黄河流域工业水资源利用效率测度与时空分异

工业水资源利用效率是影响工业用水的核心问题,测度并分析其时空特征可为黄河流域生态保护和高质量发展提供评价依据。将工业用水及水污染排放纳入测度体系,建立非期望产出MinDS窗口模型测算黄河流域工业水资源利用效率,采用核密度估计与变异系数法分析其时空变化,结果表明：2010—2019年黄河流域9省区整体工业水资源利用效率呈现波动性上升的“N”型趋势,总体效率水平有所提高。空间上高效率中心长期位于中下游地区,表现出东高西低的分布态势,效率空间格局非均衡性逐年减弱,分化程度降低。山东、陕西省工业水资源利用效率在流域内处于较高水平,其年平均效率值均超过0.9,2019年流域内中高效率省份占比由2010的44%增加至78%,除青海、甘肃外,均达到中高效率水平。     

基于高铁网建设的全国城市群可达性空间模拟与特征演变分析——一个改进的时空图分析模型

从全局尺度探索城市群交通可达性,能有效描绘城市群间的协同关系及城市群内部的一体化趋势,为推进城市群一体化发展提供理论支撑。基于改进的时空图分析模型,测度11个国家级城市群的可达性水平,从城市群群内空间集聚性和群间交通协同特征方面分析高铁网建设下城市群可达性演变特征。结果表明：高铁建设产生的“时空压缩”将促进中国城市群点位“两横两纵”分布结构向“组团式”结构扩散。高铁建设将促进城市群内部的一体化和城市群间的协同化,增加区域平衡性。时空图分析模型能够有效解读时空图的空间信息,拓展了可达性空间分析方法的应用,并为促进城市群区域平衡发展提供了参考。     

黔桂岩溶山区土地利用冲突强度演变及其空间分异特征

采用基于“压力-状态-响应（Press-State-Response,PSR)的土地利用冲突强度模型,评估了1990-2010年黔桂岩溶山区土地利用冲突强度演变过程,并运用探索性空间分析方法(Exploratory Spatial Data Analysis, ESDA)对黔桂岩溶山区县域土地利用冲突强度变化的空间分异特征进行探讨,结果表明:（1）1990-2010年间黔桂岩溶山区土地利用冲突呈增强趋势,综合指数从0.09增长到0.30;（2）从全局空间自相关看,该区1990-2010年土地利用冲突强度存在显著空间集聚特征,且集聚态势进一步增强,时段Ⅲ压力指数、响应指数和综合指数变化量的Global Moran’s I指数为0.317 9、0.473 3和0.185 9,时段Ⅱ的Global Moran’s I值均大于时段Ⅰ的值;（3）就局域空间自相关而言,热点区、次热区趋向集聚于以贵阳市为龙头的黔中城市群、黔西南州、南宁市及其周边区域,冷点区、次冷区连片分布于黔桂峰丛洼地及其周边偏远山区。因而,建议在黔桂岩溶山区城镇化、工业化加速阶段,应优化土地利用结构,缓解土地利用冲突,以提高土地资源可持续利用水平。      

黄河流域陕西省地下水资源分布特征、影响因素及开发潜力

【研究目的】陕西省是黄河流经的重要省份,揭示黄河流域陕西省地下水资源禀赋,探究地下水资源分布特征、影响因素及开发利用潜力可为黄河流域生态保护和高质量发展提供重要支撑。【研究方法】本文以黄河流域陕西省为研究区,划分评价单元,评价地下水资源量;引入泰尔指数从人口和面积两方面评估各区域地下水资源分布差异;通过灰色关联分析探究地下水资源分布的影响因素及影响程度;利用水资源负载指数和开采潜力指数,定量评价各行政区地下水资源开发利用程度及潜力。【研究结果】黄河流域陕西省多年平均地下水资源量为77.59×108m3/a,地下水资源分布差异较大,各评价单元中关中盆地区地下水资源人口和面积分布差异最大,行政区中延安市与西安市地下水资源分布差异最大。降水是全区地下水资源最主要的影响因素,其次为人类活动尤其农业灌溉,地表水因素对渭南市、榆林市有较大影响,蒸散发对延安、榆林、宝鸡地下水资源有一定影响。研究区地下水开采潜力指数介于0.8～2.5,地下水资源负载指数呈现上升趋势,较全国属于高负载区,各行政区开发利用潜力差异明显,开发程度较高区域集中在关中城市群,西安市开发程度最高,铜川市开发利用程度最低。【结论】...     

