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黄河三角洲湿地生态环境质量评价与景观格局分析
陶洁;李莎拉;张李婷;左其亭;【目的】科学评价黄河三角洲湿地的生态环境质量，系统分析其景观格局，为该地区制定有效的保护与修复策略提供科学支撑。【方法】以黄河三角洲湿地保护区为研究区，基于Google Earth Engine(GEE)平台，利用遥感生态指数(RSEI)评价2001—2020年湿地生态环境质量；选取斑块密度、景观形状指标、香浓多样性和蔓延度开展景观格局分析，并探讨RSEI与景观格局之间的相关性。【结果】(1)RSEI总体上升，林草地恢复和人类活动的有效约束使RSEI由“较差”提升至“中等”水平；一千二保护区及黄河口东部入海口的生态环境质量因排污口整治得到显著改善；西部和中部地区受人类活动与城市扩张影响，生态环境不容乐观。(2)2001—2019年，斑块密度和景观形状指标上升，景观多样性增加，但蔓延度下降，导致景观连通性减弱。2020年，部分区域连通性恢复，蔓延度显著上升，形成较连续的优势斑块。(3)景观格局指标与RSEI的时间变化趋势一致，蔓延度与RSEI呈负相关(r=-0.72),表明过度连通会降低生态系统的多样性和稳定性；斑块密度、景观形状、香浓多样性与RSEI均呈正相关(r分别为0.75、0.76、0.72),说明景观异质性和多样性有助于生态环境质量提升。【结论】黄河三角洲湿地生态环境质量呈现总体改善、局部波动、空间分异的显著特征，景观格局的时间变化趋势与RSEI的一致。本研究可为研究区生态保护与治理提供科学依据。
黄河流域城市群城乡融合与生态环境交互胁迫及耦合协调研究
孙涛;孙斌;薛建春;【目的】揭示黄河流域城市群城乡融合与生态环境交互胁迫关系及协调发展状况，为全面推动黄河流域生态保护和高质量发展提供政策参考。【方法】基于城乡融合与生态环境耦合协调机理分析以及2006—2021年黄河流域7个城市群58个地级市的面板数据研究，构建城乡融合与生态环境评价指标体系；通过综合指数法、交互胁迫模型、耦合协调度模型和空间自相关分析方法，探究黄河流域城市群城乡融合与生态环境交互胁迫关系及耦合协调时空演变特征。【结果】(1)黄河流域城市群城乡融合指数和生态环境指数总体呈增长趋势，生态环境指数值大于城乡融合指数值，增长缓慢，逐渐趋于收敛。(2)黄河流域城市群城乡融合与生态环境存在交互胁迫关系，其演变轨迹符合多个“S”形曲线组合的阶段发展特征。(3)黄河流域城市群城乡融合与生态环境耦合协调度曲线波动上升，耦合协调水平呈现出自东北向西南梯度递减的空间分异格局，存在显著的空间正相关性，主要有“低-低”“高-高”两个局部集聚区，“高-低”集聚区呈零星分布。【结论】全面推动黄河流域生态保护和高质量发展应当重点关注城市群城乡融合与生态环境的交互响应机制，促进两者的协调发展。
黄河流域农业用水效率的时空格局及影响因素研究
刘建华;高新科;施天乐;黄亮朝;【目的】揭示黄河流域农业用水效率时空格局及影响因素，推进黄河流域农业高质量发展。【方法】基于2013—2022年的面板数据，首先利用非期望产出超效率SBM模型对黄河流域各地市的农业用水效率进行测度和分析，然后采用Tobit模型分析农业用水效率的影响因素，最后运用时空地理加权回归模型分析各因素的影响程度及时空差异性。【结果】(1)黄河流域农业用水效率近年得到很大提升，但仍处于较低水平，在空间上存在较大差异，呈“东高西低”“南高北低”的分布特征。(2)人均水资源量、地表水供水占比、节水灌溉面积占比和人均农产值是农业用水效率的主要影响因素。