黄河流域城市群与产业转型发展

黄河流域生态保护与高质量发展是国家重大战略之一。城市群和产业转型发展是实现黄河流域生态保护与高质量发展的内在要求和根本保障,揭示流域尺度城市群发展与产业转型升级的路径对指导黄河流域高质量发展意义重大。为此,本文聚焦“城市群和产业转型发展”,联合来自中国科学院地理科学与资源研究所、中国社会科学院生态文明研究所、黄河水利科学研究院、首都经济贸易大学、北京大学、河南大学等单位的专家学者,从生态保护、资源配置、动态演化、空间结构、整合调控等视角,探讨黄河流域城市群与产业转型发展的重要议题,以求服务于黄河流域生态保护与高质量发展的国家重大战略实施。核心观点如下：识别水资源、城市群和产业发展的关系是促进产业转型和城市转型协同、经济转型和社会转型并进的关键;分析流域生态保护和高质量发展复杂耦合与动力演化机制对于实现流域高质量发展意义重大;揭示黄河流域典型城市群和产业空间演变机理,构建城市群与产业转型发展空间一体化目标与模式,是促进黄河流域的高质量发展的有效途径;在全球化和能源革命导致贸易不确定性增加、社会经济与生态环境关系复杂、“双循环”的新发展格局构建背景下,黄河流域“城市群和产业转型发展”亟需更全面的整合调控机制。     

沉湖钻孔沉积物中微生物脂肪酸特征与意义

利用微生物脂肪酸甲酯分析技术研究了江汉平原沉湖湖心滩G1与湖岸G2两沉积柱中微生物群落结构的垂直分布特征及其环境指示意义.结果表明：微生物脂肪酸含量与特征脂肪酸分布特征在浅层（<5m）波动较大,且与深层（5~20m）差异明显;好氧细菌、一般厌氧细菌与革兰氏阳性菌占主要优势,其相对丰度高出深层约一倍.G1位点偏还原环境,其硫酸盐还原菌及其他厌氧细菌的相对丰度与环境胁迫压力（Trans/Cis）均高于G2;与溶氧相关的环境因子,如粒径、深度等是影响其微生物群落组成的关键因子.G2位点水动力条件较强,脂肪酸总量与好氧微生物的相对优势均高于G1,而深层沉积物中总氮、N/P偏低,微生物群落组成主要受碳氮营养源,特别是氮含量的影响.为评估人类活动带来的氮磷污染对湖泊深层微生物的影响提供新的认识.     

黑龙江省穆棱河流域鱼类物种多样性研究

2015年5月、7月及10月对穆棱河流域的鱼类种类和分布进行了野外调查,设置鱼类采样点28个.确定穆棱河水域共有鱼类46种,隶属于5目11科,其中鲤形目,有31种,占鱼类总种数的68.89%;其次是鲑形目,含有5种;鲶形目和鲈形目均含4种;而七鳃鳗目仅含一种.穆棱河流域的全年平均综合污染指数、鱼类物种多样性指数Shannon-Wiener、Pielou均匀度指数及Margalef丰富度指数分别为I=1.10、H'=1.97、J'=0.36、D=1.16.穆棱河水质全年整体呈现中污或重污.典范对应分析结果表明,三个季节影响鱼类物种的水环境因子各不相同,春季pH值、COD_Mn、DO、Fe³⁺、TN、ORP;夏季Fe³⁺、ORP、TN、pH值、TD;秋季WT、NO₂^--N、COND、NO₃^--N.     

泥沙灾害链及其在灾害过程规律研究中的应用

泥沙灾害是地球表层的主要灾害之一.泥沙灾害具有链锁式反应机制,在一定条件下构成泥沙灾害链.阐述了泥沙灾害链的概念、特点及类型,并以黄河与长江流域的泥沙灾害为例,对其链式特征进行了深入分析.研究表明,泥沙灾害链是泥沙灾害过程的主要表现形式之一,反映了泥沙灾害中隐含的渐发特征和强次生灾害特征,泥沙灾害链是研究泥沙灾害过程规律和特征的重要基础.     

