粤北小流域河漫滩沉积物的粒度与磁性特征及其古洪水识别意义

随着全球气候变化加剧，台风和强降雨等导致的洪涝灾害频发。如何在沉积记录中有效识别洪水事件，对于查明洪水频发规律具有重要意义。文章对粤北小流域的河漫滩沉积断面（秀丰断面）的沉积物进行了系统的粒度分析和磁性测量，深入分析洪水期沉积层和平水期沉积层不同的粒度和磁学特征，试图为沉积记录的古洪水识别提供新途径。结果表明：1）沉积物粒度组成主要为粉砂，从洪水期沉积层往平水期沉积层有变细的趋势。其中，洪水期沉积层识别出3层含砂量和平均粒径（Mz）表现为较高峰值的洪水事件记录。2）不同沉积层中磁性矿物的组成和来源基本一致，以磁铁矿为主，含有部分赤铁矿。矿物来源除流域内母质自然风化产物外，还包含大宝山尾矿库的输入。3）沉积物主要为悬浮沉积，前汛期持续的长期高水位有利于沉积物分选和沉积，导致处于洪水期沉积层的磁性矿物偏细；随着水动力的增强，洪水期沉积层中识别出的3个洪水事件记录中细粒磁铁矿和赤铁矿含量从河漫滩中部向顶部方向依次增加，同时磁性颗粒粒径变粗。因此，结合磁性参数与对磁性矿物组分的分析能更准确地识别洪水事件。研究区域细颗粒磁铁矿和赤铁矿对饱和等温剩磁的贡献高值叠加粗颗粒磁铁矿贡献降低的磁学特征可作...     

赣北黄茅潭湖泊沉积记录的240年以来古洪水事件

古洪水研究是近几十年来全球变化研究的一个热点,同时也是难点。本文利用赣北黄茅潭的湖泊沉积,建立了小冰期以来全球变暖背景下的区域洪水记录。采用²¹⁰Pb和¹³⁷Cs方法厘定了地层年代,基于粒度与元素地球化学指标的对比分析,揭示了器测记录(1950年)以来指标记录的特点与区域日降水超过50 mm天数的关系,认为黄茅潭HMT-01孔粒度(包括粗粉砂+砂/粘土比值、平均粒径)和Zr/Rb、Ti/Rb、Zr/Fe比值可作为洪水指标记录,共识别出1950-2010年期间记载的13次洪水事件中的11次。基于这些指标记录及指标特点,共识别1769-1950年间由历史文献记录的31次洪水事件中的23次,识别率达74.2%。研究表明：①湖泊沉积中Zr/Rb、Ti/Rb、Zr/Fe比值和粒度参数(平均粒径、粗粉砂+砂/粘土)作为洪水指标,对洪水事件沉积有较好的指示作用,且Zr/Rb比值对洪水事件的检出率较高;②黄茅潭流域洪水发生频率暖期高于冷期;③年代际尺度上,1820s-1840s,1860s-1870s为19世纪冷期黄茅潭洪水高频期,这两个阶段对应东亚夏季风偏强,长江中下游地区降雨较多;20世纪赣北黄茅潭洪水基本随1920s-1940s,1980s-1990s两个变暖阶段而高频出现,与长江中下游大洪水演变特点基本一致。研究结果为利用湖泊沉积记录反演过去的洪水变化,延长洪水序列、认识洪水规律提供了一定的科学依据。     

若尔盖盆地黄河出口段一级阶地沉积序列及其环境变化研究

对若尔盖盆地进行实地考察,选取盆地西端黄河出口段典型的一级阶地沉积序列为研究对象。通过沉积物粒度和端元特征分析及OSL测年断代,对若尔盖盆地出口段的环境变化进行研究。研究结果表明：阶地底部的河床相砂卵石与河漫滩沙层构成了二元结构沉积层,其中河漫滩沙层夹有5.0—4.2 ka B.P.期间堆积形成的浅洼地泥沼土透镜状层,表明该河段黄河一级阶地从5.0 ka B.P.开始形成。河漫滩上为高原强劲风力改造成的风沙层,夹有古洪水滞流沉积层组,表明4.2—4.0 ka B.P.期间气候恶化,黄河源曾发生多期特大洪水事件。4.0—2.8 ka B.P.期间气候湿润,阶地面浅洼地有淤泥质沼泽形成。其后沙尘暴搬运堆积的粗粉沙覆盖阶地面,形成了风成黄土,其上部经生物风化成壤改造,发育成为具有团粒构造的现代亚高山草甸黑土土壤层。     

