Improved ecological development model for lower Yellow River floodplain,China

In this study,a model for the development of the wide floodplain in the lower Yellow River Basin,in China was developed.This model includes flood control schemes using grading criteria,enables sediment deposition in partitioned zones,and allows free exchange between channel runoff and sediment.The wide floodplain located between the main channel and levees is divided into three typical regions:the tender,low,and high floodplains.Different ecological models should be applied when these floodplains are constructed.This paper describes the associated research ideas and methodology,and clarifies several key issues,including sediment prediction and regulation,land planning,land use,and a multi-dimensional framework of safeguard measures for industries on the lower Yellow River floodplain.A refined ecological development model is proposed for the lower Yellow River floodplain,and future work on ecological and sustainable development of the lower floodplain is suggested.To establish a comprehensive system integrating runoff and sediment resource regulation in the Yellow River Basin,future work should focus on runoff and sediment exchange mechanisms in the wandering lower reaches.Furthermore,it is necessary to improve theories on floodplain planning and ecological construction,and these theories should be integrated with the research findings on land development across the lower Yellow River floodplain.©2020 Hohai University.Production and hosting by Elsevier B.V.This is an open access article under the CC BY-NC-ND license(http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/).

黄河流域(山东段)村镇聚落文化景观基因识别指标体系构建

黄河流域(山东段)村镇聚落孕育了丰富独特的文化景观,建立识别指标体系对其文化景观基因进行挖掘整理,对在黄河流域生态保护和高质量发展战略背景下赓续传统文化具有重要意义。结合景观基因理论的研究成果和对国家有关政策法规文件的剖析,在历史景观视角下对黄河流域(山东段)的村镇聚落开展深入的文化景观田野调查、典籍研究等,提出具有针对性的文化景观基因识别指标体系构建逻辑,通过“识别对象—识别因子—识别指标”解析出13项识别因子、40项识别指标,为黄河流域村镇聚落文化景观识别全覆盖提供新的思路与方法。

黄泛平原现存十四古城“城-湖风景”的结构体系与营造方法

【目的】黄河善淤、善决、善徒的水文特性,塑造了黄泛平原古城普遍性的城-湖风景体系,以这类城-湖风景为研究对象,探讨古代水利设施干预水文过程,应对黄河洪涝灾害,进而重塑区域风景的历史经验。【方法】将方志信息挖掘与地理空间分析相结合,研究城-湖风景的形成背景、结构体系与营造方法。【结果】1)分析了城-湖风景的形成背景——即黄泛平原洪涝灾害的根源与特征。2)归纳了城-湖风景的结构体系特征:具有墙、堤、湖、塘、沟的构成要素;呈现外圆内方、城市盆地的空间格局;具备防阻蓄导、兼具产游的功能内涵。3)总结了城-湖风景的营造方法序列——(1)居高傍水,选址定城;(2)顺应水势,围墙筑堤;(3)湖塘渐成,沟渠疏导;(4)逐水而居,四围览胜;(5)湮城为湖,虚实相生。【结论】黄泛平原古城在洪涝灾害与人工水利干预的共同作用下,形成了独特的城-湖风景,其结构体系、营造方法对于当代城市风景的建设、城与水关系的健康发展仍具有重要的参考意义。