鄱阳湖流域生态环境动态评估及驱动因子分析

鄱阳湖流域生态环境是我国南方地区生态文明建设的重要组成部分.基于Landsat卫星遥感影像,利用主成分分析方法构建遥感生态指数(RSEI)作为生态环境质量评价指标,引入地理探测器模型定量剖析不同影响因素对生态环境空间分异性的影响,分析鄱阳湖流域1990～2020年生态环境质量变化及不同驱动因子的影响程度.结果表明：(1)流域内生态环境质量存在明显的区域性差异,生态质量等级为差和较差地区主要分布在流域中北部的低海拔平原与台地,质量等级为优和良地区主要分布在流域西南部的丘陵山地区域;(2)近30年鄱阳湖流域生态环境整体呈改善趋势,改善地区主要位于低海拔平原区域;(3)人口密度是鄱阳湖流域生态环境质量变化中驱动力最大的影响因子,与城市化发展密切相关的夜间灯光指数因子q值多年来呈升高趋势,鄱阳湖流域生态环境质量受城市化发展的影响越来越大.结果可为鄱阳湖流域生态环境保护工作提供理论依据.     

基于CMIP5模式数据渭河流域近200年来径流变化

基于CMIP5模式输出的1850—2005年渭河流域17个站点的径流模数数据,采用线性回归、变差系数、小波分析及Mann-Kendall检验方法,分析了渭河流域径流时空变化特征,探讨了径流变化的原因。结果表明：渭河流域径流的空间分布为西南高东北低,最大值位于渭源、武山区域,最小值位于下游支流的洛河区域。年径流表现出波动变化,1850—1896年、1929—1939年、1968—1984年径流呈上升趋势,1896—1929年、1939—1968年、1984—2005年呈下降趋势,年平均径流趋势率为?0.004 L?(km²?s) ^?1?(10a) ^?1。春、夏、秋、冬径流趋势率分别为?0.002 L?(km²·s) ^?1?(10a) ^?1、0.022 L?(km²?s) ^?1?(10a) ^?1、?0.033 L?(km²?s) ^?1?(10a) ^?1、?0.004 L?(km²?s) ^?1?(10a) ^?1。渭河流域支流径流变率较大,干流变率较小,支流径流变率依次为北洛河＞石川河＞泾河＞漆水河＞千河＞葫芦河＞散渡河。年平均径流在1871年、1908年、1984年、1990年发生突变,而且具有4—6 a,8—10 a,15—20 a,25—35 a,85—95 a,110—120 a的显著周期。相关分析表明：气温、蒸发量与径流为反相关,降水与径流为正相关,土地利用及人类活动对径流也有一定影响。这些研究为认识过去长时期径流变化规律,以及渭河流域水生态环境管理提供了依据,对比较不同资料径流研究也提供了参考。     

1980~2015年长江流域净人为氮输入与河流氮输出动态特征

为推进长江氮污染的精准防治,分析了 1980～2015年的净人为氮输入量(net anthropogenic nitrogen inputs,NANI)和大通站河流可溶性无机氮(DIN)输出通量的年际动态变化特征,构建了定量描述两者之间动态响应关系的多元回归模型,识别了河流DIN来源组成.结果表明,1980～2015年期间,长江流域NANI(以N计)从1980年的4 166 kg·(km2·a)-1持续增加至2015年的8 571 kg·(km2·a)-1,人口密度和畜禽养殖密度增加是NANI快速增加的主要原因.化肥氮和净食物/饲料氮输入是NANI的主要来源,69％的NANI进入农林地(NANIN),31％的NANI进入人居地(NANIP).长江DIN输出通量(以N计)由1980年的455 kg·(km2·a)-l持续增加到了 2015年的1 811 kg·(km2·a)-1.长江DIN输出通量的时间变化不仅与NANI及其组分密切相关,而且受到遗留氮库和建坝库容的影响.基于NANIN、NANIp和建库容量的多元非线性回归模型能解释长江DIN输出通量92％的时间变异性.该模型估算结果显示当年NANI、遗留氮库和自然背景源对长江DIN输出通量的36 a平均贡献率分别为58％、36％和6％.因此,加强NANI和遗留氮协同管理是有效控制长江氮污染的关键.     

