为探究新质生产力赋能黄河流域城市经济韧性的现实路径,并为黄河流域生态保护和高质量发展重大国家战略实施提供参考,基于2011—2022年黄河流域九省(区)99个样本市的面板数据,采用熵值法测度新质生产力水平与城市经济韧性指数,并运用双向固定效应模型和中介机制模型,实证分析新质生产力对黄河流域城市经济韧性的影响及其作用机制。结果表明:整体上,新质生产力对黄河流域城市经济韧性具有显著增强作用,其内在机理是促进产业结构升级与提高基础设施建设水平;新质生产力增强黄河流域城市经济韧性效果存在异质性,尤其在黄河流域中游、小规模与高强度环境规制城市,其增强作用更明显。提出了积极培育发展新质生产力、推动黄河流域产业结构升级、流域内实施差异化的发展战略等建议。

为探讨新质生产力对黄河流域碳排放的影响机制,进而为黄河流域发展新质生产力、促进降碳减排等提供参考,以2013—2022年为研究期、以黄河流域九省(区)为测度单元,依据劳动力、劳动对象、劳动资料三方面指标,采用熵值法测度新质生产力发展水平,进而采用个体和时间双因素固定效应模型实证检验新质生产力对碳排放的直接影响并进行稳健性检验,以产业结构升级水平和绿色技术创新水平为中介变量、以市场一体化水平和经济增长目标为调节变量实证检验新质生产力对碳排放的影响机制,结果表明:1)新质生产力的发展对黄河流域九省(区)碳排放具有显著抑制作用;2)新质生产力通过提高绿色技术创新水平和产业结构升级水平使碳排放量降低;3)过高的经济增长目标会使碳排放量增加、削弱新质生产力的降碳减排效应,而市场一体化水平的提高则会使碳排放量降低、增强新质生产力的降碳减排效应。建议:进一步完善新质生产力发展的体制机制,继续加强对企业绿色创新的支持,进一步优化产业结构,以增强新质生产力的降碳减排效应。

黄河流域九省(区)大都存在生态环境脆弱、经济欠发达、产业失衡等问题,碳达峰难度较大。为探索有效可行的碳达峰路径、给黄河流域碳排放相关政策的制定提供参考,基于黄河流域九省(区)经济社会发展“十四五”规划及2035年远景目标,设置以绿色发展为核心注重经济增长与生态环境协调的低碳发展模式、延续当前经济发展趋势的基准发展模式、以经济高速增长为主要目标不设置节能减排指标的高增长发展模式,依据各省(区)2000—2021年人均GDP、能源强度、城镇化水平、人口规模、产业结构的面板数据,采用分位数回归神经网络(QRNN)模型进行实证分析,并采用高斯核函数进行核密度估计与2022—2035年碳排放量概率预测,结果表明:1)河南、内蒙古、青海三省(区)在3种发展模式下均能提前实现碳达峰(碳达峰时间分别为2011年、2020年、2013年),其他六省(区)难以按时实现碳达峰(其中山西有望在2035年实现碳达峰);2)青海、山东两省适合基准发展模式,内蒙古、山西、四川、陕西四省(区)适合低碳发展模式,河南、甘肃、宁夏三省(区)适合高增长发展模式。建议制定差异化发展政策、构建区域碳交易市场和黄河流域污染治理联动机制,推动黄河流域整体降碳减排。

黄河治理的根本在于治沙。为检视黄河流域防沙治沙法律规则的现实困境并提出优化路径建议,对《中华人民共和国黄河保护法》《中华人民共和国防沙治沙法》等国家立法和沿黄省(区)涉及防沙治沙法律规则的地方立法进行分析,指出其中存在防沙治沙法律规则的分散影响了立法质效的实现、“不抵触”国家立法原则限制地方立法内容的展开、地方规则差异阻碍流域公平的实现等问题。基于存在的问题提出优化路径:优化黄河流域防沙治沙法律规则体系、促进立法有效供给,推进区域协同立法、提高立法的科学性,秉持人沙和谐理念、强化法律规则的可操作性。

