为探讨黄河流域农业绿色发展的影响因素和空间差异、给黄河流域农业高质量发展提供理论支撑和决策依据,建立了包括发展高效、生态友好和资源节约3个维度的农业绿色发展水平评价指标体系,基于黄河流域68个地级市2011—2021年的面板数据、运用全局熵值法评估黄河流域农业绿色发展水平,采用莫兰指数对其空间分异格局进行分析,在此基础上从经济、社会、自然三方面设置产业结构、种植结构、工业化水平、城镇化水平、地形起伏度、年降水量6个指标,采用多尺度地理加权回归模型实证分析黄河流域农业绿色发展的影响因素及其空间差异。结果表明:1)2011—2021年黄河流域农业绿色发展水平呈上升趋势,但研究期末整体水平仍较低,下游地区农业绿色发展水平明显高于中上游地区,发展高效维度在上游和下游地区上升趋势明显,生态友好和资源节约维度在研究期上升幅度较小;2)黄河流域农业绿色发展水平存在明显的空间正相关性,高-高集聚和低-低集聚地级市相对较多;3)农业绿色发展各影响因素的空间异质性显著且影响强度不同,其中产业结构、种植结构、工业化水平、地形起伏度的影响空间差异较小,城镇化水平和年降水量的影响空间差异较大,产业结构、工业化水平和地形起伏度有负面影响,种植结构、城镇化水平和年降水量有正面影响,影响强度大小为地形起伏度>工业化水平>城镇化水平>产业结构>种植结构>年降水量。提出了转变农业发展理念、加强区域协作、实施差异化农业绿色发展策略等建议。

为探究黄河流域数字经济发展对碳排放的影响效应及作用机制,基于2011—2020年黄河流域76个地级市的面板数据,测度黄河流域数字经济发展水平、碳排放总量和碳排放强度,构建个体与时间双向固定效应模型进行实证分析,并对实证结果进行了数字经济发展滞后效应、改变样本容量、替换变量等稳健性检验,对技术进步、产业结构升级进行了作用机制检验,对数字经济发展碳减排效应的区位异质性和资源禀赋异质性进行了检验。结果表明:1)数字经济发展对黄河流域碳排放强度和碳排放总量具有显著的抑制作用;2)技术进步、产业结构升级是数字经济发展促进黄河流域碳减排的重要作用机制;3)数字经济发展对黄河流域碳排放的抑制效果存在显著的区位异质性和资源禀赋异质性,对黄河中上游地区碳排放总量的抑制效果明显好于下游地区、对上游地区碳排放强度的抑制作用尚未显现,对非资源型城市碳排放的抑制作用明显大于资源型城市。提出了统筹推进黄河流域数字经济协调发展、加强绿色低碳技术创新、加快推进产业结构转型升级、实施差异化数字经济发展策略、有效抑制碳排放等对策建议。

为应对气候变化和水资源压力,实现碳中和目标下的区域水资源可持续利用,采用InVEST模型,评估了2000—2020年沁河流域的碳储量及产水量,并使用地理探测器研究其驱动因子及解释力,在此基础上利用空间自相关分析模型分析了两者的空间关联性。结果表明:1)沁河流域产水量呈现波动增加趋势,由2000年的10.20亿m³上升到2020年的11.67亿m³,与降水量变化趋势一致,主要驱动因子为碳储量及潜在蒸散发量;2)碳储量由2000年的16 756.67万t下降到2020年的16 711.05万t,与土壤碳储量变化趋势一致,主要驱动因子为潜在蒸散发量与产水量;3)产水量与碳储量的全局莫兰指数平均值为-0.2,在空间上主要呈现高产水量-低碳储量及低产水量-高碳储量分布。

基于黄河流域能源富集区2010—2020年能源消费和社会经济的面板数据,采用LMDI模型和Tapio脱钩指数,分析研究区经济增长与碳排放的脱钩状态,并研究能源结构、能源消费强度、经济产出和人口规模对碳排放变化及脱钩指数的贡献程度。结果表明:2010—2020年黄河流域能源富集区碳排放呈显著增加态势,增长率波动下降。总体来看,经济产出的提升是促使地区碳排放增加的最显著因素;以煤炭为主的能源结构是碳排放的最主要原因,但因结构难以改变而对碳排放增量的促进作用较小;能源消费强度效应反映了能源效率与能源消费需求的共同作用,是促进碳排放增加的显著因素;人口规模缩小对碳排放的增加起到轻微抑制作用。研究区脱钩状态呈现“负脱钩—正脱钩—负脱钩”变化。能源消费强度和经济产出的提高是阻碍地区脱钩的主导因素。值得关注的是,人口是地区能否实现脱钩的关键因素。据此,提出优化能源结构、提升能源效率,推动技术创新、发展可持续产业,吸引人才、汇聚人口,实施矿区整治、加强环境规制等建议。