固城湖退圩还湖区沉积物重金属特征及生态风险评价

为探讨退圩还湖对固城湖表层沉积物重金属污染特征、空间分布和生态风险的影响,对退圩区和湖区表层沉积物重金属（Fe、Mn、As、Zn、Cr、Co、Ni、Cu、Cd和Pb）含量进行对比分析,采用地累积指数法和潜在生态风险指数法评价沉积物重金属污染现状和潜在生态风险程度,利用相关性和聚类分析法解析重金属主要污染物的潜在来源.结果表明,退圩区沉积物重金属中Cd （0.21mg/kg）和湖区沉积物重金属中Cd （0.56mg/kg）和Zn （145.33mg/kg）和Pb （41.17mg/kg）含量的平均值分别达到江苏省土壤背景值的2.45、6.55、2.24和1.87倍.湖区表层沉积物重金属Cd、Zn、Cu和Pb含量显著高于退圩区.地累积指数法评价显示退圩区中Cd为轻度污染;湖区中Cd为中度污染,Zn、As、Cu和Pb为轻度污染.潜在生态风险指数表明,湖区表层沉积物生态风险高于退圩区;Cd是湖区与退圩区最主要的生态风险贡献因子,可能与水产养殖活动以及工业废水排放有关.固城湖退圩还湖对于降低固城湖重金属生态风险有着积极作用.     

Removal of chromophoric dissolved organic matter under combined photochemical and microbial degradation as a response to different irradiation intensities

Throughout the freshwater continuum, Dissolved Organic Carbon (DOC) and the colored fraction, Chromophoric Dissolved Organic Material (CDOM), are continuously being added, removed, and transformed, resulting in changes in the chromophoricity and lability of organic matter over time. We examined, experimentally, the effect of increasing irradiation-intensities on the combined photochemical and microbial degradation of CDOM and DOC. This was done by using a simulated mixed water column: aged water from a humic lake was exposed to four irradiation-intensities – representing winter, early and late spring, and summer conditions (0.10, 0.16, 0.36, and 0.58 W/m²) – and compared with dark controls over 37 days. We found a linear relationship between CDOM degradation and irradiation-intensities up to 0.36 W/m²; the degradation rate saturated at higher intensities, both at specific wavelengths and for broader intervals. After 37 days at high irradiation-intensity, CDOM absorption of irradiation at 340 nm had been reduced by 41%; 48% of DOC had been removed and DOC degradation continued to increase. Aromaticity (SUVA₂₅₄) declined significantly over 37 days at the two lowest but not at the two highest UV- intensities; levels in unexposed control water remained constant. Direct observations of the humic lake showed that CDOM absorption of irradiation (340 nm) declined by 27% from winter to summer. A model based on hydrological CDOM input and CDOM degradation calculated from field measurements of UV-radiation and experimental CDOM degradation with UV-exposure from sunlight accurately predicted the annual course as observed in the lake. With no external CDOM input, 92% of the CDOM could be degraded in a year. The results support the notion that combined photochemical and microbial CDOM degradation can be remarkably higher in lakes than previously thought and that humic lakes retain their color due to light absorption by ongoing CDOM input.     

Process-based calibration of WRF-Hydro in a mountainous basin in southwestern U.S.

The National Water Model (NWM) will provide the next generation of operational streamflow forecasts across the United States (U.S.) using the WRF-Hydro hydrologic model. In this study, we propose a strategy to calibrate 10 parameters of WRF-Hydro that control runoff generation during floods and snowmelt seasons, and due to baseflow. We focus on the Oak Creek Basin (820 km²), an unregulated mountainous sub-watershed of the Salt and Verde River Basins in Arizona, which are the largest source of water supply for the Phoenix Metropolitan area. We calibrate the model against discharge observations at the outlet in 2008–2011, and validate it at two stream gauging stations in 2012–2016. After bias correcting the precipitation forcings, we sequentially modify the model parameters controlling distinct runoff generation processes in the basin. We find that capturing the deep drainage to the aquifer is crucial to improve the simulation of all processes and that this flux is mainly controlled by the SLOPE parameter. Performance metrics indicate that snowmelt, baseflow, and floods due to winter storms are simulated fairly well, while flood peaks caused by summer thunderstorms are severely underestimated. We suggest the use of spatially variable soil depth to enhance the simulation of these processes. This work supports the ongoing calibration effort of the NWM by testing WRF-Hydro in a watershed with a large variety of runoff mechanisms that are representative of several basins in the southwestern U.S.