干旱区绿洲两种典型的LUCC过程与驱动力对比分析——以天山北坡三工河流域为例

根据三工河流域绿洲1978,1987年航片、1998年TM影像以及土壤、水文与社会经济资料,综合运用遥感、GIS、土地利用/覆被变化(LUCC)指数模型、Logistic逐步回归模型及所提出的因子加权和指标,分析表征影响因子对区域土地利用空间格局的影响程度,比较小规模家庭承包和大规模农场耕作的两种典型土地经营模式下的LUCC过程和驱动力.耕地、草地控制全区土地利用的基本格局,耕地、城镇村工矿用地面积逐年增加,家庭经营区林草地面积均大幅度减少,而农场经营区仅草地有所减少(减幅12.0%),林地却增加了(增幅13.7%);研究区前期(1978～1987年)土地利用变化比后期(1987～1998年)剧烈,家庭经营区土地利用变化比农场经营区剧烈.政策是土地利用变化的决定性因素,水资源是土地利用的先决条件,在政策的宏观控制和水资源的约束下,全区土地利用变化的主要驱动因素为人口和经济,主要的限制因素为土壤肥力和地下水埋深;家庭经营区人为驱动占主导地位,农场经营区自然因素的限制作用更加突出.影响因子波动越大的区域或时段,其土地利用的变化也越显著.     

干旱区绿洲两种典型的LUCC过程与驱动力对比分析——以天山北坡三工河流域为例

根据三工河流域绿洲1978,1987年航片、1998年TM影像以及土壤、水文与社会经济资料,综合运用遥感、GIS、土地利用/覆被变化(LUCC)指数模型、Logistic逐步回归模型及所提出的因子加权和指标,分析表征影响因子对区域土地利用空间格局的影响程度,比较小规模家庭承包和大规模农场耕作的两种典型土地经营模式下的LUCC过程和驱动力.耕地、草地控制全区土地利用的基本格局,耕地、城镇村工矿用地面积逐年增加,家庭经营区林草地面积均大幅度减少,而农场经营区仅草地有所减少(减幅12.0%),林地却增加了(增幅13.7%);研究区前期(1978～1987年)土地利用变化比后期(1987～1998年)剧烈,家庭经营区土地利用变化比农场经营区剧烈.政策是土地利用变化的决定性因素,水资源是土地利用的先决条件,在政策的宏观控制和水资源的约束下,全区土地利用变化的主要驱动因素为人口和经济,主要的限制因素为土壤肥力和地下水埋深;家庭经营区人为驱动占主导地位,农场经营区自然因素的限制作用更加突出.影响因子波动越大的区域或时段,其土地利用的变化也越显著.     

鄱阳湖流域大型湖库水生生态环境变化及驱动力分析——以柘林湖为例

鄱阳湖流域内湖库资源众多,柘林湖作为鄱阳湖最大的入湖湖库,是鄱阳湖流域内最大的调节湖库,对鄱阳湖入湖径流有一定的影响,在鄱阳湖的入湖流量中占重要地位.本文以鄱阳湖流域内纳入水质良好湖泊的柘林湖为例,通过对柘林湖的形成及湖泊水系生态环境演变进行探讨,分析近30年来该湖水生生态环境的变化及其关键驱动力因子.综合研究表明:柘林湖水生生物多样性有下降趋势,水质有先变差后改善的趋势,其变化的驱动力主要是流域内人口数量增加、城镇化工业化进程加快、入湖污染负荷逐年增长、滨湖区生态安全屏障受人为破坏以及资源开发不合理等.只有处理好"人湖"和谐、"三次飞跃"和"四大转变",并采取科学合理的措施进行集成研究和综合治理,才能行之有效地改善柘林湖水生生态环境,并发挥其应有的生态效应,从而保障鄱阳湖入湖"一湖清水".     

低等级河流CO2分压的时空变化及驱动因素——以汉江流域月河为例

河流CO₂排放是全球碳循环的重要组成部分。 以汉江上游流域低等级(Strahler 等级 1 ～ 3) 河流月河为研究对象,采样测定 2016 年 12 月和 2017 年 6 月的关键环境因子并计算河流 CO₂分压(pCO₂)。 利用统计学模型,探讨不同等级河流水环境因子的时空变化及关键控制因素。 结果表明,月河流域低等级河流 CO₂约有 87% 的采样点过饱和,pCO₂变化范围是 135～5960 μatm,不同等级河流环境因子和pCO₂具有明显的时空差异,且河流pCO₂随着河流等级的增加而增加。利用 R 语言“ggpair”函数分析显示,河流pCO₂与建设用地占比、耕地占比和总氮(TN)、总磷(TP)、溶解性有机碳(DOC)浓度呈正相关,与森林用地占比、溶解氧(DO)浓度及坡度呈负相关。 对比分析不同等级河流的关键控制因素发现,低等级河流 pCO₂受土地利用和环境因子共同控制,且土地利...     

