国际首届岩溶地区可持续发展学术会议上中国科学院三位资深院士荣获“贡献奖”

2001年8月30日,首届岩溶地区可持续发展国际学术会议在北京隆重举行。国土资源部田凤山部长致开幕词。他谈到,全球发育岩溶的碳酸盐岩地区将近5000万km² 。我国裸露及隐伏的碳酸盐岩面积超过300万km²,许多岩溶地区还蕴藏着丰富的矿产资源、水力能源和生物资源。人们也注意到,岩溶地区往往受特殊的地质演化作用,而更频繁地发生崩塌、滑坡,加剧了地质生态环境恶化。岩溶地区多数环境脆弱,不少地区出现了水资源问题。     

章丘区浅层地温能资源研究与评价——以地埋管换热方式为例

通过对章丘区浅层地温能赋存条件的研究,结合现场热响应试验、岩土样品测试等数据,采用层次分析法和指标法对研究区进行了地埋管地源热泵系统开发利用适宜性分区,并概算了浅层地温能资源量、评价了开发利用资源潜力、进行了经济和社会效益分析。结果表明:适宜性区面积76.38km²,占研究区面积的95.48%;适宜区内120m以浅浅层地温能热容量21.3228×10¹²kJ/℃。研究区全部利用地埋管地源热泵系统,夏季可制冷面积5353.1278×10⁴m²,冬季可供暖面积6504.6662×10⁴m²。浅层地温能开发利用潜力巨大,经济和社会效益明显。     

南美洲的地表水体制图研究

采用Landsat TM遥感影像,辅以MODIS数据产品,应用像元的分类方法,选用水体指数AWEI（Automated Water Extraction Index）提取水体,估算了2011年南美洲陆表水域总面积。同时,在南美洲各大气候带内监测其典型水域的年内季节性面积及其变化。研究表明,南美洲陆表水域总面积为30.5×10⁴ km²,水域率为1.69%,主要集中分布在亚马逊河流域、巴拉那河流域,以及南部巴塔哥尼亚高原。南美洲共计有湖泊9579个,总面积为14.2×10⁴ km²,占水域总面积的46.42%;河渠总面积达15.7×10⁴ km²,占水域总面积的51.56%;水库坑塘总面积达6144.8 km²,占南美洲地表水域总面积的2.01%。从各大气候区看,热带地区的水域面积明显受到旱雨季的影响,其中,热带沙漠气候带内水域的干湿季变化最为明显;温带地区的水域面积变化相对较小,但有明显的四季之分;高原山地气候区由于其独特的气候特征,水域面积变化较小;亚热带季风性湿润气候和地中海气候区内的水域面积季节性波动很小,但是冬夏2个季节变化明显。从南美洲各国家看,水域面积最大的国家为巴西（14.7×10⁴ km²）,占南美洲水域总面积的48.17%,水域率为1.72%;其次为阿根廷（3.4×10⁴ km²）,占南美洲水域总面积的11.24%,水域率为1.23%;委内瑞拉的水域率最大（3.08%）。     

近20年来苏锡常地区建设用地扩展及耕地占用态势的遥感分析

本文在苏锡常地区已有三期矢量数据(1988、1995和2000年)的基础上,对2008年TM影像进行监督分类,经过人工解译辅助处理得到20世纪80年代以来4期土地利用时间序列数据。研究了近30年来,苏锡常地区建设用地扩展及其对耕地占用的态势。主要结论有:(1)从整体扩展面积看,1988年到2008年建设用地面积扩展总计2 354.55km²,其中,城市扩展面积最大,为1257.26km²,占到总扩展面积的一半,其次,是建制镇的扩展,面积达695.91km²,农村居民点扩展面积为355.96km²,扩展最少的是工矿交通用地,为45.42km²;(2) 城市扩展所占用的土地资源主要来源于对耕地的占用。从三个不同时期来看,1995-2000年耕地转化为建设用地最少,为262.36km²,1988-1995年占用耕地面积656.36km²,而在2000-2008年耕地被占用高达1 343.56km²。这些数据为我国东部城市化地区土地利用规划与管理政策的制定提供决策依据。     

武汉白沙洲长江两岸岩溶塌陷易发性评价与地铁建设过程中的防治对策

近年来在武汉市城市工程建设过程中,岩溶塌陷时有发生,严重影响了城市建设发展和人民群众的生命财产安全。为查明岩溶区地面塌陷易发性分区情况并提出防治对策,以白沙洲岩溶条带长江两岸作为研究区,选择岩溶发育程度、土层厚度、土层结构、红层厚度、地下水水位波动、岩溶水水位波动部位、塌陷坑密度7个评价因子,采用层次分析法建立岩溶塌陷发育的多因子判别模型,并结合GIS空间分析技术将研究区划分出高、中等和低易发区域。针对区内地铁工程不同阶段特性及其位于不同的易发性区段,以地质结构为根据,提出了相应的防治对策和建议。结果表明:高易发区主要位于长江两岸覆盖型岩溶区,且多为含砂性土层;高易发区为防治的重点,规划阶段尽量回避此区,防治原则主要是阻止上覆砂颗粒的漏失。中等易发区防治原则是防止单一黏性土中土洞的形成和扩大及保护红层的完整性。低易发性区红层厚度大于工程施工进入基岩厚度,发生岩溶塌陷的可能性极小。本研究成果能为武汉长江两岸的工程建设提供参考。      

