黄河流域典型湿地生态环境需水量研究

运用科克兰(Cocnran)Q检验法,将黄河流域湿地分为河道湿地型、河滨湿地型、河口型3类.基于生态水文学方法,计算了黄河流域典型湿地生态环境需水量,提出了“湿地生态环境需水量计算时应主要关注湿地消耗水量”的观点,并进一步将黄河流域湿地生态环境需水量分为最小、适宜和理想3个等级.计算结果表明,黄河流域湿地最小、适宜、理想生态环境需水量分别为2 0 .3×10 8m3、3 7.6×10 8m3和5 4.9×10 8m3;黄河流域典型湿地与河道重复量为1.9×10 8m3.研究结果显示,要维持湿地基本的生态环境功能,需每年最小向湿地分配水量2 0 .3×10 8m3.为使黄河流域湿地恢复到理想状态的需水量为5 4.9×10 8m3.     

基于生态目标的河道生态环境需水量计算

以生态目标的确定为基础,通过建立目标参数与径流间的关系计算得到河道生态环境需水量.其中生态目标由关键期生态目标和时间变化目标2部分组成.考虑不同功能生态环境需水量间的兼容性,以最高等级为标准确定关键期生态目标.采用河道多年平均天然径流量年内时间变化率作为生态环境需水量时间变化目标.海河流域永定河官厅水库下游河道计算中,以生态、生产需水矛盾最突出的4月生物繁殖初始时期对流速的要求作为关键期生态目标,根据河道断面实测资料确定目标参数与径流间的关系.计算结果表明,最小、适宜以及理想等级年度生态环境需水量分别为1.56×10⁸m³,5.97×10⁸m³和11.02×10⁸m³,分别占河道天然径流量的7.19%,27.51%和50.78%,年内汛期8月及春季生物繁殖期(4月～6月)需水量需分别达到年度总量的20%.     

河口生态环境需水量计算方法研究

提出了河口生态环境需水量的计算方法.计算中考虑了水循环消耗、生物循环消耗、生物栖息地等不同类型需水及其随时间的变化,根据“加和性”和“最大值”原则计算了河口生态环境需水年度总量,以保持河口径流自然状态为目标确定了生态环境需水量年内随时间的变化率.根据“生态环境需水量阈值性”的要求,将计算结果划分为最低、适宜和高3个等级.对海河流域主要河口的计算结果表明,海河口、滦河口和漳卫新河口最低等级生态环境需水量分别为5 97×10 8m3、6 81×10 8m3和4 96×10 8m3.河口径流量的减少将首先影响泥沙的输运,进而改变河口生态系统的盐度平衡     

海河流域河流生态基流量整合计算

以海河流域为对象 ,对河流生态基流量整合计算模型进行了实例研究 ,提出了海河流域生态基流量的整合计算的基本原则 ,即 :分阶段恢复原则、恢复模式原则、等级制原则和时空优化配置原则 .海河流域生态环境恢复对象包括 2 4条河段和 12块湿地 .根据河流生态基流量整合计算模型 ,计算得到海河流域的河流生态基流量 :高方案为 2 12 5 2× 10 8m3·a- 1 ,中方案为 13 1 79× 10 8m3·a- 1 ,低方案为 69 3 2× 10 8m3·a- 1 .并计算 3年内不同月份的生态基流量 .在高中低方案中 ,生态基流量的最大值均在 8月份 ,最小值均在 2月份 ,按照从大至小的顺序依次为 :8月份、7月份、9月份、6月份、10月份、5月份、11月份、4月份、3月份、12月份、1月份、2月份 .建议管理部门首先保证低方案的生态基流量 ,充分关注枯水年份和枯水季节的生态基流量 ,加强监测和管理生态敏感性强的河段、湿地和河口     

黄河流域生态系统特征及下游生态修复实践

根据黄河流域地势、地貌和气候、水文、植被等特点,将流域划分为3个生态区和10个生态亚区,在分析各生态分区特点的基础上,初步识别了黄河流域主要生态环境问题。针对黄河下游存在的频繁断流、水环境恶化、河槽淤积萎缩以及河口三角洲湿地面积萎缩等诸多生态问题,分析了黄河水量调度、调水调沙对黄河下游河道生态修复的作用,介绍了河口生态修复工程实践,并提出了黄河河流生态系统修复的方向与目标。     