针对当前阿克苏河流域径流演变研究存在时间尺度单一、对序列长度敏感性考虑不足等问题,采用Mann-Kendall趋势检验、Theil-Sen Median趋势估计、Pettitt突变检验、小波分析等多种方法系统研究该流域干支流年际、年内、场次洪水等不同时间尺度的径流演变规律。结果显示:托什干河、阿克苏新大河、台兰河年径流量整体均呈增大趋势,库马拉克河变化趋势不明显,4条河流分别在35、55、35、55 a时间尺度上周期震荡最为明显,对应周期分别为21~23、32~35、19~25、36 a;阿克苏河流域径流年内分配不均,夏秋径流量大、冬春径流量小,集中期为6—8月;干支流年最大洪峰流量波动较大,主要集中于7—8月,4条河流防洪关键期分别为7—9月、4—8月、7—8月、7月;阿克苏河流域径流变化的趋势性、突变性、周期性分析结果均受时间序列长度的影响。

为了深入探讨石羊河流域径流变化的特征及其驱动因素,为流域治理规划和生态环境建设提供科学依据,基于石羊河流域1956—2019年的径流数据,运用数理统计方法分析了径流变化特征,并结合气象数据评估了气候变化对径流的影响。研究结果显示:1)石羊河支流,古浪河、黄羊河、杂木河、金塔河径流量呈减少趋势,而大靖河和西营河的径流量相对稳定。2)该流域径流量呈现2~10 a和10~30 a的周期性变化。3)除东大河与西大河无明显突变年份外,石羊河流域其他支流的径流突变年份集中在1970—1990年。4)石羊河流域的降水变化趋势不显著,而气温显著上升。5)根据突变点的划分,基准期与变化期径流变化幅度在13.78%至37.43%之间,人类活动被识别为导致径流减少和突变的关键因素。

2019年以来,在刘家峡水电站的调度运行中发现,库水位在1 723 m以下时,因洮河河道冲刷而过机含沙量增大,发生过机含沙量突增现象,严重影响机组安全。为充分识别造成刘家峡水电站过机含沙量增大的主要指标,通过实测资料分析与皮尔逊相关系数分析的方法,得出过机含沙量变化的主要影响因素为水位、流量、流速等,在此基础上按照水库运行调度实际设置不同坝前水位、入出库流量方案,通过RSS二维数学模型计算不同方案下水库坝前含沙量,提出刘家峡水库调度运行建议,即当入库流量不超过2 000 m³/s时,坝前水位可按照不低于1 722 m控制;当入库流量进一步增大时,从保证机组安全运行分析,可保持坝前水位不低于1 725 m。

受强降雨的影响,降雨后期洪水依然存在,并可能持续造成危害和影响。为了准确预测城市洪涝积水的深度和持续时间,针对短历时降雨后期洪水模拟困难的问题,提出了RF-LSTM耦合模型。基于SWMM模型模拟的郑州市洪涝积水数据,利用提出的模型对其中3个代表积水点的洪水深度进行模拟,并预测不同重现期降雨引起的洪水过程。结果表明:与单一LSTM模型相比,RF-LSTM模型的预测精度得到了提升,验证了该模型在洪水预测中的适用性。3个积水点的洪水持续时间和最大洪水深度的增长率在1~2 a重现期下均是最高的,建议翻修或重新设计现有的排水系统。

现阶段跨区域灾害频发,应急合作是防灾减灾的重要手段。为促进区域间应急合作,提升区域应急能力水平,以黄河上游地区的18个市(自治州)为例,首先从内部属性、网络关系以及外部环境3个方面选取实现跨区域灾害应急合作的前因条件,再采用NCA方法对前因条件进行必要性分析,最后利用fsQCA方法识别和分析跨区域灾害应急合作的实现路径。研究发现:经济水平、行政级别以及地理位置3个前因条件是实现跨区域灾害应急合作的必要条件;随着前因条件水平的提升,跨区域灾害应急合作更易实现;跨区域灾害应急合作存在网络关系与外部环境双向驱动型、外部环境主导型以及内部属性主导逻辑下全面驱动型3类实现路径。提出加强经济建设、促进经济交流,深化自我认知、推行因地制宜的政策和措施等建议。

为了探究资源富集区转型发展过程中水资源利用效率的变动趋势及其与产业结构转型之间的内在联系,采用DEA模型,对2007—2021年我国资源富集区的水资源利用效率进行测度,并通过构建VAR模型,探讨产业结构与水资源利用效率的响应关系,结果表明:资源富集区水资源利用总体处于DEA无效率状态,水资源利用效率的极差为0.572,省(区)之间差异明显;产业结构与水资源利用效率之间存在脉冲响应关系,产业结构转型对水资源利用效率具有一定的驱动作用;江西、内蒙古、新疆和黑龙江4个省(区)产业结构转型对水资源利用效率的影响程度趋于增强,其他省(区)的影响减小乃至消失。

