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%。

为给滑坡灾害防治和滑坡致灾因子敏感性研究提供参考，选取黄河上游龙羊峡至积石峡段流域为研究区，以高程、坡度、地形粗糙度、岩性等16个因子为滑坡典型致灾因子，通过斯皮尔曼相关系数法进行共线性检验以筛选出相关性较强的滑坡致灾因子，利用GIS将滑坡致灾因子重分类后使用地理探测器分析得到各因子权重，将地理探测结果耦合随机森林模型，得到不同致灾因子作用下的滑坡预测概率，并通过ROC曲线验证预测结果的准确度。结果表明：1）致灾因子交互作用的解释力均大于单个致灾因子的解释力，高程因子与其他地形参数的协同作用尤为突出；2）河网密度、地形粗糙度和剖面曲率的解释力几乎为0，在一定程度上说明这些特征变量可能与滑坡发生没有直接或显著的相关性；3）各致灾因子对预测结果的解释力存在显著差异，其中高程-坡度组合是研究区滑坡发育的核心驱动力；4）随机森林模型的AUC值达到0.93，表明随机森林模型具有较高的分类能力。

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。

针对单灾种的自然灾害知识图谱覆盖信息面窄，难以从海量复杂的信息中提炼知识这一问题，提出一种面向灾害损失评估的黄河流域自然灾害知识图谱构建方法。自然灾害知识图谱由数据资源层、知识抽取层（包含模式层、数据层）和应用服务层构成。以自然灾害事件本体、基础地理信息本体、灾害损失评估本体模型为主体，采用自顶向下的方法建立模式层。收集多源异构的自然灾害事件、基础地理信息、灾害损失数据，采用自底向上的方法构建数据层，实现从多源异构数据中进行知识抽取、融合、存储。应用情况表明：该图谱支持时空关系的高效检索与区域并发灾害的快速识别，对1981—2018年黄河流域发生的160次重大灾害事件分析发现，灾害发生频率呈递增趋势，洪水为最常见的灾害类型，共识别出37次并发灾害。该图谱突破了传统单灾种知识体系的局限，可提升灾害损失评估的效率。

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。

青海省因地形复杂、气候特殊等而山洪灾害突发性强、破坏力大，为了给其山洪灾害监测与防治等提供依据，以青海省山洪灾害较为严重的黄河上游龙羊峡—积石峡区间为研究区，初选10个山洪灾害影响因子，依据研究区1958—2000年115个历史洪水灾害发生点位的数据，通过皮尔逊相关性检验剔除4个相关性较强的因子，对筛余的6个影响因子进行分级，采用GIS空间分析技术获取6个影响因子分级数据，采用熵指数法计算各因子权重并识别主要致灾因子。研究结果表明：高程、年降水量、地形粗糙度、NDVI、与河道距离、坡向为研究区山洪灾害致灾因子（权重分别为0.571 6、0.144 8、0.107 9、0.094 8、0.071 9、0.009 0），其中高程、年降水量、地形粗糙度为研究区山洪灾害主要致灾因子；按主要致灾因子分级对研究区历史山洪灾害进行统计，91.30%发生在高程低于3 091 m的地区，99.14%发生在年降水量大于317 mm的地区，98.26%发生在地形粗糙度小于1.10的地区。

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。

小浪底水库是控制黄河水沙的关键工程,研究其排沙规律及调控指标对于长期保持有效库容具有重要意义。采用实测资料分析的方法,结合调水调沙调度实践,选取2010—2023年34场小浪底水库排沙过程,分析水库排沙规律及其影响因素,提出利于水库减淤的调控指标。结果表明:汛前调水调沙期,水库排沙以三门峡水库泄放大流量清水产生的沿程冲刷为主,排沙量与入库水量成正相关线性关系,与小浪底水库蓄水量成负相关线性关系;汛期调水调沙期,水库排沙比与水库壅水程度及入出库流量比值的乘积成负相关幂函数关系;建立了汛前调水调沙期排沙量及汛期调水调沙期排沙比的定量表达式,提出汛前、汛期调水调沙期水库可分别降低并维持库水位在215、223 m,全年排沙比可达125%。

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。

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。

为探讨黄河流域九省(区)新质生产力发展水平及其区域差异并为黄河流域新质生产力高质量发展提供参考,从新劳动者、新劳动对象、新劳动资料3个维度构建新质生产力发展水平评价指标体系,基于2013—2022年面板数据,采用熵值法测度黄河流域九省(区)新质生产力发展水平,并进行了核密度估计、σ收敛检验和β收敛检验、空间相关性分析、主要障碍因子诊断。研究结果表明:1)2013—2022年黄河流域九省(区)新质生产力发展水平均呈逐年上升趋势,其中青海和甘肃新质生产力发展水平相对较低、山东和陕西新质生产力发展水平相对较高;2)黄河上、中、下游地区新质生产力发展水平差异明显,其中黄河下游地区一直远高于中上游地区、黄河上游地区一直低于中下游地区,但各省(区)间的差异不断减小、多极化现象减弱,且存在“追赶效应”,各省(区)新质生产力的发展会受邻近省(区)的影响;3)从新质生产力发展的3个维度看,新劳动对象维度是黄河流域新质生产力发展需要加强的“薄弱面”,从新质生产力评价指标来看,森林覆盖率、R&D人员全时当量、国内发明专利授权数量、第三产业增加值、交通网密度、软件和信息技术服务业收入占比、产业结构、环境保护力度是制约黄河流域九省(区)新质生产力发展的主要因子。提出了重视人才培养、强化环境保护、激励科技创新、加快产业升级等建议。

