人工干预下河北省淤泥质海岸岸线演变及其环境效应分析

以多期地形图、海图,多时相航空影像图、卫星遥感数据,多年实测数据为主要数据源,综合运用GIS软件室内判读与野外实地调查相结合的技术方法,系统分析了人工干预下河北省淤泥质海岸岸线近50 a(1956～2006年)来演变过程、动因,深入探讨了海岸岸线演变特征及其对周边岸滩产生的环境效应。结果表明:河北省淤泥质海岸岸线演变动因由自然演化转变为人类影响占主导地位;变化类型由以盐田开发为主,演变为盐田、养殖池塘并重,继而以养殖池塘变化占主体,最终为养殖池塘、港口变化为主导;开发热点区域因时间不同而有所差异,南段岸线重点开发区域逐渐南移,而北段岸线则呈现不断西移的特点。黄骅港岸线变化对周边产生的环境效应表现为:改变沿岸流流向,并在航道外形成沿堤流及环流;改变滩面相对平衡状态,航道以北重塑均衡剖面;改变局部流场,近岸区高浓度泥沙沿防波堤两侧向外运动;改变岸滩沉积物类型,北滩粉沙层的规模和粒径均小于南滩。曹妃甸港岸线变化对周边产生的环境效应主要表现为:阻断东西向的浅滩潮流,对曹妃甸外缘潮流系统造成影响;南堡西侧海滩不断淤积、附近海岛、沙坝出现不同程度的淤积。本研究对于合理利用海岸带资源,科学规划海岸带发展方向,实现区域环境和经济的可持续发展具有重要的现实意义。

河北省生态环境质量变化及影响因素分析

生态环境质量评价研究是目前地理学热点研究领域之一。河北省是典型的复杂生态区,资源环境具有多样性和复杂性,且生态问题突出,建立具有层次结构的生态环境评价指标体系,采用层次分析法(AHP)分别对河北省内三个生态区及河北省整体生态环境质量进行度量,结果表明:1)2006—2014年,河北省生态环境质量处于较差水平,但综合得分呈波动上升趋势,生态环境状态逐步好转;2)河北省生态环境质量存在较明显的空间差异,坝上高原区生态环境质量得分较高,山地生态区次之,平原生态区承受生态压力较大,人地相互作用强度较高,生态环境状态最差;3)三个生态区生态环境时间特征明显,从生态系统、自然资源、生物多样性、生物灾害、食物保障度以及社会生态系统六个方面分析了生态环境质量的变化原因。

河北省生态环境质量评价研究

本文以河北省为例探讨了复杂生态区生态环境质量评价方法。评价程序包括生态环境要素质量评价、各生态区生态环境质量评价以及复杂生态区生态环境质量评价等三个层次。评价结果表明:2006～2008年,河北省生态环境质量指数分别为:3.6926、3.6673、3.8452,生态环境质量"较差"。

河北省生态环境安全评价及可持续发展对策

在构建河北省生态环境安全评价指标体系的基础上,根据生态环境安全评价原则,运用层次分析法,结合定性、定量分析对河北省2005—2014年生态环境安全进行评价,分析生态环境安全变化的影响因素。结果表明,2005—2014年河北省生态环境安全指数为3.40~3.68,平均值为3.55,随年份增长呈小幅波动、总体下降趋势;河北省生态环境安全等级为4级,总体处于较安全状态,但存在退化现象,生态环境安全形势严峻;河北省生态环境安全变化是由自然因素和人为因素共同作用,相互影响。

河北省陆域经济发展与海洋环境耦合关系研究

纵观历史,沿海地区一直是经济发展的前沿地带。21世纪以来,世界各国将眼光纷纷投向海洋,一方面,沿海地区依靠海洋资源取得了经济上的快速发展;另一方面,不合理的开发利用也给海洋环境带来了负面影响。因此,寻求两者的协调发展成为人们关注的热点。研究河北省陆域经济与海洋环境的耦合关系旨在了解陆域经济与海洋环境协同发展状况,为合理调整陆域和海洋产业布局,促进资源有效利用及推动沿海经济持续发展提供重要科学依据。在已有研究成果的基础上,以河北省经济和生态环境2001—2013年的相关统计数据为依据,运用主成分分析法对河北省海洋生态环境进行综合评价,运用容量耦合系数模型,计算河北省陆域经济与海洋环境之间的耦合度。分析结果表明:两个系统基本上处于低水平耦合和拮抗两个阶段,即前期河北陆域经济发展水平较低,海洋环境生态系统承载力强,而后期则处于经济快速发展,海洋环境承载力逐渐下降阶段。