为破解黄河流域农业绿色发展与生态保护协调难题,找出农业生产与生态环境保护矛盾背后的原因,以黄河流域九省(区)为研究对象,构建农业绿色发展和生态保护的评价指标体系,采用熵值法测度了2006—2020年各省(区)农业绿色发展指数、生态保护指数,借助融合协调模型计算农业绿色发展与生态保护耦合协调度,并运用障碍度模型、灰色关联度模型诊断和分析耦合协调发展的障碍与驱动因素。结果表明:研究时段内黄河流域农业绿色发展与生态保护耦合协调度总体呈上升趋势,空间上呈“上游>下游>中游”的格局,各省(区)距离优质协调发展仍有较大差距;农业绿色发展与生态保护协调发展主要受产出高效维度与资源禀赋维度的阻碍;影响黄河流域农业绿色发展与生态保护耦合协调程度的内部驱动因素按关联度从大到小依次为自然保护区面积占比、耕地复种指数、森林覆盖率、粮食单产、人均耕地面积、化肥施用强度。因此,应加强黄河流域上中下游地区农业产业发展规划的统筹协调,加快推动区域间技术、资本、劳动力等要素流动和制定差异化农业发展与生态文明建设策略。

蓄滞洪区的建设管理事关流域防洪安全、经济发展和生态化建设。在分析我国蓄滞洪区建设管理现状及存在问题的基础上,以PDCA循环改进策略(规划、实施、评估、改进)为理论基础,分别从防洪、经济、生态3个方面,针对目前蓄滞洪区防洪工程建设滞后、补偿机制不完善、生态化建设较少等问题展开研究,并结合蓄滞洪区协调发展的需求,提出蓄滞洪区防洪-经济-生态协调发展的改进方案。以东大圩蓄滞洪区为例,分析其发展现状及存在问题,基于建立的蓄滞洪区防洪-经济-生态协调发展水平评价指标体系,对PDCA循环改进后东大圩防洪-经济-生态协调发展水平进行评价,并从防洪、经济、生态3个方面提出了东大圩协调发展的综合保障措施。

在黄河的形成与演化研究中,长久被轻视但极为重要的记录是河道的形态、产出位置及其与河岸地质体的依存关系。研究认为,黄河河道总体呈现长线型延伸、短折线拐弯、锯齿状摆动3种延伸样式,区域大地构造演化、断裂构造作用等内动力地质作用是黄河河道形成与演化的主控因素,青藏高原、鄂尔多斯地块周缘和华北平原是区域大地构造演化所形成的3个独特构造-地貌单元,流域的构造因素分别造就了反Z形、“几”字形和宽V形3种几何学形态迥异的河道组合样式,3种样式河段在形成与演化中,衍生出各自特有的地质、工程、开发与保护等方面问题,据此提出了开发治理建议。

为了给黄河流域数字农业高质量发展提供理论参考和科学依据,构建数字农业发展水平评价指标体系,以2015—2022年为研究期,基于黄河流域九省(区)面板数据,采用熵权法测度黄河流域各省(区)数字农业发展水平,采用泰尔指数和莫兰指数分析黄河流域数字农业发展水平的区域差异及空间自相关性,并采用地理探测器诊断黄河流域数字农业发展的关键驱动因素。结果表明:1)黄河流域数字农业发展水平在研究期整体呈平稳上升趋势,但区域间差异明显,黄河下游地区数字农业发展水平远较上、中游地区的高,上游地区的最低,各省(区)间差异较大且差异呈增大趋势;2)黄河流域数字农业发展水平在空间上表现出明显的低-低、高-高集聚且主要表现为低-低集聚,空间集聚模式在研究期较稳定;3)科技创新水平、农村基础设施水平、农村居民生活水平为黄河流域数字农业发展的关键驱动因素,各驱动因素两两交互的影响力明显较单因素的大,即数字农业发展应发挥各驱动因素的协同作用,尤其是农村基础设施水平与其他因素的协同作用。建议:1)加强区域间协同合作,确保黄河流域数字农业的均衡发展;2)流域内各地区依据资源禀赋、数字农业发展基础等,巩固优势、补齐短板,探索适合当地的发展新模式;3)加大数字农业基础设施建设力度和数字农业科技创新投入。

为研究黄河上游梯级水库运行对下游河段水文情势的影响,以龙羊峡水库至刘家峡水库河段为研究区域,采用Mann-Kendall突变检验法检验进出库水文站(唐乃亥、贵德、循化、小川水文站)1952—2021年年平均流量突变年份,采用水文变化指标法-水文变化范围法(IHA-RVA法)定量评价进出库水文站月平均流量的水文改变度,采用Pearson相关性分析法评估进出库水文站年径流量和年输沙量的相关性。结果表明:进出库水文站流量呈现周期性变化且整体增大,黄河上游干流年平均流量在梯级水库运行后发生突变。水库运行后,位于水库上游的水文站月平均流量表现为中度、低度改变,而位于水库下游的水文站月平均流量表现为中度、高度改变,月平均流量变化与水库“汛蓄枯泄”运行模式相关联。进出库水文站的年输沙量都呈现减小趋势,其中上游唐乃亥水文站年输沙量减小幅度最小,下游小川水文站年输沙量减小幅度最大,年径流量与年输沙量显著正相关。

