基于DEM黄土丘陵沟壑区不同尺度流域地貌现状及侵蚀产沙趋势

基于流域DEM对各个集水区进行划分,提取流域沟壑长度、平均高程、平均坡度等信息,并运用EXCEL、SPSS对这些信息进行分析处理,计算出沟壑密度、流域相对高程、面积-高程积分值,并结合流域侵蚀产沙数据以及实地考察情况,借助地貌学的相关理论,分析流域不同区域内、不同尺度流域地貌发育及侵蚀产沙情况.研究发现,流域左右两岸支流的发育数目、形状受邻近流域的影响;面积-高程积分值的大小能反应流域的地貌现状与侵蚀趋势,蛇家沟与岔巴沟的面积-高程积分值分别为0.547 5、0.463 7,但面积-高程积分值的大小及变化趋势还与流域最低点是否达到基岩有关;沟壑发育分为长度发育与宽度发育两个阶段,沟壑密度只是衡量地貌的一个重要指标,沟壑密度对流域侵蚀产沙的影响与沟壑的发育阶段有关;一般情况下产沙模数的大小与流域面积大小没有直接的关系,主要看流域内的地貌的发育阶段.     

黄土丘陵沟壑区小流域不同地类的侵蚀产沙模型

根据黄土丘陵沟壑区的侵蚀产沙规律，通过对晋西王家沟小流域1955—1980年的多年观测资料及多次人工模拟降雨资料分析，建立了不同地类侵蚀产沙关系式，包括坡面侵蚀产沙、黄土沟坡侵蚀产沙、红土沟坡侵蚀产沙、发育沟壁侵蚀产沙、洞穴侵蚀产沙等黄土丘陵沟壑区丰富的侵蚀产沙类型。利用GIS强大的空间分析功能，从DEM数据中提取出小流域水沙汇流网络，将水沙运移引入到侵蚀产沙模型的计算之中；模型对羊道沟22次降雨的计算结果表明：坡耕地是坡面的主要泥沙来源，陡坡地在全流域侵蚀产沙中占有重要地位，水沙汇流作用对下坡的侵蚀产沙具有重要影响。同时，选用了晋西汾河上游的阳湾小流域进行了模型的推广应用，取得了较好的预测效果。     

东北漫岗黑土区浅沟侵蚀发育特征

东北黑土区是中国重要商品粮基地之一,沟道恶性扩张,已成为导致该区土地退化主要原因之一.利用全球定位系统和传统方法测量浅沟形态参数,结合地理信息系统(GIS)平台计算流域尺度的沟蚀现状,分析东北黑土区浅沟侵蚀发育特征,并对比分析其与黄土高原浅沟侵蚀发生的地貌因子之间的异同.研究表明,研究区浅沟分布密度0.56～0.93 km、km2,年侵蚀模数达到118～199 m3/km2,浅沟破坏面积占流域面积比例达0.11%～0.19%,浅沟沟壑密度已经达到中度和强度侵蚀,处于快速发展时期;研究区浅沟的临界汇水面积大于黄土高原,分布的临界坡度小于黄土高原,这主要由黑土区坡长坡缓的特点决定.     

岔巴沟流域次暴雨坡面土壤侵蚀经验模型

坡面土壤流失预测、水保效益评估,无不需要坡面侵蚀模型。本文以岔巴沟流域坡面径流场降雨水文资料为基础,建立了次侵蚀性降雨坡面土壤侵蚀模型、次降雨坡面细沟侵蚀模型,并对各模型的精度进行了分析。结果发现模型具有较好的预报精度,对大侵蚀产沙事件预测很准;坡度、最大10分钟雨强、植被覆盖度是影响次侵蚀性降雨主要因子,坡度、最大10分钟雨强、降雨量是影响细沟侵蚀主要因子,植被覆盖对细沟侵蚀产沙影响很小。     

沟道流域坡面与沟谷侵蚀演化关系——以晋西王家沟小流域为例

以往坡、沟侵蚀关系研究主要限于水沙关系的探讨 ,有关原型尺度小流域坡、沟地貌侵蚀演化关系的定量研究甚少 ,尤其是坡、沟地貌特征对流域切割程度的综合影响与交互作用的定量研究尚属空白。本文在 3S技术支持下 ,根据晋西王家沟小流域 196 7年 1∶5 0 0 0正摄影像图 (DOM )、高程数字化模型 (DEM )和同期、同比例尺地形图 ,利用正交多项式回归分析方法 ,定量分析了坡、沟地貌特征对流域切割程度的影响与交互作用。研究表明 ,沟谷地在流域地貌演化及地表切割程度中起主导作用 ,在沟间地面积相同时 ,沟谷地面积约为0 1km2 是影响流域切割裂度侵蚀演化强度最大的区域 ,流域面积愈小影响流域地表破碎的程度最大。其沟道流域坡、沟地貌演化机制可用坡、沟水流动能的地貌指标的综合影响与交互作用来解释     