银川市黄河滩地土壤性状空间分布特征与肥力质量评价

为阐明银川市黄河滩地土壤性质的空间分布特征,分析不同用地类型(荒地、林地、耕地、退耕地)之间土壤性质的差异,通过均匀取样法实地采集银川市黄河滩地耕层土壤样品92份,采用地统计学和模糊数学法对土壤容重、孔隙度、田间持水量等物理性质和pH、电导率、可溶性盐、有机质、全氮、全磷、全钾、碱解氮、有效磷、速效钾、硝态氮、铵态氮等化学性质的空间分布特征进行了分析和综合评价。结果表明:银川市黄河滩地表层土壤容重在1.07~1.52 g/cm^(3),田间持水量为18.18%~31.16%,总孔隙度介于33.60%~49.83%,毛管孔隙度在26.67%~36.43%,非毛管孔隙度为5.6%~17.00%;土壤均为盐碱土,氮、磷元素含量偏低,其余养分含量处于中等水平;不同用地类型之间,林地的物理特征表现最优,退耕地土壤pH显著高于耕地(P<0.05),电导率、可溶性盐和铵态氮含量均表现为退耕地显著高于其他3种用地类型(P<0.05),全磷含量表现为林地显著低于其他3种用地类型(P<0.05),有效磷含量表现为耕地和退耕地显著高于林地和荒地(P<0.05),其余理化性状差异不显著;田间持水量、总孔隙度和非毛管孔隙度在空间上的分布总体表现为上游偏大、下游偏小,容重、pH、电导率、可溶性盐含量、有效磷含量在空间上的分布特征与之相反,其余理化性状空间分布特征规律性不明显。研究区土壤综合肥力指数(IFI)平均值处于中下水平,土壤pH和无机态氮是土壤质量的制约因子,要改善土壤酸碱度、提高氮素含量才能提高整体土壤质量水平。

“景镇一体”赋能城乡融合:黄河上游唐克镇的创新实践与启示

城乡融合发展是中国式现代化的重要标志,是破除城乡二元结构、拓展高质量发展空间、实现全体人民共同富裕的关键抓手。乡镇则是连接城乡资源要素双向流动的关键节点,是农业转移人口就近就地城镇化的重要载体,也是破除城乡二元体制障碍、推动城乡融合发展的重要支点。唐克镇作为黄河上游的乡镇,坚守生态底线,依托资源禀赋,以旅游业为突破口创造性地提出“景镇一体”模式。唐克镇“景镇一体”模式立足生态保护,提升环境风貌,加强生态宜居建设,引导产业优化,增加群众收入,促进产业兴旺,挖掘传统文化,强化镇区治理,建设和美乡镇,其城乡融合发展实践为黄河上游其他地区实现生态保护和高质量发展提供了有益借鉴。

基于ISODATA空间镶嵌聚类的流域生境质量演变--以河南省黄河流域周边城镇为例

基于空间异质性原理和大量实证研究结果认为,在生境质量评估过程中,使用空间镶嵌分类代替土地利用/覆被分类可以更加完整地捕捉土地空间组分、结构与生态功能差异。以河南省黄河流域周边城镇为研究区,提出以ISODATA聚类为核心的空间镶嵌分类框架,并将分类结果用于InVEST生境质量模型评估过程,最终探讨研究区2000—2020年生境质量演变的整体与样带特征。结果显示:研究区拥有5类支柱性和6类过渡性空间镶嵌类型,各类空间的演变体现出建设用地等扩张对空间镶嵌模式全局的差异性和联动性影响;研究区生境质量整体呈“西北高、中东低”的分布格局,研究期内Ⅲ等生境质量空间大幅减少,Ⅰ、Ⅱ等生境质量空间逐渐增加,过渡性空间在其中起到了重要影响,该影响在自然地理样带和城镇发展样带典型的过渡地段均有所体现。研究结果对黄河流域生物多样性保护和生态系统功能调控具有一定理论与实践价值。

黄河湿地漫滩区特殊地质桩基施工技术研究

在黄河湿地漫滩区特殊地质条件下,桥梁桩基施工无法保证成孔质量。针对此问题,研究分析了桥址区的地质情况,以及钻孔过程容易塌孔、缩颈的原因。在钻孔时采用打设超长钢护筒、清孔采用除砂器等新技术、新工艺,解决了桩基成孔难题。结果表明,对于深厚淤泥砂土地层的桩基施工采用长护筒穿过淤泥层,能有效避免塌孔、缩颈问题,清孔过程增加除砂器,能较快地降低泥浆的含砂率,缩短清孔时间,减小孔底沉渣厚度,达到快速灌注水下混凝土的目的。对于类似地质条件下的桩基施工具有指导作用。

