基于PSR模型的青铜峡市土地生态安全评价与预测

[目的]通过研究宁夏自治区青铜峡市的土地生态安全发展状况,为该市的土地生态安全及其可持续发展提供科学的参考依据。[方法]综合运用熵权法、P-S-R模型、综合指数法、地理探测器和GM(1,1)预测模型等方法对该区域土地生态安全、安全等级以及影响土地生态安全的主要因子进行评价研究,并对其未来9a的土地生态安全状况进行预测。[结果](1)青铜峡市土地生态安全综合指数在研究期间整体呈现出先下降后上升的变化趋势。2006—2009年土地生态安全指数呈现波动下降的态势,由2006年的0.446 3下降到2009年的0.419 1;2009—2016年青铜峡市土地生态安全综合评价值不断上升,由2009年的0.419上升到2016年的0.505 1,其安全等级始终保持为临界安全,研究期间青铜峡市土地生态安全整体水平不断提高和改善。(2)通过地理探测器诊断得出人口密度、农用化肥使用量、废水排放量、万元GDP能耗、工业固体废物产生量、建成区绿化覆盖率、水利、环保设施投资占GDP的比率等要素是青铜峡市土地生态安全的主要影响因素。(3)利用GM(1,1)预测模型对青铜峡市未来9a土地生态安全发展水平进行预测,结果表明2017—2025年该区域土地生态安全水平不断上升,但其安全等级不高,仍处于临界状态,有待于提高和改善。[结论]研究期间青铜峡市土地生态安全波动变化明显,但总体上呈上升趋势,土地生态安全得到明显提升和改善。     

近50年泾河流域降雨-径流关系变化及驱动因素定量分析

为明确变化环境下流域降雨—径流关系变化特征,定量分析影响因素,该文提出利用滑动偏相关系数法诊断泾河流域降雨—径流关系变异情况,与双累积曲线法相互验证,引入Copula函数分析降雨-径流关系变化特征,在此基础上定量计算气候变化和人类活动对径流变化的影响。研究结果表明:泾河流域降雨—径流关系于1996年发生变异,主要由流域内持续增加的用水量以及大规模的水利水保工程致使的径流衰减性变化造成,降雨年际、年内变幅不明显;降雨-径流关系变异后(1997-2010年),相较1960-1996年,相同降雨条件下流域产流能力减弱,年降雨量≥400 mm时,产流量相对减幅达40%以上;降雨、径流联合分布发生明显变化,不同时段相同量级降雨、径流遭遇概率变化显著;1997-2010年与1960-1996年相比,人类活动对径流减少的贡献率达到80.96%,气候变化影响程度仅为19.04%。该研究可为合理进行流域水资源开发利用与水土保持工作等提供科学依据。     

泾河上游流域实际蒸散发变化趋势及成因分析

利用泾河上游流域1973—2012年的径流和蒸发皿观测资料,验证了该区域蒸散发量存在互补关系;在此基础上,利用区域内1966—2012年的气象资料,采用蒸散发互补关系模型估算区域实际蒸散发量,并进一步分析实际蒸散发的变化趋势及成因。结果表明,泾河上游流域蒸散发互补关系显著,平流—干旱模型计算该区域1966—2012年多年平均实际蒸散发量为529.4mm,总体呈减少趋势,变化率为-4.64mm/(10a)。季节变化上,春、夏、秋季的实际蒸散发量均呈下降趋势,其中夏季实际蒸散发量下降趋势显著,冬季蒸散发略有上升。通过分析实际蒸散发与气象因子的相关关系以及各气象因子变化趋势可知,研究区实际蒸散发的变化与降水、相对湿度和日照时数呈正相关关系,而与风速的变化呈负相关,该区域年实际蒸散发减少的主要原因可能是由于日照时数减少导致太阳辐射能量下降及降水量减少使可供蒸发的水量减少。     