青藏高原湖泊面积动态监测

高原湖泊的动态变化对区域水循环具有重要影响。受全球气候变化的影响,青藏高原湖泊自20世纪90年代开始呈现剧烈扩张趋势。为揭示近年来青藏高原湖泊面积的时空变化规律,本文提出了一种改进的半自动湖泊提取算法,结合环境减灾卫星（HJ-1A/1B）和Landsat系列卫星影像数据,对青藏高原内流流域中面积大于50 km²的127个湖泊进行了连续6年的动态监测,并分析了该区域2009-2014年湖泊面积时空变化特征。研究结果表明,该区域湖泊整体呈现显著扩张趋势,年均变化速率为231.89 km²yr^-1（0.87 %yr^-1）,6年间湖泊面积扩张速率有所减缓。其中,扩张湖泊有104个,收缩湖泊有23个,变化速率分别为271.08 km²yr^-1（1.02 % yr^-1）和-39.19 km²yr^-1（-0.15 %yr^-1）。不同区域湖泊面积变化具有明显差异,主要表现为东部及北部大部分区域湖泊扩张,南部地区大部分湖泊面积稳定,萎缩湖泊主要分布于研究区四周。最后,本文通过分析冰川融水补给对湖泊面积变化的影响,发现存在冰川融水补给的湖泊面积变化率远大于不存在冰川融水补给的湖泊。由此可见,近年来冰川融水的增加是促进青藏高原内流流域湖泊扩张的主要因素之一。     

1990—2020年中国能源开采和加工场地多源数据综合制图与时空变化分析

由于当前缺乏有效的能源开采和加工场地精细化遥感探测方法和高精度的数据产品,全国尺度的能源开采和加工场地时空分布规律的认识仍显不足。本研究基于高分辨率遥感影像、土地利用/覆盖数据、网络爬虫数据、OSM地图数据和环境专题数据等信息,发展了基于多源数据融合和专家知识参与获取的能源开采和加工场地遥感识别和精细化制图的技术方法,研发了1990、2000、2010和2020年共4期的中国能源开采和加工场地分布数据产品及2010—2020年场地植被恢复信息数据产品,作为中国土地利用/覆盖变化数据的组成部分（CLUD-Mining）。CLUD-Mining具有较高的质量和可靠性,数据产品平均精度为91.75%;中国能源开采和加工场地开发建设的面积呈现先增长后减少的发展趋势,1990—2010年,面积增长速度从55.22 km²/a上升到95.51 km²/a,而2010—2020年呈现负增长,平均每年减少27.28 km²;此外,2010—2020年场地植被恢复面积达746.76 km²,主要集中在华北区和西南区;中国能源开采和加工场地分布格局逐渐由东部地区向西部地区转移。本研究对提升中国能源开采和加工场地时空分布特征的认识具有重要意义,可为场地污染治理和生态修复提供重要的数据基础。     

天绘一号卫星影像的平原绿化提取方法

平原绿化是我国平原地区森林植被的主体,为生态环境建设提供了有力保障。但平原绿化分布零散,斑块面积小,不易被准确提取。本文以河南省封丘县为例,利用天绘一号卫星影像面向对象分类技术提取了平原绿化。在面向对象分类过程中,针对不同平原绿化信息选取不同的分割尺度和参数,建立影像对象的分割层次结构,确保农田林网、通道防护林、四旁防护林等平原绿化信息能够被准确分割。分类时通过构建隶属度函数,利用层与层之间的关系,子类继承父类的分类特征,在此基础上增加自己的特征,建立分类规则集,逐层提取绿化信息。本文共获取封丘县平原绿化面积152.51 km²,其中,农田林网36.09 km²,通道防护林21.29 km²,四旁防护林71.56 km²,片林23.57 km²。利用验证点数据,对分类结果进行精度评价,总体分类精度为93.50%,Kappa系数达到0.92。     

