基于PLUS模型的2030年滹沱河流域山区段生态承载力时空格局多情景预测

为探讨滹沱河流域山区段当前及未来不同发展情景下生态承载力的时空变化,应用植被净初级生产力改进的生态足迹模型测算分析了流域2015—2020年生态承载力的时空格局变化,并借助经过精度验证的PLUS模型对2030年区域自然发展、经济发展及生态保护三种发展情景下的生态承载力时空格局进行预测。结果表明:2015—2030年滹沱河流域山区段单位面积生态承载力整体格局变化不大,但内部空间分异明显,整体呈东南及西北区域单位面积生态承载力高,而东北、西南部区域单位面积生态承载力低的特点。2015—2020年区域生态承载力总量由1.0780×10^(6)bhm^(2)增加到1.0796×10^(6)bhm^(2),呈上升趋势;2030年自然发展和经济发展情景下区域生态承载力总量分别为1.0783×10^(6)、1.0782×10^(6)bhm^(2),与2020年相比呈下降趋势,草地向耕地的转移、林地向建设用地的转移是生态承载力下降的主要原因;2030年生态保护情景下生态承载力总量为1.0802×10^(6)bhm^(2),与2020年相比呈上升趋势,耕地向林地、草地转移是区域生态承载力增加的主要原因。各类用地的生态承载力总量由高到低依次为草地>耕地>林地>建设用地>水域,生态保护情景有益于林地、草地生态承载力总量的增加,经济发展情景有益于耕地和建设用地生态承载力总量的增加,水域生态承载力总量在各种发展情景下变化较小。生态保护情景更有利于未来生态承载力的增加,符合区域未来发展方向。严格控制草地向耕地的转变以及林地向建设用地的转变,继续实施退耕还林、还草生态工程,加强区域废弃矿山生态复垦的力度,将会提高区域未来生态承载力,实现区域生态安全及经济、社会、生态的可持续发展。

基于改进CA-Markov模型的滹沱河流域山区段土地利用变化模拟及预测

以滹沱河流域山区段为研究区域,基于2000、2005、2010年Landsat ETM影像和2015年Landsat OLI影像数据,获取土地利用类型空间分布数据,应用Logistic方法改进的CA-Markov模型对2020、2025年研究区的土地利用格局进行预测和模拟。结果表明:1)2000-2015年,整个研究区以草地为主,而且面积占比呈现不断下降趋势,由41.31%下降至41.07%;建设用地面积增加最快且增速呈现先上升后下降的趋势,土地利用动态度由1.33%增至1.84%后又降至1.64%;耕地和林地面积减少;而未利用地和水域基本保持稳定的趋势;2)2020、2025年耕地面积较2010-2015年有持续增加趋势,土地利用动态度由0.01%上升到0.05%,建设用地面积持续增加但速率下降,林地、草地面积继续减少,林地存在一定程度的退化现象,水域和未利用地面积会出现小幅上升趋势。林业部门应加强对林地资源的管理和保护,政府应加大对废弃工矿用地及村庄的整理复垦力度,补充耕地和林、草地数量,统筹推进山水田林湖草的综合治理,实现区域的可持续发展。

水坝建设对滹沱河流域石家庄段生态环境的影响

在分析大量相关资料的基础上,进行了野外水位观测,并对20世纪70年代、90年代及2002年3个时期的卫星遥感图像数据进行解译,综合研究水坝建设对滹沱河流域石家庄段生态环境的影响。结果表明:由于上游水库的拦截,使下游地表水资源量大幅度减少,分布面积显著萎缩;下游河道径流减少,甚至断流;植被分布面积不断减少,湿地消失,河滩沙化严重,成为当地沙尘的主要物源;水库的拦截和坝基的防渗,截断了下游平原区地下水的补给来源,地下水位因此不断下降,形成区域大漏斗,恶化了地质生态环境,引起地下水资源不断减少。

湘江流域衡阳水口山段水环境健康风险评估

湘江衡阳水口山段的水质状况对区域内、下游居民饮用水安全和湘江流域的污染治理具有重要意义,为了解治理后湘江衡阳水口山段的水环境状况,选取水口山段龙洲、陈家洲、康家溪入湘江口上游500 m及下游1000 m、3000 m沿江断面的水质监测数据,探讨了水体中污染物的分布特征,应用美国环保局(USEPA)推荐的暴露计算方法和健康风险评价模型,首次对水口山段水体中砷、镉、六价铬、镍、锌、铅、铜、氨氮、汞、氟化物等10种典型污染物的健康风险进行评价.结果表明,各断面水体中的Pb均值都超过Ⅲ类水标准,Hg均值都为0.0001 mg·L^(-1),均处于Ⅲ类水标准上限值,仅T3断面水体中的Cd均值超过Ⅲ类水标准,各断面水体中的其它污染物均值都低于Ⅲ类水标准;同一断面不同时期水体中各污染物含量存在差异,其中5月份监测的数据明显偏高;通过超标率发现As、Cd、Pb、Hg为5个断面水样中的主要污染物,水样中As、Cd、Pb、Hg超标的断面分别为1、2、5、5个; T1—T5断面水样中,化学致癌物Cd、As、Cr6+、Ni通过饮水途径引起的成人总致癌风险值分别为9.82×10^(-5)、9.33×10^(-5)、1.45×10^(-4)、1.90×10^(-4)、1.67×10^(-4),均超过了国际辐射防护委员会(ICRP)所推荐的最大可接受水平,且T3—T5断面水样化学致癌物健康风险明显偏大,T1—T5断面饮用水由非致癌物所产生的健康风险数量级为10^(-1)1—10-9,与重金属元素致癌风险相比,其所占个人总健康风险的比例不到10-3,研究区水环境健康风险主要由致癌重金属元素所产生.