为掌握伊洛河流域水源涵养能力的时空变化特征及驱动因素,利用InVEST模型和水源涵养量计算方法,对伊洛河流域水源涵养能力进行定量评估,分析其时空变化特征,同时结合地理探测器对水源涵养能力的驱动因素进行分析。结果表明:1)2005—2020年,伊洛河流域的水源涵养量呈现先减少后增加的趋势,其中2005年水源涵养量最高、2015年最低;2)流域南部及西部山区的水源涵养能力较强,而中部、北部和东部地区的水源涵养能力相对较弱;3)草地、林地和灌木等植被茂盛地区的水源涵养能力较强,而耕地、建设用地等受人类活动影响较大区域的水源涵养能力较弱;4)降水是影响伊洛河流域水源涵养量变化的主要因素,降水与土地利用的交互作用对水源涵养能力的影响最为显著。

水资源短缺制约着我国经济社会的可持续发展,新质生产力已成为提升资源利用效率、推动高质量发展的核心动力。基于2013—2022年河南省18个省辖市的面板数据,运用DEA-Malmquist模型测算绿色工业用水效率及其驱动效应,构建涵盖科技生产力、绿色生产力与数字生产力的新质生产力指标体系,并通过熵权-TOPSIS法评估其综合水平,进一步采用Tobit回归模型,实证分析新质生产力对绿色工业用水效率的影响。结果表明:1)河南省绿色工业用水效率整体呈上升趋势,但省辖市间差异显著,具有较大提升潜力;2)规模效率是绿色工业用水全要素生产率提升的主要驱动力,技术进步与纯技术效率有待进一步提升;3)研究期河南省各省辖市的新质生产力指数均呈增大趋势,其中郑州的新质生产力指数最大,其次是洛阳,济源的最小;4)新质生产力和人均GDP对绿色工业用水效率具有显著正向效应,工业增加值占比也对工业用水效率产生正向影响。建议:大力推进工业节水技术进步,提升工业节水管理与技术水平;优化水资源配置,进一步提升规模效率;加快培育和发展新质生产力,以实现工业用水与经济的协调发展。

识别地下水位变化及影响因素是评估地下水压采效果的核心内容之一,是准确研判超采治理区域地下水演变趋势的重要前提。以河北超采治理试点区邯郸市东部平原为研究区,综合运用小波分析、统计学、GIS等方法,深入分析了2018—2021年浅层地下水和深层承压水水位的时空变化情况及影响因素。结果表明:浅层地下水年内水位变幅为0.9~7.3 m,深层承压水年内水位变幅为2.8~17.6 m,7月降至年内最低水位,12月左右达到最高水位。2018—2021年大部分区域浅层地下水位和深层承压水位呈上升趋势,浅层地下水位上升0.8~4.6 m,深层承压水位上升0.6~6.3 m。浅层地下水和深层承压水漏斗面积均呈现“低水位期增加(分别为347.9、60.6 km²)、高水位期减少(分别为91.0、516.2 km²)”趋势。年内浅层地下水位的上升与降水密切相关,地下水位对降水的响应滞后时间为141~224 d。引江水和引黄水分别通过置换城镇工业和生活用水、农田灌溉的地下水量有利配合了地下水压减,进而促进了研究区水位的回升。

在全球气候和下垫面条件变化以及人类活动等因素影响下,近年来黄河流域水沙情势发生了一定变化,进而引起瀑布等河流水景观发生相应改变。壶口瀑布为黄河干流流经晋陕大峡谷时形成的天然瀑布,基于长期连续原型观测数据、野外调查及历史资料,开展壶口瀑布形态、规模、颜色等主要景观特征研究,系统分析了壶口瀑布景观变化与河段水文泥沙等的响应关系。在此基础上,对1956—2023年壶口瀑布景观历史演变进行了分析,结果表明:1956年以来壶口瀑布规模总体萎缩,清水瀑布出现概率显著增大。

丹江口水库是南水北调中线工程水源地和一级水源保护区,其水质状况事关水库下游和南水北调沿线城乡居民的用水安全。以丹江口水库2020—2024年的49景GF-1卫星遥感影像为数据源,基于国控断面浊度信息,对比分析线性、多元线性、XGBoost、随机森林、GRNN回归模型对浊度的反演精度,确定GRNN模型在浊度反演中具有显著优势,并应用GRNN模型反演了丹江口水库不同时期的浊度分布,结果表明:研究区水体浊度总体较低,主要集中在15 NTU以下,浊度与其分布概率服从高斯分布,期望μ为3.13 NTU,标准差σ为±1.12 NTU;在时间上,浊度均值呈上下波动,峰值集中在冬季;在空间上,受人为活动和降水影响,研究区西南和西北部浊度存在局部升高现象。

