降水与农业种植变化对黄河流域径流影响研究

黄河是我国西北、华北地区重要水源,了解其径流变化特征及成因有着重要意义。论文基于趋势性分析、广义可加模型（GAMLSS）等方法,采用黄河流域近60 a来流量、降水、主要农业种植面积及大型水库资料等数据,通过细化农业小麦生长期与玉米和大豆生长期以及假定不同降水情景,在季节尺度上深入分析了1960—2005年黄河流域气候、农业种植面积等变化对径流的影响。研究结果表明：1）黄河流域5个水文站点小麦生长期与玉米和大豆生长期径流变异点均发生于20世纪80年代中后期和90年代初期,且除花园口站小麦生长期间径流有少部分呈上升趋势外,黄河流域径流整体呈下降趋势,其中,唐乃亥、兰州的小麦生长期、玉米和大豆生长期及龙门、花园口的玉米和大豆生长期趋势均达到了0.05的显著性水平,呈显著下降趋势;2）对比两种降水假设状态,暴雨年的径流始终高于小雨年的径流,因此,降水仍是影响径流的主要因子之一,而农业种植面积变化对径流的影响程度,不仅与降水量的多少有关,还与流量分位数的大小有关,对于唐乃亥站小麦生长期的暴雨年时期,增加农作物种植面积,在低流量分位数时可以增加径流,而在高于0.75分位数时会减小径流,小雨年时期规律相反。该研究结果对变化环境下黄河流域水资源管理与优化配置具有一定理论与现实意义。     

基于因子分析的嫩江重要省界缓冲区水质评价研究

嫩江流域省界缓冲区水质监测与评价,是针对2010年和2015年引起嫩江省界缓冲区水环境质量主要污染物的变化分析,判断主要超标指标为有机生化指标。为进一步明确嫩江缓冲区水质影响关键因子,采用因子分析评价嫩江重要省界缓冲区水质状况。依据因子的荷载矩阵,2010年和2015年的主导因子均累计解释了原始向量80%以上的信息,反映了这两年水环境和污染因子之间的关系。嫩江流域省界缓冲区流域水质状况分析,为今后对嫩江流域水功能区目标管理提供理论支持。     

太湖流域农田生产-畜禽养殖系统氮素流动特征

为应对太湖严峻的水体富营养化现状,从源头上降低面源污染负荷,基于物质流分析法与质量守恒原理,研究了常熟市辛庄镇农田生产-畜禽养殖系统的氮素流动通量、流动效率及环境负荷,并用实测值进行了参数校正. 结果表明:2000—2012年,辛庄镇农田生产子系统的单位面积氮素流动通量呈下降趋势,而畜禽养殖子系统的单位面积氮素流动通量则在42.5~50.9 kg/hm2范围内持续波动. 氮素利用率与氮素循环利用率均较低,氮素环境损失率较高,系统损失的氮素中有54.5%进入周围水体. 2000年以来,作物种植与畜禽养殖对辛庄镇环境氮负荷的贡献率分别在38.8%~50.2%与25.4%~35.8%之间波动. 辛庄镇农田施氮量为310.8 kg/hm2,人畜排泄氮量为61.1 kg/hm2,分别远高于全国平均值(197.2和18.6 kg/hm2). 过量施用化学氮肥与畜禽粪便的大量排放是辛庄镇环境氮负荷加重的主要原因. 辛庄镇高投入高产出的农业生产方式加大了太湖水环境修复的难度. 建议调整作物种植与畜禽养殖结构,推广科学施肥与生态养殖,将农田生产与畜禽养殖结合形成产业链,以此减轻氮素环境负荷.      