七里海泻湖湿地演变过程及其生态环境效应分析

以河北省秦皇岛市昌黎县七里海泻湖湿地为研究区,选取1919～2005年间的4幅地形图和1987年以来的10景landsat TM(ETM)遥感影像为数据源,运用遥感和地理信息系统技术,研究了七里海泻湖湿地近百年的时空演变过程,分析了泻湖湿地演变的影响因素与生态环境效应。结果表明,近百年来,七里海泻湖面积发生明显变化,由1919年的711.1hm2缩减为2005年的279.1hm2;1919年泻湖周边沼泽湿地面积为2263.3hm2,2005年泻湖周边的沼泽湿地已经基本消失;1956年以前,泻湖湿地以自然演变为主,主要受雨量充沛、入湖河流径流量丰富的影响,泻湖水面面积呈逐年增加趋势,1956以后,受流域开发治理工程、围垦和水产养殖等人类活动的影响,泻湖及周边湿地水动力条件发生改变,泻湖周边天然湿地逐渐为人工湿地所代替,泻湖水面面积减小,淤积加重,湿地生态系统受到极大干扰,呈现出生物多样性降低、景观单一化、湿地效应减弱等生态环境恶化的特征。

淤泥质潮滩剖面冲淤演变数值模拟分析--以河北省沧州市为例

为全面剖析淤泥质潮滩变化规律及演变特征,运用修改后的输沙公式建立了淤泥质潮滩演变数值模型。经2000,2007年野外实测数据验证,表明该模型各参数设置准确,较真实地反演了滩涂剖面变化过程,可用于淤泥质潮滩的模拟计算。根据数值模型计算结果得出如下结论:1987—2010年河北省沧州市淤泥质潮滩坡度不断增大,但增长速率变化不大,为0.002×10-3。0m等深线上部坡度逐渐变缓,年均降低0.021×10-3;下部坡度不断变陡,年均增长0.022×10-3。研究区潮滩未达平衡状态,其坡度将进一步变陡。该输沙模型及研究结论对淤泥质潮滩的保护具有重要的理论指导意义,为其科学开发管理提供实际参考依据。

河北省曹妃甸近岸海域春季生态系统健康现状评价

基于2014年5月的现场调查,从水质、底质和生物三个方面构建了曹妃甸近岸生态系统的健康评价指标体系,利用模糊综合评价法评价曹妃甸近岸海域各站点健康水平和综合健康水平。评价结果显示:底质优于水质和生物,综合健康评价结果为亚健康。采用反距离权重(IDW)空间插值法绘制的水质、底质和生物的健康状况空间分布图以及综合健康水平空间分布图。水质、底质和生物的健康水平空间变化趋势差别较大,综合健康分布图反映出研究区西侧比东侧污染更为严重的现状。

河北省县域农田生态系统供给功能的健康评价

引入"生态系统服务功能"理论,构建县域农田生态系统供给功能健康评价指标——农田生产力稳定系数,该指标被定义为:一定时期内(若干年),县域自然生态系统第一性生产力波动系数与县域农田生态系统第一性生产力波动系数的平均比值;并构建了评价指标与人类福利指标(用县域人均耕地纯收入表征)关系模型,作为评价指标的阈值判定方法。通过河北省136个县的实证研究表明,农田生产力稳定系数对农田生产力稳定性和农田生产力高低具有综合性指示作用;人类社会对生态系统反馈影响的忍受界限对评价指标阈值的确定非常关键;1991—2000年和2001—2009年两个阶段中,河北省县域农田生产力稳定系数整体呈上升趋势,空间格局较为一致,农田生产力稳定系数较低、农田供给功能健康状况较差的县域集中分布在冀北生态脆弱地区;农田生态系统供给功能健康状况与县域贫困状况形成紧密的空间耦合关系。