黑河中游盆地南部山区地下水对平原区侧向径流补给量的估算

山区地下水对平原区的侧向径流补给量是一个长期争议且悬而未决的难题,这个量在西北内陆干旱盆地,被估算得或很小或很大。在总结前人研究的基础上,采用地质水文地质调查、物探、钻探、抽水试验、地下水动态观测、水化学测试、盆地地下水水位统测和综合研究等技术方法,查明了黑河中游盆地南部山盆交接带的地质构造接触关系、地层岩性接触关系及梨园河口白垩系风化壳含水层结构和水文地质参数。通过山区不同流域等级的地表水与地下水转化关系分析,将山区地下水对平原区侧向径流补给带划分为大中型河流河谷补给段和小微型河流或冲沟群流域构成的浅山带补给段。河谷补给段勘探资料较为丰富,多用达西断面流方法计算;针对浅山带补给段极为缺乏勘探资料的实际,以梨园河口断面径流量为参照,构建了浅山带岩性、汇水区面积、降水量等3个变量的山区地下水对平原区侧向径流补给量的估算方法。估算出黑河中游盆地南部山区浅山带地下水对平原的侧向径流补给量为0.40×10^(8) m^(3)/a,河谷段基岩侧向补给量为0.07×10^(8) m^(3)/a;推算出河谷段第四系地下水补给量为0.30×10^(8) m^(3)/a;3项补给量之和为0.77×10^(8) m^(3)/a,占盆地地下水资源量的3.0%。该研究为西北内陆干旱盆地山区地下水对平原区侧向径流补给量的估算提供了一个可供借鉴的实例。

滹沱河山区径流多尺度变化规律及影响因素研究

径流是反映流域气候及地理环境变化的重要指标,辨析其多尺度变化特征及影响因素,对于认识气候变化背景下流域水文情势变化规律及维护水资源安全具有重要意义。以滹沱河山区小觉流域和冶河流域为例,结合水文和气象数据,应用Mann-Kendall趋势分析、突变检验及Morlet小波函数等方法,分析两流域1960—2018年径流深趋势、突变、周期等多尺度变化特征,并利用相关分析与随机森林模型揭示了气温、降水、潜在蒸散发、叶面积指数对不同时段(汛期、非汛期)月径流深变化的相对重要性。研究结果表明:1960—2018年多年平均尺度上,冶河流域径流深(69.34 mm)大于小觉流域(39.07 mm),两流域年径流深均呈显著下降趋势,且冶河流域的下降速率(13.0 mm/10a)大于小觉流域的下降速率(8.7 mm/10a);在月和季节尺度上,两流域径流深也呈现显著下降趋势,尤其在夏季时段径流深下降趋势最快。小觉流域和冶河流域径流深分别在1981和1979年发生突变,且突变后径流深下降速率较突变前有所减缓,同时极端流量出现频率减少,其中8月份流量减小幅度最大。小觉流域的径流深主周期分别为15、8和5 a,冶河流域的径流深主周期分别为16、10和5 a,在第一主周期的时间尺度上都存在5个丰枯变化周期。对汛期和全年时段进行相关分析和随机森林模型的结果表明,降水是影响流域径流长期变化的主导因子,尤其在汛期时段;在非汛期,叶面积指数是影响径流变化的重要因素。

祁连山大通河河流阶地形成时代及地质意义

祁连山是研究青藏高原隆升与构造变形的关键部位,其中大通河河流阶地是祁连山地区早更新世以来构造隆升和气候变化的载体,厘定大通河河流阶地的形成时代及地质意义对于分析祁连山地区的区域构造和气候环境改变具有重要意义。通过ESR测年技术,并对大通河流域江仓区域的剖面样品实测,获取岩层形成时代数据,分别为(42±4)ka B.P.、(71±5)ka B.P.、(121±12)ka B.P.、(210±20)ka B.P.和(602±60)ka B.P.。根据测年结果,确认剖面为河流相沉积环境,形成时代对应中晚更新世酒泉砾岩和戈壁砾岩时期,表明大通河河流阶地在542~662 ka B.P.之前就已经形成,推测其可能是受到中新世白杨河组之后的盆山运动或早更新世祁连山的褶皱变形影响而形成的。利用测年数据计算抬升速率,从中更新世晚期到晚更新世中期,抬升速率加快,反映了大通河流域的构造运动和气候变化加强,祁连山江仓地区在此期间快速隆升,为青藏高原东北缘以面积和体积扩张的观点提供了新的依据。

生命共同体理念下的浅山沿海地区生态保护修复顶层设计探析——以闽江流域(福州段)为例

国土空间生态保护修复是我国至关重要的战略工程,生命共同体理念是统筹多要素生态保护修复的核心纲领,但是抽象的理念不易对实践工作形成具体化的指导。文章从仿生学的角度解析生命共同体理念的内涵方式,并对生态保护修复实践工作的指导含义进行具体化分析。在此基础上,结合闽江流域(福州段)试点工作实践,从区域生态问题诊断、生态安全格局构建和规划管控方式三方面对生命共同体理念下的生态保护修复顶层设计进行探索,以期为浅山沿海地区的生态保护修复工作提供借鉴。

滹沱河流域山西段生态修复可行性措施研究

分析了滹沱河流域山西段生态环境现状存在主要问题,通过植被恢复和水土保持治理建设、优化水资源配置、河流水系综合整治、加强河源和泉源的保护、进行水污染防治等系列措施的论述,为滹沱河流域山西段生态修复提供科学依据和可行性建议。