通过试验研究了UWB-Ⅱ型絮凝剂和聚羧酸高性能减水剂掺量对水下不分散混凝土拌和物浆体的流动度和流变性能的影响,分析了浆体流动度与屈服应力的关系。结果表明:小掺量絮凝剂可以增大浆体的流动度,减小其屈服应力、黏稠度;大掺量絮凝剂则显著增大浆体的屈服应力和黏稠度。减水剂的加入可以小幅增大浆体流动度,减小浆体屈服应力和黏稠度,但其掺量较大时对浆体屈服应力、黏稠度的影响减弱。絮凝剂掺量较小时浆体表现为剪切变稠、较大时浆体表现为剪切变稀,减水剂的加入对浆体剪切变稀现象影响不显著。流动度与屈服应力为线性负相关关系。

为了研究南水北调沿线城市水权交易定价机制,借鉴生态经济学能值理论和博弈理论,综合考虑水权交易卖方生态经济损失与买方生态经济效益,提出南水北调沿线水权交易生态经济效应的量化体系,构建水权交易合作博弈模型,并采用纳什谈判解方法确定水权交易博弈价格。以平顶山市—新密市水权交易为例,计算结果显示其2016—2018年以及2021年、2030年博弈价格分别为0.50、0.54、0.74、1.04、1.16元/m³,与实际的交易价格0.78元/m³相比,博弈价格更能体现水资源丰缺对水权交易价格的影响。

以黄河流域的25个中心城市为样本,基于PSR理论框架构建黄河流域城市洪涝韧性评价模型,对黄河流域中心城市洪涝韧性水平进行测算,并运用Jenks自然间断点法对城市洪涝韧性系统三维度指数进行时空演化分析。结果显示:1)2012—2020年黄河流域中心城市洪涝韧性水平整体保持上升的趋势;2)从城市洪涝韧性系统的三维度来看,各城市系统的压力刺激性指数呈现波动上升趋势,状态敏感性指数波动起伏现象比较明显,适应性指数整体呈现逐年上升趋势;3)城市洪涝韧性水平在空间上呈现不均匀分布,高洪涝韧性城市呈零星点状分布特征;4)城市洪涝韧性空间关联性主要呈现高-高集聚、低-低集聚和高-低集聚3种空间关联类型。

气候变化和人类活动影响下,山西省境内大部分流域径流都发生了严重的衰减。以山西省内汾河、沁河、漳河、滹沱河4个典型流域为研究对象,分析了径流的演变特征,采用VIC模型对流域的水文过程进行模拟,在此基础上解析了气候变化和人类活动对径流衰减的贡献。结果表明:1956—2018年,典型流域年径流量都呈现显著的下降趋势,且都在1980年左右发生了突变;相比基准期(1960—1980年),1981—2000年汾河、沁河、漳河、滹沱河的年均径流量分别衰减了57.9%、49.1%、57.3%、37.6%,人类活动的贡献率分别为59.9%、54.3%、52.3%、49.0%;2001—2018年衰减量进一步增大,人类活动的贡献率分别增加为74.8%、73.1%、72.4%、57.7%;地表地下取用水、煤矿开采、水土保持措施等人类活动是径流衰减的主要驱动因素。

为给基于税收视角下构建黄河流域生态补偿尤其是横向生态补偿税收机制提供参考,分析了黄河流域现有的上级政府对下级政府的纵向生态补偿、省(区)内横向生态补偿、省(区)际横向生态补偿等生态补偿方案的局限性,提出黄河流域横向生态补偿“费改税”的思路。从税收调节视角探讨了税收补偿在外部性治理、制度设计、纵横互补与生态补偿央地关系重构等方面的优势。在机制设计上,将水资源税、环境保护税及生态补偿税与水源涵养、跨省(区)界水污染、水土保持作用发挥和生态补偿一体化管理等生态补偿重点领域进行了对应分析。将税收制度设计融入生态补偿机制,可充分发挥税收的调节作用,使横向生态补偿机制能够在黄河流域上中下游地区生态功能和经济社会发展中发挥关键性作用。

为探索数字普惠金融在黄河流域农业绿色发展方面介入的可能性及其影响,基于2013—2021年黄河流域九省(区)面板数据,采用熵值法测度黄河流域农业绿色发展水平,利用基准回归、异质性分析、中介效应检验探究数字普惠金融对农业绿色发展的作用效果及机制。结果表明:农业绿色发展水平综合得分四川、山东、河南较高;数字普惠金融及其3个子维度均对农业绿色发展具有显著正向促进作用;农业科技水平在数字普惠金融与农业绿色发展之间起到了桥梁作用。黄河流域数字普惠金融的发展有助于推动农业绿色发展,因此应进一步加大数字普惠金融在黄河流域的推广力度,充分发挥数字普惠金融促进农业科技水平的作用,为农业绿色发展注入新活力,推动黄河流域生态保护和高质量发展。

