基于碳储量最大化的流域多目标土地利用分区优化模拟——以广西西江清水河为例

土地利用变化是影响碳固存变化的重要因素,土地利用优化对实现区域碳平衡具有重要作用。以广西西江清水河流域为研究对象,基于2000年、2010年和2020年土地利用数据,通过FLUS-InVEST耦合模型预测2060年清水河流域4种模拟情景(基线情景、耕地保护情景、水域保护情景、高碳储用地保护情景)下土地利用变化与碳储量的时空发展特征;针对高、中、低碳储能力等级区域适宜发展的方向,构建基于碳储量最大化的灰色线性规划模型,优化土地利用数量结构并运用FLUS模型模拟土地利用空间布局;利用Fragstats软件分析流域上、中、下游区域不同土地利用类型的形态格局,探讨其与碳储量的相关性并提出相应的优化策略。结果表明：1)4种模拟情景下,2060年流域碳储量仅在高碳储用地保护情景下稳定提升,其他3种情景都大幅下降;2)基于优化方案,2060年流域内林地、湿地和水域面积增加,建设用地面积稳定增长,草地、耕地面积相对减少且连片耕地保持不变,流域整体碳储量增长达1.32×10⁶ t;3)流域土地利用形态格局影响碳储量,且不同流段存在空间异质性,整体上斑块呈现复杂不规则的形态和较高的聚...     

我国流域水环境保护现状及对策分析

目前,由于受属地管理、利益驱使和治理标准等原因的制约,大量工业废水、生活污水无序排放和农业用水居高不下的情况频发,流域水污染治理往往会陷入“单打独斗”的窘境。针对我国流域水环境现状及现行保护措施的不足,文章提出了相应的治理措施,具体措施以完善流域管理体系为重点,政府加强对水资源的交易权管理与生态补偿,并建立起与之相适应的信息共享机制,在构建流域生态红线体系的基础上,健全社会公众参与的机制。     

基于Landsat多光谱与PALSAR/PALSAR-2数据的汉江流域森林覆盖变化研究

汉江流域是南水北调中线工程的水源地,森林覆盖对于保障水源地生态安全具有重要作用.为监测汉江流域2007～2017年森林变化情况,以Landsat多光谱数据与ALOS(Advanced Land Observation Satellite)雷达遥感数据为基础,在GooSe Earth Engine平台上对数据进行处理分析,根据区域特点,选取9个特征指数,利用随机森林分类算法,提取2007和2017年森林分布,监测汉江流域森林覆盖变化.结果 表明:结合Landsat多光谱数据与ALOS雷达遥感数据的分类精度最高,2007年森林分类整体精度为98.0％,2017年森林分类整体精度为98.6％,精度明显高于单独使用Landsat多光谱数据或ALOS雷达数据的森林分类结果;2007 ～ 2017年十年间汉江流域森林面积增加了5 653.21 km2;森林呈现增多的区域主要分布在河南省的西峡县、南召县和丹江口水库附近,而森林呈现减少的区域在荆门市、十堰市和汉中市附近区域.     

鄱阳湖流域天然劣质地下水中锰富集特征及其健康风险评估

为对鄱阳湖流域的天然劣质地下水进行锰富集研究,对在该流域收集的243组地下水监测数据,应用水文地球化学方法和地理信息系统,分析了地下水中锰的分布特征及富集原理,并结合美国环境保护局(United States Environmental Protection Agency, US EPA)的非致癌健康风险评价模型进行了地下水中锰的健康风险评估。结果表明：(1)研究区地下水类型主要为HCO₃-Ca型和Cl-Ca·Mg型;(2)约有38.2%的区域地下水中锰浓度为0.1～0.4 mg·L^-1,34.7%的区域锰浓度>0.4 mg·L^-1;高浓度锰在山地丘陵和平原区域均有分布,分别受到氧化还原环境控制;(3)鄱阳湖流域范围内高锰地下水分布较为广泛,但对所有成人和绝大部分儿童均不存在非致癌风险,绝大部分区域无需进行额外管控。该研究结果可为鄱阳湖流域的水源地选取和保护提供依据。     