基于遥感生态指数的东江源区2000-2019年生态环境质量评价

[目的] 对2000—2019年东江源区域生态环境变化进行分析,从而为该区水源地的保护和利用提供科学依据。[方法] 以东江源为研究对象,选取2000,2004,2009,2014和2019年5期的Landsat影像数据,提取绿度（NDVI）、湿度（WET）、干度（NDBSI）和热度（LST）4项指标,采用主成分分析法与遥感生态指数（RSEI）法,对东江源生态环境质量进行了评价分析。[结果] 2000—2019年研究区的RSEI指数分别为0.356,0.538,0.332,0.608和0.637,生态环境质量呈现上升、下降和上升趋势,总体上生态环境质量明显改善。生态环境较好的区域主要分布在植被覆盖率较高的中部和东南部,较差的区域主要分布在人类活动密切的东部和西北部的城镇区。研究区内优良等级的生态环境质量占主导地位,其面积比例由2000年的0.204 9%上升到2019年的92.346 4%,生态环境明显变好。热度（LST）和干度指标（NDBSI）重心偏移变化较小,为1.616 km和1.482 km,而绿度（NDVI）和湿度指标（WET）受人口密度和开发程度的影响,绿地分布和土壤含水量随着建设用地的开发而开始分散,使偏移量增大。[结论] 在2000—2019年,除城市交通造成周边的环境质量下降外,其余地区较之前都有明显的改善。植被覆盖和城市用地之间的关系是造成东江源生态环境变化的主要成因。     

高斯-牛顿法在滑坡预测预报模型参数优化中的应用

对滑坡预测预报的非线性模型,存估计其参数时,传统的方法是将非线性模型在参数的近似值处展开成泰勒级数.并仅取至一次项,然后冉应用线性模型参数估计理论进行参数估计.因线性化时略去了,二阶及二阶以上的各高次项.所以必然会产生模型误差.介绍了高斯-牛顿法的基本原理,并以洒勒山新滑坡为例,在建立该滑坡厌色GM(1,1)模型和Verhulst模型的基础上,运用高斯牛顿法对两个非线性模型的参数进行优化.计算结果表明,参数优化后各模型的预测精度比优化前各模型的精度有显著提高.说明采用高斯-牛顿法优化非线性模型参数是提高滑坡预测预报精度的一种有效且切实可行的方法.     

烟台市人口分析及预测

利用时间序列分析模型和GM(1,1)模型拟合了烟台市人口数量,并对未来4年烟台市人口进行了预测.结果显示,二次滑动平均模型的相对误差波动范围为-0.731%～0.70%,均接近于0,预测精度最高.利用二次滑动平均模型预测未来4年烟台市人口分别为646.395万人、646.445万人、646.495万人和646.545万人,人口有逐年缓慢上升的趋势.     

长株潭地区生态系统服务价值分析及趋势预测

为促进区域土地资源的可持续利用和生态环境建设,该文以长株潭地区为研究对象,采用Costanza生态系统服务价值计算方法,参照修正后的长株潭地区生态系统单位面积生态服务价值系数,结合敏感性分析,探讨研究区域1996-2008年土地利用变化对生态系统服务价值的影响,并利用灰色模型对其发展趋势进行了预测分析。结果表明:研究期内,研究区域生态系统服务价值从1996年的405.03×108元减少到2008年的399.83×108元。同时根据预测出的研究区域2011-2020年各类土地利用数量情况,得到2020年区域生态系统服务价值将减少到392.61×108元,区域价值受损的主要原因是生态系统服务价值系数较高的农用地转为无生态价值的建设用地,研究区域快速城市化的进程已给生态安全带来了巨大压力。区域生态环境持续退化的趋势应当引起当地政府部门高度关注并采取有效对策,以科学推进资源节约型和环境友好型社会的建设。     