河北省生态保护红线关键区的确定与建议

生态保护红线是国家和区域生态安全的底线,是人居环境与经济社会发展的基本生态保障。生态保护红线关键区是指对保障国家和区域生态安全具有重要作用的关键区域。笔者在生态保护红线相关理论与研究方法的基础上,构建了划定生态保护红线关键区的方法,并划定了河北省生态保护红线关键区,提出了建设管理与保护措施,结果表明,(1)河北省生态保护红线区总面积为47 086.99 km2,占河北省国土面积的24.98%;生态保护红线关键区面积为8 443.34 km2,占红线区的17.93%,占河北省国土面积的4.48%。(2)河北省生态保护红线关键区建设管理与保护措施包括:一是以生态红线区为生态源地,以关键区为战略节点,构建了区域安全格局;二是以生态保护红线管理机制建设为基础,突出关键区域的示范带头作用;三是明确生态保护红线关键区生态保护具体措施;四是与国家重点生态功能县建设进行衔接,形成长效的生态补偿机制。希望能以关键区作为生态保护红线的管理示范区,以点带面,带动整个红线区的管理建设。

河北省年均降水量插值方法比较

以河北省及临近区域120个气象观测站点1971～2000年均降水量数据为基础,选择其中的40个作为检验站点,其余站点分别取80、40、20个作为插值站点,采用局部插值、整体插值、多元线性回归、综合模拟等多种插值模型讨论了降水空间插值问题,主要结论如下:插值站点数、模型类型、模型参数都会影响插值精度。局部插值模型相对误差最小值出现在Spline、IDW模型中,其次为Kridging模型,而整体模型Trend、多元线性回归模型误差均较大,但综合了局部插值模型和统计模型的综合模型一定程度上能改善插值精度及误差分布。河北省80和40个站点的最优插值模型为综合模型,20个站点的最优插值模型为IDW2。

农业旱灾系统恢复性评价思路与方法——以河北省邢台市为例

本文回顾了农业旱灾系统恢复性研究进展,探讨了灌溉农区农业旱灾系统恢复性基本问题,提出了其恢复性评价思路与框架,建立了综合指数评价模型,并以河北省邢台市为例进行了评估。结果表明,在生长季或年际尺度上,自然降水偏少对全市旱情有显著影响,但并不决定最终灾情。旱灾严重程度和系统恢复能力还受到农业资源环境基础、旱灾应对能力及社会经济发展水平等多方面因素影响。持续超采浅层地下水进行灌溉的中部平原地带的县市,农业旱灾系统恢复指数较高;缺水、人均耕地资源不足且经济相对落后的西部山地丘陵地区各县市农业旱灾系统恢复指数较低;在深层地下水超采、地下水漏斗扩展的东部地区,取水能力强,经济承受力较高的县市,农业旱灾系统恢复指数较高,经济落后的县,恢复指数最低。在生长季或年际尺度上,虽然以水资源持续超采进行灌溉,全市旱灾总体恢复能力在提高,但因其忽视了区域水平衡和生态稳定性,所以不具有可持续性。

河北昌黎生态监控区8月份大型底栖动物多样性研究

根据2011-2013年每年8月昌黎生态监控区大型底栖动物监测数据,以Simpson优势度为指标分析了研究区大型底栖动物的物种组成及群落结构年际变化。运用物种多样性指数(H')、均匀度指数(J)、丰富度指数(dMa)深入探究了监控区底栖动物的多样性变化趋势。研究结果显示:1)多毛类、甲壳类、软体类动物是该海域大型底栖动物的主要类群;2)2011-08监控区平均密度为43个/m2,平均生物量为3.14g/m2;2012-08监控区平均密度为41个/m2,平均生物量为3.21g/m2;2013-08监控区平均密度为28.74个/m2,平均生物量为7.72g/m2;3)2013年监控区19个站位多样性指标均值远高于前两年;4)2011-08监控区第一优势种为绒毛细足蟹其Y值为0.029 4;2012-08监控区第一优势种为裸盲蟹其Y值为0.007 3;2013-08监控区第一优势种为长吻沙蚕其Y值为0.007 0。

河北省南大港滨海湿地退化评价

以河北省南大港滨海湿地为研究对象,选取1989,1999,2009,2012年4期遥感影像及1969和1979年两幅分幅地形图为资料,获取南大港滨海湿地利用类型的面积数据。运用RS,GIS技术提取南大港湿地的动态变化信息,分析了影响南大港湿地演变的自然因素和人为因素。利用综合矩阵分析法和基于景观生态学的人为干扰强度模型评判法,定量评估了该湿地的退化程度,探讨了导致湿地退化的主导因素。结果显示:(1)受自然和人为因素的影响,43a间南大港天然湿地面积减少了37.22%,人工湿地面积增加了98.13%,特别是海水养殖场、水库坑塘和盐田等人工湿地的面积显著增加。(2)1969年湿地基本处于自然状态,湿地退化影响因子综合指数较低,1979年以来综合指数显著增加。(3)1969年人类对湿地的干扰程度甚微,1969—1979年人类对南大港滨海湿地的干扰强度为强干扰;1979—2012年人类对湿地的干扰程度尽管增幅不明显,但湿地仍在不断退化。