从水质水量相结合的角度再论黄河的水资源

建立了流域水资源数量与质量联合评价的方法,发展了可利用水资源量的概念和计算方法,以及水资源功能容量和水资源功能亏缺的概念和计算方法,提出了水环境功能容量和功能亏缺的概念和计算方法.根据黄河流域1997—1999年间主要水文站点逐月的水质监测数据、水文数据及各取水口逐月的取水量数据,对黄河流域的水资源进行了水质水量综合评价.结果表明,在1997、1998和1999年,黄河可利用的水资源总量分别为2 5 5 3 9×10 8m3、3 43 41×10 8m3和3 5 5 44×10 8m3,分别占总天然径流量的80 2 % ,78 2 %和82 0 % .黄河水资源功能容量和亏缺在这3年间的平均值分别为42 3 5 0×10 8m3,78 97×10 8m3.对主要污染指标CODMn来说,黄河的水环境功能容量和功能亏缺在这3年间的平均值分别为2 95 71 5 4kg和199 70kg ;对主要污染指标NH+ 4 N来说,平均值分别为3 774 2 6kg和113 0 8kg .因此,与CODMn相比,NH+ 4 N对黄河可利用水资源总量的影响更大.水资源功能容量和水环境功能容量均分别显著大于水资源功能亏缺和水环境功能亏缺,说明在绝大部分情况下,黄河实际的水质要优于达到水资源功能所要求的水质     

黄河流域植被生态用水过程动态模拟

以黄河流域为例,通过集成RS/GIS 技术,利用生态水文评估工具中模块化生态水文综合管理系统（EcoHAT）对研究区植被生态用水过程进行定量模拟,模拟出该流域20 世纪50年代以来像元尺度上植被生态用水量,得到研究区植被生态用水时空结构差异。结果表明：在年际变化上,20 世纪60 年代和80 年代偏多,而70 年代和90 年代偏少,2000 年生长季植被生态用水量为263.5 mm;年内变化整体与降水变化趋势相一致,最大值集中在6-8 月;从植被类型看,最小是草地,其次为灌丛,最大为林地;从水资源分区上看,最小的是兰河干流区间,伊洛河流域最大。其中,兰河干流区间、河龙干流区间、内流区、湟水流域、龙兰干流区间、龙羊峡以上及洮河流域普遍小于400 mm,汾河流域、黄河下游、泾河流域、北洛河流域、沁河流域、渭河流域、龙三干流区间、三花干流区间及伊洛河流域普遍大于400 mm。     

基于生态保护目标的太子河下游河道生态需水量计算

河流生态需水量计算是进行生态水权分配的一项基础性工作,是生态环境保护和水资源配置的依据.随着社会经济的发展,流域水资源短缺和生态环境问题日益突出.针对太子河下游河段水资源开发利用现状及存在的生态环境问题,在确定生态保护目标的基础上,采用月保证率法和生态水力学法计算下游河道不同等级生态需水量,既可以从各月角度反映河道生态需水是一个与自然径流相适应的过程,又注重水生生物的关键期和生境需求.通过Tennant法验证月保证率法和生态水力学法计算结果可靠,最终确定太子河下游河道最小、适宜和理想等级年生态需水量分别为:5.31×108m3、8.52×108m3和12.17×108m3,而且现状流量可以满足最小生态需水量的要求.     

茅洲河流域地表水与地下水交互关系模拟和污染联合防治

在茅洲河流域地表水与地下水补排关系定性分析的基础上,建立SWAT和SWAT-LUD模型对流域水的循环转化过程进行数值模拟,定量计算地表水与地下水的交互量并估算污染贡献量。结果显示:2017年地下水排泄补给河水水量为1.6×108 m3,携带的NH₃-N、TP和COD总量分别为0.9×104,0.2×104,1.7×104 t,约占河流总污染指标的3%;地表水侧向补给地下水水量为1.0×106 m3,携带的NH₃-N、TP、COD量分别为11,1.1,510 t,约占地下水补给地表水污染指标总量的2%;洪水泛滥区河水入渗补给地下水水量为6.7×106 m3。基于以上研究,建议采取河道底泥清淤、建设交互带渗透式反应墙、河口建闸、交互带水污染预警与监测等工程措施对茅洲河流域地表水与地下水污染进行联合防治。     