为了明晰吉林西部盐渍灌区地下水水质演变特征和地下水化学组分来源,选取2012—2014年和2019—2020年地下水水质监测数据,综合采用数理统计、图解法、熵权贝叶斯、因子分析、绝对因子得分-多元线性回归(APCS-MLR)模型,开展吉林西部灌区地下水化学特征、水质评价和水化学组分溯源解析研究。结果表明:灌区及周边地下水Fe、F、Mn、三氮化合物严重超标;水化学类型主要为HCO^-₃-Na⁺-Ca²⁺型的弱碱性水,受岩石溶滤和蒸发结晶作用影响,长期灌排洗盐使灌区及周边盐碱化现象得到改善;研究期内灌区及周边潜水Ⅳ、Ⅴ类水占比共增加5.3个百分点,承压水中Ⅳ、Ⅴ类水占比共减少4.0个百分点;溶滤-次生富集作用对地下水水质的影响最大,使水中可溶性离子、TDS、总硬度等组分浓度上升;盐碱地开发水田灌区导致区域农业活动对地下水化学组分的影响加大。

多沙河流水利枢纽的常规模型经常无法正确模拟实际工程运行情况,导致拟建工程建成运行后出现这样或那样的问题。为提高多沙河流水利枢纽动床模型试验水平,优化水库泥沙模型设计方法,以某多沙河流水库为原型,针对动床模型试验首要的模型沙选择,确定化学性质稳定、容重适中的拟焦沙作为模型沙,通过分析悬移质和推移质泥沙运动相似条件,依据相关试验结果以及精度较高的沉速和水流挟沙力等计算公式,确定在多沙河流水库模型中满足水流运动、泥沙运动以及异重流运动相似条件对应的各项比尺,为模型制作后完成验证和正式工程方案试验打下良好基础。

重大水电工程EPC项目采购作为核心环节之一,对设计意图实现、工程顺利实施至关重要。在国内建筑市场规范性程度和EPC模式应用水平均相对较低的情况下,迫切需要结合重大水电工程EPC项目的复杂性开展采购管理的适应性创新。主要从采购任务本身重要性及复杂性、实施过程中采购主体双重委托代理问题两个层面分析了重大水电工程EPC项目采购管理创新动因。在此基础上,按照分类分主体实施采购的总体原则,采用Kraljic模型将重大水电工程采购货物划分为杠杆货物、战略货物、一般货物和瓶颈货物4类。依据不同类别货物采购的特点,建立了采购管理创新路径。两个工程案例分析显示,差异化的采购管理模式有利于业主把控主要设备物资的质量和成本,提升采购效率的同时助力工程高质量完成。

根据黄河流域生态环境质量提升和高质量发展的国家战略要求,为推动水资源节约集约利用,构建涉及水资源系统、社会经济系统、生态环境系统的15个指标评价指标体系,采用熵权法,对2018—2021年黄河流域上中游50个地级市水资源节约集约利用水平进行评价,并利用障碍度模型识别影响水资源节约集约利用水平的主要因素。结果表明:研究区水资源节约集约利用水平整体呈上升趋势,由2018年的0.505增长到2021年的0.553;再生水利用率、农业用水比例和污水处理率是影响研究区水资源节约集约利用水平提升的主要障碍因子。在此基础上,从水资源节约集约利用措施和非常规水资源利用措施2个方面提出了水资源节约集约利用的建议。

为探讨刁口河行河期间的河势变化特征以及停止行河后人类活动对流路演变的影响,采用实测资料分析该流路不同阶段(1964—1976年行河期间以及1976年停止行河后至今)水沙条件、河道横纵剖面几何形态及冲淤变化。研究表明:刁口河行河期间受水沙条件、河道形态、潮流动力等因素影响,流路演变共经历3个阶段,初期主槽游荡摆动、中期主槽单一顺直、行河末期主槽出汊;刁口河停止行河后受人类活动影响,河道地形变化巨大,主槽萎缩,滩地沟壑纵横。刁口河后续治理应重点面向河槽淤积萎缩、河口海岸蚀退、人类活动影响等突出问题,采取河槽清淤加深,优化生态补水,有序推进退塘还河、退耕还湿、退田还滩等工程措施。

多沙河流水库供水兴利与排沙减淤之间具有独立性与融合性,如何长期保持有效库容且满足供水要求,是水库高效运用面临的待解难题之一。以泾河东庄水库(年均入库含沙量为140 kg/m³)为研究对象,采用实测资料分析和数学模型计算等方法,研究利于减轻下游河道泥沙淤积、长期保持东庄水库有效库容的水库排沙流量指标,提出水库径流泥沙联合调节方式。结果表明:拦沙期主汛期7—9月当入库流量大于600 m³/s、含沙量大于300 kg/m³时东庄水库敞泄排沙,正常运用期主汛期7—9月当入库流量大于300 m³/s时东庄水库敞泄排沙;排沙期水库无法供水,与周边已建调蓄水库联合调节,可使农业灌溉保证率从30%提高到50%,工业供水保证率从57%提高到95%。

