中国河流地貌研究进展——纪念沈玉昌先生100年诞辰

2016年是中国现代河流地貌研究的开拓者和奠基人沈玉昌先生100年诞辰,本文对中国河流地貌研究进展进行综述,以资纪念。研究涉及4个方面：① 水系发育与河谷地貌演变,包括大江大河水系历史发育和山区河流地貌;② 侵蚀与产沙过程,包括有物理成因基础的侵蚀产沙模型、侵蚀产沙过程的尺度效应、植被对侵蚀的影响及临界现象、坡面细沟发育过程模拟等;③ 河床过程与河型,包括河道冲淤过程、河床演变、河型成因与演变等;④ 河流地貌系统研究,包括流域系统不同子系统的耦合关系、河流地貌系统中的高含沙水流和多营力地貌过程、河流地貌系统对于自然因素变化和人类活动的响应、河流地貌系统中的泥沙灾害和河流地貌系统的实验研究等。50年前沈玉昌先生与钱宁先生提出在地貌学与河流动力学相结合的基础上发展中国河流学科。文中对此方面的进展进行了综述,并提出了需要深化和解决的问题。     

山地河流的河相关系及其变化趋势——以怒江、澜沧江和金沙江云南河段为例

河相关系理论迄今总是应用于冲积河流的研究中并取得了很好的效果,但尚未应用在非冲积性山地河流的研究中。河相关系理论是否适用于非冲积性河流的研究？该研究选取滇西山地河流,以怒江道街坝、澜沧江旧州和景洪、以及金沙江石鼓4个水文站的历年实测水文资料为基础,探讨了上述4站有水文资料记载时段的历年及多年的流量～河宽、流量～水深、流量～流速关系,揭示其年际变化特征。结果显示,河相关系理论在研究非冲积性河流当中同样存在很好的效果,表明山地非冲积性河流与冲积河流在河道演变中遵循类似的规律。研究区北段从西部的怒江到中部的澜沧江,再到东部的金沙江,其河相关系的年际变化幅度逐渐减小,与它们受到构造抬升的影响减弱相适应。澜沧江河相关系的年际变化在北部相对不明显,在南部则相对显著,这与其南北两段的地貌分异有关,也与中下游的大坝建设等人类活动引起南部河床的冲淤强度的增大有关。系数积及指数和表明,山地河流由于受到基岩边界的影响,其流水断面的调整中河宽、水深和流速之间的协调能力比冲积性河流的小。另外,建立了流水断面宽深比与流量之间的河相关系式,丰富了河相关系的研究内容,并在研究区不同河流、不同河段的流量预测或断面形态预测中具有重要的意义。     

山地河流的河相关系及其变化趋势——以怒江、澜沧江和金沙云南河段为例

河相关系理论迄今总是应用于冲积河流的研究中并取得了很好的效果,但尚未应用在非冲积性山地河流的研究中.河相关系理论是否适用于非冲积性河流的研究?该研究选取滇西山地河流,以怒江道街坝、澜沧江旧州和景洪、以及金沙江石鼓4个水文站的历年实测水文资料为基础,探讨了上述4站有水文资料记载时段的历年及多年的流量～河宽、流量～水深、流量～流速关系,揭示其年际变化特征.结果显示,河相关系理论在研究非冲积性河流当中同样存在很好的效果,表明山地非冲积性河流与冲积河流在河道演变中遵循类似的规律.研究区北段从西部的怒江到中部的澜沧江,再到东部的金沙江,其河相关系的年际变化幅度逐渐减小,与它们受到构造抬升的影响减弱相适应.澜沧江河相关系的年际变化在北部相对不明显,在南部则相对显著,这与其南北两段的地貌分异有关,也与中下游的大坝建设等人类活动引起南部河床的冲淤强度的增大有关.系数积及指数和表明,山地河流由于受到基岩边界的影响,其流水断面的调整中河宽、水深和流速之间的协调能力比冲积性河流的小.另外,建立了流水断面宽深比与流量之间的河相关系式,丰富了河相关系的研究内容,并在研究区不同河流、不同河段的流量预测或断面形态预测中具有重要的意义.     