游荡型黄河滩涂植物群落多样性及种间联结性

黄河干流流量季节性变化和小浪底“调水调沙”形成了黄河河南段特殊的游荡型滩涂生态系统,为揭示游荡型黄河滩涂(嫩滩、二滩、高滩和大堤)群落组成和种间关系及群落稳定性规律,于2015年9月至2018年11月,采用典型样方法在郑州黄河湿地自然保护区游荡型黄河滩涂开展群落学调查,利用149个草本层样方分析群落物种组成、多样性、种间联结性和群落稳定性。结果表明:(1)研究区植物共有90科289属445种,其中被子植物87科286属440种,裸子植物2科2属3种;蕨类植物仅见1属2种。(2)不同滩涂生境优势种具有显著差异,且总体狗牙根(Cynodon dactylon)、芦苇(Phragmites australis)和小蓬草(Erigeron canadensis)为优势种,国家二级保护植物野大豆(Glycine soja)呈斑块聚集分布,且为嫩滩和二滩亚优势种。(3)大堤物种多样性各指标取值最大,嫩滩次之,二滩和高滩较小。(4)χ^(2)检验、Jaccard指数、Pearson相关检验和Spearman秩相关检验表明,优势种种对种间联结性不强,各物种间相对独立。(5)二滩总体联结性呈现不显著负关联,其他3种类型均为显著负关联,M. Godron稳定性分析说明群落总体均处于不稳定演替阶段。因此,游荡型黄河滩涂生态系统总体不稳定,河道的游荡多变导致滩涂植物更新频繁,这可为黄河流域生态保护和高质量发展国家战略提供重要基础数据和科学指导。

黄河滩区(河南段)土壤营养状况分析

探明黄河滩区土壤营养状况,以期为黄河滩区经济林的适种性及合理的施肥措施提供参考依据。以河南原阳县滩区土壤为研究对象,测定土壤中大量速效养分氮磷钾,中微量元素交换性钙、交换性镁、有效硫、有效锌、有效铜、有效铁、有效锰、有效硼,及pH、有机质和土壤阳离子交换量含量,分析其土壤质地类型及土壤养分间的相关性。结果表明,黄河滩区土壤质地类型可以分为砂土、壤砂土、砂壤土、壤土、粉壤土和粉土6种;土壤平均pH 8.43,属碱性土壤;土壤有机质、土壤阳离子交换量和大量速效养分氮磷钾含量整体上较缺乏;除有效硼外,其他中微量营养元素含量均较为丰富;相关性分析表明,大多数营养元素间存在显著的相关性,且有机质、全氮、有效磷、速效钾、交换性镁、有效铜、有效铁、有效锰、有效硼、CEC与pH均呈负相关关系,交换性钙、有效硫、有效锌与其他营养成分间相关性较低。黄河滩区(河南段)非常适宜种植经济林,在栽培管理中,应注重增施有机肥,合理搭配有机肥和无机肥的比例;同时通过叶面喷施方式适量补充硼肥,从而达到提质增效的目的。

黄河下游典型滩区土壤重金属污染特征及来源解析

针对黄河滩区土壤重金属污染、来源复杂的问题,该研究以原阳滩区复合污染土壤为例,结合土壤重金属含量空间分布和正定矩阵因子分解(positive matrix factorization,PMF)模型,探讨滩区土壤重金属富集特征及来源。源解析结果表明,原阳滩区土壤重金属污染受工业源、交通源、自然来源、燃煤污染源和农业源影响,农业源占主导,相对贡献率达23.5%,其次为工业源、自然来源、交通源、和燃煤污染源。该研究能够准确解析多金属复合土壤复杂成因,可为黄河滩区多金属复合污染土壤的污染源识别提供参考。