岩溶山区乡村聚落的格局特征及类型分析——以重庆市巫山县为例

为探索岩溶山区乡村聚落空间格局的特征,以位于重庆东北部岩溶广布的巫山县为研究对象,运用空间分布测度模型、空间规模测度模型和空间形态测度模型,定量分析了巫山乡村聚落的空间格局特征,并进一步划分了地域类型。分析结果表明,总体上,巫山县的乡村聚落有一定的空间集聚特征,但存在明显的区域差异;乡村聚落的规模普遍偏小,具有低值集聚的特征,空间上呈现县城西北、西南大规模农村聚落集中,东北、东南小规模零散分布的“西热东冷”的格局;在空间形态上,巫山县西部区域连接性好,但形状不规则,复杂程度高,东部区域连接性差,复杂程度不及西部区域。整体而言,巫山县的乡村聚落形状规则性差,缺乏规划与引导。通过构建乡村聚落空间测度指标体系,采用系统聚类的方法,将巫山县乡村聚落划分为6种类型:低密度散点型、低密度小团块型、低密度不规则团块状、中密度不规则条带型、高密度宽带型、高密度散点型。未来的县域乡村聚落重构需要根据不同类型的特点加以引导。      

基于腹地划分的中国城市群空间影响范围识别

城市群空间影响范围的界定是认清城市群内中心城市与腹地、城市与城市间相互关联的基础。采用主成分分析法计算中国287个地级及以上城市的结节性指数,利用累积耗费距离法和k阶数据场,综合测度了交通可达性与空间场能,根据场强"取大"原则对城市腹地进行了划分,依据城市腹地范围界定了城市群的空间影响范围。结果表明:①中国地级以上城市最大和最小结节性指数相差157.53倍,城市平均可达时间为193.43 min,场能平均值为5 412,最大和最小城市腹地相差3 751倍;②23个城市群中,空间影响范围最大的是北疆城市群,空间平均场强最大的是中原城市群;③城市群在空间上呈现为发育程度不同的"11+9+3"的分布格局和逆时针90°旋转的"β"型城市群连绵带发展格局;④基于腹地划分的城市群空间影响范围充分考虑了现实的交通网络和地形地貌特点,实现了对广域空间范围内城市腹地范围和城市群空间影响范围的定量测度。     

基于夜间灯光和土地利用的珠江流域城市碳排放估算及其时空动态特征研究

揭示珠江流域碳排放时空演化和空间集聚特征,对推进流域地区低碳可持续发展具有重要意义。耦合夜间灯光数据、土地利用数据和能源消费数据构建碳排放估算模型,从流域、城市和网格尺度分析了珠江流域碳排放空间变化趋势,使用探索性时空数据分析和修正引力模型探讨了城市碳排放时空动态变化和空间关联特征。结果表明：珠江流域碳排放总量从2005年的2 9 497万t增长至2019年的31 877万t,东莞、深圳和广州始终是高碳排放城市。网格尺度上高碳排放集聚区以珠江三角洲地区为核心向周边扩张,中上游高碳排放区呈点状分布。珠江流域碳排放存在正向空间相关性,空间交互效应呈下降趋势。时空动态分析显示相邻城市碳排放存在正向协同发展趋势。城市碳排放关联强度均值由5.93增长至18.97,核心节点城市对外辐射能力得到提升,碳排放关联网络结构呈集中化趋势。该方法耦合多源数据开展碳排放估算研究,具有潜在的实用价值,可为碳排放时空动态分析和低碳减排策略制定提供参考。     