为了丰富对生态净初级生产力(NPP)的研究并为黄河流域生态系统良性发展、碳汇能力提升等提供参考,以2000—2020年为研究期,把黄河流域分为中温带半干旱地区(Ⅰ区)、暖温带半湿润地区(Ⅱ区)、高原半干旱地区(Ⅲ区)3个生态区域,依据多源遥感数据,采用CASA模型计算黄河流域及3个生态区域年和月两种时频的NPP值,并引入SHAP可解释性分析方法,解构NPP变化与气温、降水量、NDVI、太阳辐射强度4个自然因子间的关系,探究NPP变化的主导因子,主要结论如下:1)从空间维度来看,黄河流域NPP分异性显著,高值出现在Ⅱ区、低值广泛分布在Ⅰ区和Ⅲ区,各生态区域NPP均值大小排序为Ⅱ区>Ⅲ区>Ⅰ区,黄河干流沿线NPP较同纬度其他区域的高;2)从时间维度来看,黄河流域NPP在研究期波动上升、在年内具有明显的季节性变化,研究期NPP上升的面积占比为47.17%、下降的面积占比为3.33%,3个生态区域中NPP上升最显著的是Ⅱ区,研究期黄河流域NPP上升速度逐渐减缓;3)从流域整体来看,NDVI对NPP变化的影响最大且其与太阳辐射强度的交互效应较大,但各生态区域NPP变化的主要驱动因子有所不同,Ⅰ区为NDVI、Ⅱ区为地表温度、Ⅲ区为NDVI;4)黄河流域各生态区域提升NPP的策略应因地制宜、各有侧重点,并充分重视各自然因子间的交互效应。

采用InVEST模型量化2000—2020年黄河中游城市群水源涵养时空分布特征,使用地理探测器和分段线性回归分析水源涵养的影响因素,运用时空地理加权回归(GTWR)模型探讨自然环境和人类活动对水源涵养的影响机制。结果表明:2000—2015年黄河中游城市群水源涵养量空间分布呈现由南至北递减的格局,2020年演变为由南北向中部递减;降水量对水源涵养量变化的解释力最强,双因素交互作用解释力明显高于单因素的;降水量、气温和相对湿度的阈值均值分别为628.26 mm、14 ℃和59.82%;由降水量主导水源涵养量变化的区域面积最大,其余区域的主导因素也逐渐被降水量所取代;自然环境对水源涵养量的影响程度自南向北降低,人类活动主导区域在2015年前呈东部缩减、南部扩张的趋势,之后几乎全部由自然环境主导。

为了揭示植物根系对黄土边坡的加固机理,并为黄土高原地区植物边坡防护理论研究的深化和实践提供参考,以黄土高原典型退耕还林树种刺槐根系为研究对象,通过刺槐根系抗拉试验和根-土复合体根系拉拔试验,分析了不同直径刺槐根系的抗拉特性和根-土摩擦系数的影响因素,结果表明:1)刺槐根系的抗拉力随根径的增大而增大,但纵向极限延伸率、弹性模量随根径的增大而减小;2)土壤干密度对刺槐根-土摩擦系数有显著影响,摩擦系数随土壤干密度的增大而增大,主要原因是土壤干密度越大根系与土壤之间结合得越紧密;3)刺槐根-土摩擦系数随土壤含水率的增大而减小,主要原因是土颗粒表面存在的水膜随土壤含水率的增大而变厚,使土壤与根系之间的粗糙度和结合强度降低;4)刺槐根-土摩擦系数与根系粗细无明显关系,主要原因是不同根径根系表面的粗糙度差别不大。

为研究陕西省参考作物蒸散量(ET₀)时空演变特征及对气候变化的响应,选取省内33个气象站1960—2017年逐日气象数据,采用FAO 56 PM公式计算逐日ET₀,运用敏感性分析和贡献率定量识别影响ET₀变化的主导因子。结果表明:1)陕西省最高气温、最低气温呈升高趋势,日照时数、风速和相对湿度呈减小趋势;2)陕西省多年平均ET₀为981 mm,以-2.85 mm/10 a的速率不显著减小,多年平均ET₀在空间上呈北高南低、东高西低的分布特征;3)陕西省年尺度ET₀对气象要素的敏感程度由高到低依次为相对湿度、最高气温、日照时数、风速和最低气温;4)气象要素对陕西省年尺度ET₀变化的贡献率由高到低依次为风速、最高气温、日照时数、最低气温和相对湿度。因此,影响陕西省年尺度ET₀变化的主控因子为风速。