黄河下游地区水资源生态足迹时空分析与预测

[目的]评价黄河下游水资源生态承载状态,为地区水资源管理与规划提供理论依据。[方法]运用水资源生态足迹理论结合对数均值迪式指数分解法(logarithmic mean divisia index, LMDI)对2007—2020年黄河下游水资源生态足迹的时空分布特征及驱动机制进行核算分析,并通过灰色预测模型GM(1,1)对2021—2030年的水资源生态足迹变化趋势进行预测。[结果]黄河下游历年水资源生态足迹远高于生态承载力,水资源生态赤字现象严重;水资源生态足迹与生态赤字年际间均呈波动降低趋势,用水效率逐渐提高,农业用水是最大的水资源生态足迹账户;黄河三角洲是黄河下游水资源生态压力最大的区域,淄博、济南、郑州和泰安4市的生态压力相对较小;经济效应对黄河下游水资源生态足迹变化起正向主导作用,技术效应起负向主导作用;预测结果表明,2021—2030年黄河下游人均水资源生态赤字由0.387 hm²/人降至0.359 hm²/人。[结论]在生产力快速发展和用水结构优化调整等综合作用下,黄河下游地区用水效率逐渐提高,水资源生态压力有一定幅度的缓解。但...     

灰色GM(1，1)-小波变换-GARCH组合模型预测松花江流域水质

为了研究松花江流域水质变化情况,预测未来水质变化趋势以及对松花江流域水质的保护提供理论依据和决策方案,通过对松花江抚远段2012年前15周的实测溶解氧(dissolved oxygen,DO)、高锰酸盐指数CODMn、氨氮NH3-N数据分析,以灰色GM(1,1)模型、小波分解与重构和广义自回归条件异方差(generalized auto-regressive conditional heteroskedasticity,GARCH)模型为基础,建立了灰色GM(1,1)和灰色GM(1,1)-小波变换-GARCH组合的混合预测模型,并以抚远段实测DO、CODMn、NH3-N数据为实例进行验证,预测结果极显著(P0.01),预测误差分别为3.39%、8.56%、7.83%,表明该预测模型精度较高,适用于对水质变化的预测研究。最后,利用该模型对松花江抚远、黑河、嘉荫和同江段2013年前8周的4个污染指标进行预测分析,预测结果与实测数据误差较小,基本符合水质未来变化趋势,为相关部门对松花江流域水质预测和保护提供参考。     

基于SEEA的绿色GDP核算相关性及预测分析

[目的] 探索环境变量与经济的相互影响关系,研究绿色GDP(GGDP)和GDP的趋势关系并预测未来趋势变化,分析GGDP替代GDP作为政策指标的可行性,为推进区域可持续发展提供科学指导。 [方法] 基于联合国综合环境与经济核算体系(system of integrated environmental and economic accounting,SEEA),采用相关性分析方法,根据经济结构、发展水平和政策制度的不同选取了6个具有代表性国家的环境因素,与GDP进行了相关性分析,并使用一元线性回归方程对各国的GDP与GGDP进行拟合分析;利用ARIMA,Holt-Winters和灰度GM(1,1)模型对GGDP和GDP数据进行预测分析。通过模型误差对比分析最优预测结果。 [结果] 在经济发展的前期,GDP与GGDP、环境呈现负相关。随着可持续发展的经济结构完善,负相关逐步趋于缓和,最终实现回暖,呈现U形趋势。预测分析结果得出ARIMA模型最适合预测GDP,Holt-Winters模型最适合预测GGDP,且两者均呈现增长趋势,但GGDP增速不及GDP增速。 [结论] 结合中国实际情况,建议中国经济核算指标从GDP转向GGDP,且应加大环境经济投入,有助于实现经济、社会和环境的可持续发展,建设资源节约型和环境友好型的可持续发展社会。     