中国地级及以上城市紧凑度的综合测度及其空间关联分析

从经济紧凑度、 土地利用紧凑度、 人口紧凑度和基础设施紧凑度等方面, 构建城市紧凑度的综合测度模型. 运用主成分分析法, 对2009年中国287个地级及以上城市紧凑度及其空间溢出效应进行综合测度. 结果表明: 紧凑度大致以"塔河-凭祥"一线为界, 以东区域的城市紧凑度水平较高, 以西的地区城市紧凑度水平低. 紧凑度Moran's I高值区连片集中在珠三角和长三角两个区域, 中心城市紧凑度的带动性和辐射性较强. 紧凑度呈现明显的热点-次热点-次冷点-冷点自东向西带状分布的格局. 经济发展、 土地利用结构和人口密度是目前中国地级以上城市紧凑度的重要决定因素, 城市土地利用因子表现相对较均衡, 而经济发展和人口密度两个主因子则表现出较强的不均衡性.     

中国省域生态系统服务价值评价与生态地质调查工作建议

【研究目的】保护生态环境,推动可持续发展是各国共同责任。开展全国生态系统服务价值评价有利于促进生态环境保护,建立人与自然和谐共生的现代化。【研究方法】生态系统服务价值评价已成为生态学领域国际研究热点。本研究基于Costanza等于2014年提出的生态系统服务价值评价方法,运用居民消费指数、人民币和美元购买力指数,建立了生态系统服务价值动态评价模型,基于第三次全国国土调查数据对中国省域生态环境进行评价,并采用热点分析技术研究了中国省域生态系统服务价值空间分布规律。【研究结果】2019年度中国大陆生态系统服务价值为35.79万亿元人民币。中国青海省属于热点区域,黑龙江省属于次热点区域,贵州省和重庆省属于次冷点区域,陕西省属于冷点区域。【结论】针对青藏高原地区、东北地区、黄河流域、长江流域和海岸带等“两区三带”地质本底和生态特征,提出开展“山、水、林、田、湖、草、沙”一体化生态地质调查建议：一是在青藏高原生态屏障区开展冰川冻土消融、草原退化和土地沙化调查;二是在东北地区开展森林质量、生态多样性和湿地资源调查;三是在黄河流域开展上游生态退化、中游水土流失和下游湿地萎缩调查;四是在长江流域开展上...     

福州城市地表温度时空变化与贡献度研究

随着全球变暖和城市化进程的加快,城市区域的热环境问题日益凸显。以福州为例,基于遥感、地理信息系统和地统计学等方法,通过多尺度空间模式,定量分析以地表温度贡献度为表征的城市热环境时空变化及其特征。结果表明:①1993—2016年,研究区的土地利用/覆盖类型发生了显著变化,建设用地净增长1 231.04 km2,变化率高达295.33%;耕地被建设用地占用。②地表温度空间格局变化明显,中高温区以闽江水域为轴向周边区域逐渐蔓延,低温区和次低温区面积显著减少。③1993—2016年,福州所辖各县市区地表温度贡献时空分布不均。其中,中心城区(鼓楼区、台江区、仓山区、晋安区和马尾区)对地表温度上升表现为正贡献,闽清县和永泰县表现为负贡献。从不同土地利用/覆盖类型来看,林/草地、耕地、水体对地表温度升高有负贡献,建设用地表现为正贡献。④多距离空间聚类分析(Ripley's K函数)显示,地表温度集聚与分散存在尺度效应;1993—2016年,研究区的地表温度集聚范围逐步扩大、集聚程度增强。     