澧水流域生态系统服务价值与生态补偿策略

为了协调区域经济发展与生态保护的关系,以澧水流域为研究对象,采用修正的生态系统服务价值系数分析了2001—2013年该区域生态系统服务价值(ESV)的变化情况,并构建灰色模型对2016—2025年生态系统服务价值进行预测,同时综合考虑研究区域经济发展水平,引入生态补偿优先级(ECPS)对不同区域生态补偿的迫切程度进行了量化. 结果表明:①2001—2013年,澧水流域生态系统服务价值从2001年的313.70×108元降至2013年的313.32×108元;GM(1,1)模型预测结果显示,2025年澧水流域生态系统服务价值将降至311.22×108元. ②澧水流域8个县(市/区)的生态系统服务价值和生态补偿优先级存在较大差异,澧水上游(桑植县)和中游(永定区、武陵源区、慈利县、石门县)为整个澧水流域提供了良好的生态服务,属于“生态输出”地区,应该优先得到生态补偿;而下游(澧县、临澧县、津市市)的生态优先级较小,属于“生态消费”地区,应当率先进行生态支付. 研究结果有利于制订合理的生态补偿价格,调节生态保护利益相关者之间的利益关系,有助于当地政府研究制订比较完整的生态补偿政策决策.      

海河流域河流氮污染特征及其演变趋势

收集海河流域重点水功能区主要监测站点2000—2011年总氮(TN)、氨氮(NH+4-N)、硝氮(NO-3-N)、亚硝氮(NO-2-N)指标的历史数据,并且实测2009年350个样点的氮素指标,以探明海河流域河流氮污染特征及其演变趋势.结果表明,海河流域氮污染现状严重,2011年TN、NH+4-N、NO-3-N和NO-2-N的平均浓度分别为7.92、4.25、1.28、0.013 mg·L-1,TN、NH+4-N超地表水V类水质标准现象严重(2.0 mg·L-1),其中海河干流水系、北三河(北运河、潮白河、蓟运河)水系和子牙河水系污染较重.在空间尺度上,海河流域氮污染沿山区-平原方向呈现出明显逐渐上升的变化特征.在时间尺度上,TN与NH+4-N浓度变化均在2005年与2011年出现峰值,TN浓度与NH+4-N、NO-3-N、NO-2-N浓度呈现极显著正相关(p0.01),NH+4-N是海河流域氮污染的主要污染因子.2000—2011年,NH+4-N劣V类(2.0 mg·L-1)站点比例整体上表现为减少趋势,由2000年的28.87%降为2011年的17.56%,劣V类站点NH+4-N浓度均值由2000年的7.91 mg·L-1降为2011年的6.50mg·L-1.在海河流域中,黑龙港运东水系、子牙河水系河流NH+4-N污染较重,各年平均浓度均超过地表水V类水质标准,NH+4-N平均浓度呈现随年份逐渐降低的趋势.在海河流域氮污染整体表现为好转的趋势下,氮污染的现状仍然严峻,需加强控制.     

石羊河流域降水化学特征时空变化及来源浅析

运用相关分析、因子分析、富集因子和HYSPLIT模型对石羊河流域从2013年7月到2014年7月连续收集降水样品的主要离子浓度特征及来源进行了探讨分析,结果表明,Ca~(2+)和Na~+是主要的阳离子,SO_4~(2-)和NO_3~-是主要的阴离子,石羊河流域的主要降水类型为SO_4~(2-)-NO_3~--Ca~(2+);石羊河流域的总离子浓度的季节大小变化顺序为冬季春季秋季夏季,石羊河流域的降水水化学主要受地壳源和人为源的影响;石羊河流域的降水类型分为季风降水、西风降水和混合降水,而混合降水是石羊河流域的主要降水类型,其次为西风降水,最后为季风降水。     