黄河径流具有非稳态、非线性的特点,为了给河南省保障水安全等提供参考,对黄河三门峡水文站非汛期流量进行了研究。构建变分模态分解(VMD)与长短期记忆网络(LSTM)、支持向量回归机(SVR)相结合的非汛期径流预测模型,利用麻雀优化算法(SSA)调节模型参数以提高预测精度。采用VMD算法将非汛期流量数据分解为多个本征模函数(IMF),基于K-Means聚类法计算分量间的欧氏距离,将欧氏距离的倒数作为各分量的权重,最后将各分量结果输入LSTM/SVR进行模型预测,加权重构分量预测值得到流量预测结果,并与加权前后VMD-SSA-LSTM、VMD-SSA-SVR模型进行对比。结果显示,提出的K-Means加权VMD-SSA-LSTM模型预测三门峡水文站2003年1月—2023年5月(非汛期月份)每日平均流量,平均绝对误差为82.54 m³/s、均方根误差为106.64 m³/s、拟合优度达0.92,能有效预测非汛期流量。

利用遥感技术对黄河岸线利用类型进行动态监测,有助于了解沿黄生态廊道建设进程。以黄河中游为研究对象,基于1993—2023年Landsat-5 TM、Landsat-8 OLI影像,以5 a为间隔提取岸线利用信息,对黄河流域生态保护和高质量发展重大国家战略实施后岸线利用时空变化特征进行了分析,并探讨了黄河廊道生态保护成效。结果表明:1993—2023年黄河中游生活岸线占比由2.12%增至16.96%,生态岸线占比呈波动上升态势,在2023年达到39.68%;黄河中游3个河段岸线利用差异较大,其中晋陕峡谷段以生态岸线为主,汾渭平原段以农业岸线为主,三门峡至桃花峪段由以农业岸线为主转变为以生态岸线为主;2018—2023年生态岸线和生活岸线占比增大、农业岸线占比减小,各河段生态岸线变化率均为正。

为解决湿陷性黄土区渠道不均匀沉陷、混凝土衬砌板沉陷滑塌严重、影响渠道安全运行的问题,通过对宁夏固海扩灌十干渠沉陷原因进行分析,对渠道基土进行翻夯,增设土工格栅,增加基土的承载力;采用弧底梯形现浇混凝土断面、铺设复合土工膜和苯板等综合措施对渠道沉陷进行治理。结果表明:渠道基土经过翻夯后密度达到1.78 g/cm³,孔隙比大幅度减小,密实度增大;采用现浇弧底梯形断面,其结构受力条件好,受到的冻胀力和不均匀沉陷有均匀化的调整;渠道改造治理后的基土含水量、混凝土板的冻胀量和沉降量均得到有效控制。通过对湿陷性黄土区渠道的综合治理,完善了对渠道沉陷及混凝土板滑塌破坏等进行治理的理论设计和方法。

黄河宽V形河道的形成与演化,既取决于华北平原周缘构造带的边界形态及其相互作用,又是对青藏高原NE向挤入作用的远程响应。三门峡至渤海湾入海口,受河岸区域性大断裂控制,黄河河道以兰考为拐点,由NEE转为NE向,形成了宽V形河道组合样式。区内河道的延伸样式主要表现为长线型延伸,其次为锯齿状摆动和短折线拐弯。三门峡—郑州段的黄河产于太行山南段构造带和秦岭构造带围限的断陷带中,山前大断裂均在第四纪以来发生了强烈的活动,主要河段产于断裂带中。华北平原是四大构造带围限的平面上呈不规则六边形的凹陷平原,不规则六边形的长边分别平行于太行山构造带和泰安－济南构造带。黄河主河道位于南阳–兰考–平阴–垦利隐伏断裂带中,NE向长线型支流部分平行于、部分重合于区内的NE向隐伏断裂带。可考证的历史时期的黄河改道和已知的废弃河道均产于隐伏大断裂带中。这些隐伏断裂是河岸两大构造带的次级断裂,大多在第四纪以来有显著的活动。黄河沿岸断裂及平原区的隐伏断裂是造山带形成与演化的主要产物,更是控制河道形成、演化、延伸、拐弯的主控因素。