黄河中游沁河流域环境敏感性分析评价

【研究目的】沁河流域作为黄河流域重要的一级支流,也是黄河流域的重要水土保持功能区,当前面临着水环境遭受破坏以及土壤侵蚀这两个敏感环境问题,环境敏感性评价是用于表征外界干扰对自然生态系统可能造成结果的重要指标,对区域建立生态涵养区的环境政策以及有效进行区域生态建设具有重要作用。【研究方法】根据研究区面临的不同环境地质问题选取了层次分析法（AHP）与RUSLE模型的评价方法以及相关因子,并结合GIS空间数据技术强大的空间分析功能,将图形处理与空间数据运算结合,生成敏感性评价图,评价结果直观,为环境敏感性分析提供了技术支持。【研究结果】针对沁河流域的环境敏感性进行评价,并划分为轻度、中度、高度、极度4类敏感区域,进行统计分析,得出流域内以中、高度敏感区域占比最大,分别占总面积的33.43%、48.56%,同时以各支流流域为依托,针对各类敏感区域的主要环境问题,对其环境现状产生的原因及改善方法提出了相应的调整方案。【结论】依据各区域环境现状及敏感性程度提出了沁河全流域的生态环境保护修复思路,构建一个山地生态系统和平原生态系统有机结合的生态网络格局,致力于改善沁河流域的生态环境现状。     

重金属在土壤中的分布、危害与治理技术研究进展

【研究目的 】镉、铬、铅、铜和锌等重金属是土壤中的典型有害元素。过量摄入会抑制生物体的生长发育。其在土壤中的分布受到原生地质背景成因和矿山开采、大气沉降、农药化肥施用等人类活动的共同影响。然而不同土地利用类型下的土壤重金属分布特征需要进一步识别,对于典型重金属的危害作用需要进行全面的梳理揭示。【研究方法 】通过查阅国内外的相关研究内容,整理典型重金属在土壤中的空间分布特征,总结土壤重金属对生物的影响作用,综述人体暴露在高重金属的土壤与地下水环境下的毒性作用及针对性修复方式。【研究结果 】受到原生地质背景和人类活动下土地利用类型的共同影响,造成土壤中重金属含量具有显著的空间变异性。重金属在土壤中的含量不同,会对土壤微生物与植物的生长发育产生不同效应的影响,并通过食物链进入人体累积。当重金属在人体中累积含量过高,会对人体的不同器官和系统产生破坏,威胁人体健康。【结论 】应该综合考虑污染方式、污染水平和暴露途径等因素进行针对性的重金属治理。     

川西孝泉—丰谷地区须二段深层致密砂岩储层地应力大小评价方法及其工程应用

【研究目的 】川西坳陷孝泉—丰谷地区须二段砂岩气藏的勘探开发潜力巨大,但该地区埋藏较深且构造复杂、断缝系统多期叠加,使得地应力频繁变化,制约了该区井位轨迹设计与压裂改造的有效实施,故需对该区地应力大小进行精细评价,为工程开发提供建议从而提高产能。【研究方法 】基于岩石力学、声发射实验及差应变分析等实验测试方法,并结合常规测井、特殊测井及水力压裂等资料分析,优选了适应于深层块状均质致密砂岩储层的地应力大小实验测试方法,并在单点地应力大小准确评价的基础之上,构建了研究区分构造变形单元分层的单井地应力大小连续测井解释模型,查明了纵向上地应力大小变化结构类型及分布规律。【研究结果 】研究表明差应变分析法计算的地应力大小精确度最高,为更能够准确表征深层均质块状致密砂岩地应力大小的实验方法。测试结果显示须二段属于Ⅲ类地应力类型,处于走滑应力状态,存在部分逆冲挤压应力状态;在井点测试的基础上,形成了基于井壁影像反演的地应力大小评价技术;地应力大小结构变化在纵向上分为5种类型,其中南北向（SN）三级以上断层和南北向（SN）褶皱或北东东向（NEE）褶皱变形的高部位以低低高（LLH）型和低应力（LC）型为...     

