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基于多案例分析的黄河流域环境保护与产业协同发展研究
薛伟贤;任涵;黄河流域生态保护和高质量发展重大国家战略的实施迫切要求环境保护与产业协同发展,国内外典型流域的实践经验可为黄河流域环境保护与产业协同发展提供重要现实借鉴。采用多案例比较分析法,从国内外大江大河中选择密西西比河、莱茵河、亚马孙河、尼罗河、长江、珠江作为对比流域(案例),剖析黄河流域与对比流域在环境保护与产业协同发展方面的共性与差异,进而基于对比流域的多元化发展经验和黄河流域禀赋特点及面临的问题提出进一步推动环境保护与产业协同发展的策略。多案例对比分析表明:各对比流域均强调政策法规引导、科技创新应用及数智化监测体系构建的重要性,但黄河流域在这些方面存在明显的不足,且面临水资源严重短缺、产业结构单一、高耗水产业占比大等问题及独特挑战。进一步推动黄河流域环境保护与产业协同发展的策略:健全黄河流域生态环境保护纵横向协同与补偿机制;坚持生态优先、科技创新,推动绿色发展;借助大数据资源,引领流域产业发展的数智化转型;推动流域绿色产业高效发展,形成绿色低碳循环经济体系。
网格尺寸对平原水库溃决洪水数值模拟的影响
余湾;张保虎;綦晓杰;马勇;姜凌宇;戴文鸿;钱伟舜;目前,在运用平面二维水动力模型进行溃坝洪水演进模拟的研究中,对网格尺寸差异造成模拟结果计算偏差的原因缺乏系统研究。为此,总结了网格尺寸改变对模型结果产生影响的主要原因,区分需要对网格尺寸进行考量的模型工况,并表明了考量网格尺寸在溃坝洪水模拟中的必要性。通过建立不同洪水量级、不同网格尺寸的平原水库溃决洪水数值模型,提出网格尺寸变化对模型计算结果产生影响的两个主要来源,并推荐了相应的溃坝洪水模型中网格尺寸的优化方法。
对水网建设高质量发展的若干思考
严登明;王煜;侯凯;刘明君;杨靖;路中;樊新颖;为推动国家水网高质量发展,系统梳理了水网建设的历史演进规律并探寻了未来的优化路径。基于历史节点分析,将水网发展划分为建设初探与奠基期、骨干工程快速发展期、快速发展与重点突破期、综合治水与可持续发展探索期、国家水网战略提出与系统推进期5个阶段,揭示其从单一工程向“纲-目-结”复合系统的演变规律。结果表明:水网建设在治水思路、工程协同性与系统性保障等方面取得显著成效,但仍面临气候变化加剧脆弱性、多目标协同不足、生态累积效应凸显、智慧调控技术瓶颈以及跨区域治理机制不完善等挑战。未来应从优化格局规划、突破关键技术、贯彻生态理念、推进智慧调控和完善体制机制等方面推进水网高质量建设,提升水资源保障能力。
植被混凝土性能及应用研究综述
陈光富;黎煜杰;汪青;植被混凝土因兼具结构强度和植生性能而广泛用于高陡边坡防护、岩质边坡防护、河岸等水利工程防护,在实际应用中协同优化其力学强度、孔隙结构、植物生长的碱度环境、耐久性非常重要。为深化植被混凝土孔隙结构与生态功能深度融合研究、并为提升其应用效果提供参考,在系统梳理植被混凝土性能研究及其工程应用研究成果的基础上,提出植被混凝土应用流程,指出了植被混凝土性能优化面临的主要问题及解决思路:1)强度与孔隙率之间的矛盾,提高孔隙率有利于植物生长但会显著降低强度,解决思路是优化骨料级配和胶凝材料配比、添加纤维等以提高成孔质量和结构强度,研发孔隙结构智能化调控技术等;2)已有降碱技术的时效短、成本高,解决思路是研发pH值敏感型材料、调节剂、低碱浆体材料,微生物矿化固碱,强化后期维护、监测,实施动态降碱等;3)耐久性先天不足,在冻融循环、化学侵蚀环境中易受损,尤其在高寒地区服役寿命短,解决思路是新材料研发与孔隙结构优化,采用地质聚合物和复合微生物、研发抗冻融添加剂和缓释营养矿物掺和料,构建既能避免冻融损害又有利于植物根系生长的孔隙结构等。
