机制和政府主导的流域生态补偿机制两种模式的区别与联系。在此基础上,文章从基本思路、政策框架、监管体系等维度分析评述了子牙河流域生态补偿机制,发现子牙河流域生态补偿机制是将生态补偿基金扣缴制度、改良的政绩考核制度、生态补偿基金使用监督管理制度等组成有机整体的运行体系,属于典型的政府主导模式,并剖析了子牙河流域生态补偿机制取得成效的原因。最后,本文认为,基于现阶段国情,我国应推行由政府主导的流域生态补偿机制,并就完善政府主导的流域生态补偿机制提出了相关政策建议。

子牙河流域湿地动态变化特征分析

为了了解子牙河流域湿地的动态变化特征,本文使用2000、2004、2009和2014年间4景Landsat TM/ETM+/OLI夏季遥感影像,通过目视解译、改进的归一化差异水体指数、归一化植被指数、景观格局指数对湿地面积、水域、植被和景观格局变化等方面进行了研究。研究结果表明:2000、2004、2009、2014年间,子牙河流域湿地面积分别为1 861.99、1 890.42、1 823.19和1 885.43km^2;湿地水面面积分别为为463.14、629.74、562.69和796.69km^2;湿地植被面积分别为1 025.22、936.55、1 058.76和764.34km^2。景观格局指数方面,斑块密度(PD)逐年增加,最大斑块指数(LPI)在8.16~8.46之间;周长面积分维数(PAFRAC)基本处于1.46左右;香浓多样性指数(SHDI)随时间上升,香浓均匀度指数(SHEI)逐年提高。结果表明:湿地面积总体呈增加趋势,但增加的湿地面积主要是人工湿地,自然湿地面积还需要继续恢复;湿地水域主要分布在研究区域的东部和西部,中部较为缺水;湿地植被面积以2009年面积最大,生长状况最好,而到2014年面积、长势有所下降,还需要加强对植被的恢复;研究区域景观越来越破碎化,各类型景观分布越来越均匀,受到人类的干扰越来越大。人们在恢复湿地面积同时,还需要注意防止湿地破碎化,保护自然湿地。

子牙河流域河网编码与流域划分方法的研究

对改进的流域河网复合编码方法和基于主干河网与测点稀疏地形情况下的子流域分割方法做了详细的说明。河网复合编码将流域内各微小河段、河段连成的河道、河道级别、汇入节点逐次进行编码。子流域分割方法采用相对粗糙地形资料,无需进行洼地填充等前处理,直接从各微小河段出发遍历搜索汇入河段的集水区域,并对低洼地区进行二次搜索。将河网复合编码方法与子流域分割方法应用于子牙河流域,子流域划分结果与实际河网与流域控制面积资料对比基本吻合,为研究区域内各子流域的分区计算提供了良好的数据结构关系。数字流域模型的河网复合编码方法与子流域切割方法,能快速对流域中河段进行直接定位,方便流域点、线、面之间的拓扑关系运算,为分布式流域水文模型前处理提供了新的研究思路。

海河南系子牙河流域湿地生态系统健康评价研究

针对海河流域水资源极度短缺、水质高度污染等典型问题,借鉴国内外湿地健康评价方法,选取海河南系子牙河流域为研究区,结合监测数据、遥感影像和统计数据等多源数据,构建基于PSR模型(Pressure-State-Response)的湿地生态系统健康评价指标体系,运用GIS空间分析技术,对多类型流域大尺度湿地生态健康进行综合、分类和分区评价,探讨其主要控制因素和空间分布规律,并对比不同类型湿地的健康状况。结果表明:子牙河流域湿地健康指数为0.723 1(Ⅳ级),处于疾病状态,出现这种状态的主要控制因素有水质TN、COD Cr、NH 3-N、TP、景观破碎度、河流断流几率、COD Mn、河流连续性等;五种不同类型湿地健康指数关系为河流湿地(0.788 1)>沼泽湿地(0.734 3)>滨海湿地(0.650 4)>湖泊湿地(0.625 5)>水库湿地(0.560 4);受空间异质性的影响,流域湿地健康呈现出中游最差、下游次之、上游相对较好的分布格局。因此,亟待采取有效的湿地保护与管理措施,保障湿地的生态完整性和功能可持续性,提高湿地生态系统健康水平。

