黄河流域水环境问题研究现状、挑战与展望

黄河流域生态保护和高质量发展是国家重大发展战略,保护黄河是事关中华民族伟大复兴和永续发展的千秋大计.近年来,黄河流域水环境质量明显改善,但有限的水资源和脆弱的生态系统使得黄河流域水环境保护仍面临巨大的挑战.科学诊断黄河流域重大水环境问题是新时期治理黄河的前提和关键.本文围绕黄河流域水环境问题诊断这一主题,聚焦黄河流域断面水质改善的核心需求,首先分析黄河流域水环境现状,发现黄河流域整体水质持续向好,但干支流水质改善不同步,流域主要污染指标时空差异显著,中下游和部分支流污染严重;其次梳理国内外相关研究进展和主要挑战,总结断面水质提升所需的核心理论与技术,如水环境承载力评价、污染排放清单构建与水环境模型模拟等方面的应用与发展趋势,发现黄河流域存在气候变化影响下水沙变化大、现有排放清单分辨率不足、水环境模拟缺乏多尺度污染排放-断面水质响应关系研究等问题,难以支撑未来精细化水环境管理.对黄河流域水环境研究的未来发展进行了展望,建议未来在以下几个方面开展进一步研究,包括气候变化下黄河流域水环境承载力研究、黄河流域高分辨率排放清单构建、多尺度污染排放与断面水质响应关系.     

煤电行业建设项目碳排放环境影响评价技术方法研究：以黄河流域为例

煤电行业是黄河流域内二氧化碳和大气污染物排放的主要来源,将煤电行业碳排放影响评价纳入环境影响评价体系,能够有效助推黄河流域实现减污降碳协同增效.本文以煤电行业碳排放主要影响因素为基础,设计了能够涵盖碳排放全过程的评价指标体系,并结合先进技术、标准规范要求等设定差异化评价基准,构建以约束评价为主、兼顾指导性评价的评价方法,并采用评价方法中的核心评价指标碳排放绩效,对黄河流域现役煤电机组和“十四五”期间新增煤电机组进行碳减排潜力分析.结果表明,通过优化项目设计可实现流域内现役煤电机组碳排放量下降12.7%,“十四五”期间新建煤电机组碳排放增量下降27.1%,其中新增煤电机组装机占比较高的内蒙古自治区、陕西省可实现新增煤电机组碳排放分别下降30.7%和23.0%.研究显示,黄河流域内碳减排潜力大,建议针对黄河流域内碳排放绩效水平较差的特点,从燃煤小机组淘汰、低碳清洁燃料替代等方式推动煤电行业综合治理,建立协同技术相关指标数据管理台账,出台火电行业碳排放影响评价指南,为煤电行业新增建设项目减污降碳协同增效提供有力有效的政策工具.     

“双碳”战略背景下沿黄九省份报废光伏组件产生量及其时空分布预测

沿黄九省份是我国风电光伏重点布局区域,科学预测光伏组件的报废量有利于合理布局再生和处置能力,对行业绿色可持续发展和黄河高水平保护具有重要意义.为支撑沿黄九省份报废光伏组件回收和处置能力合理建设和布局,研究采用灰色模型,结合文献收集获得的区域性服役寿命特征,对“双碳”战略背景下2023-2040年沿黄九省份的光伏组件装机量、废物流及其省域分布与时间演化进行预测.结果表明：(1)沿黄九省份光伏组件装机容量2021-2040年呈增长趋势,2030年、2040年新增装机容量在2023年基础上分别增长了5.2倍、18.9倍,但年均增速由前期(2023-2030年)的28.12%降至后期(2031-2040年)的10.65%.(2)常规退役模式下,报废重量呈爆发式增长,其平均增长倍数为6.7,早期退役模式下增速更快,2030年和2040年报废重量分别是常规退役模式的2.32倍和1.91倍.(3)因装机量、服役环境等因素的影响,不同省份之间区域差异呈现显著变化,2030年报废重量排名前三的省份为宁夏回族自治区、内蒙古自治区和青海省,2040年报废重量排名前三的省份变为青海省、甘肃省和内蒙古自治区,占...     