黄河三角洲滨海湿地互花米草刈割遥感监测研究
葛鑫桐;赵红萍;张荔枝;于子奇;王柯萌;姜恩淇;武国相;车纯广;张树岩;梁丙臣;互花米草作为外来入侵物种对黄河三角洲滨海湿地的生态环境和生物多样性造成了严重威胁。基于2017—2023年黄河三角洲清水沟流路卫星遥感资料,对互花米草刈割翻耕治理后空间分布、植被覆盖度及物候特征等进行监测和分析,结果表明:刈割翻耕治理后互花米草覆盖范围整体NDVI减小;初次刈割后,潮沟密集处互花米草复发较为严重,而北岸平坦潮滩互花米草治理效果较好,多次刈割翻耕后基本能将互花米草清除,仅在潮沟附近有小规模复发迹象;相较于在互花米草的生长季进行刈割治理,在互花米草还未达到生长峰值时开始刈割治理的效果更好;治理期间,口门附近互花米草随泥沙向海淤积且逐渐向外扩散。
多因子协同作用下河套灌区灌溉用水效率演变模拟
管新建;黄楚雯;黄建强;杨策麟;我国灌溉用水效率偏低,严重制约了农业的可持续与高质量发展。为精准识别节水农业发展中的问题,有必要从驱动机制入手,模拟多元影响因子协同作用下的灌溉用水效率演变规律。为此,以河套灌区为例,在识别关键驱动因素后,融合社会水文学原理与系统动力学方法,构建灌区灌溉用水效率演变模型,模拟了其历史演变过程及未来不同情景下的发展趋势。模型验证表明,它能有效刻画系统内各变量间的反馈关系。模拟结果显示:在中发展方案下,灌区的发展路径最为理想;至2030年,节水灌溉面积比例预计可达99.23%,灌溉用水效率提升至0.416,而灌溉用水量将降至43.693亿m3 ,较2018年下降2.69%。研究表明,所构建的模型是有效的,且中方案更有利于河套灌区灌溉用水效率提升与节水农业持续推进。
十大孔兑生态修复空间区划亟须研究的主要问题
姚文艺;王玲玲;姚京威;十大孔兑是黄河上游10条相邻的一级支流,生态环境要素空间分异性十分突出,开展生态修复空间区划是提升十大孔兑生态修复的系统性与整体效益的重要基础工作。基于多次对十大孔兑实地调查和思考,结合对现有相关研究成果的综述与分析,剖析了十大孔兑生态治理存在的突出问题,提出了十大孔兑生态修复空间区划亟须研究的主要科学问题与关键技术。调研发现,十大孔兑生态环境虽然经多年治理得到了一定改善,但是仍存在治理不系统、治理措施单一、缺乏新技术应用和系统性生态修复空间区划等问题;亟须研究解决的主要问题包括风水复合侵蚀时空分布规律及其发生机制、生态功能空间分异特征、多相复合洪水泥沙传输过程及高含沙洪水来源空间分布特征、林草植被生态修复空间适宜性辨识、基于多目标协同的十大孔兑生态修复空间区划方法等。从十大孔兑生态要素空间分异性突出的特点出发,以景观格局与生态过程的多尺度、多维度耦合的技术思想为指导,明确十大孔兑生态保护和修复的重点区域,根据生态适宜性精准施策,推动十大孔兑系统性、整体性、综合性的空间生态修复,对筑牢黄河流域生态安全屏障具有重大意义。
基于EPIC模型修正的黄土高塬沟壑区土壤可蚀性因子研究