(3)黄河流域农业用水效率的影响因素存在明显的时空分异性，人均水资源量以负向影响为主，但影响程度由东向西逐渐减弱，并在部分地区呈现正向影响；地表水供水占比的负向影响先增后减，空间上呈现“西高东低”的分布特征；节水灌溉面积占比的正向影响逐年增强，呈“两边高、中间低”的分布特征；人均农产值的影响存在显著的空间分异性，在黄河中下游为正向影响且逐渐增强，呈“东高西低”的分布特征，而在黄河上游部分地区则为负向影响。【结论】黄河流域农业用水效率近年有所提升，但仍处于较低水平，且空间差异明显，受人均水资源量、地表水供水占比、节水灌溉面积占比和人均农产值的影响较大，体现出复杂的时空动态特征。
河南省沿黄城市水土资源时空匹配特征及预测分析
郭辉;夏帆;张晓立;姜欣言;孙新华;赵路朋;【目的】水土资源是经济社会发展最重要的基础性资源。明确水土资源的时空匹配关系及变化特征，为区域水土资源优化配置提供决策参考。【方法】以河南省沿黄城市为例，基于一阶动力系统，以2010—2022年的历史数据建立系统动力学模型，预测2020—2035年区域用水情况，并以此作为PLUS模型的约束条件，模拟2020—2035年区域土地利用格局，并分别计算农业水土资源和城镇水土资源的匹配系数。【结果】(1)2020—2035年河南省沿黄城市总用水量呈现增长趋势，其中郑州、开封和新乡的用水量增加趋势显著。(2)2010—2020年建设用地的转入面积显著高于其他土地利用类型的，其中耕地是转为建设用地面积最大的类型。(3)2030—2035年，农业水土资源和城镇水土资源的匹配系数分别为0.186万m3/hm2和0.513万m3/hm2,与2025—2030年的相比分别增加10.06%和4.70%。(4)郑州、洛阳、三门峡、济源等工业型城市城镇水土资源匹配状况较好，农业水土资源匹配状况较差；开封、新乡、焦作、濮阳等农业型城市的城镇水土资源匹配状况较差，农业水土资源匹配状况较好。【结论】2020—2035年河南省沿黄城市的农业水土资源匹配系数和城镇水土资源匹配系数先减小后增加，水土资源匹配程度将得到改善。
黄河水源涵养区水源涵养量对土地利用变化的敏感性分析
毛海睿;杜军凯;谢敏;张守平;仇亚琴;谈幸燕;郝春沣;石洪源;【目的】揭示黄河水源涵养区水源涵养量的时空分布规律、探究其对土地利用变化的敏感性，为黄河流域水资源管理、土地利用规划和生态修复提供参考。【方法】从土地利用类型变化角度出发，采用WEP-L模型和基于流域水循环视角的水源涵养量计算方法，估算了黄河水源涵养区水源涵养量并探究了其对不同土地利用类型的敏感程度。【结果】(1)研究区多年平均水源涵养量184.32亿m3,折合单位面积涵养量为61 mm,空间分布表现为东高西低；汛期时段、过渡时段和枯水时段的水源涵养量分别为114.37亿、37.82亿、32.13亿m3。(2)水源涵养量呈不显著增加趋势，梯度值为0.37亿m3/年，突变年份为1964年和2002年；水源涵养量序列存在两个明显的周期，分别为56年和35年。(3)水源涵养量对土地利用类型的敏感系数依次为林地0.594、耕地0.341、水域0.301、草地0.232、其他0.063。【结论】WEP-L模型和基于流域水循环视角的水源涵养量计算方法能有效应用于黄河流域水源涵养功能评估；研究区水源涵养功能受土地利用变化影响显著，林地是调控区域水源涵养能力的关键地类。
基于集对分析的年降水量预测模型及应用