梯田型黄土滑坡隐患发育特征与成因分析

黄河流域地质构造活跃、地貌演化迅速、气候区域分异显著,导致流域内重大灾害类型多、分布广、突发性强。文章以宁夏南部黄土丘陵区为研究区,引入梯田型黄土滑坡隐患的概念,通过结合历史资料收集、遥感影像解译、现场调查和数理统计等手段,分析了梯田型黄土滑坡隐患的发育特征、分布规律及形成原因。结果表明:（1）研究区梯田型黄土滑坡隐患共26处,主要分布于第四系黄土中,中长边坡数量较多,主要为浅层与中层梯田型黄土滑坡隐患,规模以小型为主。（2）梯田型黄土滑坡隐患在空间上主要分布在黄土梁峁区和大起伏山地区,1 800~2 000 m的高程区间,坡向为东南、南、西南时分布较多;在时间上主要分布在雨季或地震活动时期。（3）地形地貌、地层结构、降雨、地表水和人类工程活动是梯田型黄土滑坡隐患发育的主要因素。研究结果对于宁夏南部黄土丘陵区以及黄河流域梯田型黄土滑坡隐患风险识别与风险管理具有指导和借鉴意义。     

宽频大地电磁法寻找“界面型”隐伏金矿床：以黔西南戈塘地区深部找矿为例

【研究目的】随着黔西南戈塘地区豹子洞等浅表红土型金矿开采资源的逐渐枯竭,寻找深部接替资源的任务已经十分迫切。从区域成矿规律、物化探异常、典型矿床特征等成矿预测要素出发,戈塘地区海马谷控矿断层北西侧下盘深部二叠纪茅口组、龙潭组之间的碳酸盐岩与碎屑岩Si/Ca界面上具有较大地寻找“层控型”金矿床的找矿前景。【研究方法】引入了宽频大地电磁法查明了海马谷断裂西南段0～2 km深部的电性结构特征,从电阻率反演断面图中的低阻带异常特征推断海马谷断裂具有多期活动特征,早期（中二叠世前）表现为张性正断层性质,倾向北东;后期（早三叠世后）表现为压性逆断层性质,倾向南东,倾角70°～80°。从电阻率反演断面图中的高低阻等值线梯度带推断茅口组与龙潭组存在古岩溶地貌特征,在深部存在相对“隆起”和“凹陷”变化。【研究结果】综合本区典型矿床的成矿模式、找矿标志和区域物化探异常特征,认为处于“空白”状态的海马谷断裂北西盘深部值得部署探索性钻探工程,揭示其深部的资源潜力。【结论】浅深结合的勘查技术方法（组合元素化探异常+宽频大地电磁探测技术）能够为靶区优选提供证据支撑,邻近海马谷断裂的P2/P3、Si/Ca界面相对“...     

淮河流域降雨时空变化研究

降雨量及其演变规律是表征区域水资源天然禀赋条件的重要内容,直接影响区域水生态系统的健康、区域供用水平衡以及水资源开发利用活动。为充分了解近年来淮河流域降雨变化情况,本研究利用1956—2020年淮河流域141个雨量代表站逐年降雨量资料,对降雨时空变化特征开展研究。研究表明：（1）淮河流域降雨量呈现显著的波动下降趋势,年均降幅约0.55 mm;(2)不同时期降雨量的周期性特征差异显著,具体表现为7年尺度的次周期逐渐消失、2年尺度主周期逐渐加强;（3）地区间降雨分布不均、降雨变异系数Cv差异较大,其由南向北,降雨量由高于1 600 mm逐渐递减到不足600 mm、Cv指标则由0.17增长到0.34左右。     

吉林省长春莲花山地区地下水中锶及偏硅酸的形成机理研究

【研究目的】长春莲花山地区地下水中富含Sr和偏硅酸,查明地下水中锶及偏硅酸的形成机理具有重要意义。【研究方法】通过Piper三线图法及对研究区矿泉水形成的物质基础、水动力条件、水化学条件的深入研究。【研究结果】研究发现长春莲花山地区发育的松散岩、碎屑岩、火成岩是该地区地下水中锶及偏硅酸的富集的物质基础;大气降水与地表水入渗补给等为地下水长期与周围岩石（矿物）发生水解和溶滤作用、为地下水最终富锶及偏硅酸创造了条件。【结论】区域地层中存在16.3～80 m巨厚的基岩风化带,使富锶及富含偏硅酸的地下水呈面状分布,部分区域两种地下水同时存在,这一点不同与以往在基岩构造带上发现的线状分布的矿泉水源;前人在此区域上没有发现富含锶及偏硅酸的矿泉水,这一发现为地方经济发展提供了新的空间。     