黄河流域水污染风险分区

黄河流域生态环境保护和高质量发展已上升为国家战略,对黄河流域开展水污染风险分区评估具有重要的理论和现实意义.现有研究多集中于突发性水污染风险分区,累积性水污染风险分区鲜有案例.本研究以2019年为基准年,基于环境统计数据、 DEM数据、水质监测断面数据和基础地理数据,以1 km×1 km网格为基本单元,采用环境风险场评估法对黄河流域开展突发性和累积性水污染风险分区评估.结果表明：（1）黄河流域突发性高风险区面积为1 349 km²,占比0.2%,突发性较高风险区面积为3 864 km²,占比0.5%;累积性高风险区面积为5 834 km²,占比0.7%;累积性较高风险区面积为25 382 km²,占比3.1%;（2）兰州市、乌海市、巴彦淖尔市、包头市、宝鸡市、济南市和东营市等部分地区突发性、累积性环境风险均较高;（3）从黄河干流两岸分布来看,黄河干流兰州段、白银段、中卫段、乌海段、巴彦淖尔段、郑州段、德州段和东营段等突发性、累积性环境风险均较高.     

Methodology to determine regional water demand for instream flow and its application in the Yellow River Basin

Introduction Instream flow is a generic and widely used term that refers to the water required to protect the structure and function of aquatic ecosystems at some agreed level. Other terms that are sometimes used include “environmental flow” (Arthington…     

流域主体功能优化与黄河水资源再分配

立足流域主体功能优化概念内涵,系统性解析流域各类主体功能目标,基于流域主体功能评价指标体系建立以主体功能优化为目标导向的流域主体功能水资源分配机制,通过遗传算法求解多目标优化模型得到2017年黄河流域9省、自治区的四类水资源分配方案。研究结果表明：（1）流域主体功能实现水资源分配机制,使黄河流域最大可能节水23.01亿m³。（2）流域主体功能水资源分配机制给黄河流域主体功能实现分别带来4344.48亿元的生产功能增量、991.35亿元的生态功能价值增量,可多承载8194.84万人口。（3）减少宁夏和山东的农业用水及内蒙古工业用水分配对黄河流域水资源优化分配至关重要。     

黄河流域土壤侵蚀潜在风险及其转化分析

作者在前期研究中,基于流域最小图斑的划分,提出了土壤侵蚀快速评估方法,并在黄河流域的应用中取得了较满意的效果。论文以黄河流域土壤侵蚀强度的评估结果为基础,评估了流域土壤侵蚀的脆弱性。以抗侵蚀年限表征流域土壤侵蚀潜在危险度,结合土壤侵蚀脆弱性分析了流域土壤侵蚀潜在风险。通过与土壤侵蚀强度的对比,指出在流域水土保持和生态保护中,同时考虑土壤侵蚀强度和水土流失潜在风险才能作出更合理的决策。最后,分析了黄河流域中游土壤侵蚀风险向下游洪水风险的转化关系,指出黄河中游高产沙区土壤侵蚀风险转化为下游更高的洪水风险,在泥沙灾害研究中应关注灾害的链式反应。     

疏勒河中游绿洲生态环境需水时空变化特征研究

以疏勒河流域中游绿洲为研究区,借助统计分析法、RS和GIS技术方法,选择1970、1980、1990、2000和2013年疏勒河中游绿洲Landsat TM/ETM影像解译成果作为中游绿洲生态演变研究的基础资料,分析得出各种生态系统覆盖状况.根据疏勒河中游绿洲生态环境需水特征,建立了基于天然植被、河流、湿地和防治耕地盐碱化的疏勒河中游绿洲生态环境需水定量化模型,并估算了不同时段不同区域流域中游绿洲生态环境需水量,探讨了疏勒河中游绿洲生态环境需水时空变化特征,从而为区域水资源合理配置和生态环境协调发展提供参考依据.通过计算得出了疏勒河中游绿洲1970、1980、1990、2000和2013年天然植被、河流基本生态、河流输沙、河流渗漏补给、水面蒸发、湿地生态和防治耕地盐碱化生态环境需水量,同时得出总生态环境需水量分别为17.94×108、7.51×108、6.92×108、6.63×108、5.52×108m3.1970—2013年疏勒河中游绿洲总生态环境需水量呈现逐渐减少趋势,减少了12.42×108m3.1970—2013年疏勒河中游绿洲总生态环境需水量空间变化特征呈现瓜州敦煌玉门,同时各区域生态环境需水量均呈现减少趋势.     