为探究黄河流域数字经济、绿色技术创新与生态保护发展状态及三者之间的耦合协调关系,并为黄河流域生态保护和高质量发展重大国家战略推进提供借鉴,从理论上探讨黄河流域数字经济、绿色技术创新与生态保护三元耦合协调机理并构建理论框架,以黄河流域77个地级市为研究单元,以2012—2020年为研究期实证检验黄河流域数字经济、绿色技术创新及生态保护耦合协调水平,并利用全局莫兰指数与Dagum基尼系数法深入探究其耦合协调的时空联系。结果表明:1)2012—2020年黄河流域数字经济指数、绿色技术创新指数与生态保护指数均呈现稳步增大趋势。其中生态保护指数在2012—2019年呈现出小幅度的波动性稳定态势,但在研究期末即2020年大幅提升。2)黄河流域的数字经济、绿色技术创新与生态保护的耦合协调度在研究期内稳步上升。通过空间演变格局分析可知,在研究期内各市均已摆脱严重失调等级,协调等级的市也在研究期内经历从无到有的过程,其中西安、郑州与济南三市跻身初级协调等级。3)从耦合协调的时空联系来看,一方面黄河流域各市数字经济、绿色技术创新与生态保护耦合协调度存在明显的正向空间聚集效应,另一方面耦合协调度的总体Dagum基尼系数呈波动下降趋势,流域总体差异在逐步缩小,但下游地区与中上游地区之间的耦合协调发展差异在逐渐扩大。根据差异贡献率可知,耦合协调的发展差异主要来源于区域间发展差异。

在实施黄河流域生态保护和高质量发展重大国家战略及交通强国战略的背景下,沿黄高速公路建设发展迅速,黄河泥沙以其作为路基填料的潜力备受关注,黄河泥沙的路用性能与改性利用研究成为热点。化学改良、生物矿化加固和高聚物加固技术均被认为能够有效改善黄河泥沙的工程特性,其中:化学改良手段(如碱激发技术)加固黄河泥沙技术上可行,但相关研究多关注于黄河泥沙碱激发制备砖砌体;生物矿化技术是目前岩土工程领域的研究热点,现有研究证实生物矿化技术适用于黄河泥沙,且相比微生物诱导碳酸钙沉淀(MICP)技术,脲酶诱导碳酸钙沉淀(EICP)技术因其游离态脲酶的小分子尺寸更易穿过黄河泥沙孔喉而适用性更好;高聚物加固黄河泥沙的力学和耐久性表现均表明其应用潜力值得挖掘。基于此,对黄河中下游泥沙来源和分布数据进行整合梳理,分析黄河泥沙的理化特性,并系统阐述黄河泥沙的路用性能研究进展。黄河泥沙应用于路基工程的可行性已经得到初步验证,绿色环保的生物矿化加固技术将进一步支撑黄河泥沙作为路基填料的可行性。基于现有工程体系的不断完善、多学科交叉的深化,黄河泥沙生态资源的利用潜力将被充分开发释放。

悬浮泥沙浓度(SSC)是重要的水质监测参数。以宁夏清水河王团段为研究对象,基于2022年8月26日至11月5日原位高光谱数据与SSC构建了适用于极高含沙量水体的SSC反演模型,选用单波段模型、波段差值模型、波段比值模型、二元线性模型4种经验模型,对比其精度。结果表明:针对极高含沙量水体,单波段模型拟合效果不佳,模型决定系数(R²)不足0.25。波段差值模型、波段比值模型、二元线性模型一定程度上可以降低噪声的影响,提高模型R²。整体上,波段差值模型效果较好,基于650~720 nm波段反射率与560~700 nm波段反射率构成的波段差值模型的R²大于0.40,其中R687-R685模型的R²最大,为0.76。

为解析黄河几字弯城市群能-水-碳之间的耦合关系,促进城市群的绿色低碳发展,构建城市群能-水-碳系统评价指标体系,运用熵值法和耦合协调度模型测度2005—2020年黄河几字弯城市群能-水-碳耦合协调水平,利用随机森林模型识别其主要影响因素。结果表明,黄河几字弯城市群能-水-碳系统耦合协调度呈现波动上升趋势,但2020年尚未达到良好协调水平,环境规制强度、全要素生产率、建成区面积占比是影响其水平变化的主要因素。基于此,提出出台专项环境规制政策、技术引领能源革命、促进环境保护与经济发展相结合等建议。

引江济淮工程河南段由安徽省西淝河向河南省供水,其中利用清水河输水长度47.46 km,输水河道存在渗漏及对地下水补给问题。在清水河周边布设15个地下水位测点,监测2022年12月初工程试通水后地下水位变化规律,结果表明:距河道较近的测点地下水位抬升均早于距河道较远测点的,且水位升幅高于距河道较远测点的;不同测点地下水位变化速率在试通水初期总体为先上升后下降的正态分布,各断面距河道较近的测点水位变化速率最大值明显大于距离河道较远测点的;地层条件对地下水补给影响较大,当地层中存在渗透系数较大的透水层或透水层较厚时,河水存在较大渗漏风险。