河势特征分界下的黄河滩区周边城镇生境质量与景观格局演变

在黄河流域生态保护和高质量发展战略背景下,加强对黄河滩区生境质量及其驱动机制研究对区域生物多样性保护和生态韧性提升具有重要意义。以黄河滩区沿河城镇为研究区,依据河势特征将其划分为4个河段和14个子研究区,并基于InVEST模型与3类景观格局指数分析论证不同河势特征分界下生境质量与景观格局的时空演变规律。结果表明:(1)生境质量方面,2000—2020年研究区生境质量整体呈下降趋势,各河段生境质量平均值由大到小依次为河口段、弯曲段、游荡段、过渡段;(2)景观格局方面,各河段之间景观破碎度指数波动最小,并随城镇化发展破碎化程度逐渐减弱,连接度与复杂度波动明显,且因河势特征存在差异性变化;(3)生境质量与景观格局相关性方面,多数土地景观格局指数与生境质量显著相关,但关联程度有所下降。相同地类景观格局指数在不同河段内表现出不同甚至反向的互动关系。研究表明,河势特征是黄河滩区生境质量的全局性支撑或限制因素,其作用主要体现为对黄河滩区周边城镇土地空间发展的差异化影响,该影响直接作用于紧邻黄河地带的城镇组团,并间接影响其他区域,在一定程度上左右了城镇发展主向以及土地转化、空间格局的演变规律,最终影响区域生境质量的分布格局。研究结果对黄河滩区重要生态功能区的生境保护与生态系统功能调控具有一定的理论与实践价值。

黄河与运河影响下鲁南传统沿运市镇水适应性空间特征

【目的】鲁南传统沿运市镇的生成、发展与区域水要素密切相关,它们在防洪和水运影响下衍生了典型的水适应性空间特征,解析其中蕴含的生态智慧与运河文化对当今沿运市镇的发展与运河文化的传承有积极作用。【方法】以实地踏勘和文献梳理为基础,辅以空间图解的分析手段,从多座市镇的普适性和单座市镇的典型性2个层次对鲁南传统沿运市镇水适应性表达进行发掘。【结果】分别解析鲁南沿运市镇基于防洪需求的御洪适应性和基于用水需求的亲运适应性,进而从耦合水环境基底、迎合水运红利、契合水运行为3个方面总结沿运市镇所具有的水适应性空间特征。【结论】这种特征是鲁南传统沿运市镇对当地水环境长期适应的结果,是鲁南运河景观风貌的空间表征,也是大运河文化的重要组成部分,对未来鲁南沿运市镇的景观风貌建设与运河文化传承具有借鉴意义。

苏北黄泛平原典型城市天然“海绵体”潜力评价体系

苏北黄泛平原地势平坦,浅部地层结构松散,可储水“海绵体”特征明显。为评价该区域“海绵体”雨水渗储潜力,以南部的江苏宿迁市区为例,在系统分析天然“海绵体”渗储能力主要影响因素的基础上,构建了天然“海绵体”雨水渗储潜力两级评价指标体系,借助层次分析法计算各指标权重,运用MapGIS进行综合评价。结果表明,废黄河漫滩区天然“海绵体”雨水渗储潜力较好,漫滩区以外区域渗储潜力一般或较差。

黄河口地区体育旅游特色小镇建设研究

黄河口地区具有独特的旅游资源与地域优势,体育文化底蕴丰富,且在体育强国建设背景下,全民健身的观念广泛普及,体育旅游小镇的概念也应时而生。文章运用文献资料法和实地调查法等研究方法,对建设黄河口地区体育旅游特色小镇的研究目的、研究进展、开展现状、限制因素展开论述,并提出较为实践路径,为体育旅游小镇的建设提供有益参考,进一步促进“体育+旅游”产业的发展。

维持黄河下游河道与滩区稳定的泥沙处置方案

变化环境下研究提出可以维持黄河下游河道与滩区稳定的泥沙处置方案对黄河下游乃至流域治理具有重要指导作用。通过实测资料分析、数学模型等手段,分析入黄泥沙的时空分布变化,认为三门峡水库建成后的3个水库运用阶段输沙入海是泥沙处置的主导方式,小浪底水库建成后变为以水库拦沙为主导,大型水库是影响泥沙空间分布及河道冲淤的重要因子;黄河年均来沙8亿、6亿、3亿t情景,黄河下游无法实现河道和滩区稳定,拟定了5个泥沙处置方案,通过分析评价得到最优方案,即古贤、桃花峪水+库滩区生态治理方案,建设古贤水库可以基本实现黄河下游50a河床不淤高,滩区生态治理能够消除“二级悬河”,加上桃花峪水库可显著提高滩区防洪标准,综合评价该方案最优。