河北省海洋可持续发展动态评价

以河北省海洋可持续发展为研究对象,采用国内外主流的指标体系评价法,在构建由1个总系统、2个分系统、5个子系统、9个亚子系统和27个指标构成的指标体系基础上,采用由指标层评价法、赋权和系统综合评价法、可持续发展水平判别准则和协调度评价法构成的评价方法体系,开展了1995—2008年河北省海洋可持续发展动态评价。结果表明,评价期内经济发展水平快速提升,结构进一步优化,海洋资源利用效率各项指标持续改善,资源利用的经济效率普遍提高。海洋生物资源密度和滩涂资源密度等重要海洋资源质量状况持续退化。海洋生态除了生物健康指数和风暴潮损失两项指标呈波动性改善外,其他各项指标整体恶化,单位岸线人海水量和赤潮发生频次恶化速率最快,滨海湿地森林覆盖率和单位岸线海水入侵面积恶化速率次之,侵蚀岸线比例恶化速率最慢。总之,评价期内河北省海洋开发处在以资源环境为代价获得经济增长的弱不可持续发展状态,但环境与发展的协调度持续好转,即单位经济发展的环境代价持续减小。

河北省气溶胶标高时空变化及其成因

以2012年河北省20个监测站的MODIS AOD(气溶胶光学厚度)和近地面水平能见度数据为基础,应用Peterson模型和高斯模型,计算气溶胶标高月均值年内变化模型系数;应用全微分近似计算原理,构建了气溶胶标高时空变化的成因模型.结果表明:1全省平均气溶胶标高以夏季最高,为3.298 km;春、秋季次之,分别为2.864和2.284 km;冬季最低,为1.597 km.全省气溶胶标高空间分布以夏季地域差异最显著,最大值为3.193 km;冬季地域差异最小,最大值为1.487 km.2在全省尺度上,大气颗粒物排放强度和大气边界层高度每变化1%时,将会引致气溶胶标高分别变化0.577%和0.143%,二者对气溶胶标高变化的贡献率分别为80.1%和19.9%;在省内6个次级区域尺度上,大气颗粒物排放强度越大的区域,大气边界层高度对气溶胶标高的贡献率越大,如冀中南平原、沧州沿海平原和冀东平原的贡献率分别达到63.7%、57.8%、54.2%;反之则贡献率较低,如冀中平原、冀西北山区和冀东北山区的贡献率则分别仅为45.4%、32.6%、8.6%.

利用产量差距方法进行华北冬小麦产量受气候影响规律的分析——以河北省栾城县为例

为了进一步分析华北气候要素对小麦产量的影响,基于地处华北腹地的中国科学院栾城农业生态系统试验站,采用逐日作物生长动态模型模拟冬小麦生产潜力(Ymp),并计算其与充分灌溉条件下实际产量(Yh)的产量差距(YG),利用相关分析和逐步回归分析,进行Yh、YG与不同时段气候因子的关系分析。结果表明,抽穗前日照时数和各温度因子与YG表现为正相关趋势,而抽穗后日照时数、日较差与YG为负相关趋势。说明生育前期较好的光温条件更多地增加生产潜力,而后期光照、日较差增加可以更好地满足冬小麦旺盛生长的需要,更多地提升冬小麦的实际产量。从实际产量来看,整个小麦发育期多个时段的日照时数和气温日较差对Yh呈正相关的影响趋势,表明生长季较高的光照和日较差条件对冬小麦实际产量有利。几乎整个发育期降水量与YG表现出负相关趋势,但与充分灌溉条件的Yh相关不显著,说明降水对YG的影响主要在于对生产潜力的减少作用。只有6月上旬降水量与YG呈显著正相关,与Yh有较弱负相关,说明接近成熟时降水对充分灌溉条件的小麦产量可能有不利影响。