黄土陡坡裸露坡耕地浅沟发育过程研究

根据黄土陡坡地浅沟地形特征参数,在室内人工建筑浅沟发育初期的雏形模型,研究浅沟发育不同阶段沟头溯源侵蚀、沟壁扩张和沟槽下切变化规律,分析浅沟侵蚀对坡面侵蚀产沙的贡献。结果表明,浅沟发育不同阶段对应于不同的浅沟侵蚀过程。浅沟发育初期,沟头溯源侵蚀、沟壁扩展和沟床下切均相对活跃,且溯源侵蚀速率大于沟壁扩张速率和沟床下切速率;浅沟发育中期,以沟槽下切和沟壁扩张为主;浅沟发育后期,以沟壁扩张为主,但沟壁扩张速率明显小于浅沟发育的初期和中期阶段。浅沟发育初期和中期阶段,浅沟侵蚀量占总坡面侵蚀产沙的58%;浅沟发育后期,浅沟侵蚀量占总坡面侵蚀产沙的26%~59%。     

流域土壤侵蚀关键源区的效益评价

土壤关键源区是指流域内对侵蚀产沙量起决定性作用的区域,控制了关键区域的土壤侵蚀就能有效降低流域的侵蚀量,因此,在关键源区识别的基础上评价基于关键源区的水土流失治理的有效性是流域管理的关键问题.SWAT模型是流域关键源区识别的重要工具,但现有的基于SWAT模型的关键源区识别研究,鲜有对于关键源区水土流失治理效益的评价.本文以黄土高原丘陵沟壑区典型小流域羊道沟流域为例,基于SWAT模型模拟流域内的土壤侵蚀过程,根据HRUs土壤侵蚀模数的排序,将产沙量排在前20％的HRU提取为关键源区.在所提取的关键源区上设置合理的水土保持措施,再基于模型模拟评价水保措施的减沙效果.研究结果表明,SWAT模型能较好地模拟流域的产流产沙过程,所提取的关键源区集中分布在坡度较陡的沟坡和坡耕地.覆盖流域内20％面积的关键源区,其产沙贡献量达到44％.覆盖关键源区的水土保持措施的单位面积减沙量(24115 t km-2 y-1)要显著高于全流域治理的单位面积减沙量(20290 t km-2 y-1),说明基于关键源区布设水土保持措施,能有效提高流域土壤侵蚀控制效率.因此,在关键源区识别的基础上合理布设水土保持措施,是一种有效的流域治理方法.     

震后小流域重力侵蚀产沙效应——以汶川震中莲花芯沟为例

震后小流域重力侵蚀过程与机制复杂,具有显著的产沙输沙效应,造成强烈的水土流失,严重威胁灾后重建和重大工程安全,是泥石流和土壤侵蚀领域研究的热点与难点之一。本文以震中莲花芯沟为典型研究区,选取2008—2010年的三场泥石流,采用多源遥感和GIS等手段,建立数字坡沟系统,融合D-In SAR和偏移量跟踪技术,生成不同场次泥石流前后的三维地表形变场,研究震后泥石流在不同类型"坡体-沟道-流域"上的多尺度侵蚀产沙特征与物质迁移过程。结果表明:1)2008—2010年三场泥石流,坡体侵蚀总量分别为6.44×10~5m~3、3.36×10~5m~3和3.02×10~5m~3,输入沟道的泥沙总量分别为3.54×10~5m~3、1.56×10~5m~3和5.16×10~5m~3,流域侵蚀总量分别为6.736×10~5m~3、5.217×10~5m~3、5.540×10~5m~3,流域输沙总量分别为3.84×10~5m~3、2.24×10~5m~3、2.96×10~5m~3;2)坡体重力侵蚀产沙量占各级沟道总来沙量的50%以上,是各级沟道泥沙的主要来源,其中以凸凹型坡、凸型坡和混合型坡三类坡体产沙最多,占坡体总产沙量的85%以上,且随沟道级别升高(三级→二级→一级)而呈递减趋势,二级沟道在各级沟道中输沙贡献率最大、达45%,是主沟泥沙重要来源;3)坡体侵蚀量与侵蚀面积及堆积量与堆积面积的比值均存在指数函数关系,坡体产沙量与坡体单元面积的比值呈线性正相关关系,坡体侵蚀量、堆积量、产沙量均随其对应面积的增大而增大;4)震后坡体侵蚀速率呈先减小后增大趋势,最大侵蚀速率在凸凹型坡体单元、达0.24m/次;流域侵蚀速率也呈先减小后增大趋势,同时,存在由低到高逐级递增趋势,其中主流域侵蚀速率最大、达0.39m/次;5)各级流域泥沙输移比随流域级别增高而减小,其中主流域泥沙输移比最低、为0.28,三级流域最高、达0.93。研究结果可以为灾区小流域泥沙调控、重大工程选址选线、河流整治和次生山地灾害风险评估及防治工程设计提供依据和参考,对保障山区公共安全具有重要意义。     