流水地貌实验的发展与创新——缅怀沈玉昌先生创建流水地貌实验室的历程

作为中国现代河流地貌研究的开拓者和奠基人,沈玉昌先生对开创流水地貌实验研究的初衷,为后人创新流水地貌实验开拓了先河,特撰写本文纪念先生100周年诞辰。主要内容有：①憧憬河流地貌实验与筹建流水地貌实验室。包括先生的初衷、实验室调研与筹建、实验试运行及起步实验;②流水地貌实验室扩建及实验研究蓬勃发展。包括结合国家重大及地方委托项目开展的一系列实验研究,开拓流域地貌系统及坡面发育演变的实验,建立河流地貌过程响应实验相似型理论;③河流地貌实验的新进展。包括河流地貌实验室建设及实验装置更新,河型系统发育演变过程实验的新进展,穹隆与坳陷非均匀升降对河流地貌系统发育影响的实验等。最后进行了展望,为了使中国实验流水地貌学研究继续深化,需要进行6个方面创新探索,特别是：加强构造运动、气候变化及人类活动快速变化导致的非稳定状态河流动力地貌过程实验研究,揭示其复杂性、敏感性及前兆性特征,加强实验研究力量的协作与融合,加强流水地貌实验研究的综合性、交叉性学术交流。     

河南溹须河流域更新世地貌演变及机制分析

由于同区域密集分布的史前聚落与早期城址密切相关,河南溹须河流域地貌演化研究近年来备受关注。但早期研究侧重于宏观时空尺度下的地貌特征描述,地貌类型划分与演化特征分析不够细致,使得后续研究进展困难。根据野外调查并结合相关文献,对溹须河流域更新世地貌特征与演化作了较为细致的分析,对各类地貌的面积与比例进行量算,并对地貌演变的作用机制进行评述。结果显示,新构造运动控制着区域宏观地势的形成,其对区域东部沉陷和西部抬升具有决定作用。第四纪频繁的气候波动强烈影响着区域水流的强度与频率,并以堆积、侵蚀等不同形式对以河流地貌为主的溹须河流域现代地貌的形成起到重要的修塑作用。在构造、气候等作用下,溹须河流域现代地貌逐渐形成。尽管溹须河流域的地貌框架形成于燕山运动时期,但在构造、气候等内营力、外营力的共同作用下,区域当前的地貌特质逐渐构成,而且依然处于持续的演变当中。     

关于河流分类及成因问题的讨论

河床演变学是一门正在发展中的年轻学科,在很多问题上都存在不同的看法,河型的分类及成因就是其中之一。本文对国外流行的观点作出评价,并提出自己粗浅的看法,以期澄清某些概念,有助于统一认识。文中所讨论的仅限于冲积河流。     

西北干旱区间歇性河流与含水层水量交换研究进展与展望

本文依托国家自然科学基金青年项目“河水温度对干旱区宽浅型河床渗透系数影响的定量研究”,并梳理了其他相关研究,总结了中国西北干旱区间歇性河流与含水层水量交换研究所面临的基础科学问题及当前所取得的研究进展。主要结论为：以宽浅型沙质河床为基本特征的西北干旱区内陆河流域下游河流,其河床每年经历数次干湿交替与冻融过程。受河水温度与河流水动力条件的影响,河床作为河流与含水层相互作用的重要界面,其渗透性能具有高度时空变异性,已成为河水与地下水水量交换研究的难点与热点。分析指出,在环境变化和当前交叉学科迅猛发展的背景下,以河流与含水层相互作用为核心的潜流带水文学发展面临新的机遇与挑战。     