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。

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。

我国地震灾害严重，地震活动影响区域广、发生频次多、发生强度大。道路作为“生命线”起着物资输送、人员运送等重要作用，尤其在地震灾害发生后，快速准确地获取道路损毁位置与程度，对及时疏通生命线和开展救援具有重要意义。针对震后损毁道路遥感识别中存在的阴影干扰强、断裂漏检率高、碎片化严重等问题，提出了一种融合OpenStreetMap（OSM）先验知识的损毁道路分层提取框架，并以2023年积石山6.2级地震为典型案例验证了方法的有效性。通过构建“矢量约束-影像分割-拓扑修复-损毁检测”4层技术体系，实现了复杂地形区域损毁道路的快速定位，为提高救援速度和减少人员财产损失提供帮助。

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。

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。

习近平总书记在黄河流域生态保护和高质量发展座谈会提出“要坚持以水定城、以水定地、以水定人、以水定产”。为给甘肃省、黄河流域乃至北方缺水地区的生态保护和高质量发展,以及贯彻落实“四水四定”提供理论指导和参考,以甘肃省黄河流域为北方缺水地区代表,分析了存在的主要水问题,以及面临的新形势和所处的战略地位,剖析了甘肃省黄河流域水资源管理的现状,提出了新形势下甘肃省黄河流域“四水四定”创新管理的战略对策,包括开展顶层设计、强化水资源刚性约束、推进关键技术研发和工程建设、建立健全管理体制和机制,以及推进开展试点建设等。北方缺水地区实施“四水四定”的核心在于要把水资源作为刚性约束,优化生态、能源和粮食发展格局,建立与水资源条件相协调的人口、城市、灌溉和产业发展规模,提升水与“城-地-人-产”的适配性,从根本上促进人水和谐发展。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

为了探索准确核算水土保持措施碳汇的方法并为水土保持项目碳汇交易等提供技术支撑,以宁夏为研究区,综合利用文献资料和遥感技术、人工智能算法、统计分析方法等,构建基于多模态数据和人工智能算法的生态系统固碳速率及水土保持措施碳储量反演方法,定量评估了2022年宁夏水土保持措施碳汇能力现状。结果表明:1)在随机森林(RF)、人工神经网络(ANN)、支持向量机(SVM)、轻量级梯度提升(LGB)、极端梯度提升(XGB)、极度随机树回归(EXT)等6种人工智能机器学习算法中,极度随机树回归算法用于反演宁夏植被碳密度与土壤有机碳密度的精度最高;2)宁夏生态系统固碳速率在空间上呈现南高北低的分异特征,全区平均值为24.53 g/(m²·a),水土保持林、封禁治理、经济林、人工草地、梯田的固碳速率分别为26.65、27.25、27.28、18.80、22.68 g/(m²·a);3)2022年宁夏全口径水土保持措施碳汇量为226.95万~233.26万t/a,其中增汇量208.03万t/a、保土固碳量63.04万t/a、减排量18.92万~25.23万t/a,增汇量的80.8%分布在植物措施、保土固碳量的79.5%分布在梯田、减排量的79.5%分布在梯田。

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。

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。

为了协调黄河流域水资源与经济社会发展之间的关系,基于2008—2022年山东省黄河流域用水现状数据,采用信息熵和均衡度、洛伦茨曲线和基尼系数等,分析山东省黄河流域用水结构演变特征及空间分布规律。结果表明:山东省黄河流域农业用水不再具备单一的绝对优势,水资源分配正向多目标转化;信息熵和均衡度呈同步上升趋势,表明各类用水量的分布向均匀性发展;2008—2022年山东省黄河流域农业用水的空间均衡度明显下降,工业用水的空间均衡度略微上升,生活用水的空间均衡状态未出现较大变化,生态用水的空间均衡度明显提升;2008—2022年山东省黄河流域农业用水的空间分布由明显均衡状态变为比较均衡状态,工业和生活用水的空间分布一直为比较均衡状态,生态用水的空间分布由均衡较差状态变为比较均衡状态;德州的农业用水量占比最高,淄博的工业用水量占比明显超过其他区域,济南的生活用水量占比最高且缓慢上升,2018年济南生态用水量占比最高,德州生态用水量占比最低。