为探求西辽河流域陆地水储量变化及影响因素,利用长短期记忆(LSTM)模型填补2002年4月至2020年12月GRACE和GRACE-FO两代卫星之间的缺失数据,采用水量平衡方法,分析流域陆地水储量时空变化特征,并定量分析气候变化和人类活动对西辽河流域陆地水储量变化的影响程度。结果表明:1)运用LSTM模型能够较好地填补GRACE和GRACE-FO卫星产品之间的缺失数据;2)研究期GRACE卫星监测的西辽河流域陆地水储量以0.41 mm/月的速度显著下降,陆地水储量具有显著的空间差异性,南部显著亏损;3)取用水对陆地水储量变化的贡献率最大,水库蓄水的影响很小,气候变化对陆地水储量变化的贡献率较大。

为给区域因地制宜布局和发展新质生产力、制定有针对性的新质生产力协调发展政策提供依据,基于新型劳动者、新型劳动资料、新型劳动对象3个维度构建反映新质生产力发展水平的综合评价指标体系,并从流域视角出发,采用2015—2022年21个省(市、自治区)相关数据,运用熵权法、Dagum基尼系数及其分解法、Kernel核密度估计法实证考察长江、黄河、珠江三大流域新质生产力发展水平、区域差异及其动态演进趋势。结果表明:1)在时空分布上,三大流域新质生产力发展水平整体呈上升趋势,长江流域新质生产力及其构成要素的发展处于较高水平,珠江流域处于居中水平,黄河流域处于最低水平;2)在区域差异上,长江流域新质生产力内部差异最小,珠江流域内部差异最大,黄河流域与长江流域间差异最大,流域间差异是三大流域新质生产力总体差异的主要来源;3)在动态演进上,三大流域新质生产力发展水平的流域内差异均呈现减小趋势,尤其是长江流域新质生产力均衡化发展趋势更为明显,珠江流域新质生产力发展的非均衡问题较为突出,黄河流域非均衡发展问题虽然呈现减弱趋势,但总体发展水平相对较低,发展新质生产力任务更为艰巨。

土石坝施工期抵御洪水能力不足,度汛方案的选择直接影响工程的安全风险与成本,但针对土石坝施工期度汛方案的安全风险与成本协同控制的研究相对缺乏。同时,多目标协同控制中评价指标涉及多个专业领域,单一专家对各个评价指标的把握程度不同,难以准确赋值。因此,采用多位专家以区间数形式对评价指标赋值,通过最小化专家赋值之间的距离构建专家群体意见协商模型,将多位专家区间数赋值转化为综合所有专家意见的一个实数,建立土石坝施工期度汛方案的安全风险与成本评价模型。以前坪水库为例,对7种度汛方案进行综合评价,指导了前坪水库施工,实现了安全风险与成本协同控制。

为探究黄河流域生态韧性与经济高质量发展协同关系及其演化规律,在生态韧性与经济高质量发展协同演化理论分析基础上,按照抵抗力、适应力、恢复力3个维度构建生态韧性评价指标体系,按照经济规模、经济效率、经济结构、经济持续性4个维度构建经济高质量发展能力评价指标体系,以2012—2022年为研究期、以黄河流域九省(区)为测算单元,采用熵权-TOPSIS法测度各省(区)逐年生态韧性、经济高质量发展能力,运用哈肯模型测算各省(区)逐年生态韧性与经济高质量发展协同水平。结果表明:1)黄河流域整体生态韧性在研究期高于经济高质量发展能力且呈现稳步上升趋势,经济高质量发展能力在2012—2019年稳步上升、在2020—2022年出现小幅波动;2)黄河流域生态韧性-经济高质量发展复合系统尚处于低级有序阶段,在二者协同演化过程中,经济高质量发展能力为序参量、主导协同发展演化的路径与方向并对生态韧性产生协同提升效应,而生态韧性对经济高质量发展有微弱抑制作用;3)黄河流域生态韧性与经济高质量发展协同水平在研究期呈现稳步上升趋势,在空间上呈现东高西低的格局,各省(区)协同水平在2018年以前差异较大、2018年以后差异缩小。

为了给全面推进黄河流域高质量发展和实现“双碳”目标等提供参考,以2005—2022年为研究期,构建能源安全指标体系,采用熵值法测度黄河流域各省份能源安全水平,采用Tapio模型测度黄河流域各省份碳排放脱钩状态,采用固定效应模型对碳排放脱钩与能源安全的关系进行实证分析,结果表明:1)黄河流域各省份能源安全水平在研究期均呈上升趋势,但研究期末能源安全压力依然较大且省份间差别较大,能源安全形势整体上不容乐观;2)黄河流域各省份碳排放脱钩状态在研究期向好发展,多数省份曾呈现强脱钩状态,但脱钩状态不稳定即难以保持最佳状态;3)能源安全水平的提高对黄河流域碳排放脱钩具有促进效应,这种促进效应在2012年以后更加显著。提出了系统化提高黄河流域能源安全水平、加快“碳达峰”进程和加快转变经济发展方式等政策建议。