黄河滩区周边乡村聚落空间分布特征、机制及聚类发展策略

理解黄河滩区周边地理单元内乡村聚落的空间分布特征和机制,有助于滩区周边地域内的乡村差异化管控实施。研究首先借助空间测度指标描述滩区周边地域内的乡村聚落空间集聚性特征,进而使用地理探测器工具分析自然地理环境和社会经济环境对乡村聚落空间分布的解释力,最后借鉴TWINSPAN方法聚类划分乡村聚落。结果表明:黄河滩区周边乡村聚落具有聚集型的空间分布特征,总体呈现出3组集中连片的空间分布形态;乡村聚落空间密度核心呈现明显的“水体导向性”,并在社会经济因素影响下形成了环区域性中心城市分布、区域县级市内部分布、独立分布3种空间关系;基于7项显著相关性变量可在黄河滩区周边地域内耦合聚类出4种乡村聚落类型,可对应集聚提升、城郊融合、特色保护与一般存续等主要发展方向。研究可以为黄河滩区周边乡村聚落聚类发展的政策制定提供直接的空间依据。

黄河中下游地区种植型专业村镇空间格局与扩散机制

运用最近邻指数、核密度估计等方法测度位于黄河中下游的河南和山东两省364个种植型专业村镇集聚程度,使用SVDR模型与引力模型评价和构建种植型专业村镇的适宜分区和扩散网络框架。结果表明:(1)两省种植型专业村镇数量具有一定的差异,整体上呈“鲁多豫少”的分布特征。此外,种植型专业村多分布在河南省,而种植型专业镇多位于山东省。(2)提取出潜在廊道14条,其中包括7条重要扩散廊道、7条一般扩散廊道、9个重要战略点、4个一般战略点。结合“一级潜力区、扩散廊道、战略点”的空间分布特点,提出“一核一带两圈”种植型专业村镇扩散网络发展模式,以提高区域之间的关联性和协同作用,为乡村振兴的稳步推进和黄河中下游农区的高质量发展提供参考。

黄河滩区周边城镇生境质量及景观格局的时空演变

以黄河滩区周边城镇为研究区,基于InVEST模型与6项景观格局指数进行生境质量演变与景观格局的相关性分析,结果表明:(1)生境质量方面,自1980年以来研究区生境质量呈持续下降趋势,冷热点集聚效应明显;(2)景观格局方面,耕地斑块优势程度最强,建设用地斑块破碎化程度最高,林地、草地仅在连接度指数上与之相近,但草地COHESION、AI指数在2000—2010年间大幅度下降;(3)生境质量与景观格局相关性方面,水域LPI、AI等指数与生境质量均呈显著的相关性,耕地、建设用地在LSI、COHESION等方面也表现出突出影响。研究结果对黄河滩区及周边城镇区域重要生态功能区的生境保护具有一定的理论与实践价值。

林龄对毛白杨功能性状和林下土壤理化性质的影响及其耦合关系

为了揭示毛白杨(Populus tomentosa)人工林对环境的适应策略,并为更好地营林提供科学依据,以鲁西黄泛平原区域内10、20、35年生毛白杨人工林为研究对象,测定枝条及叶片功能性状共10个指标,分析毛白杨功能性状随林龄的变化规律,阐明影响功能性状变化的主要指标,辨析功能性状与环境因子之间的关系。结果表明:(1)在不同林龄下,枝条密度变异系数最小,为10.431,叶氮磷比变异系数为94.243,表明叶氮磷比受林龄的影响较大,枝条密度则较为稳定。3个林龄的叶片氮磷比显著低于14,表明毛白杨生长主要受氮限制。(2)随着林龄的增加,土壤环境得到改善,土壤全氮与土壤速效钾都呈增长趋势,土壤容重呈减小趋势,这些变化都有利于毛白杨更好地生长。(3)在各环境因子中,林分密度、土壤速效钾、土壤容重和土壤含水量是显著影响毛白杨人工林生长的环境因子。研究证明,在不同林龄下,毛白杨的功能性状在兼顾生长与环境的变化中表现出较强的适应性,该区域毛白杨生长主要受氮限制,可以适当施以氮肥以利于其生长。