沧州市主要大气污染物浓度变化特征及其健康风险评估研究

对沧州市2019-2021年主要大气污染物及空气质量指数进行时间变化分析,采用暴露风险模型对沧州市主要大气污染物进行评价。研究表明沧州市主要大气污染物PM_(10)、PM_(2.5)、NO_(2)、CO、SO_(2)均为冬季或春、冬季浓度最高,夏季浓度最低,O_(3)则趋势相反。污染程度最严重的1月份属于Ⅲ级(轻度污染),其余月份属于Ⅱ级(良)。主要污染物浓度均值对应各年龄段暴露风险值均小于大气污染物暴露风险限值。

大运河沧州段生态服务功能价值评估研究

文中通过评估大运河沧州段生态服务功能的现状,研究分析大运河沧州段提供的生态产品价值及其转化途径,建立了大运河沧州段生态系统服务功能评估体系,包括供给、调节、文化、支持4项功能12项指标。根据联合国千年生态系统评估的分类方法,采用替代工程法、市场价值法、支付意愿法等方法进行价值现状的计算,结果表明,2020年大运河沧州段生态系统服务功能的价值量为413.862亿元。该结果为推进沧州区域生态与经济的可持续发展提供理论支撑。

绿色屋顶降雨径流特性及其结构参数优选试验研究

为研究北方半湿润区绿色屋顶降雨径流特性,探究结构参数变化对其雨水蓄滞效应的影响,为海绵城市绿色新基建提供数据支撑及引导。建立绿色屋顶(坡度0°)、普通屋顶(坡度0°)、坡面屋顶(坡度5°)3种类型屋顶的对照试验,以及基于基质层厚度、基质层、排水层和排水方式结构参数调整的五组绿色屋顶试验,基于实测降雨径流开展监测。研究表明:监测期内,绿色屋顶、普通屋顶、坡面屋顶综合降雨量的平均径流系数分别为0.27、0.50、0.77,绿色屋顶降雨径流削减效应明显。随着降雨强度增大,绿色屋顶产流概率呈逐渐增大趋势,径流总量控制率呈逐渐较小趋势,绿色屋顶对小雨~大雨级别场次降雨蓄滞效应显著。监测期内降雨事件中,绿色屋顶降雨径流系数与降雨总量显著正相关,与前期降雨间隔天数和前期降雨量为弱负相关;绿色屋顶降雨径流控制效率显著降低对应降雨强度临界值为30 mm。绿色屋顶雨水蓄滞效应影响因素显著程度由大到小依次为基质层(超轻量基质层)、排水方式(距底部5 cm排水)、基质层厚度(20 cm)、排水层(陶粒层)。绿色屋顶降雨径流特性及雨水蓄滞效应受到内、外因多因素影响,后续应基于长序列降雨监测期,进一步研究不同结构、不同尺度的绿色屋顶的海绵城市生态效应。

某水电站竖井断层带塌方支护研究

某水电站上部压力竖井在反井溜渣开挖支护过程中,受F25断层带影响围岩破碎并遇季节性地下水量增加,导致大范围塌方,通过一系列模拟计算,确定支护措施,确保了上部压力竖井顺利贯通,支护后对塌方段进行收敛监测,结果显示支护后变形微小稳定,此开挖过程中采取一系列有效安全措施进行总结,对类似工程有一定的参考价值。

苏基克纳里水电站调压竖井无锚支护研究

文中以巴基斯坦苏基克纳里调压竖井为例,探讨竖井Q4类围岩和Q5类围岩的无锚支护形式,即型钢加喷混凝土支护措施在实际工程中的可行性和安全性,利用有限差分软件FLAC3D对该工程开挖支护过程进行三维模型建立及数值分析,并通过计算得到加喷混凝土及型钢的受力状态,取得较好的无锚支护结果。施工期对施工竖井的监测显示,该支护方式安全可靠,施工工序减少,工程投资节省,也为其他类似工程提供了有价值参考。