子牙河干流沉积物重金属分布特征和风险评价

采集子牙河干流河流沉积物,分析6种重金属(Cd、Cr、Cu、Ni、Pb和Zn)的分布特征,进而通过富集系数和相关性分析探讨其来源,并采用潜在生态风险指数评价重金属的环境风险。结果表明,子牙河干流沉积物重金属呈现明显的空间差异和垂直分布差异。中游河段(即邯郸下游到献县之间)重金属质量比较高,以Zn为例,其在中游、上游和下游的质量比分别为88.77 mg/kg、19.36 mg/kg、14.08mg/kg;Cr、Cu、Pb、Zn在中游沉积物中质量比均超过上游和下游的2倍以上,呈现相似的空间分布特征。在垂直剖面上,重金属质量比在20cm深度左右以下增长趋势不明显,之上呈现逐渐增加的趋势,Cr、Cu、Pb、Zn在上层沉积物中的质量比分别超过底层的2.47倍、2.13倍、1.47倍、3.6倍。据富集系数推断,沉积物中Cd、Cr、Cu、Pb、Zn主要来源于人为活动,Ni主要来源于自然过程。中游河段沉积物重金属富集程度高于上游和下游,滏阳新河富集最严重,Cr、Cu、Pb、Zn的富集系数分别为2.27、1.21、3.97、2.88。沉积物重金属生态风险指数评价的结果表明,子牙河干流表层沉积物重金属污染处于轻微生态风险程度,而Cd累积的生态风险问题较为突出。

子牙河流域湿地污染时空分布及湿地富营养化

湿地在干旱缺水的子牙河水系具有重要生态价值。论文研究了该流域典型湖、库、滨海湿地主要污染物的时空分布特征,并对水体富营养化程度做出评价。结果表明,流域湿地夏秋春季TN均值分别为2.55、2.68和5.34mg·L^(-1),均超过国家地表Ⅲ类水标准限值,夏秋春季TP均值分别为0.09、0.07和0.23mg·L^(-1),达到国家地表Ⅲ类水标准,各季节大部分湿地处于磷限制状态;夏秋春季CODCr含量分别为43.52、107.71和41.6mg·L^(-1),均超过国家地表Ⅴ类水标准限值。Chl-a含量季节变化规律为夏季>春季>秋季,滨海湿地相对其他类型湿地Chl-a含量较高;河流TN、TP、CODCr含量均远高于其它湿地,从上游山区至中游城市湖泊及下游滨海湿地,水体污染程度逐渐加剧;各季节大部分水体均处于不同程度富营养化状态,其中邯郸北湖、北大港及河流春季富营养化程度最为严重。

清代北直隶子牙河的管理与河工建设

子牙河是清代北直隶地区海河水系的重要河流之一,与永定河、大清河、南北运河构成了京畿地区河流的主干,对流经区域的生态与社会产生了重要影响。为了保障京师安稳与漕路通畅,清廷对子牙河的管理与治理非常重视,不但设置了相关的河务机构,而且在200多年间修建了诸多的水利工程,有效地遏制了区域间的洪涝灾害。

子牙河水系滨岸带植物群落结构及其与环境的关系

[目的]以海河流域子牙河水系河流滨岸带植物为对象,研究影响植物群落结构和分布格局的主要环境因子,为相关研究提供依据。[方法]2013年6月,在子牙河水系干支流设置了94个滨岸带样地,调查植被结构和海拔、护岸类型、堤外土地利用类型等6个环境因子。[结果]子牙河水系滨岸带植物共249种,分属于51科,166属。山区河段滨岸带有199种植物,分属于43科,135属,优势物种有芦苇(Phragmites australis)、蒙古蒿(Artemisia mongolica)、荆条(Vitex negundo)、黄花蒿(Artemisia annua)等;平原河段滨岸带有36种植物,分属于22科35属,优势物种主要有芦苇(P.australis)、反枝苋(Amaranthus retroflexus)等,山区植物丰富度明显高于平原区。[结论]海拔高度和堤外土地利用类型与植物群落结构显著相关。水热条件和人类活动压力是影响植被构成的主要成因。