“海上丝绸之路”超大城市环境变化遥感分析

随着城市化进程的加快,如何及时、精确地对城市环境的变化做出评价,进而制定出合理的发展方案,对城市可持续发展至关重要。本文综合利用卫星遥感获取的PM_2.5浓度数据、地表温度数据（Land Surface Temperature,LST）、植被指数数据（Normalized Difference Vegetation Index,NDVI）及城市用地辅助信息数据,基于综合评价指标,分析海上丝绸之路沿线12个超大城市地区2000-2013年环境质量的动态变化。研究结果表明,2000-2013年,海上丝绸之路沿线约75%的超大城市呈现出不同程度的环境恶化现象。12个超大城市用地环境恶化及逐步恶化面积占研究区域总面积的31.33%（4732.39 km²）。2000-2013年,城市扩张用地恶化和逐步恶化面积约占总扩张用地的29.48%（3765.83 km²）。平均地表温度的上升、植被覆盖度的急剧下降及PM_2.5浓度的增加均对海上丝绸之路沿线超大城市环境质量变化产生影响。其中,空气中PM_2.5浓度的大幅度增加是2000-2013年海上丝绸之路沿线超大城市扩张用地环境退化的主要原因。     

近40年来白洋淀湿地土地覆被变化分析

白洋淀是华北平原上现存最大的天然湖泊,是典型的内陆湿地。最近40年,白洋淀湿地出现了水面萎缩、生态功能急剧退化、生物多样性减小和水体污染严重等生态环境问题。本文利用1964年CORONA侦察卫星影像、1974年和1983年Landsat MSS影像和2002年ETM+影像,对白洋淀湿地的土地覆被变化及其驱动力做了详细分析。结果表明,湿地面积呈减少趋势:1964年为407.3km2,2002年缩减到274.63km²。湿地水面起伏变化大,1964年水面较宽,为346.75km²;到1974的10年间,减少到94.65km²,1983年和2002年水面继续变窄,水面面积分别为67.27km²和46.86km²。引起湿地土地覆被变化的原因包括降雨量的减少、蒸发量的增大、城市发展用水增大、不合理土地利用开发和上游水库、引水工程修筑等。     

烟台市地质灾害现状及易发程度分区评价

加强自然灾害防治关系到国计民生。烟台市域面积13864.5km2,截至2020年末共有崩塌、滑坡、泥石流、岩溶塌陷、采空塌陷5类共405处地质灾害隐患点,数量约占全省总数的1/5。本文基于2020年山东省烟台市地质灾害核查数据,总结了烟台市地质灾害发育现状及灾情损失。采用地质灾害综合危险性指数法,开展了烟台市易发程度分区评价,划分出了高、中、低及不易发区。结合烟台市国民经济和社会发展规划将全市地质灾害防治区划分为重点防治区、次重点防治区和一般防治区,针对不同分区提出了具体的防治工作建议,为烟台市地质灾害防治工作提供了基础依据。     

山东烟台白洋河岩溶水系统岩溶塌陷发育规律及易发性评价

近年来,山东烟台白洋河地区发生多次岩溶塌陷,对烟台市城镇化建设、当地居民的财产造成了一定的损失,造成了一定的社会影响。本文以白洋河岩溶水系统为研究对象,采用定性与定量相结合的方法,选取岩溶发育程度、地下水动力条件、覆盖层特征3个一级评价因子,地质构造、基岩富水性、水位变幅、水位与基岩面关系、覆盖层结构、覆盖层厚度指数、覆盖层底板特征7个二级因子,采用层次分析与综合指数法进行易发性评价,为防灾减灾提供地质依据。     

临沂市地质灾害现状及易发程度分区评价

2016年,临沂市地质灾害排查共查明了391处地质灾害隐患点,主要类型为崩塌、滑坡、泥石流、采空塌陷和岩溶塌陷,崩塌数量最多,其次为采空塌陷和岩溶塌陷。地质灾害规模以小型为主。该文详细介绍了临沂市地质环境背景条件,各类地质灾害发育现状及分布特征。在此基础上,采用"地质灾害综合危险性指数法"进行地质灾害易发性评价,运用栅格数据处理方法将临沂市划分成1350个面积相等的单元,对影响地质灾害发育的地质条件、地形地貌条件、气候植被条件、地质灾害隐患点、地质灾害规模、分布密度、活动频次和险情等要素进行量化,根据实际情况对地质灾害易发程度分级进行定性修正,将临沂市地质灾害易发程度划分为高易发区、中易发区、低易发区及不易发区4个区。预测了地质灾害发展趋势,划分了地质灾害防治分区,建议完善地质灾害预警预报系统,为临沂市应急管理局的地质灾害应急救援提供地质灾害基础背景资料。     