基于InVEST模型的雄安新区碳储量和生境质量时空变化分析

研究雄安新区生态系统碳储量和生境质量,对生态修复和环境可持续发展有重要意义。基于InVEST模型,首先评价雄安新区碳储量和生境质量两项服务功能,然后将评价结果采用综合指数法进行叠加,进一步评价雄安新区生态系统服务综合重要性。研究结果表明:2005-2020年,雄安新区碳储量和生境质量分布格局基本稳定;不同土地利用类型固碳能力的大小与碳密度值呈现较高的一致性,碳储量最低的是建设用地,最高的是滩地,耕地的碳储量处于中间水平,不同土地利用类型生境质量在整个研究期较为稳定,生境质量高值区大部分集中成片分布于白洋淀区域,部分零星分布于研究区其他地区,水域的生境质量一直维持在较高水平;雄安新区生态系统服务功能综合重要性处于中等水平,白洋淀流域综合重要性水平高于其他区域。

河北省节水型社会建设现状及成效评价研究

贯彻“节水优先”是我国当前及今后一段时期治水管水的指导原则和基本方针。文中通过数据对比、主成分分析法等对河北省节水型社会建设成效及影响因素进行了研究分析,提出了政策建议。研究结果表明,河北省节水成效评价指标现状处于国内中上水平,影响各行业用水的主要因素包括有效灌溉面积、水泥和焦炭产量、住宅房屋竣工面积、建成区绿化覆盖率等。建议应优化调整农作物品种结构,发展高效节水灌溉,调整工业产业结构,淘汰落后产能,建设智慧用水管理平台,提高公众节水意识等。

改进遥感生态指数的宜宾市三江汇合区生态环境评价

城市扩张是宜宾市近年来的主要特征,研究其对生态环境的影响,对城市发展与生态保护具有重要意义。为了更好地评价城市扩张对生态的影响,基于遥感生态指数(remote sensing ecological index,RSEI),构建归一化不透水面和裸土指数替代原有建筑指数作为干度指标,建立了改进型遥感生态指数(improved remote sensing ecological index,IRSEI),耦合对生态具有重要影响的绿度、湿度、温度及改进后的干度指标信息,利用主成分分析法及相关性对IRSEI进行了分析,建立基于IRSEI的宜宾市三江汇合区生态评价模型,对该地区2013—2020年间生态环境做出分析评价。结果表明:IRSEI能够更加精准地反映出干度对生态造成的负面影响,较RSEI在第一主成分分量中能够集中更多有用信息,对城市生态环境质量评测具有更好的适用性。2013年,该区域IRSEI为0.54,生态总体状况一般,原因在于城区扩张严重,破坏了原有植被;2017年,IRSEI为0.67,退耕还林的持续推进以及城区生态的恢复,使得绿度明显上升,因此生态状况较2013年大为好转;2020年,IRSEI为0.63,绿度、湿度以及干度基本与2013年持平,但由于城市扩张带来的热岛效应,温度较2017年有所上升,因此生态水平轻微下降。

基于归一化植被指数的植被覆盖度时空变化研究——以大运河文化带沧州段为例

快速准确评估城市植被覆盖度质量及变化对于城市生态建设和环境保护具有重要作用。研究选择大运河文化带沧州段2010年和2020年Landsat遥感影像,运用归一化植被指数方法对10年间植被覆盖度(FVC)进行了评估和变化分析,结果发现2010-2020年研究区植被覆盖度均值由0.466下降至0.411,其中中、北部地区下降明显。2010-2020年间有28.28%的地区植被覆盖度保持不变,48.24%的地区植被覆盖度减少,23.48%的地区植被覆盖度增加。其中减少部分主要集中在沧州市中心城区、泊头县城区、沧县城区、南皮县城区、青县县城区。通过分析10年间植被覆盖度变化,说明近10年沧州城市化进程不断加快,建筑用地面积不断扩张,整体植被覆盖度降低;高覆盖地区面积略有增加,说明在建设大运河文化带过程中,注重绿色、生态发展模式。

2014-2020大运河沧州段沿线4km土地利用与生态环境耦合协调分析

文中针对大运河沿线土地利用与生态环境交互耦合关系不明确等问题,以大运河沧州段沿线4km范围为研究区,利用2014,2018和2020年3期的土地利用数据和RSEI模型评价的生态环境数据,建立耦合协调度模型评价研究区土地利用与生态环境的关系。结果表明2014-2020年间,大运河沧州段沿线4km范围,主要土地利用类型是耕地和建设用地,两者占比达95%以上,大运河沿线生态空间挤占严重;生态环境质量指数RSEI整体呈降低趋势,降幅达9.5%,林地、草地对生态环境有积极的贡献,建设用地对生态环境有消极贡献;至2020年,土地利用与生态环境的耦合关系表现为极不耦合发展土地利用滞后型,说明土地开发利用与生态环境之间的矛盾进一步加剧,土地的不合理利用对生态环境造成了消极影响。