河流过程的累积现象和随机模型

累积现象普遍存在于河流过程中,准确考虑前期水沙条件的累积影响对冲积河流河床演变规律的研究至关重要。为揭示累积现象的物理实质,本文对国内外多条典型冲积河流上枢纽修建后其上下游河道冲淤实测资料进行了分析。定义水沙条件变化为外部扰动,并假定其发生概率符合泊松分布及单个扰动引发的系统反馈强度随时间呈指数衰减。本文运用统计力学中的随机理论给出了冲积河流外部扰动诱发的内部反馈随时间的累积过程及其时空间演进的数学描述和理论模型,并将其应用于枢纽修建后其上下游河道形态时空调整过程的模拟。结果发现,从时间上看,断面垂向、横向及全河段的冲淤调整速率早期较快,之后迅速减缓,河床累积冲刷深度、河宽及河段累积淤积量随时间不断增大直至平衡,表现出典型的累积特性;从空间上看,坝下河段冲刷强度沿程非线性衰减直至消失,这种空间分布上的不平衡是外部扰动引发的系统反馈在空间传播的同时随时间衰减的综合结果,是河流过程累积特性的另一外在表现。模型应用结果表明,河道垂向、横向、纵向及全河段的时空冲淤调整过程均可用归一化公式来描述,计算值与实测值符合较好,相关系数R ²达0.92、0.93、0.76和0.95。本文模型同时考虑了河流过程的累积特性和系统反馈的空间传播特性,可为定量描述扰动后非平衡态河道的时空调整过程提供理论依据和新的计算方法。     

山区河流准三维水沙输运与河床演变模拟

在渠道水力学和河流动力学研究的基础上，对不规则河流形态下的纵向流速分布和弯道水流进行了讨论，并分析了任意断面和垂线位置的流场计算公式。在综合各种泥沙动力学研究成果基础之上，探讨了在天然河流中的悬移质输沙能力与沉积条件，分析了河床质起动的控制性因素及推移质输沙方程。提出了受冲淤影响的河床质粒径组成和动态递推公式。结合这些流场与泥沙计算方法及河床形态调整技术，作者提出一个准三维河流动力学模型。该模型只需要河流几何形状、人流条件以及泥沙级配参数，能够模拟出不规则几何形态的河道断面流速分布及平面流场分布，并且对于弯道水流特征与泥沙输送一沉积特征也能得到较好的表现。该模型是对有关河流演变理论和实验成果的综合应用，为研究山区高含沙水流下的河床变形以及洪水演进提供了强有力的工具。     

河流演变在科尔沁沙地形成和演化中的作用初探——以科尔沁沙地南部教来河中游沙地为例

由于河流洪枯水交替变化,加之新构造运动的影响,本区的河流改道频繁。河流作用所形成的各种松散砂堆积体,在枯水季节受风力作用而形成大量沙丘,进而对洪水期的河道演变施加重要影响;当河流改道或发生大的变迁时,已成沙丘会在盛行风的影响下移动变形,相互连接而形成沙丘群,经长期的发展演化则可形成大范围的沙地;同时,河流在横向摆动过程中,会夷平一部分已成沙丘,但由于沙丘群本身的障碍作用、植被的积极作用和河流改道的不均匀性,使得本区的地表过程以沙丘群的形成为主。相应地,改道后的河流又在新流路上重复上述过程。其中河流的部位(凸岸和凹岸、上游和下游)及其与风向的对应关系(迎风侧与背风侧、直交和外交或平行)不同,所起的作用有很大差异。在研究区内的现代河流及古河道两岸,沙丘群、湖沼、草甸及干草原相间和交错分布,沙带线状延伸,而在第四纪地层中,风成砂、湖沼相、河流相堆积物交替变化,有些地段甚至相互过渡。这些足以说明,在自然状况下,河流演变在沙丘群和沙地形成演化中起着非常重要的促进作用。     

Multidimensional visualisation of degrees of relevance of geographic data

The ever‐increasing number of spatial data sets accessible through spatial data clearinghouses continues to make geographic information retrieval and spatial data discovery major challenges. Such challenges have been addressed in the discipline of Information Retrieval through ranking of data according to inferred degrees of relevance. Spatial data, however, present an additional challenge as they are characteristically made up of geometry, attribute and, optionally, temporal components. As these components are mutually independent of one another, this paper suggests that they be ranked independently of one another. The representation of the results of the independent ranking of these three components of spatial data suggests that representation of the results of the ranking process requires an alternative approach to currently used textual ranked lists: visualisation of relevance in a three‐dimensional visualisation environment. To illustrate the possible application of such an approach, a prototype browser is presented.     