郑嘉莺;靳琪;王博雅;罗丽芳;王婷婷;李超;段金贵;土壤可蚀性因子(K)已成为我国水土流失动态监测、土壤流失量估算、水土流失治理效果评价等的重要参数,其值计算的本地化有利于提升水土流失动态监测精度。以位于董志塬核心区域的庆阳市西峰区为研究区,基于35个采样点实测数据、EPIC模型和张科利修正公式计算黄土高塬沟壑区土壤可蚀性因子值,采用参数最优地理探测器(OPGD)分析土壤可蚀性主要影响因子,结果表明:1)黄土高塬沟壑区土壤侵蚀因子值为0.015 2～0.017 8 t·hm2·h/(MJ·mm·hm2 ),从空间上看,研究区土壤侵蚀因子高值区(K≥0.016 8)呈不规则条带状集中分布于沟壑区和被沟头包围的残塬区,低值区(K<0.016 8)集中分布于平坦塬面较大的区域;2)黄土高塬沟壑区土壤可蚀性受多种因子的影响,各因子的交互作用显著大于单因子作用,在各种影响因子中土壤理化性质指标尤其砂粒含量和有机碳含量是土壤可蚀性的主要影响因子。
气候变化下能源转型路径与流域生态治理协同机制探讨
张红武;全球气温持续攀升、极端天气频发,气候变化已成为全球性紧迫挑战。在全球气候治理转向“行动落实”的背景下,结合第30届联合国气候变化大会(COP30)中国角边会的专题发言内容和流域生态治理经验,探讨能源转型路径与流域生态治理协同机制。研究表明,气候变化加剧了全球能源安全与流域生态系统的双重挑战,能源转型与生态治理的协同推进成为实现绿色低碳发展、保障生态安全的核心路径;降低能耗是能源转型最经济可行的选择,多能互补为流域能源转型提供创新方向,水力发电作为成熟可再生能源,在调峰支撑、保障供电稳定方面作用显著,尤其“水少沙多”的黄河已建、在建和拟建的水利枢纽,对于全河水沙调控作用巨大,在入河沙量大幅度减少的现状下,水力发电、生态保护和水资源优化配置的功效将更大;以湍流研究为例,基于“涡团模式”推导的流速分布公式可跨界应用于水利、风沙治理、航空发动机能耗优化等领域,印证基础研究突破对应用研究和技术研发落地的支撑作用;能源转型与流域生态治理目标同向,二者融合催生的生态经济可通过资本杠杆实现生态保护与经济发展双赢。最后指出,能源转型需构建从基础研究到系统治理的全链条协同体系,强化创新源头、激活能效市场,还应有推动发展模式转型的政策保证。
黄土丘陵区遥感植被指数地形校正研究
海弘鑫;程春晓;王志慧;胡青峰;刘杨;遥感植被指数因受地形效应影响而产生失真的问题在地形变化剧烈的黄土高原黄土丘陵区较为突出,为了获取植被生长状况的真实信息,须消除遥感影像中的地形效应即进行地形校正。以黄土丘陵区完全比值型、非完全比值型、非比值型植被指数(NDVI、EVI、GVI)为研究对象,采用SCS+C校正模型对局地太阳入射角造成的地形效应、地形效应造成的同地类光谱变异、坡向引起的植被指数异常进行地形校正,考察地形校正对3种植被指数的改善效果,并分析了地形校正前后各种植被指数与地形因子(高程、坡度、坡向等)、实测叶面积指数的相关性。结果表明:1)在3种植被指数中,GVI受地形效应影响较小,EVI和NDVI受地形效应影响相对较大,在相关研究中采用EVI与NDVI时须进行地形校正;2)地形校正后,3种植被指数随地形因子而变的规律性、与实测叶面积指数的相关性均有所增强;3)采用SCS+C校正模型进行地形校正是可行、有效的,对3种植被指数的地形校正效果大小为EVI>NDVI>GVI。