黄河上游靖远金坪段全新世古洪水沉积物特征

通过对黄河上游靖远-景泰峡谷段进行系统地全新世古洪水沉积学和水文学考察,确定金坪村剖面含有一组14层古洪水滞流沉积层。同时在该河段多处发现2012年大洪水洪痕和滞流沉积物的尖灭点。对两种沉积物进行采样和分析测试,结果表明古洪水滞流沉积物粒度成分分类为粘土质粉沙和细沙质粉沙。其粒度分布集中,分选性良好,与现代大洪水滞流沉积物完全相同,明显不同于晚更新世马兰黄土和全新世中期古土壤。这些特征表面他们是黄河上游古洪水悬移质泥沙在高水位滞流环境下缓慢沉积的产物,记录了黄河上游靖远-景泰峡谷段一期14次特大古洪水事件。该剖面全新世古洪水滞流沉积物的磁化率很低、烧失量小、Ca CO3含量低,与现代洪水滞流沉积物对应指标相似。说明这组古洪水滞流沉积物在沉积之后很快被坡积石渣土覆盖保存,没有受到地表风化成壤作用的影响。并且经过OSL测年,本期特大古洪水事件发生在3 200—3 000 a B.P.,这些研究结果对于揭示黄河上游特大洪水沉积物性质和泥沙来源、开展黄河流域全新世古洪水水文学研究,揭示黄河上游洪水水文泥沙过程对于全球变化的响应规律具有重要的意义。     

泾阳泾河段全新世剖面元素地球化学特征与洪水变化

根据泾阳泾河一级阶地前缘沉积剖面(JYc)中285个样品的元素、化合物含量和粒度分析,对泾阳泾河段全新世剖面元素地球化学特征与洪水变化进行研究,结果表明,元素Mn、Ni、Cu、Zn、Ga、Pb、Sc、Ti、Nb、Th、U、Rb、V、Ba、Co和化合物Al2O3、Fe2O3、K2O含量在剖面各层中变化明显,分辨率高,能够清晰地指示洪水以及降水量的变化;JYc剖面分为41个沉积层,指示了41次大小不同的洪水和41个降水较多的年份;沉积物粒度细,元素Mn、Ni、Cu、Zn、Ga、Pb、Sc、Ti、Nb、Th、U、Rb、V和化合物Al2O3、Fe2O3、K2O含量高,元素Ba、Co含量低,指示沉积时洪水强度小,洪水位低,降雨量少;沉积物粒度粗,元素Mn、Ni、Cu、Zn、Ga、Pb、Sc、Ti、Nb、Th、U、Rb、V和化合物Al2O3、Fe2O3、K2O含量低,元素Ba、Co含量高,指示沉积时洪水强度大,洪水水位高,降雨量多.泾河泾阳段洪水代表的是黄土高原泾河流域的洪水,特大洪水与大洪水,来自整个泾河流域或泾河流域大部分地区,较小的洪水来自泾河流域小部分地区.泾河流域发生洪水的原因有3种:1.年降水量明显增加造成;2.年降水量没有增加,而是由短时暴雨造成;3.年降水量没有增加,而是由于降水集中、持续时间长造成的洪水.泾河泾阳段JYc剖面的洪水沉积主要是由中度涝灾、大涝灾、特大涝灾形成的,轻度涝灾一般不会造成洪水灾害.     

会仙喀斯特湿地沉积物的沉积速率

为了研究会仙喀斯特湿地沉积物的沉积速率,在会仙喀斯特湿地设置了4个采样点,于2018年12月10日,根据实际采样条件,在各采样点采集了不同深度的沉积物样品,测定沉积物岩芯中~(210)Pb的比活度值并分析其垂直分布规律;利用~(210)Pb计年常用模型中的恒定通量恒定沉积模型,计算得到会仙湿地沉积物的沉积速率。研究结果表明,会仙湿地沉积物中的过剩~(210)Pb的比活度值为1.73～48.69 Bq/kg,随着沉积物深度的增加,4个采样点沉积物岩芯中的过剩~(210)Pb比活度值波动较大但总体上在减小;利用~(210)Pb计年的恒定通量恒定沉积模型,计算得到采样点3(木林沙)和采样点4(竹红江)沉积物的平均沉积速率分别为0.81 cm/a和0.67 cm/a。     