基于政策工具视角的我国节水政策研究

节水政策是“节水优先”治水思路的具体体现,对大力推进节约用水工作具有重要的指导作用。为分析我国现行主要节水政策的着力点,以《国家节水行动方案》出台的2019年为时间节点,收集整理了47份国家级节水政策,基于政策工具视角,运用NVivo软件对政策文本内容进行量化分析。结果显示:根据词频分析,2019年以来的节水政策仍以“管理”为核心,但更加注重标准体系建设、非农业用水部门以及公众参与;根据作用领域、政策工具、管理手段三方面的单维度及交叉维度分析,我国节水政策存在结构性失衡,面向供水端的政策相对较少,行政手段、综合性政策占比高,政策着力点集中在“综合领域-行政手段”方面。为进一步健全完善节水政策体系,建议加强节水政策的针对性和可操作性,丰富节水激励措施,优化公众参与机制。

基于FFT和小波变换的台风天气GNSSZTD周期特征分析

利用中国内地构造环境监测网络GNSS观测数据,结合台风事件资料,开展台风事件对中国内地地区水汽变化周期影响研究。分析发现,在台风影响下,GNSS天顶对流层延迟(zenith tropospheric delay,ZTD)水汽变化周期与正常天气相比会缩短,同时降水增加。通过与降雨进行对比发现,台风过程中降雨发生之前ZTD会发生较为剧烈的变化,并保持在一个峰值。通过选取台风中心不同距离的GNSS站点进行对比分析发现,台风最先经过的区域站点ZTD产生波动要比之后经过的站点早,且台风先经过区域的降水量比后经过区域的降水量大。本文研究可为台风轨迹预报和气象部门的台风灾害及极端降水等预警提供参考。

顾及PM_(2.5)浓度遥感生态指数模型的沧州市区生态环境质量动态监测分析

针对空气中颗粒物对城市生态环境存在影响,在遥感生态指数的基础上,加入反映颗粒物PM2.5浓度的差值指数(DI),采用主成分分析法耦合绿度、湿度、干度、热度和PM2.5浓度指标,构建新型遥感生态指数RSEI_(new).通过对比RSEI与RSEI_(new)第一主成分贡献率和平均相关度,建立基于RSEI_(new)模型的沧州市区生态评估模型,对该区域2000—2019年生态环境质量进行监测分析.结果表明:RSEI_(new)第一主成分更好的集中了各指标的特征,比RSEI更能综合代表生态质量情况;绿度指标NDVI和湿度指标WET为正值,对生态环境质量起积极作用;干度指标NDBSI、热度指标LST和PM2.5浓度指标DI为负值,对生态环境质量起消极作用,研究区生态质量主要受绿度影响,其次是干度和PM2.5浓度,湿度影响最小;2000—2019年,沧州市区生态环境质量维持在一般水平,整体呈现下降趋势,降幅约8.3%,主要由于市区原有植被被建设用地代替,生态质量变好的区域主要分布在中部,说明积极推进中心城区裸露地块增绿等环境保护工作,改善了中心老城区的环境质量;依据多元线性回归模型预测,未来增加0.159单位的NDVI,减少0.391单位的NDBSI或0.413单位的DI,就会使沧州市区的生态环境质量提高0.1单位,说明增加绿地覆盖是改善沧州市区生态环境的最有效方式.