甘肃省长江流域水土保持综合治理效益分析

[目的]揭示甘肃省长江流域调水保土效益、经济效益和生态效益,为实现水土流失区社会经济的可持续发展提供依据。[方法]运用甘肃省长江流域水土保持综合治理评价体系以及水土保持综合治理效益计算方法(GB/T15774-2008)计算分析了甘肃省长江河流域水土保持综合治理效益。[结果]甘肃省长江流域各措施累计调水2.01×1010 m3,其中坡面措施减水2.01×1010 m3,占总调水量的99.99%,累计保土3.59×108 t,其中坡面措施减蚀2.96×108 t,占总保土效益的82.45%;梯田、水保林、经济林、人工种草经济效益分别为58.08,180.02,29.69和15.20亿元,合计279.99亿元。[结论]通过水土保持措施对降雨径流的拦蓄,有效缓解了甘肃长江流域以及各类型区干旱、洪涝灾害及下游防洪压力,减轻了下游河道的泥沙淤积,同时改善了土壤肥力,增强土壤抗侵蚀能力。植被覆盖度由1980年的1.47%增长到2011年的29.83%,增长了28.36%,植被覆盖度增长幅度较大。     

2007-2019年东江流域赣粤出境水质评价与成因分析

[目的] 分析东江源区赣粤出境水质时空分布特征,为该流域的水环境治理和水生态改善提供理论依据和数据支撑。[方法] 基于东江源区2007—2019年赣粤出境监测断面的11项水质指标,运用描述性统计分析、水污染指数法、相关性分析和Mann-Kendall检验等方法,分析了流域出境水质变化与成因。[结果] ①不同水文时期的水质状况均存在差异,以氯化物、硫酸盐和氨氮的时空差异性最为明显。②年内变化为汛期水质好于非汛期,劣Ⅴ水仅存在于非汛期;年际变化为,2008年出境水质最差,2009年开始好转,2017—2019年全部满足Ⅱ—Ⅲ类水。③氨氮是出境水质最主要的污染物但浓度显著下降,稀土开采,果业开发和大型养殖等是影响水质的主要因素。[结论] 过去十几年,东江源区赣粤出境水不同水文时期水质略有不同但总体呈下降趋势,主要污染物氨氮浓度显著下降,源区近年采取的保护修复措施成效显著。     

泾河流域水土保持生态环境建设与治理方略刍议

根据水利部第二期黄河水沙变化研究基金项目"泾河流域水土保持措施减水减沙作用分析"研究成果指出:水土保持综合治理依然是泾河流域生态环境建设的根本.泾河流域水土保持工作应该坚持水保立县,因地制宜,防治结合,强化管理,坚决制止人为新增水土流失,才能为流域国民经济和社会的可持续发展提供有力的生态保证和良好的生态环境,才能使青山常在,绿水长流,最终实现"山川秀美"的宏伟目标.     

泾河流域径流-泥沙的尺度效应研究

[目的]分析泾河流域径流和泥沙的尺度效应,并通过突变检测确定突变时间点,对比突变前后水沙尺度效应的变化,为气候变化和人类活动对水沙尺度效应研究提供支持。[方法]收集整理了泾河流域1958—2013年的水沙资料,基于流域水沙异源的特性,将流域分成南北两个分支,分别探讨2条分支水沙的尺度效应,并通过Mann-Kendall突变检验方法计算出突变时间点,对比突变前后尺度效应的异同。[结果](1)南北两分支的径流—泥沙之间的尺度效应具有反向关系。北支(洪德—张家山)的产流模数随面积增加表现为线性增加,南支(三关口—张家山)的产流模数随面积增加表现出对数函数关系,随集水面积增大产流模数先快速减小后缓慢减小。北支的产沙模数随面积增加表现为线性减少,南支的产沙模数随面积增加表现出幂函数关系,即随面积增大产沙模数先快速增加后缓慢增加;(2)突变后水沙都比突变前出现了不同程度的减少,突变前后水沙的尺度效应大部分具有相同的拟合函数关系式,仅南支的产沙模数由突变前的最优二项式函数拟合转变为突变后的线性函数。[结论]气候变化和人类活动的共同作用不同程度的改变了泾河流域径流—泥沙的尺度效应。     