2000—2014年子牙河流域湿地景观格局演变及驱动力分析

选取子牙河从东到西3个具有时空代表性的湿地,分析子牙河流域湿地景观格局的变化及变化的驱动机制。利用2000、2004、2009和2014年子牙河流域4个时期的遥感影像数据,运用ENVI、ArcGIS和FRAGSTATS等软件,构建转移矩阵,判断湿地的由来和去向,定量化景观格局指数。结果表明:东部,人工湿地被围填占用,大面积减小,自然湿地和非湿地面积增加,主要是由海域和人工湿地转入;水田、沼泽湿地的破碎化最为严重,主要是城镇村等的人类建设活动导致的景观破碎化。中部,耕地、城镇村及工矿用地与湿地类型的相互转变最显著,人工湿地增加,自然湿地减小;湖泊湿地的破碎化最严重,人类活动较弱,自然因素(降雨量)是该区域的主导因素。西部,自然湿地和人工湿地面积变化较小,湿地景观破碎化较小。东部人类开发强度最大,受到人类干扰最大,中部破碎化程度最强,西部破碎化最小。

河北省海河流域污染防治优先控制单元研究

根据河北省污染物排放现状,结合全省海河流域7大水系污染状况、行政区划和地形地貌,对河北省海河流域进行控制区、控制单元的划分。对各个控制区污染物排放量和地表水国控断面水质中主要污染物氨氮和化学需氧量浓度进行变化趋势分析和综合筛选排序,确定子牙河平原控制区为优先控制区,区内的石家庄、邯郸、邢台和衡水等4个控制单元为优先控制单元。对各个优先控制单元内的污染物排放情况进行统计分析,提出针对性的污染防治措施和建议。

子牙河流域防洪规划方法探讨

子牙河流域是海河流域防汛工作的重点之一.子牙河流域防洪体系的建设对保护流域内社会经济可持续发展具有重要意义.本文依据子牙河流域内水文特征及防洪体系现状与特点,以"全面规划、统筹兼顾、标本兼治、综合治理"为普遍原则,实现子牙河流域防洪规划,维持并完善"上蓄、中疏、下排,适当地滞"的防洪格局,依据防洪规划标准在流域范围内开展防洪工程规划,并对工程实施效果进行评价.以滹沱河和献县泛区防洪规划为例,经规划该区域防洪能力得到普遍提高,流域内防洪工程中存在的诸多问题得到解决.因此,子牙河流域内防洪规划的最终实现,可使该流域内防洪措施更加完善,流域防洪能力得到普遍提高.

基于Copula函数的降水事件危险性评估 ——以子牙河流域典型区为例

降水事件危险性研究作为世界范围内的关注重点,也是河北省的热点问题。本文利用子牙河流域山区河北段16个站点1981-2018年日降水数据识别降水事件,综合考虑降水事件发生的概率和强度构建危险性评估模型。降水事件强度综合考虑持续天数和过程累积雨量两个要素,基于Copula函数确定不同持续天数和累积雨量的降水事件发生的概率。结果表明:1981-2018年期间区域平均降水事件为177次,且研究区降水事件的连续降水天数和累积降水量存在显著相关关系,适合采用Copula函数建立两者的联合分布;连续降水天数的边缘分布拟合用EXP函数和GEV函数效果较好,对于累积降水量的拟合用GEV函数和GAM函数表现较好;在最优Copula函数选择方面,Symmetrised Joe-Clayton函数模拟效果最好;研究区降水事件危险性存在明显差异,总体表现为南部地区危险性高于北部地区。以子牙河流域山区河北段为例开展降水事件危险性研究对于河北省灾害预防、减轻灾害损失具有重要意义。

子牙河杨柳青西合闸段春季浮游植物调查及水化分析研究

2015年5月22日至6月19日对子牙河杨柳青西合闸段2个采样点进行了4次采样,对采样点的浮游植物组成、密度、生物量进行调查,对其生物多样性进行评价,并与测定的水化理化参数相结合,分析了各采样点不同时间内的水质状况。结果表明:在子牙河杨柳青西合闸段两个采样点共鉴定出浮游植物8门47种;浮游植物的密度范围在(25.018~322.495)×10~6cell/L之间,生物量在10.36~4 546.95 mg/L之间;研究区域的水质营养等级情况为超富营养型。