不同坡面植被空间布局对坡沟系统产流产沙影响的实验

植被在有效控制水土流失、改善生态环境中具有重要作用。为探讨坡面不同植被覆盖度、不同植被空间布局对坡沟系统侵蚀产沙的影响,以4 m长坡面(坡度为20°)和3 m长沟坡(坡度为50°)组成的坡沟系统为研究对象,采用不同放水流量(3.2 L/min、5.2 L/min)的放水冲刷实验,研究了不同放水流量、不同植被覆盖度、不同植被布设部位对坡-沟系统及沟坡侵蚀产沙的影响。结果表明,在实验条件下,不同植被布设部位在相同放水流量、相同植被覆盖度条件下对坡沟系统侵蚀产沙有明显影响,而对产流量无明显影响;沟坡部分侵蚀产沙量不随坡面植被覆盖度的增大而减小,相反呈增大趋势。说明在实验条件下,对坡沟系统而言,仅在坡面部分布设植被,尽管能在一定程度上减少坡沟系统侵蚀产沙,但并不能有效减小沟坡部分的侵蚀产沙,甚至引起沟坡部分侵蚀产沙的增大。因此,水土流失治理过程中采取有效措施进行坡沟兼治将是减少水土流失的有效手段。     

基于DEM的黄土塬坡地形特征量化分析研究

系统梳理并界定了塬坡的概念,基于5 m分辨率DEM及0.6 m分辨率快鸟影像,以塬坡为主体,构建地形统计特征、空间展布特征和侵蚀发育特征指标体系,深入分析黄土塬区的地形特征,量化塬区小流域及其内部各级子流域的侵蚀发育程度。结果显示：(1)塬坡在7个流域中面积占比约10%～35%,地形统计特征表明侵蚀程度和粗糙度等自塬面到沟谷逐渐加剧;(2)空间展布特征说明塬坡是沟坡系统中最为复杂的地形单元,塬面对塬坡的邻接性较沟谷对塬坡的邻接性弱;(3)侵蚀指标是塬区小流域侵蚀发育的重要指征,其揭示了流域内部的侵蚀分异规律：侵蚀程度随子流域级别增大而加剧,侵蚀程度越严重的流域,其内部子流域的侵蚀程度也越严重。各侵蚀指标的相关性随子流域级别增加而增强,在0.01置信水平下,侵蚀指标间的最低相关性由0.33提高至0.80。     

地方生产网络尺度、结构与组织研究及其对城市发展的启示

地方生产网络是分析地方经济十分有效的理论工具,而空间尺度、形态结构和组织方式是地方生产网络研究内容的3个重要方面。运用文献分析法,对地方生产网络的相关研究进行梳理,研究发现,在空间尺度方面,对网络行动者不同空间尺度的相互关系研究较多,地方内部关系的变化机理少有探讨;在形态结构方面,理想化类型的总结较多,具体案例分析较少;在组织方式方面,往往局限在某个时段内,缺少对不同时段组织方式演化动力的研究。未来可以与城市研究相结合,通过城市生产网络的研究,为城市产业竞争力的提升提供建议。     