甘肃内陆河流域水土保持综合治理效益分析

运用水土保持综合治理效益计算方法（GB/T15774—2008）确定了甘肃内陆河流域水土保持综合治理效益,系统分析了研究区各项措施的调水保土效益、经济效益和社会效益。结果表明:内陆河流域各措施累计调水30.40亿m³,各措施累计保土2.69亿t,调水保土主要来自于坡面措施减蚀效益;内陆河流域梯田、水保林、经济林、人工种草经济效益分别为1.25亿元,195.16亿元,4.35亿元,14.57亿元,合计215.32亿元。通过水土保持措施的布设,治理程度的提高,甘肃省内陆河流域受旱灾程度有了一定的控制,全省年均受灾面积、作物减产面积均呈逐渐减小趋势,并且改善了农村产业结构。     

不同频率黄河上中游径流量变化特征及其趋势预测

水资源是影响黄河流域高质量发展的战略资源,在人类活动及气候作用影响下,黄河上中游径流发生极大的变化,因此研究黄河径流变化特点及其预测对水资源的合理开发和分配调控具有重要生产意义。对黄河潼关水文站实测1950—2018年径流量进行分析,通过M—K等方法分析了黄河上中游区径流量变化特征,并预测未来20年不同频率径流量变化趋势。结果表明：黄河上中游1950—2018年径流量呈极显著性减少趋势;黄河潼关水文站径流变化突变点位于1985年,减少趋势较之前显著增加;通过优化后的GM （1,1）模型对5%及95%频率径流量进行预测,表明未来20年的径流量变化为113.38~210.35亿m³,并持续减少趋于稳定;该优化模型对黄河潼关水文数据有较好的模拟结果,适用于频率优化后低递减水文长序列的预测。     

甘肃长江流域水土保持经济效益分析

运用水土保持综合治理效益计算方法（GB/T15774—2008）计算了甘肃省长江流域的水土保持综合治理经济效益,系统评价了各措施对研究区带来的经济效益。结果表明:甘肃长江流域梯田、水保林、经济林、人工种草经济效益分别为58.08亿元,180.02亿元,29.69亿元,15.2亿元,合计282.99亿元;同时,通过实施坡改梯工程,甘肃省长江流域累计节约土地面积25.96万hm²,节约劳工2 216.9工日。另外,随着水土保持的综合治理研究区的治理面积、年增产量、年净增产值以及累积净增产效益均表现出逐年递增的趋势,且水保林在水土保持综合治理中发挥着至关重要的作用。     

甘南黄河重要水源补给生态功能区生态脆弱性评价及其成因分析

甘南黄河重要水源补给生态功能区地处青藏高原的东北边缘,土地总面积为3.06×106hm2,是干旱区生态环境变化的敏感地区.该区曾被誉为"黄河蓄水池"的玛曲湿地趋于干涸,生态环境十分脆弱.在分析甘南黄河重要水源补给生态功能区的生态现状的基础上,依据有关生态脆弱性评价方法,结合天然草地分布的实际状况,建立生态脆弱性评价体系,对该区的草地生态环境进行了综合评价.评价结果表明,甘南黄河重要水源补给生态功能区的生态环境均属于中度和强度脆弱范围.并就此分析了其原因,以期对生态环境的治理提供参考.     

综合治理前后和田河流域生态环境状况变化及原因探讨

干旱区内陆河流域生态环境的变化关系到人类的生存和社会的发展。针对和田河流域在综合治理前后生态环境变化的问题,以1990年、2000年、2010年7—8月份三期的Landsat-TM和中巴资源卫星遥感数据为依据,借助转移矩阵和生态环境状况指数的方法,对比分析了综合治理前后林草地面积及生态环境状况的变化,得到如下结论:(1)综合治理后,天然林草地面积减少幅度加大,人工林地面积快速增加;(2)1990—2000年和2000—2010年,生态环境状况指数下降幅度分别为0.1%和1.19%;(3)耕地大面积的扩张是天然林草地面积减少和生态环境状况变差的根本原因。