非均匀岩石介质单轴压缩强度及变形破裂规律的数值模拟

以有限差分法(FDM)为计算框架,利用Weibull分布描述细观单元弹性模量和单轴抗压强度的分布特征,采用弹塑性应变软化本构模型描述细观单元的力学响应,进而建立一种模拟非均匀岩石介质破裂的数值模型。采用该数值模型探讨了单轴压缩时细观均质度m及细观结构对数值试样宏观特性的影响。结果表明,（1）随着细观均质度提高,数值模型的非线性特征逐渐减弱,脆性逐渐增强;宏观峰值强度及弹性模量逐渐增大,峰值强度与lnm呈线性关系,而弹性模量与1/m为线性关系;数值试样表现出由塑性流动破坏至剪切破坏进而为张拉破坏的破坏模式;（2）当细观均质度一定时,细观结构或细观单元空间排列是决定岩石力学行为波动性的主要因素;应力–应变曲线峰前阶段对细观单元的空间排列不敏感,但峰值强度附近及峰后阶段对细观单元的空间排列比较敏感。     

渤海湾盆地富林洼陷古近系沙三段储层特征及油气主控因素

【研究目的】古近系沙河街组三段是渤海湾盆地济阳坳陷沾化凹陷富林洼陷最为重要的产油气层位,加强沙河街组三段储层特征研究,分析储层发育主控因素,对该地区沙河街组油气勘探开发具有重要的科学和指导意义。【研究方法】本论文在岩心观察基础上,结合薄片鉴定、扫描电镜及物性资料分析,对渤海湾盆地沾化凹陷富林洼陷古近系沙河街组三段砂岩的储层特征及其主控因素进行了详细研究。【研究结果】结果表明：该套砂岩主要以长石岩屑砂岩、岩屑长石砂岩为主,具有低成分成熟度、较低结构成熟度,反映典型的近物源快速沉积特征;储层储集空间类型主要为残余原生粒间孔、粒间溶孔及粒内溶孔,以低—中孔、超低渗孔隙型储层为主,优质储层发育受沉积微相和成岩作用控制,沉积微相是优质储层发育基础,胶结作用和溶蚀作用是优质储层发育关键因素。【结论】（1）该研究区岩石类型主要为长石岩屑砂岩和岩屑长石砂岩;（2）总体属于低—中孔、超低渗型储层;（3）研究区优质储层主要分布在辫状河三角状分流河道和河口坝;（4）压实作用和胶结作用是研究区内主要的破坏性成岩作用,溶蚀作用对储层物性具有建设性的成岩作用。     

甘肃定西地区地质灾害危险性评价

识别地质灾害聚集的热点区及驱动力对于区域灾害预警具有重要意义。以甘肃定西地区为研究区,选取坡度、坡向、土地利用等7个评价因子,利用确定系数与逻辑回归耦合模型、空间自相关方法分析地质灾害的空间集聚特征及驱动因素。结果表明:定西地区地质灾害危险性呈现中部高,南北两侧低的特征,其主要受降水、坡向、工程岩组等因子的影响;地质灾害与降水、坡向和工程岩组的空间关系为高高聚集;地质灾害危险性存在较强的空间自相关性,在3 km的空间尺度上呈显著正相关,且随距离阈值增加而降低;距离阈值为5 km时,正相关高高聚集与低低聚集以团块的形式存在,而高低聚集与低高聚集多以零星状分布。研究可为区域地质灾害监测与防控提供参考。