中国工业结对集聚和空间关联性分析

要推动形成优势互补高质量发展的区域经济布局,就需要从产业关联视角考察中国工业的空间格局。集聚是工业在空间的重要表现形式,通过把测度两两配对产业集聚的结对集聚指数和测度两两配对产业关联度的投入产出表相结合,首次构建集聚关联指数和关联集聚指数,以研究不同空间尺度下空间关联性的差异和出现差异的原因。通过整理中国工业企业数据库中的二位数行业数据发现,一个区域出现结对集聚的配对产业数多不意味着该区域的集聚关联度大。2003—2013年中国工业的集聚关联度先增加后下降;比较不同空间尺度发现,集聚关联度与研究空间大小正相关,与基本单元大小负相关;比较相近空间尺度发现,城市群和长江经济带内产业在区县和城市层次的集聚关联度较大。这种空间关联性的差异主要源于现有区域治理体系、区域内的产业构成和外部冲击,受区域与产业政策影响,不同的区域和产业将会演化出不同的产业空间格局。现阶段应继续以城市群和长江经济带为引领,补足城市间产业同构、空间关联性差的短板,增强产业在城市间的分工与合作,实现产业在空间的优化布局,推动区域协调发展。     

基于地质统计学方法的土地利用空间变异尺度分析

基于遥感和GIS解译得到土地利用专题图,采用景观指数法和地质统计学法,分析云南省呈贡县2001年、2003年、2006年土地利用格局的空间变异特征与尺度的关系及其控制因素。研究区土地利用空间格局的变异性在多个尺度上存在,且具有等级结构特征:不同尺度对应不同的空间格局;不同等级尺度下的过程是空间格局产生变化的控制因素;不同等级尺度上的格局可相互转换。     

基于不同空间尺度的上海市装备制造业创新网络演化分析

利用国家重点产业专利信息服务平台,对1986~2012年上海市装备制造业合作发明专利数据进行检索,描绘了城市、区域和国家3个尺度上海市装备制造业的网络空间结构及其演变特征。研究发现,上海市装备制造业创新网络的演化具有明显的阶段性特征,不同因素在不同空间尺度对创新网络的结构演化影响不同。在国家尺度,城市创新能级是主体结网行为的主要影响因素,且随着时间的推进,其重要性越发明显,而地理距离在这之中并不起作用;在区域尺度,主体创新能级的重要性贯穿整个网络发展阶段,而地理邻近的重要性在后期才开始显现;在本地尺度,合作主体间的平均距离急剧缩减,地理邻近的重要性极为突出。最后,针对上海推动产业升级、建设科创中心提出了一些建议。     

中国城市网络研究评述与展望

现有研究采用多元化的数据和方法构建并分析城市网络,揭示不同空间尺度下中国城市网络的特征和形成机制。中国城市网络研究的贡献体现在以下4个方面：① 以中国为背景的多尺度城市网络分析对世界城市网络研究具有重要启发;② 强调国家和区域背景,避免了欧美中心论的全球化观点;③ 采用新颖的数据和视角构建城市网络,推动了世界城市网络研究的进展;④ 增强了国内地理学界对城市网络和外部联系视角的重视,促进了学科发展。同时,当前中国城市网络研究也面临挑战。一方面,大量研究主要着力于城市网络的可视化和描述性分析,机制分析薄弱,理论创新不足;另一方面,当前研究的数据和方法日益趋同,迫切需要新的研究视角。未来需要加强方法和理论创新,深化机制和影响研究,并提高研究的政策相关性。     

多元交通流视角下的空间级联系统比较与地理空间约束

交通运输联系是区域空间级联系统与城市体系结构研究的重要视角之一,而不同交通运输方式表达的级联体系结构亦存在一定的差异。为综合研究交通运输体系刻画的空间级联系统及克服单一交通方式的局限性,基于长途汽车、高铁和航班时刻表数据,比较分析了多元交通网络的空间级联体系结构及其表达的城市网络组织体系,并进一步揭示了地理空间的约束作用。研究发现：① 每种交通运输方式适合在一定的空间尺度和行政范围内刻画和表达城市网络体系结构与城市联系,公路客运受省域行政范围约束,高铁联系具有廊道影响效应,航空运输体现全国和区域尺度较高层次的社会经济联系。② 从旅客直达视角分析,长途汽车与高铁的城际运输市场重叠最大,近年来长途汽车的运输市场受高铁影响明显。③ 地理空间是影响陆路交通运输和组织的重要约束因子,距离衰减效应明显;结合设施空间、行政空间和管理体制的作用,长途汽车和高铁运输在空间上形成分异的社区结构;航空运输由于具有超空间连接特性,既不遵循距离衰减规律,社区结构也并不明显。     

Metrics for characterizing network structure and node importance in Spatial Social Networks

Social Network Analysis offers powerful tools to analyze the structure of relationships between a set of people. However, the addition of spatial information poses new challenges, as nodes are embedded simultaneously in network space and Euclidean space. While nearby nodes may not form social ties, ties may exist at a distance, a configuration ill-suited for traditional spatial metrics that assume adjacent objects are related. As such, there are relatively few metrics to describe these nuanced situations. We advance the burgeoning field of spatial social network analysis by introducing a set of new metrics. Specifically, we introduce the spatial social network schema, tuning parameter and the flattening ratio, each of which leverages the notion of ‘distance’ to augment insights obtained by relying on topology alone. These methods are used to answer the questions: What is the social and spatial structure of the network? Who are the key individuals at different spatial scales? We use two synthetic networks with properties mimicking the ones reported in the literature as validation datasets and a case study of employer–employee network. The methods characterize the employer–employee as spatially loose with predominantly local connections and identify key individuals responsible for keeping the network connected at different spatial scales.     