高密度电法在某公路路基下隐伏岩溶探测中的应用

灰岩分布区易发生岩溶塌陷等地质灾害,高密度电阻率法是岩溶地质调查的重要手段。以某一段穿越岩溶发育区的公路为例,应用高密度电法对区内暗河、槽谷型岩溶塘、落水洞等灾害地质体进行了探测,结果显示拟建路段覆盖层厚度大约为2~20 m,基岩内岩溶极发育,岩石地表起伏大,溶沟、溶槽、岩溶塌陷、落水洞发育;岩石中溶蚀裂隙、溶洞发育。表明高密度电阻率法能够有效地判定岩溶的发育情况,可以为地质灾害评估提供科学客观的依据。     

济南市长清区地质灾害易发程度评价及防治分区划分

济南长清区地质灾害发育较强烈,包括崩塌、滑坡、泥石流和岩溶塌陷等4种类型。 该文在现状调查的基础上,采用“地质灾害综合危险性指数法”,以地质、地形地貌、气候植被、地质灾害隐患点、地质灾害规模、分布密度、活动频次和险情等因素为评价因子,将长清区地质灾害易发程度划分为中易发区、低易发区及不易发区3个区,并在此基础上进行了防治分区划分 ,为地质灾害的预防和治理提供了科学依据。     

泰安市岩溶塌陷形成的地质环境背景及其与影响因素的关系

泰安市岩溶塌陷集中分布在泰山火车站南侧以旧镇铁路三角区为中心的城区岩溶水源地、牟汶河畔的旧县岩溶水源地、东西羊娄村3个塌陷分布区。岩溶塌陷经历了发生→发展→高峰→衰减的历程。该文概述了泰安市岩溶塌陷发育历史与现状及其危害,形成的地质环境背景,阐述了岩溶塌陷与岩土体类型、地质构造、大气降水、人类对岩溶地下水开采活动等影响因素的关系。     

威海市地质环境质量评价

本文在前期资料收集和资源环境承载力评价的基础上,结合威海市当地地质特征,选择地质环境条件、地质环境问题和人类工程活动作为一级评价指标,地形地貌、地下水资源、区域地壳稳定性、地质灾害、地下水污染、海水入侵、人口密度、农业活动、矿业活动作为二级评价指标,采用层次分析法和模糊数学法对威海市地质环境质量进行综合评价。研究结果表明:区内地质环境质量划分为优等区、良好区和中等区3个级别。总体来说,研究区地质环境质量较好,优等区面积3278.97km~2,在研究区广泛分布,约占研究区总面积的56.66%;良好区面积2493.09km~2,分布在环翠区北部、文登区西部、乳山市北部及荣成市东部地区,约占研究区总面积的43.01%,中等区仅小范围分布威海市市中心一带,面积24.94km~2,约占研究区总面积的0.43%。     

山东省枣庄市市中区地质灾害调查与防治

枣庄市市中区主要地质灾害有喀斯特塌陷、采空塌陷和崩塌。地质灾害易发区划分利用袭扰系数法,按易发程度依次为高易发区、中易发区、低易发区及不发育区。地质灾害点按规模、危害和潜在危险性划分为危险性大、危险性中等、危险性小3级。在评估基础上确定了地质灾害重点防治区、次重点防治区、一般防治区。对喀斯特塌陷应通过地下水的合理开发利用结合工程治理予以防治;对山体崩塌应以避让为主;采空塌陷应侧重土地综合开发治理。     

Assessing the influence of highway and high-speed railway construction on local climate using Landsat images in karst areas

Large-scale transportation infrastructure construction in ecologically vulnerable areas such as the karst region of Southwest China requires estimation method for better project design. This research was carried out on a four-lane highway(the Guilin-Guiyang highway, G76) and a two-lane highspeed railway(the Guilin-Guiyang high-speed railway,GGHSR) in karst areas in Guizhou and Guangxi provinces. The highway and high-speed railway were constructed in the 2010 s and covered by Landsat images whose multispectral information could be used for research purposes. In this study, the severity of the impact and the CO_2 emissions from the G76 and GGHSR construction were evaluated. Landsat images and field meteorological measurements were applied to calculate the surface functional parameters(surface temperature and surface wetness) and heat fluxes(latent, sensible and ground heat flux) before and during the highway and high-speed railway construction; the amount of CO_2 emissions during the G76 and GGHSR construction were determined by using budget sheets, which record the detail consumptions of materials and energy. The results showed that the decrease of water evaporation from the highway and high-speed railway construction can reach up to 26.4 m~3 and 20.1 m~3 per kilometer, which corresponds to an average decrease in the vegetation cooling effect of 18.0 MWh per day per highway kilometer and 13.7 MWh per day per high-speed railway kilometer, respectively. At the meantime, the average CO_2 emission densities from the G76 and GGHSR construction can reach up to 24813.7 and 36921.1 t/km, respectively. This study implied that extensive line constructions have a significant impact on the local climate and the energy balance, and it is evident that selecting and planting appropriate plant species can compensate for the adverse effects of line constructions in karst mountain regions.