137Cs和210Pb测年的青海湖西北沉积速率研究

对沉积物柱样1,2的137Cs和210Pb定年分析,这两个样品137Cs最大蓄积峰值出现的年份分别为1963年和1986年。利用沉积物中137Cs蓄积峰,计算沉积物的深度沉积速率分别为0.153 1 cm·a-1、0.153 8 cm·a-1,计算出的质量堆积速率分别为0.048 4 g·a-1·cm-2、0.048 2 g·a-1·cm-2。210Pb计算出的两个柱样的沉积速率分别为0.052 0 g·a-1·cm-2,0.051 4 g·a-1·cm-2,137Cs和210Pb计算出的沉积速率,结果较为一致。由此可见,利用137Cs和210Pb综合定年,相互印证,可以消除一些偶然因素带来的定年偏差,进而较准确地计算湖泊沉积速率,这对研究青海湖近现代环境变化具有一定的现实意义。     

汉江上游白河段万年尺度洪水水文学研究

通过对汉江上游的考察,在多个地点发现古洪水滞流沉积层夹在古土壤层与坡积石渣土层或坡积角砾层中。选择白河段JJTZ剖面进行沉积学和水文学研究。对于采集的全新世古洪水滞流沉积样品,进行沉积学分析,与2010年现代洪水滞流沉积物进行对比,结合其宏观特征确认其为汉江洪水悬移质沉积物,粒度成分分类为细沙质粉沙。它们记录了汉江上游特大古洪水事件。通过地层学对比分析和OSL测年断代,确定其发生在全新世中期-晚期转折阶段,即3 200～2 800 a B.P.。利用沉积学和古水文学原理恢复古洪水洪峰水位,采用比降法计算出两次古洪水洪峰流量为40 180 m3/s和49 170 m3/s。该结果大大延长了洪水水文数据序列,从而能够建立汉江上游万年尺度洪水流量-频率关系,对于揭示汉江上游水文过程对于全球变化的响应规律具有重要的科学意义,对于防洪减灾和水资源水能源工程建设具有重要的现实意义。     

西安北郊渭河河漫滩沉积与洪水事件

根据西安北郊相家巷河漫滩沉积剖面中180个样品的颗粒分析和历史文献资料记载,研究了西安北郊相家巷漫滩沉积代表的洪水事件。研究表明:西安北郊相家巷剖面洪水沉积分层明显,对洪水的发生和短期降水量变化反映清楚。相家巷剖面洪水沉积厚度约为5.40m,可划分为28个层,指示发生了28次大小不同的洪水事件。剖面中的洪水沉积以中、粗砂和细砂为主,指示当时的洪水规模比近120年来关中渭河洪水明显大。这28次洪水事件发生时高漫滩上的洪水深度均大于2.2m,剖面中的第12、14、19~28层代表特大洪水事件。西安北郊相家巷洪水沉积代表的大规模洪水主要是由当年降水量的明显增加引起的。     

山地灾害和人类活动干扰下九寨沟下季节海的沉积变化

九寨沟是我国旅游强度最大的山地旅游地之一,山地灾害是其旅游发展过程中面临的主要挑战.为了探讨山地灾害和人类活动对湖泊生态系统的影响,以下季节海湖泊沉积物为研究对象,利用137Cs和210Pb建立年代标尺,对沉积物粒度进行了分析.137Cs和210Pb定年法确定湖底下38.5 cm处为1952年的沉积物,50 cm处为1848年的;沉积物粒度分析结果显示,剖面内中值粒径平均值偏大,沉积速率和粗颗粒含量在1952年之后呈明显增大趋势.结果表明,沉积物来源主要是泥石流等山地灾害造成的泥砂人湖、旅游开发过程中道路等基础设施建设带来的颗粒物质;湖泊沉积对流域内的山地灾害,如泥石流等有较好的响应;森林采伐和旅游开发在一定程度上促进了湖泊沉积.     

Spectral estimation on a sphere in geophysics and cosmology

We address the problem of estimating the spherical-harmonic power spectrum of a statistically isotropic scalar signal from noise-contaminated data on a region of the unit sphere. Three different methods of spectral estimation are considered: (i) the spherical analogue of the one-dimensional (1-D) periodogram, (ii) the maximum-likelihood method and (iii) a spherical analogue of the 1-D multitaper method. The periodogram exhibits strong spectral leakage, especially for small regions of area   A ≪ 4π  , and is generally unsuitable for spherical spectral analysis applications, just as it is in 1-D. The maximum-likelihood method is particularly useful in the case of nearly-whole-sphere coverage,   A ≈ 4π  , and has been widely used in cosmology to estimate the spectrum of the cosmic microwave background radiation from spacecraft observations. The spherical multitaper method affords easy control over the fundamental trade-off between spectral resolution and variance, and is easily implemented regardless of the region size, requiring neither non-linear iteration nor large-scale matrix inversion. As a result, the method is ideally suited for most applications in geophysics, geodesy or planetary science, where the objective is to obtain a spatially localized estimate of the spectrum of a signal from noisy data within a pre-selected and typically small region.     