水库库容是影响水沙调控决策准确性、保障水库安全运行的关键参数。针对传统水库库容计算方法存在效率低下、精度不高等问题,提出一种基于Revit技术的水库库容三维计算方法。基于.NET开发框架,采用C#语言对Revit进行二次开发,研发了一款水库库容三维计算插件,实现水库库容的快速计算与三维展示。使用等高线容积法、Global Mapper软件计算结果与本插件计算结果进行对比,验证本插件的计算精度。结果表明:本插件可实现水库库容的自动计算、水库特性曲线的自动绘制。插件计算库容与等高线容积法所得库容的相对误差平均值为3.03%,与Global Mapper软件所得库容的相对误差平均值为0.15%,本插件计算库容结果可靠,可作为水库库容计算的新工具。

为实现在季节变化情况下山西省某城镇污水处理厂稳定达标运行和节能减耗,基于ASM2D模型利用WEST软件构建多级AAO工艺仿真模型,选取工艺运行参数R_内、R_外、DO浓度、进水比以及SRT先进行单因素分析,明晰各参数对去除出水污染物的影响,再利用五因素多水平正交试验获取夏冬两季污水处理厂稳定运行最优工况。结果表明:综合五因素全面考虑时,夏季R_内为150%、R_外为50%、DO浓度为1 mg/L、进水比为3:1、SRT为15 d时,出水效果最优,与原方案相比,该工况模拟出水TN去除率提高14.61%,好氧池曝气量节约66.67%,内、外回流量分别减小62.50%、50%;冬季R_内为250%、R_外为80%、DO浓度为2 mg/L、进水比为1:2、SRT为20 d时,出水效果最优,与原方案相比,该工况模拟出水TN、TP去除率分别提高2.47%、3.46%,曝气量节约33.33%,内、外回流量分别减小62.50%、20%。运行方案优化后该厂出水水质提升,实现了稳定运行与节能降耗的目标。

为探明预应力双层衬砌结构在输水盾构隧洞施工、运行过程中的力学响应,以珠江三角洲水资源配置工程为例,采用有限元数值模拟方法建立双层衬砌结构三维计算模型,分析有无预应力条件下双层衬砌结构的承载力学特性。结果表明:当内水压不超过0.9 MPa时,普通双层衬砌结构可以满足安全要求,不必施加预应力;而当内水压过大时,有必要对双层衬砌结构施加预应力,以充分发挥其承载能力。与预应力张拉阶段相比,充水运行阶段管片衬砌与预应力衬砌的协调承载作用更强,接触压力传递更加充分。在整个施工和运行阶段,双层衬砌结构的位移变化量均较小,具有良好的工作状态。

泾河东庄库区两岸沟壑纵横、黄土覆盖层深厚,库区蓄水后水位波动会加大新生库岸滑坡变形失稳与古滑坡复活的概率。基于东庄库区地质环境条件,分析滑坡成因及分布特征,选取3个风险较高的典型涉水滑坡(贺家、焦家河、冯家)进行重点分析,通过建立数值模型对蓄水后滑坡变形与库水位波动的耦合机制进行分析。结果表明:库区共分布有30处黄土古滑坡,3个风险较高的涉水滑坡均为典型的黄土-基岩型滑坡。库水位波动影响库岸黄土滑坡的稳定性,库水位逐渐下降和长期保持在高水位都会导致滑坡的安全系数减小,库水位下降速率越快滑坡安全系数下降到最小值越快。库区黄土古滑坡整体大规模滑动的可能性较小,而前缘滑体在水位下降时失稳的风险较高。

泡沫轻质土是路堤重要填料,但是大体积泡沫轻质土存在干缩变形大、强度不足等问题。利用黄河下游粉砂土作为细集料生产泡沫轻质土,通过试验分析不同设计湿密度下粉砂土掺量对流值、抗压强度、干缩率和耐久性的影响,并通过数值模拟分析其微观结构与力学性能的关系。结果表明:随着粉砂土掺量的增大,泡沫轻质土28 d抗压强度降低;根据规范结合工程实例和试验结果,推荐泡沫轻质土作为路基填料时粉砂土掺量取20%~30%;泡沫轻质土的干缩率随粉砂土掺量的增大而减小;粉砂土的加入能减少泡沫轻质土中水和水泥用量,扩大微观结构孔径分布范围。