黄河流域工业水资源效率与经济协调发展特征及时空演变

揭示工业水资源效率与工业经济发展的耦合协调特征及时空演变规律,是实现黄河流域生态保护和高质量发展的现实需求.利用考虑非期望产出的超效率EBM模型和基于熵权法的综合评价模型,分别测度黄河流域9省份以及上中下游的工业水资源效率及工业经济发展水平,然后运用耦合协调度模型探究两系统的耦合协调关系,最后通过莫兰指数进行空间自相关分析.结果表明：(1)2010-2019年黄河流域整体工业水资源效率高于工业经济发展水平,皆呈上游<中游<下游的空间递增分布格局,各省份差异显著.(2)两系统处于高级耦合状态,耦合协调度由中等协调进入良好协调阶段;各省份的耦合度和耦合协调度所处阶段不同,且耦合协调度总体存在显著的空间正相关,集聚类型多为高-高集聚和低-低集聚.(3)局部莫兰指数显示,高-高集聚区的具体构成最稳定,始终为山东省、河南省和山西省,使得耦合协调发展水平呈现出“强者恒强”的空间集聚特征.研究显示,黄河流域各区域应发挥比较优势实施差异化、特色化发展策略,通过科技赋能与环境规制提高工业水资源效率和工业经济发展水平;发挥高耦合协调度地区的示范带动作用及空间溢出效应,以区域互联互通互补促进要素...     

黄河流域生态环境问题系统识别与展望

黄河流域是我国重要的生态安全屏障,其生态环境质量对保障流域高质量发展具有十分重要的作用.为进一步提高黄河流域生态保护治理的系统性、科学性和针对性,本文围绕黄河流域水环境、水资源、生态等主要问题进行了系统剖析,提出了加强黄河流域生态保护治理的对策和展望.结果表明：(1)黄河流域近年来水环境质量持续改善,但总体差于全国平均水平;农业农村污染防控压力大,2021年黄河流域农村生活污水治理率为25%,农业源COD、总磷占比超过50%;大量化工企业沿黄分布,工业固体废物、危险废物产生量分别占全国的46.94%、41.35%,流域结构性布局性水环境风险问题较为突出.(2)水资源短缺,2000-2018年多年平均天然河川径流量较1956-2000年减少12.5%,农业用水占比为64.68%,用水效率呈现上游低下、游高的特点,非常规水资源的利用量不足供水量的6%,矿井水和再生水利用有待提高.(3)近20年黄河流域生态脆弱性水平整体呈下降趋势,草地、湖泊、湿地等生态系统局部退化;水土流失面积占流域总面积的32.15%,内蒙古自治区、陕西省、甘肃省和山西省水土流失面积占全流域水土流失总面积的75.85%;...     

基于水质提升的黄河流域城市尺度问题分析及对策研究

党中央、国务院高度重视黄河流域的保护和发展,习近平总书记多次强调黄河流域必须下大力气进行大保护、大治理.《黄河流域生态保护和高质量发展规划纲要》《黄河流域生态环境保护规划》均明确提出了分区分类推进流域环境保护和治理的要求.本文以城市水环境质量提升为目标,结合统计分析、空间建模分析、地理信息可视化等手段,开展黄河流域城市尺度空间管控对策研究.以黄河流域62个城市为研究对象,采用地理信息系统空间分析技术,通过控制单元边界与地级行政区域界线拟合,将《重点流域水生态环境保护规划》划定的黄河流域58个控制单元进一步划分为163个城市控制子单元.分析了各城市水环境质量状况,筛选出流域内水环境问题较为突出的26个城市;从经济社会发展、水资源管理、水土保持、污染防控等4个方面构建了涵盖7项指标的水环境问题症结研判指标体系,通过空间建模分析,结果表明：(1)在经济社会发展方面包头市、西安市、银川市等城市经济社会发展迅速导致环境保护压力较大.(2)在水资源管理方面巴彦淖尔市、白银市、石嘴山市等城市水资源短缺且开发强度较大.(3)在水土保持方面榆林市、定西市、鄂尔多斯市等城市水土流失较为严重.(4)在污染防...     