基于PSFR模型的河北省滦河流域生态安全评估

基于PSFR(压力-状态-功能-风险)模型,选取16个分项指标、34个评估指标,建立了4层次指标体系,兼顾流域的整体性与差异性,根据环境特点及功能分区将河北省滦河流域划分为6个评估单元展开生态安全评估。结果表明:整个流域的生态安全水平位于三级到二级之间;潘大水库上游评估单元刚刚达到二级较安全水平;引滦入津、大黑汀下游和青龙河秦皇岛评估单元属于临近二级的三级水平;冀东沿海的秦皇岛和唐山评估单元生态安全指数较低,但均大于50,属于三级一般水平。研究表明,水资源过度开发是各评估单元共有的不安全因素,面源污染严重和生态风险较高也是造成流域生态安全指数不高的重要原因。     

流域绿水管理博弈建模及应用分析

绿水资源表示水循环通过降水渗透入土壤非饱和层并由植物蒸腾或土壤蒸发返回大气层的水汽,是农业作物生产的重要基础,但是通常被传统流域水资源管理所忽视。基于流域水量平衡和蓝水绿水综合思维,将绿水资源纳入流域水资源管理体系。在绿水信贷理念和博弈建模分析框架下,结合SWAT分布式水文模型、多目标优化及情景比较分析,利用绿水管理措施合理优化配置流域蓝水绿水资源,采用绿水生态补偿协调处理上下游利益冲突的博弈问题,探索性地提出了流域绿水管理博弈框架。该框架通过博弈建模可以识别分析流域绿水管理问题的博弈空间、博弈结构和纳什均衡等博弈特征;通过合作博弈约束条件改进的多目标优化,可以计算流域绿水管理情景的绿水补偿标准和帕累托最优收益。将建立的绿水管理博弈框架应用于涟水流域实例研究,NSE、R2、PBIAS、p-factor与r-factor等模拟效果评价和不确定性分析结果表明,涟水流域SWAT分布式水文模型的蓝水绿水模拟均达到可信程度。上下游收益变化、绿水补偿标准与帕累托最优解集等博弈分析结果显示,涟水流域整体社会经济与生态环境收益明显改善,其帕累托最优收益平均增长2.72亿元/a,年均绿水补偿标准折合1.94、1 253.7元/hm²。实例分析表明提出的绿水管理博弈框架在涟水流域具有较好的适用性和可行性。因此,该方法可以为流域蓝水绿水管理试点研究及其绿水补偿标准核定提供相关理论依据和技术参考,具有一定程度的的应用价值和现实意义。     

水生态环境质量评价体系研究

流域水生态环境质量评价体系是为流域环境管理提供基础数据,协助管理者开展流域保护措施的重要技术支持。该文深入剖析了发达国家典型水生态环境质量评价体系,归纳分析了其体系框架、构成特点、方法适用性和借鉴意义。结合前期研究基础,对评价体系的技术内容进行了完善和补充,明确了参照点位的选择原则,补充了评价方法选择的技术路线,提出了增设和实施不同监测计划的方案,最终提出生态环境质量评价技术体系框架。     

海河流域农村生活非点源污染负荷量估算及环境风险分析

分别建立了农村生活污水、生活垃圾和人体粪尿输出系数模型,从省级行政区和水资源三级区2个层面分别估算了海河流域农村生活各类污染物负荷量及比例。2007年,海河流域农村生活非点源污染负荷总量TN322×10^4t·a^-1,TP62×10^4t·a^-1,COD210×10^4t·a^-1。其中,生活污水污染物负荷量TN3×10^4t·a^-1,TP0．36×10^4t·a^-1,COD30×10^4t·a^-1;人体粪尿污染物负荷量TN278×10^4t·a^-1,TP48×10^4t·a^-1,COD180×10^4t·a^-1;生活垃圾污染物负荷量TN41×10^4t·a^-1,TP14×10^4t·a^-1。从各省来看,在农村生活非点源污染负荷总量中,河北省所占比例最大,为57．69％,这是由河北省农村人口数量最多决定的。从水资源三级区来看,在农村生活非点源污染负荷总量中,徒骇马颊河平原所占比例最大,为15．54％;其次是黑龙港及运东平原,占11．57％。在非汛期,农村生活非点源污染的影响微乎其微;在汛期,特别是发生强降雨时,农村生活非点源污染对水体污染构成一定的威胁,尤其以生活垃圾的环境风险最大,这是由目前生活垃圾的处理和堆放方式决定的。