哈尔滨市可持续发展的趋势分析

可持续发展评判的指标体系是对可持续发展进行科学评判和决策的一个重要组成部分.从经济、社会、人口、资源、环境5个方面构建了由35个指标构成的哈尔滨市的可持续发展指标体系,并对其1995～2004年的可持续发展趋势进行了分析.分析结果表明,哈尔滨市从1995～2004年经济发展一直呈现稳步上升的趋势,社会、人口、环境和资源子系统呈现比较波动的趋势.2000年后,逐渐进入环境质量提高、资源消耗量下降的时期,环境污染、资源消耗与发展的综合指数越来越低,发展趋势也渐好,说明哈尔滨市的可持续发展的能力在不断提高.     

西藏公路沿线河流丁坝局部冲刷深度计算

分析了丁坝局部冲刷的过程和特征。以量纲理论为基础，通过对国内外公开发表的试验资料采用多元回归的方法。建立了不漫水丁坝清水冲刷的局部最大冲刷深度的计算公式。公式考虑了水深、流速、坝长、丁坝与水流夹角、坝头边坡、泥沙不均匀性等对冲深有影响的因素。其中，对于泥沙的非均匀性，传统方法很少考虑，一般是将均匀沙、非均匀沙的资料一起来分析，在此对其进行了定量的讨论。最终通过西藏地区公路沿线河流丁坝冲刷的实测数据对理论公式检验，发现计算值与实测值吻合较好，其公式可应用于西藏干线公路沿河路基防护工程丁坝局部冲刷深度计算。     

新丝绸之路形成背景下哈萨克斯坦城市群发展研究（英文）

在伟大丝绸之路复兴的新历史阶段背景下,结合全球和区域市场一体化,文章分析了城市群这一最为重要增长极形成的关键因素和先决条件,在此基础上研究了区域空间组织问题。在欧亚地缘战略中哈萨克斯坦具有横贯中西的区位优势,文章综合评估了哈萨克斯坦城市群发展的可能方向、可能存在的负面影响及其影响范围。研究表明,哈萨克斯坦当前的城市化过程具有多维特征,城市群地区人口占总人口比重明显上升,城市的集聚形式预示着定居形式的成熟,并塑造着特有的社会经济空间,如区域核心、对外经济联系的节点、内部基础设施最重要的连接点等。城市群将扮演区域一体化的特殊平台,以城市群为基础,哈萨克斯坦将在新丝绸之路建设中恢复其重要历史地位,它将成为中亚地区贸易、交通、商业与金融、科技创新和旅游的枢纽,以及链接欧亚的桥梁。     

泥石流流域的形态特征

泥石流是特殊的流域侵蚀作用,同其他流域过程一样,密切联系着流域的形态特征.一般说来,泥石流都发生在小流域(102km2以下),而经典的流域形态研究所涉及的流域范围却达到107km2的尺度.我们想知道泥石流小流域是否具有特殊的数量特征.通过流域特征量的统计,我们看到,与一般流域相比,泥石流小流域的特征参数之间的关系形式上相同,而在数值上不同,这从一个方面肯定了流域演化存在着普遍规律(如自组织临界性),同时也证明泥石流是流域演化历史的"特殊一幕".     