天津子牙河浮游植物群落结构特征及水质评价

【目的】研究天津子牙河浮游植物群落结构特征与环境因子关系、丰富水质管理等方面的基础资料。【方法】显微镜下对2020年天津子牙河4个采样点开展冬、春、夏、秋季样品的浮游植物进行定性鉴定和定量计数,计算其生物密度、优势种、生物多样性指数等,并对其水质进行理化分析。【结果】发现浮游植物共7门43种,优势种以硅藻门和蓝藻门为主。各采样点浮游植物密度全年在5.86×10^(7)~40.5×10^(7) ind./L之间。全年水质类别在Ⅲ~Ⅴ类之间。Shannon-Wiener多样性指数(H′)在0.83~2.53之间,Pielou均匀度指数(J′)的在0.25~0.68之间,Margalef丰富度指数(D)在0.30~0.47之间。相关分析结果表明,高锰酸盐指数、化学需氧量和氨氮是影响天津子牙河浮游植物群落变化的主要环境因子。【结论】天津子牙河浮游植物种类组成为硅-蓝藻型,水质状况为良好~中度污染水平,生物多样性指数评价显示水体污染状况为轻污染-重污染水平,说明天津子牙河已经具备水华的内在条件。

基于2级分辨率的流域生态系统格局评价

通过对子牙河流域水资源、土地资源、人口、开发利用、社会经济以及植被状况等资料分析,从宏观和微观2个层次,形成了流域和县市2级分辨率的评价单元,并分别构建子牙河流域生态系统的评价指标体系,采用Bossel评分标准,综合评价流域层面的生态系统演变格局,以及县市层面的生态系统。评价结果显示:近几十年来,子牙河流域生态环境子系统和水资源子系统的评价值呈明显下降趋势,而社会经济子系统的评价值则呈明显上升趋势,生态系统综合评价指标值减小;现状年子牙河流域生态系统格局西北部山区较西南部平原区好,位于流域西北部的五台县生态系统格局最好,位于流域东部的冀州市最差。评价结果基本与实际相符,该研究结论将为流域生态环境的综合治理提供科学依据。

河北省子牙河流域水质变化趋势及影响因子分析

对子牙河流域近年来的水质变化趋势及影响因子进行了分析,结果表明:自实施跨界断面生态补偿机制以来,该流域水质明显好转,河流污染正在从有机污染为主向多因子共同影响的混合型污染过渡。子牙河流域污染的主要原因有水资源量少、产业结构偏重、城镇污水管网建设滞后等。进一步提出了提升环境监管能力、促进产业结构调整、强化污水处理厂升级改造、开展河道综合整治、优化跨界断面生态补偿机制等改善水质的对策。

天津子牙河大桥上部结构安装施工工艺

文章以天津子牙河大桥上部结构安装施工为例,说明自锚式悬索桥上部结构包括塔顶索鞍底板及索鞍安装;主缆施工工艺;吊杆安装的工艺及配套附属件的安装工艺。

基于蒸散发干旱指数的子牙河流域干旱时空变化特征分析

为探究子牙河流域干旱时空分布特征,基于2001—2021年逐月降水和遥感蒸散栅格数据,采用标准化降水蒸散指数(SPEI)和标准化蒸散发亏缺指数(SEDI)表征流域干旱情况,运用Sen斜率估计和Mann-Kendall检验法分析了流域2001—2021年季尺度干旱时空分布及变化趋势,统计了干旱面积、干旱次数、干旱历时和干旱烈度等特征变量。结果表明:SPEI对子牙河流域旱情发生时间、程度和范围识别的准确率更高,2001—2021年流域SPEI呈上升趋势,表现出湿润化态势,冬季SPEI呈下降趋势,表现为干旱化态势,忻州、阳泉市等地存在显著干旱化的区域;流域各季节干旱面积占比呈现波动变化,部分年份出现大范围季节性干旱,夏旱和秋旱干旱面积占比最高,超过90%;忻州和阳泉市部分区域、石家庄市西部区域和衡水市北部区域呈现干旱次数少、历时长、烈度大的特点,邯郸和邢台市部分区域、衡水市南部区域、石家庄市东部区域表现为干旱次数多、历时短、烈度小的特征。