生物滞留池结构参数优选与试验研究

为研究生物滞留池结构配置、参数选取对鲁中地区雨水蓄滞和净化效果,选取植物种类、土壤配置、过滤层、过滤层粒径4种代表性因素,对选定因素设置3个水平,通过室外正交试验设定9组试验方案,利用极差分析方法对蓄滞及净化效应对应的试验指标参数进行分析,利用TOPSIS多目标分析决策方法得到综合指标,确定显著因素,为结构配置提供方案.雨水蓄滞方面,平均雨水存蓄率达56.08%,平均产流起始时间及平均峰现时间分别为103.94,146.50 min,两者呈正相关关系;水体净化效应方面,对悬浮物(SS)、总磷削减整体效果明显,平均削减率分别达到62.89%和70.86%;对COD削减效果较明显,平均削减率为48.03%,对总氮的削减效果相对较弱,平均削减率为42.56%.构建生物滞留池分类方式,对于选定的弱蓄滞、强过滤型生物滞留池,影响因素中过滤层选择影响最显著,过滤层粒径影响次之,植物种类、土壤配置影响不显著,最佳的结构配置中植物种类为狼尾草;土壤配置为40%栽培土,30%草炭土,30%砂质土;填料为上层30 cm厚石英砂,下层20 cm厚沸石;过滤层粒径选择小粒径.

张承水源涵养区土地利用演变及产水量的响应

密云水库上游流域张承地区作为密云水库的水源涵养区,担负着向北京市提供饮用水源的重要任务,研究其水源供给服务对实现区域高质量发展和保障首都的水生态安全具有重要意义。通过遥感解译分析了张承水源涵养区2000-2019年的土地利用变化情况,在此基础上,基于InVEST产水模型,从空间上定量评估了2000-2019年研究区的产水量分布及变化情况,并借助情景分析探讨产水量变化与土地利用演变之间关系。结果表明:①2000-2019年,研究区土地利用整体呈现耕地面积减少,林地、草地、建设用地不断增加的特点;②2000年、2010年和2019年研究区的总产水量分别为2.61、3.46和2.71亿m3,不同时期的产水量表现出空间异质性,整体变化趋势为产水量由西高东低逐渐变为东高西低;③研究区不同土地利用类型平均产水深度从大到小依次为:建设用地、裸地、水域、耕地、林地、草地,在蒸散系数不变的情况下,土地利用由产水能力低的地类转为产水能力高的地类会造成区域产水量的增加,反之减少。

海绵城市绿色屋顶降雨径流模型构建及建议研究

水文模型的构建及参数敏感性分析是提高绿色屋顶的降雨产流模拟精度的关键步骤,课题组运用HYDRUS-1D计算模拟绿色屋顶削减降雨径流过程,设定初始条件和边界条件,并进行模型率定及参数敏感性分析,结果表明:饱和含水率、参数N值对于海绵城市绿色屋顶的径流特性影响最为明显,是决定产流时间和产流量的主要因素,残留含水率对各种雨强的模拟基本没有影响。研究成果可为海绵城市绿色屋顶降雨径流模型的构建提供针对性参考,为提高模型模拟精度提供技术支撑。

基于“三生空间”的土地利用功能转型与生态环境效应研究——以密云水库上游流域为例

基于“三生空间”国土开发模式,从土地利用功能转型驱动区域生态结构、服务功能改变的角度出发,借助“3S”技术,运用土地利用转移矩阵、生态环境质量指数及土地利用转型生态贡献率等方法,定量分析了2000-2019年间密云水库上游流域河北省西北部张家口、承德地区土地利用变化、转移特征及生态环境效应。结果表明:(1)2000-2019年,研究区土地利用整体呈现农业生产用地面积减少,林草生态用地、城镇/农村生活用地不断增加的特点;(2)生态环境指数整体呈现稳中略增的趋势,从2000年的0.7227增长到2019年的0.7261,生态环境指数相对较高,这得益于研究区得天独厚的林地和草地资源;(3)土地利用转型过程中,同时存在生态环境质量指数改善和恶化两种现象,最终两者相互抵消成增长趋势。研究期间影响生态环境改变的主导因素是草地生态用地、农业生态用地与林地生态用地三者之间的相互转换,2000-2010年间生态环境指数的增长主要贡献来源于草地生态用地和农业生态用地转为林地生态用地,二者贡献率为91.65%;2010-2019年间生态环境质量指数涨幅是前十年的近4倍多,除主导因素外,还得益于期间大量农业生产用地转为草地生态用地,贡献率为31.97%。