闽江福州段与城市内河表层沉积物重金属污染特征研究

为了探讨城市内河对闽江福州段重金属污染的影响特征,本文对闽江福州段和福州城市主要内河表层沉积物中的Cr、Ni、Cu、Zn、As和Pb 6种重金属元素进行了系统的分析,并采用地累积指数法和潜在生态风险评价法进行污染情况和潜在危险评估.研究结果表明,表层沉积物中重金属Cr、Ni、Cu、Zn、As和Pb含量范围分别为:5.55~131.35、0.74~138.82、2.45~95.84、24.24~609.72、2.82~95.90、13.91~108.45mg·kg~(-1),各重金属含量平均值明显高于福建省土壤环境背景值,但低于国家土壤环境质量Ⅱ类标准值(除As略高于Ⅱ类标准).地累积指数法评价结果表明,表层沉积物中重金属大多为无污染或中污染程度,受人类活动影响强烈.潜在生态风险评价法表明,表层沉积物中重金属Cr、Ni、Cu、Pb和Zn存在轻微潜在风险,As以中等潜在风险为主,总体存在轻微潜在风险.重金属污染物的空间分布与福州市的发展格局相适应,人类活动集中的老城区和工业密集区,是闽江与内河重金属污染物含量相对较高的区域.城市内河汇入闽江后,携带的大量重金属污染物加剧了闽江重金属污染.建议加强对闽江重金属含量较高的晋安河段、光明港段-磨溪河段的污水排放监控.     

Institutional networks and adaptive water governance in the Klamath River Basin,USA

Polycentric networks of formal organizations and informal stakeholder groups, as opposed to centralized institutional hierarchies, can be critically important for strengthening the capacity of governance systems to adapt to unexpected social and biophysical change. Adaptive governance is one type of environmental governance characterized by the emergence of networks that stimulate adaptive capacity through increases in social-learning, communication, trust, public participation and adaptive management. However, detecting and analyzing adaptive governance networks remains elusive, especially given contexts of highly contested resource governance such as large-scale negotiations over water use. Research methods such as social network analysis (SNA) are often infeasible as they necessitate collecting in-depth and politically sensitive personal data from a near-complete set of actors or organizations in a network. Here we present a method for resolving this problem by describing the results of an institutional SNA aimed at characterizing the changing governance network in the Klamath River Basin, USA during a period of contested negotiations over water. Through this research, we forward a method of institutional SNA useful when an individual or egocentric approach to SNA is problematic for political, logistical or financial reasons. We focus our analysis on publically available data signaling changes in formal relationships (statutory, regulatory, contractual) between organizations and stakeholder groups. We find that employing this type of SNA is useful for describing potential and actual transitions in governance that yield increases in adaptive capacity to respond to social and biophysical surprises such as increasing water scarcity and changes in water distribution.     

ESTIMATION OF LONG-TERM DISCHARGE STATISTICS BY REGIONAL ADJUSTMENT1

ABSTRACT: A regional adjustment relationship was developed to estimate long-term (30-year) monthly median discharges from short term (three-year) records. This method differs from traditional approaches in that it is based on site-specific discharge data but does not require correlation of these data with discharges from a single hydrologically similar long-term gage. The method is shown to be statistically robust, and applicable to statistics other than the median.     

河流污染类型优控顺序确定方法及其在海河流域的应用

建立河流污染类型优控顺序方法并将其应用于海河流域,结合海河流域主要河流站点水质监测数据和沉积物分析数据,对各水系河流的耗氧污染、富营养化及沉积物重金属污染状况进行整体评估,确定海河流域河流污染优先控制顺序.结果表明,海河流域有36%河长耗氧污染严重,重污染河流主要分布在黑龙港运东水系、子牙河水系和徒骇马颊河水系,重度污染河长比例分别为100%、54%和68%.重度富营养化河流主要分布在子牙河水系、北三河水系(北运河、潮白河、蓟运河)和徒骇马颊河水系,重度污染河长比例分别为50.0%、52.3%和39.7%;沉积物重金属生态风险普遍较低,子牙河水系、滦河水系和漳卫河水系重度污染河长比例分别为26.5%、21.6%和28.0%.海河流域河流中度以上的耗氧污染、富营养化及重金属污染河长分别为8203 km、6927 km和6733 km,由此确定流域河流污染优控顺序应该是首先关注耗氧污染,然后再控制河流富营养化,最后再治理重金属污染.分水系优控顺序研究表明永定河水系、大清河水系、黑龙港运东水系、子牙河水系和徒骇马颊河水系主要面临耗氧污染问题;北三河水系应首先控制富营养化;滦河水系、海河干流和漳卫河水系应关注沉积物重金属污染.