沈瑞;蒋尚明;金菊良;张明;李征;【目的】年降水量预测对揭示区域水资源动态变化特性具有重要意义。为提高集对分析预测模型精度，开展基于集对分析的年降水量预测模型及应用研究。【方法】以淮北地区艾亭站1956—2003年降水量为历史样本，利用自相关分析确定历史集合和当前集合，以均值离差法、距平百分率法、均值标准差法确定等级标准及联系数；采用特殊值法、减法集对势法和半偏减法集对势法计算集合间联系数值；依据集对同势原则识别相似历史集合，经算术平均法和加权平均法确定预测值，进而构建基于集对分析的年降水量预测模型，并应用于2004—2008年的降水量预测，提出适用于集对分析预测模型构建的最优组合方法。【结果】以同势原则确定历史集合是合理的；采用算术平均法计算预测值的精度是可接受的；减法集对势和半偏减法集对势确定联系数值相较于特殊值法更优；3种等级标准划分方法的预测误差均在30.00%以内，均值离差法的平均相对误差为11.58%,距平百分率的为14.01%,均值标准差法的为13.74%。【结论】将集对分析法用于年降水量预测是可行的；减法集对势和半偏减法集对势兼顾了物理特性和动态变化属性，均值离差法综合考虑了数据的集中趋势和离散程度，更适用于基于集对分析的预测模型构建。
土地利用及气候变化对南湾水库上游流域径流影响模拟
王怡飞;李永芳;宋刚福;张鹏;张雪华;唐磊;【目的】评估土地利用及气候变化对流域水文过程的影响、明确不同驱动因子对径流量变化的贡献程度，为区域水资源规划与管理及流域生态保护提供科学依据。【方法】以南湾水库上游流域为研究对象，通过构建SWAT水文模型，并结合土地利用变化情景及CMIP6全球气候模式中的多种气候情景，对流域径流总量在不同时期的演变特征进行了模拟分析。【结果】(1)模型经率定及验证后，确定性系数和纳什效率系数均达到模型评价要求，表明模型在研究区具有良好的适用性；(2)林地、草地、建设用地是研究区的主要土地利用类型，结合历史反演法的分析表明，耕地占比的增加会增大径流量，林地占比的增加会削减径流量；(3)CMIP6计划下的3种未来气候情景，在未来近期(2021—2060年)与未来远期(2061—2100年)的年均径流总量变化幅度分别为10.80%～21.74%、13.19%～18.18%和9.93%～19.77%,且未来远期增幅更为显著；(4)通过设置气温和降雨梯度，发现降雨量对径流量的影响范围为-14.02%～14.63%,气温对径流量的影响范围为-0.25%～3.10%,表明降雨量对径流量的变化具有更显著的驱动作用。【结论】土地利用变化与气候变化共同影响南湾水库以上流域径流量，其中降雨变化是径流量变化的主要驱动因素。未来气候变暖背景下流域径流量呈增加趋势，远期尤为显著。
基于水足迹理论的河南省沿黄城市水资源短缺评价
夏帆;郭辉;姜欣言;张晓立;许伟伟;李保健;【目的】为了解自然-社会复合系统对区域水资源的影响，从水足迹视角分析水量型缺水和水质型缺水，建立综合评价指数，分析区域水资源短缺情况。【方法】以河南省沿黄城市为例，综合考虑工业、农业、生活和生态用水，分析水足迹构成，计算各部门的水足迹，将蓝水足迹与水资源量的比值作为水量型缺水指数，将灰水足迹与水资源量的比值作为水质型缺水指数，综合评价水资源短缺的类型和程度。【结果】2012—2022年河南省沿黄城市水足迹总体呈现增加趋势，其中，蓝水足迹呈现上升趋势，灰水足迹呈现减小趋势；农业水足迹是河南省沿黄城市水足迹来源最大的部门，多年平均农业蓝水足迹为107.97亿m3;灰水足迹由农业灰水足迹决定；在各城市中，新乡的蓝水足迹较大，其次是开封，新乡的灰水足迹减少幅度最大，其次是郑州；水量短缺指数的变化范围为0.73～2.82,平均为2.21;水质短缺指数的变化范围为0.45～1.92,平均为1.70;水资源短缺程度总体上自西向东逐渐增加，东部濮阳的水资源短缺程度是西部三门峡的8.89倍。【结论】水量型缺水与水质型缺水相互影响，水量型缺水较为严重的地区水质型缺水程度也会增加；河南省沿黄城市的水资源短缺表现为水量型缺水，这也是该地区水资源短缺问题突出的主要原因。