Vegetation patterns and diversity along an altitudinal and a grazing gradient in the Jabal al Akhdar mountain range of northern Oman

Little is known about the effects of grazing on vegetation composition on the Arabian Peninsula. The aim of this study therefore was to analyse the vegetation response to environmental conditions of open woodlands along an altitudinal and a grazing gradient in the Jabal al Akhdar mountain range of Oman. The species composition, vegetation structure, grazing damage and several environmental variables were investigated for 62 samples using a nested plot design. Classification analysis and a Canonical Variate Analysis (CVA) were used to define vegetation types and to identify underlying environmental gradients. The relationship between environmental variables and diversity was analysed using correlation coefficients and a main-effects ANOVA. The plant species richness followed a unimodal distribution along the altitudinal gradient with the highest number of species at the intermediate altitudinal belt. The cluster analysis led to five vegetation groups: The Sideroxylon mascatense–Dodonaea viscosa group on grazed and the Olea europaea–Fingerhuthia africana group on ungrazed plateau sites at 2000 m a.s.l., the Ziziphus spina-christi–Nerium oleander group at wadi sites and the Moringa peregrina–Pteropyrum scoparium group at 1200 m a.s.l, and the Acacia gerrardii–Leucas inflata group at 1700 m a.s.l. The CVA indicated a clear distinction of the groups obtained by the agglomerative cluster analysis. The landform, altitude and grazing intensity were found to be the most important variables distinguishing between clusters. Overgrazing of the studied rangeland is an increasing environmental problem, whereas the plant composition at ungrazed sites pointed to a relatively fast and high regeneration potential of the local vegetation.     

Emerging trends and research frontiers in spatial multicriteria analysis

ABSTRACT

A majority of research on Spatial Multicriteria Analysis (SMCA) has been spatially implicit. Typically, SMCA uses conventional (aspatial) multicriteria methods for analysing and solving spatial problems. This paper examines emerging trends and research frontiers related to the paradigm shift from spatially implicit to spatially explicit multicriteria analysis. The emerging trend in SMCA has been spatially explicit conceptualizations of multicriteria problems focused on multicriteria analysis with geographically varying outcomes and local multicriteria analysis. The research frontiers align with conceptual and structural elements of SMCA and pertain to, among others, theoretical frameworks, problem structuring, model parameter derivation, decision problem contextualization, scale representation, treatment of uncertainties, and the very meaning of decision support. The paper also identifies research directions and challenges associated with developing spatially explicit multicriteria methods and integrating concepts and approaches from two distinct fields: GIS and multicriteria analysis.     

中国低碳城市评价与空间格局分析

城市是人类生产和消费活动最为集中的区域,带来了大量的能源消耗和碳排放,低碳城市受到国内外学者广泛探讨。本文从低碳开发、低碳经济、低碳环境、城市规模与能源消耗5个方面22个指标构建了低碳城市评价体系,引入遥感影像中的DMSP-OLS夜间灯光数据集与PM2.5浓度反演影像;利用因子分析、聚类分析及空间相关性分析,将2006年及2010年284个地级及以上城市按照低碳水平分为低碳、相对低碳、相对高碳、高碳四类城市;根据驱动力分为环境主导型、居民主导型、城镇化主导型及产业主导型四种城市类型;空间上识别出京津冀、长三角、山东省及珠三角地区具有低碳城市发展集聚效应;低碳城市发展水平受城市行政等级、产业转型等因素影响。     

广州市建成区住房空间结构及其成因

城市住房空间是城市发展历史轨迹的物质体现。广州市处于改革开放的前沿,其住房空间结构有一定的代表意义。本文利用第五次人口普查资料,以街道为基本单位,运用因子分析和聚类分析方法,将广州市建成区的住房空间结构划分为四大类:Ⅰ解放前建成的旧房区;Ⅱ改革开放前建成的机关公房(Ⅱa)和原工业企业公房集中区(Ⅱb);Ⅲ上世纪年代开始发展的设施相对简陋的住房分布区;Ⅳ上世纪90年代快速发展的商品房(Ⅳa)和自建房(Ⅳb)集中区。并从城市发展历程、城市规划、旧城改造、住房制度、房地产业的发展等方面分析住房空间结构的形成原因,进一步推导了中国大城市的住房空间结构模式。     