为合理划定黄河水沙变化阶段,采用Mann-Kendall趋势检验法和贝叶斯模型平均法对黄河干流唐乃亥、兰州、头道拐、潼关、花园口、利津6个主要水文断面1956—2022年的水文泥沙序列进行趋势分析和突变点检测。结果表明:黄河源区水沙变化趋势不明显,其他水文断面呈下降趋势,径流序列突变点为1969年、1986年和2018年,与水利枢纽工程蓄水运用密切相关,且具有流域性影响;多数水文断面泥沙序列突变点发生在20世纪60年代,之后年输沙量呈下降趋势,主要受流域水土保持等影响;建议进行径流序列分析时划分为1969年以前、1969—1985年、1986—2017年、2018年至今4个阶段,泥沙序列分析应以趋势性评价为主。

为探究废弃矿山地下水中重金属空间分布特征及健康风险,以泸州市叙永县后山镇废弃矿山为研究区域,对研究区7种重金属(Fe、Cd、Cu、Pb、Zn、Mn和Cr)进行测定和分析,利用污染指数评价法、模糊综合评价法和健康风险评价模型揭示了后山镇废弃矿山地下水中重金属的污染特征、空间分布状况和健康风险,并采用蒙特卡罗模拟法进行了健康风险评价的不确定性分析。结果表明:研究区地下水中Fe、Pb、Mn、Cd的质量浓度均值高于Ⅲ类水质标准限值;研究区地下水中5种非致癌重金属(Fe、Cu、Pb、Zn和Mn)对成人和儿童的非致癌健康风险值分别为0.617、0.145,均小于1,成人的非致癌健康风险值均高于儿童;地下水中重金属Cd和Cr在饮水和皮肤接触两种途径均存在一定致癌健康风险;蒙特卡罗模拟法预测的Cd、Cr对成人和儿童的致癌健康风险值分别为1.78×10^-4~6.33×10^-4、2.29×10^-4~4.40×10^-4,其平均值分别为3.96×10^-4、3.33×10^-4,地下水中Cd和Cr对成人具有一定致癌健康风险,对儿童的致癌健康风险较大。

汾河地下水污染问题日益严重,水质不断恶化,对汾河流域居民日常饮水安全造成威胁。选择黄土高原东部汾河流域地下水为研究对象,综合运用数理统计、图解法、相关性分析、正演模型、地理探测器和人体健康风险评价模型等方法,分析地下水化学时空演化特征,探讨地下水化学形成机制,并定量评价硝酸盐通过饮水途径导致的人体健康风险。结果表明:汾河流域水化学类型由枯水期HCO₃-Ca型演化为丰水期HCO₃-Ca·Mg、SO₄·HCO₃-Ca·Mg型;碳酸盐风化和硅酸盐风化为地下水化学组分的主要来源;枯水期地下水化学演化的主要控制因素为高程和生态系统类型,丰水期为生态系统类型和土地利用类型;丰水期硝酸盐通过饮水途径对儿童产生的非致癌性健康风险系数大于成人的。

西霞院水库是小浪底水库的反调节水库,主要对小浪底水库下泄的不稳定水流进行反调节。系统梳理了2007—2022年西霞院水库调度运行方式、入库水沙、流路演变以及泥沙淤积分布特征,其成果可为西霞院水库优化减淤调度提供科技支撑。结果表明:1)西霞院水库入库年均水量为305.55亿m³、年均沙量为1.34亿t,入库泥沙持续淤积造成库区流路发生显著变化,焦枝铁路老桥至坝前库段由运行初期的4条流路逐渐演变成1条流路。2)至2022年8月,西霞院水库泥沙淤积总量为7 253.6万m³,其中大坝—xxy07断面区间泥沙淤积量为6 964.5万m³;水库汛限水位131.00 m以下库容为0.184亿m³,淤积比为76.71%;库水位131.00～134.00 m反调节库容为0.567亿m³,已被侵占0.003亿m³。3)西霞院水库泥沙中SiO₂、Al₂O₃、CaO含量占总组成的80.14%;泥沙颗粒角形因数小于等于1.30。4)西霞院水库距坝5.8 km以上现状滩面高程比淤积平衡后设计滩面高程高3 m以上,建议西霞院水库在小浪底水库排沙期水位降至132.00 m以下运行,避免上游滩面高程持续抬升侵占反调节库容。

为解决孤立森林算法检测大坝异常数据时因不能识别数据间趋势性和相关性而造成数据误判的问题,提出基于平滑阈值与孤立森林的大坝监测数据异常检测算法。首先利用小波变换提取时序数据的趋势项,然后使用ARMA模型对提取的趋势项数据确定动态阈值区间,最后利用孤立森林算法检测出散落在阈值区间外的异常值。以贵州省毕节市夹岩水利枢纽工程混凝土面板堆石坝为例,分别对大坝坝基、坝体、周边缝及面板4个部位监测数据进行检测,验证算法效果。结果表明:与传统孤立森林算法相比,基于平滑阈值与孤立森林的算法对压力、观测房沉降量、开合度、应力的误判率分别降低了12.2、13.4、7.1、8.0个百分点。