黄河流域生态状况研究热点迁移与评价方法演变分析

黄河流域是我国重要的生态安全屏障和经济活动区域,其生态环境直接关系到我国西北、华北地区的生态安全和可持续发展.为深入了解黄河流域生态状况研究的发展趋势、研究现状及研究热点,本文基于Web of Science核心合集数据库和中国期刊全文数据库CNKI,检索了1981-2022年有关“黄河流域生态状况”的中英文文献,并对9 400篇文献进行计量分析,据此整理出该研究领域的发展趋势和研究热点,对不同研究区域在研究内容上的差异进行分析.结果表明：黄河流域生态状况研究正处于高速发展阶段,热点研究内容包括生态环境、水资源和水土保持,热点研究对象包括生态系统、植被和水生生物,研究区域涵盖黄河全流域,影响黄河流域生态状况的重点研究因素包括人类活动、环境因子和时空因素.此外,不同研究区域所涉及的影响因素和研究对象具有差异性：从影响因素看,在黄河上、中、下游地区主要关注人类活动的影响,而在黄河三角洲和黄河河口地区重点关注水质和重金属等环境因子,在黄河全流域和黄河源区更注重时空因素的影响;从研究对象看,在黄河源区主要关注草地生态系统,而在黄河上、中、下游以及黄河三角洲地区主要集中在生态系统和植被方面,黄河...     

黄河流域生态系统服务价值时空演化及影响因素

探析生态系统服务价值的外部时空演化及内在影响机制,对理解区域生态系统问题和提升人类生态福祉具有重要意义.基于格网数据,利用当量因子法与归一化植被指数（NDVI）对黄河流域的生态系统服务价值进行测度,分析流域沿线城市生态系统服务价值的时空格局演变,并在利用地理探测器确定主要影响因素的基础上,构建地理加权回归（GWR）模型,探讨各影响因素的空间异质性.结果表明：①2000~2020年黄河流域生态系统服务价值先上升再下降最后上升,呈现“南部高于北部”和“下游低、上中游高”的空间分布格局,且调节服务对流域生态系统服务价值的贡献最大.②地理探测结果表明,各因素的影响程度存在差异,社会因素对黄河流域生态系统服务价值的解释作用最强,经济因素次之,自然因素的解释作用最弱,且上游的高值区主要与河流湖泊有关,中游的高值区主要与山地有关.③GWR模型结果表明,人口密度、土地垦殖率与生态系统服务价值呈负相关,年均降水量呈正相关,作用强度均由东向西递增;单位面积GDP与整体生态系统服务价值呈负相关,但在上游区域呈正相关.     

CLIGEN生成干旱半干旱地区降水相关参数的验证

选用黄河上中游地区无定河流域为中心的15个气象站1959~1999年的降水日值资料,对随机天气发生器CLIGEN在干旱半干旱地区再现降水的能力进行了验证。结果表明:CLIGEN模型较好地模拟了该区域的降水发生概率;很好地再现了年、月、日降水总量平均值,平均相对偏差分别为2.4%、2.4%和2.1%;CLIGEN再现了96.4%的日降水变率、95.9%的月降水变率和84.1%的年降水变率。对年降水变率估计稍差,表明CLIGEN在模拟降水变率方面还有改进的必要。从降水极值看,年降水最大值的平均相对偏差为11.1%,偏差最大的是干旱区的临河站（39.1%）;年降水最小值的平均相对偏差为20.5%,偏差最大的是临河站（-30.7%）;月最大降水量除两站稍低外,其它站平均偏高20.2%;日降水最大值除临河站偏低3.4%外,其余各站平均偏高43.2%。总体上讲,CLIGEN在干旱地区的模拟能力比在半干旱区稍差。鉴于CLI-GEN模拟的极大值绝大部分都偏高,因此利用CLIGEN模型生成的降水资料运行径流和土壤侵蚀模型有高估径流量和土壤侵蚀量的可能,需要进一步利用自计雨量计的资料对CLIGEN生成次降水的参数进行验证,以确保径流和土壤侵蚀预测的精度。     

黄河十八拍(下)——走黄河看水利

我们习惯了居高临下,面对自然界,总是顾左右而言它。毛泽东生前曾说:水利是农业的命脉。细想,水利岂止是农业命脉,还是工业之咽喉,国民经济之瓶颈,更是人赖以生存之要素。