大运河文化带建设驱动土地利用变化及其生态效应分析——以沧州段为例

大运河文化带建设驱动土地利用变化及其生态效应分析有利于开展大运河沿线国土空间规划和生态环境保护与修复.选大运河沧州段为研究对象,以2014和2020年Landsat OLI遥感影像为主要数据源,采用新型遥感生态指数模型RSEInew,基于GIS分析土地利用和生态环境质量时空变化特征,在此基础上剖析土地利用变化引发的生态效应.结果表明:2014—2020年间,拓展区、核心区和核心监控区,都是耕地占主导地位、建设用地和水域次之的土地利用格局,土地开发利用程度高,土地利用转移方式还没有明显表现出向景观与生态用地转换的趋势;生态环境质量整体维持在“较差”的水平,除核心区小幅上升1.42%,拓展区和核心监控区分别下降1.16%和8.23%;生态环境质量好的区域主要是林、草地以及植被覆盖较多的耕地,生态环境质量不好的区域主要是建设用地、未利用土地和植被覆盖低的耕地;生态环境质量变化特征与土地利用变化特征一致,建设用地增多对应NDBSI增大,由此引发热度指标LST和PM2.5浓度指标上升,相应的生态环境质量下降;耕地-林地、建设用地-林地、建设用地-耕地土地利用转移方式与生态质量好转显著正相关,Spearman相关系数分别为0.134、0.113、0.103,未利用-建设用地、未利用-耕地、未利用-水域土地利用转移方式与生态质量好转显著负相关,Spearman相关系数分别为-0.135、-0.122、-0.107,未利用土地在研究区现行环境中未得到有效利用.

雄安新区土地利用变化驱动生态系统服务时空变化及权衡/协同分析

理清土地利用变化驱动生态系统服务的时空格局特征及其相互关系,对区域土地管理和生态环境保护措施具有指导意义.以雄安新区为研究对象,分析2005—2020年土地利用空间分布特征的基础上,评估产水量、水质净化和土壤保持3种生态系统服务功能,分析生态系统服务能力在地类和空间上的差异;通过冷热点分析法探查生态系统服务功能的高/低值在空间的聚集情况,评估不同区域服务供给能力;进而采用Pearson相关系数探究雄安新区生态系统服务的权衡/协同关系.2005—2020年,雄安新区主要地类为耕地,占比65%以上,土地利用变化以建设用地占用耕地为主;生态系统P输出量整体下降,产水量、N输出量和土壤保持量均上升,建设用地的产水能力大,水田和水域的产水能力及N/P输出量均比较小,土壤保持能力随建设用地增多导致的不透水面增加而提升;产水量和N/P输出的冷点区分布一致,热点区分布相似,土壤保持服务功能的冷热点与其他两项服务的分布特征存在空间差异;雄安新区3种生态系统服务之间的关系以协同为主,并且呈增强趋势.在雄安新区建设工作中应该重点加强白洋淀流域湿地生态系统保护,提升林、草覆盖率,同时加强不同生态系统服务的时空变化监测及其相互关系评估工作.

农户生计与生态系统服务关系的区域差异及驱动机制——以密云水库上游流域为例

深入揭示生态系统与农户福祉之间的关系,对实现农户差异化管理及区域可持续发展具有重要意义。本研究以密云水库上游流域(包括北京市和河北省的部分区域)为研究区域,基于1754份农户调查问卷数据,通过统计计量方法对比分析了流域内北京市、河北省农户福祉水平(以家庭总收入表示)与生态系统服务依赖性(以生态系统依赖性指数表示)的关系。结果表明:流域内京冀农户生计与生态系统的互作模式均可分为4类,但京冀两地不同模式占比差异较大。北京农户样本中,占比最高的是高福祉-低依赖模式(33.9%),农户人均年收入显著高于河北农户,农户的各项生计资本也较河北省农户高;河北农户中,不提倡的低福祉-高依赖模式仍占比39.1%,对提升农户福祉水平至关重要的人力资本素质、社会资本、金融资本等均显著低于北京农户;河北农户主要依赖农业生产收入(41.2%),对土地的开发利用程度显著较高;相对于北京农户,河北农户的自然资源条件、人力资本素质对农户生计的影响更加显著。保持适当家庭规模、不断提高劳动力教育水平、提高低收入家庭的生态补偿标准是形成农户与生态系统良好互动关系(高福祉-低依赖型)的关键因素。