中国电子信息产业创新的集群网络模式与演化路径

流空间背景下,多空间尺度网络耦合对创新至关重要已达成学界共识。综合运用区位熵与社会网络分析,识别32个电子信息产业集群,进而基于1985—2015年合作申请发明专利数据,运用卡方检验和Infomap社区发现算法,借助Pajek和ArcGIS等软件,揭示中国电子信息产业创新合作空间模式,探讨创新网络空间组织演化规律。结果表明：① 中国电子信息产业创新合作呈现集群互联的模式,集群区域的创新主体更倾向于同本地和其他集群区域的创新主体合作,这与非集群区域的创新主体结网方式明显不同,印证了关系经济地理学者提出的全球集群网络论断。② 集群创新网络社区的空间组织从位于集群地理边界内,本地化特征显著,演化为超越集群地理边界,呈现等级差异明显的核心-边缘层级式特征,反映出地理邻近对集群主体创新结网影响程度的动态变化。     

中国城市网络关联与经济增长溢出效应——基于大数据与网络分析方法的研究

深化城市网络空间特征的认识,科学测度经济增长的溢出效应,对推进新时期区域协调发展具有重要意义。本文结合城市网络和网络外部性两种研究视角,基于网络分析和空间计量方法,使用互联网大数据构建信息网络、企业网络、人口网络三种流要素城市网络,对中国336个地级以上行政单元的网络空间异质性、经济增长溢出效应进行实证分析。研究发现：中国城市网络联系具有显著的空间异质性,呈现出“中心-外围”特点,形成全国范围和省域、城市群范围两种尺度下的空间结构,表现出兼具择优选择与地理邻近的复杂特征;网络关联下城市经济增长具有显著的正向和负向溢出效应,反映出网络外部性对区域经济增长的重要影响,对比实体空间溢出效应表现出地理邻近关系下的相似性,以及跨越省级边界的差异性;对于全国范围下的网络关联矩阵,使用对称化和标准化处理更为合适,表明省域和城市群是推进区域经济协调发展的重要载体。     

Disturbance, stream incision, and channel evolution: The roles of excess transport capacity and boundary materials in controlling channel response

Channel incision is part of denudation, drainage-network development, and landscape evolution. Rejuvenation of fluvial networks by channel incision often leads to further network development and an increase in drainage density as gullies migrate into previously non-incised surfaces. Large, anthropogenic disturbances, similar to large or catastrophic “natural” events, greatly compress time scales for incision and related processes by creating enormous imbalances between upstream sediment delivery and available transporting power. Field examples of channel responses to antrhopogenic and “natural” disturbances are presented for fluvial systems in the mid continent and Pacific Northwest, USA, and central Italy. Responses to different types of disturbances are shown to result in similar spatial and temporal trends of incision for vastly different fluvial systems. Similar disturbances are shown to result in varying relative magnitudes of vertical and lateral (widening) processes, and different channel morphologies as a function of the type of boundary sediments comprising the bed and banks. This apparent contradiction is explained through an analysis of temporal adjustments to flow energy, shear stress, and stream power with time. Numerical simulations of sand-bed channels of varying bank resistance and disturbed by reducing the upstream sediment supply by half, show identical adjustments in flow energy and the rate of energy dissipation. The processes that dominate adjustment and the ultimate stable geometries, however, are vastly different, depending on the cohesion of the channel banks and the supply of hydraulically-controlled sediment (sand) provided by bank erosion.The non-linear asymptotic nature of fluvial adjustment to incision caused by channelization or other causes is borne out in similar temporal trends of sediment loads from disturbed systems. The sediments emanating from incised channels can represent a large proportion of the total sediment yield from a landscape, with erosion from the channel banks generally the dominant source. Disturbances that effect available force, stream power or flow energy, or change erosional resistance such that an excess of flow energy occurs can result in incision. Channel incision, therefore, can be considered a quintessential feature of dis-equilibrated fluvial systems.