河北昌黎生态监控区海洋浮游植物多样性变化趋势研究

根据2006-2010年,每年8月河北昌黎生态监控区采集到的浮游植物种类和细胞数量等调查数据,以Simpson优势度为指标分析其物种组成及群落结构的年际变化情况。运用3种多样性指标,即Pielou均匀度指数(J)、Margalef丰富度指数(dM)a和Shannon-Wiener物种多样性指数(H)′分别进行站位分析及均值分析,深入探究浮游植物多样性的年际变化趋势及规律。利用水质综合污染指数(P)对海水环境污染程度进行指标评价。结果显示:5年中浮游植物大都隶属于硅藻和甲藻类,且前者占绝对优势,群落结构较单一,物种数目逐年减少;站位分析中,除个别站位外3种指标的变化趋势均呈逐年波动性减少;均值分析中,J值均处于中等水平,dMa值为波动性下降,H′值则呈逐年降低之趋势,表明浮游植物多样性总体水平逐年下降。同时,P值呈逐年波动性上升趋势,前4年为中度污染,第5年为严重污染。因此,监控区海域生态环境状况每况愈下。针对上述结果,探讨了浮游植物多样性变化的主要原因。对全面掌握海洋浮游植物物种演变,改善海域生态环境现状,实现海洋资源可持续利用和海洋生态系统可持续发展,具有重要的现实意义。

河北省冬小麦生产空间格局及其控制因素

在气候变化与水资源短缺的背景下,华北平原冬小麦生产面临巨大的挑战,明确冬小麦生产的空间格局及其控制因素,可为本区冬小麦的科学规划管理决策和高效生产提供依据。基于河北省各县市2004—2013年冬小麦单位面积产量与农情资料,以主产区（以县市平均冬小麦播种面积大于总播种面积的20%为标准选取）101个县市为基本研究单元,采用系统聚类分析对河北省冬小麦主产区进行区域划分;利用因子分析方法对冬小麦生产要素进行主成分分析,并利用逐步回归分析方法建立冬小麦产量与主要控制因素主成分之间的关系。结果表明,河北省冬小麦主产区分为4个（Ⅰ~Ⅳ）,各区冬小麦产量水平从Ⅰ区向Ⅳ区依次递减,产量变异依次增大,且各区差异均达显著水平（P〈0.05）。冬小麦产量（Y）与化肥因子（F1）、灌溉因子（F3）、年降水量因子（F4）、年降水量下限因子（F5）有显著的线性回归关系（R2=0.685,P〈0.05）,其中F1、F3分别解释了Y的21.7%、37.4%,F4、F5解释了Y的9.4%。据此说明灌溉是影响河北省冬小麦产量区域差异的首要因素,其次是化肥使用量,而年降水量对产量区域差异影响较小。农药因子（F2）的回归效应不显著,说明冬小麦病虫害发生及防治具有区域随机性变化特点,对冬小麦生产的区域差异不形成显著影响。另外,全省冬小麦播种面积比重与产量水平有较好的区域吻合度（R2=0.409,P〈0.05）,说明在现有管理模式下冬小麦区域布局基本合理,只是在东部低平原沿海的极个别低产县的播种面积明显偏高,结合冬小麦对灌溉条件的依赖性,认为这些县市的冬小麦布局需要慎重审视。

基于CLM4.5土壤风蚀模型的河北省土壤释尘量模拟

为了定量评价大气污染物中由于土壤风蚀而形成的PM_(10)释放量,基于美国大气研究中心的CLM4.5土壤风蚀模型,运用遥感数据、地面气象监测数据、陆面数据同化系统数据和陆表特征参量产品数据,建立土壤风蚀释尘量的参数体系,模拟2013年河北省的土壤风蚀粉尘中PM_(10)的释尘量。结果表明:2013年河北省PM_(10)的年释尘通量为1.02 t/hm^2,其中,3月份释尘通量最高,为0.28 t/hm^2,占全年释尘量的27.6%,7月份释尘通量最低,仅占全年的0.2%。春季的释尘通量最高,为0.55 t/hm^2,冬季次之,为0.28 t/hm^2,秋季再次之,为0.18 t/hm^2,夏季的释尘通量最低,为0.015 t/hm^2,呈现明显的春高夏低的季节性变化规律。全省土壤风蚀尘中PM_(10)释尘量区域分布差异明显,释尘量最大的区域是沧州滨海平原和坝上高原,其次是冀东滨海平原和冀西北间山盆地。