库姆塔格沙漠梭梭沟区域(92°E)的风积地貌类型及分布

在2005年9月,对库姆塔格沙漠的梭梭沟区域(39°37'8"～40°25'02"N,92°12'59"～92°46'27"E)进行南北穿越,同时参考卫星照片和地形图,实地调查了库姆塔格沙漠的区域地貌形态.在纬向上,梭梭沟的沟头和沟尾分布有线形沙垄;沟谷区是沙垄相对高度最大的区域,也是沙丘类型最复杂的区域,复合型沙垄和综合型沙垄坐落在沟两侧的阶地上,沙丘类型有新月形沙丘链、金字塔型沙丘和波状线形沙垄,3条或4条小沙垄(链)组合成大沙垄,相对最大垄高为131 m."羽毛状沙丘"分布在梭梭沟以北为冲洪积平原上,沙漠的北缘分布新月形沙丘,最高达26 m.在经向上,40%的相对应样点的风沙地貌类型不同.地貌差异性较大的区域分布在梭梭沟的形状变化较大的区域.梭梭沟的形状变化,影响其两岸的沙丘形态.流水构筑了库姆塔格沙漠的下伏地貌,风沙地貌的分布受流水地貌影响强烈.     

Biomass production of different ecotypes of threegrass species of the semi-arid grasslands of southern Africa

Biomass production of different ecotypes within three ecological importantgrass species was determined during cultivation under uniform environmental conditions. Results obtained clearly indicate that ecotypes of these species exhibit a significant degree of variation with regard to biomass production. Furthermore, indications from this investigation are that no correlation exists between production ability of a species and long-term average rainfall, and the effect of both genetic and environmental factors on the production ability of a species determines the eventual biomass production of a species. Biomass production represents one of various ecologically important characteristics to be used in conjunction with other ecological characters to construct a usable, special purpose classification system. This system will assist rangeland ecologists in identifying functional ecotypes within grass species, thus facilitating the understanding and interpretation of vegetation dynamic models and rangeland condition assessments.     

区域中心城市生产性服务业的外向功能特征研究——以广州市为例

广州的生产性服务业经历了改革开放后20多年的发展,目前已具有基本经济活动功能。通过对广州的生产性服务机构的抽样问卷调查,阐述其在服务范围、服务对象及服务销量分布三方面的特征。并根据广州生产性服务业目前的发展水平,以及对珠三角制造业企业市场的抽样问卷调查,从供给水平和市场需求两个角度对广州生产性服务的外向功能特征进行了阐释。     

北京翠湖湿地水环境恢复效果

2010年、20111年和2012年7月对北京翠湖湿地水环境进行跟踪调查与监测,评估湿地恢复之后翠湖湿地水环境的改善效果。恢复区水体pH值、总氮(TN)、总磷(TP)、电导率(EC)和溶解氧(DO)等指标在3年间都表现为下降趋势。其中,pH值从2010年的8.36降到2012年的7.44;TN从2010年的1.94 mg/L降到2012年的1.76 mg/L;TP从2010年的0.129 mg/L降到2012年的0.117 mg/L。说明翠湖湿地经过湿地恢复后,总氮(TN)、总磷(TP)去除效果明显,湿地水环境良好改善,水体自净能力得到加强。本研究可为湿地水环境恢复评估及管理提供一定的科学依据。     

南苏丹独立进程和平顺利实现的原因分析

2011年7月9日南苏丹举行了开国庆典,世界上最年轻的国家诞生了,而苏丹履行了诺言,成为第一个承认南苏丹独立的国家。压倒多数赞成独立的民意,国际社会的普遍欢迎态度,苏丹摆脱自身困境的考量,中国建设性的调解作用等,都是导致南苏丹独立进程能够和平顺利完成的原因与条件。南苏丹共和国的诞生是苏丹南方人民的共同意愿和自主选择。苏丹北南双方坚持和平选择,铸剑为犁,结束非洲历史上时间最长的内战,和平进程开花结果的实践,为冲突不断的非洲大陆和平解决类似矛盾与争端,争取建立好邻居、好伙伴、好兄弟的和睦关系提供了范式。