Models of local governing coalitions: city politics and policy effects in Spanish municipalities

Local governance involves coalitions between public and private actors on policy issues. Actors participating in these coalitions may vary according to the issue in question, even within the same city. Based on a survey carried out among actors from different sectors of the local political community in four Spanish cities, governance networks are analyzed across five different issues: public housing, cultural tourism, urban regeneration, social policy, and citizen participation. Using network analysis and indexes in a comparative examination of 20 policy networks, we show that variations across networks are explained by policy issue content and supra-municipal regulations, regardless of the cities’ political characteristics.     

淮海经济区城市竞争力定量评析

文章首先构建用来测度淮海经济区城市竞争力的指标体系,接着运用因子分析方法,对淮海经济区17个样本城市的竞争力进行计算,求出各城市的竞争力综合得分;然后通过聚类分析将17个样本城市的竞争力划分为强、较强、较弱、弱4类并相应地做出评价。其主要结论为：(1)大多数城市的竞争力得分值偏低;(2)各城市之间的竞争力得分有较大差距,徐州城市竞争力得分最高,排名前5位的徐州、临沂、枣庄、济宁、泰安与其后诸城市差距甚大。     

淮河中上游浮游植物时空分布特征及关键环境影响因子识别

浮游植物是水生态系统的初级生产者,直接影响着水生态系统的结构、功能与稳定性。基于2012-2014年淮河流域沙颍河—淮干中游浮游植物和水质4次汛期和非汛期采集数据,利用物种优势度和多样性指数对浮游植物的时空分布进行表征,并利用冗余度分析、偏相关性分析等方法探索了淮河中上游流域的多种水环境因子对浮游植物时空分布的影响。结果表明,从时间变化上看,2012-2014年浮游植物密度呈现逐年递减趋势;从空间变化上看,物种丰度呈现从上游至下游逐渐减少趋势。从时空变化的影响因素上看,非汛期总磷和电导率影响最大,其解释度分别为：10.96%和8.36%;汛期总磷、总氮和氨氮影响最大,其解释度分别为9.47%、8.08%和6.96%。     

水文气象序列趋势分析与变异诊断的方法及其对比

日趋频繁的极端天气和水文事件对经济发展和人类生命安全构成重大危害,水文气象序列的趋势变化分析与预测研究是避免和控制这些破坏性全球环境变化的前提,也是目前亟待解决的科学问题之一。基于现代数学和统计学理论,气象学和水文学研究人员对水文气象要素趋势检验和突变点识别的方法做了大量的研究。针对当今普遍采用的参数统计、非参数秩检验和小波分析方法及其本质原理,在分类阐述的基础上,系统归纳总结了各个方法在应用过程中存在的问题及解决方案,并以黑河流域托勒气象站年平均气温为实例对比分析各方法计算结果的差异性,凝练出水文气象序列趋势分析与变异诊断的理论与方法系统体系,为今后理论方法的进一步改进及应用发展提供参考。     

Multi-criteria spatial screening and uncertainty analysis applied to direct-use geothermal projects

ABSTRACT

The focus of this work is general methods for prioritization or screening of project sites based on the favorability of multiple spatial criteria. We present a threshold-based transformation of each underlying spatial favorability factor into a continuous scale with a common favorability interpretation across all criteria. We compare several methods of computing site favorability and propagating uncertainty from the data to the favorability metrics. Including uncertainty allows decision makers to determine if seeming differences among sites are significant. We address uncertainty using Taylor series approximations and analytical distributions, which are compared to computationally intensive Monte Carlo simulations. Our methods are applied to siting direct-use geothermal energy projects in the Appalachian Basin, where our knowledge about any particular site is limited, yet sufficient data exist to estimate favorability. We consider four factors that contribute to site favorability: the thermal resource described by the depth to 80°C rock, natural reservoir productivity described by rock permeability and thickness, potential for induced seismicity, and the estimated cost of surface infrastructure for heat distribution. Those factors are combined in three ways. We develop favorability uncertainty propagation and sensitivity analysis methods. All methods are general and can be applied to other multi-criteria spatial screening problems.