碳中和目标下黄河流域产业结构对生态环境的影响及展望

黄河流域生态环境本底脆弱,长期以来面临着水资源短缺、土地荒漠化、水土流失等诸多严峻的生态环境问题。黄河流域以矿业、能源和重化工业粗放式开发为主的低端产业结构,对水资源消耗巨大,产生的污染较为严重,对流域生态环境影响大。在碳中和战略目标下,进行产业结构低碳转型和产业升级、加强水资源保护和合理利用、调整农业农村发展模式、平衡区域发展差距已成为黄河流域产业结构调整的重要方向,也是实现黄河流域生态保护和高质量发展战略的必由之路。     

永定河(北京段)水资源、水环境的变迁及流域社会经济发展对其影响

考察了官厅水库和永定河（北京段）1954—2008年水资源及1980—2005年水环境的变迁,并通过Pearson相关分析探讨了流域社会经济发展对永定河（北京段）水资源和水环境的影响.研究结果表明,①官厅水库建成后近50年来水量和出库水量均大幅衰减,例如,官厅水库来水量从1959年的25.56亿m3锐减至2008年的0...     

水文变异条件下的黄河干流生态径流特征及生态效应

黄河流域地表水文过程受气候变化与如水库拦蓄等人类活动的严重影响,发生显著变化,多次出现断流现象。深入理解水文变异条件下的径流特征及生态效应,对于黄河流域水资源管理及水资源可持续开发利用具有重要意义。基于此,论文利用多水文指标研究水文变异过程,结合基于流量历时曲线（FDC）的生态剩余和生态赤字等生态径流指标以及水文变异总体评价指标D_o和DHRAM（Dundee Hydrological Regime Alteration Method）来描述黄河干流大中型水利工程对下游河道水文情势的改变程度,并根据多样性指标SI和IHA（Indicators of Hydrologic Alteration）的拟合关系,进一步分析水文变异的生态效应。研究表明：1）水文情势变异后,FDC整体下移,低于25% FDC流量部分大幅增加,产生生态赤字;2）从上游到下游,降水对各站生态径流指标的影响逐步减小,水库对生态径流指标的影响愈益增大;3）各生态径流指标与大部分IHA指标具有较好的相关关系,能够体现IHA参数的主要信息,可作为衡量黄河流域年和季节径流变化的生态径流指标;4）综合D_o和DHRAM的评价结果,径流过程变异对各站生态风险的影响为：花园口、孙口和利津站为高风险,头道拐和兰州为中等风险,唐乃亥和龙门为低风险;各水文站SI值在20世纪80年代之后均出现下降趋势,其中花园口、孙口和利津3个站的下降幅度较大,生物多样性锐减。     

黄河流域水资源可再生性评价指标体系与评价方法

基于定性分析结果初步建立了黄河流域水资源可再生性评价指标体系,该指标体系共有32个指标,分别反映水资源可再生性的天然、天然-人为复合及社会三大特性。对黄河流域9个行政分区、19个流域二级分区的所有32个指标值进行了获取工作,获取了其中大部分指标值。针对黄河流域的实际资料,利用灰色关联方法与主成分分析方法对定性分析所得的指标体系进行了筛选,最终确定19个指标作为评价指标。同时,探讨了水资源可再生性评价标准的建立问题,建立了以黄河流域资料为基准及以全国资料为基准的两个评价标准,认为在进行实际评价时,应利用以全国资料为基准的评价标准。利用主成分赋权法进行了19个评价指标权重的确定工作。最后利用灰关联分析方法与模糊综合评判法对黄河流域9个行政分区、19个流域二级分区的水资源可再生性进行了评价,总的结论为黄河流域水资源总体上可再生能力较弱,不同行政分区与流域二级分区的水资源可再生能力在弱-中等之间。     

关于“十四五”长江流域水生态环境保护的思考

长江横贯我国东中西部,是我国第一大河,全球第三大河.保护好长江生态环境既是维护区域生态环境安全的基本要求,也是体现国家综合经济实力和扩大全球影响力的必然需求.党的十八大以来,长江流域生态环境保护修复工作成效显著,但在部分区域、领域依然存在突出生态环境问题和治理短板.“十四五”期间,长江流域水生态环境保护工作应以习近平生态文明思想为指引,坚持问题导向、分类施策,坚持源头预防、“三水共治”,在巩固以往好经验、好做法的基础上,认清生态环境保护中长期战略形势,把握好不同区域之间的差异性,以解决人民群众身边的突出水生态环境问题为重点,做好长江流域水生态环境保护顶层设计,推进生态环境治理能力和治理体系现代化,为长江经济带高质量发展打下坚实基础.