北方半干旱区土地利用/覆被变化对湖泊水质的影响:以岱海流域为例(2000-2018年)

土地利用/覆被变化对明晰气候变化和人类活动对湖泊水环境的影响有重要作用.以北方典型农牧交错的岱海流域为研究对象,基于遥感解译技术、马尔可夫转移矩阵、综合污染指数法等方法,对2000-2018年岱海流域土地利用/覆被和湖泊水质的变化进行分析,并结合冗余分析法和计量分析模型探究长时间序列尺度下土地利用/覆被变化对湖泊水质的...     

基于修正SWAT模型的岩溶地区非点源污染模拟初探——以横港河流域为例

岩溶流域含水系统的主要特征之一是连通地表的落水洞等垂直管道将近水平的地下暗河联系起来,降水及其形成的地表径流可以通过这些管道迅速地灌入地下河系,从而改变了水及其所携带的非点源污染物质在垂直与水平方向的传输速度与数量,使岩溶流域内地表-地下之间的物质交换与传输过程变得比较复杂;应用广泛的SWAT模型在模拟岩溶地区的水文、水质时会存在一些不足与局限.为此,本文针对岩溶水系统特征,引入落水洞、伏流、暗河的水文过程以及主要营养盐的输移过程,修正SWAT模型原有的水文循环过程及相关算法,改变其只适用于松散均匀介质流域非点源污染模拟的单一特征,并研究建立适合于岩溶流域的非点源污染模型和相应的模拟方法.选取横港河流域岩溶地区作为非点源污染的对象,应用修正后的模型通过控制性的模拟方法和敏感性性分析,定量评估落水洞、伏流、暗河等岩溶特征对氮、磷等主要非点源污染物质输移的影响及其带来的时空效应,并进一步探讨落水洞、伏流、暗河等对地表-地下水文与营养盐的交互作用及转换机理.结果表明,岩溶特征对流域的氮、磷负荷有增加作用,其中总磷的增加明显大于总氮的增加,总磷和总氮的增量分别为0.86%和2.12%;植被岩溶指数的增加会导致流域可溶性磷、有机磷的产出量增加,有机氮、地表产流中硝酸氮和沉积磷的产出量则居其次,落水洞改变了降雨的产流方式,增加了落水洞所在流域的有机磷和有机氮的产出,其增量变化在0~0.7和0~0.3 kg/hm²之间.     

新疆天山北坡河川径流对气候变化的响应研究——以头屯河为例

以天山北坡头屯河为例,结合近50年的径流和相应气象站的降水、温度等资料,运用Mann-Kendall非参数检验的方法对头屯河径流变化的时间序列进行了检验分析.结果表明在过去的50年里,头屯河的年径流量呈单调下降趋势,20世纪90年代与50年代和60年代相比,分别减少了0.004×108 m3和0.072×108 m3;降水没有单调变化趋势,而年平均温度则表现出持续升高趋势,与1950's相比平均升高了1.12℃.对头屯河径流、降水和温度时间序列的逐月资料变化趋势检验分析发现,头屯河8～10月的流量呈较为明显下降趋势,降水变化在此期间也呈减少趋势.由此得出结论头屯河流域降水季节变化趋势,尤其夏季降水减少趋势以及温度的明显增加,可能是造成径流减少的主要原因.     

新疆天山北坡河川径流对气候变化的响应研究——以头屯河为例

以天山北坡头屯河为例,结合近50年的径流和相应气象站的降水、温度等资料,运用Mann-Kendall非参数检验的方法对头屯河径流变化的时间序列进行了检验分析.结果表明:在过去的50年里,头屯河的年径流量呈单调下降趋势,20世纪90年代与50年代和60年代相比,分别减少了0.004×108 m3和0.072×108 m3;降水没有单调变化趋势,而年平均温度则表现出持续升高趋势,与1950's相比平均升高了1.12℃.对头屯河径流、降水和温度时间序列的逐月资料变化趋势检验分析发现,头屯河8～10月的流量呈较为明显下降趋势,降水变化在此期间也呈减少趋势.由此得出结论:头屯河流域降水季节变化趋势,尤其夏季降水减少趋势以及温度的明显增加,可能是造成径流减少的主要原因.     

基于双源蒸散和混合产流的分布式水文模型构建及应用--以辽河老哈河流域为例

以北方半干旱地区的辽河老哈河流域为研究对象,采用网格离散化方法进行水文模拟单元划分,利用具有物理基础的双源蒸散发能力估算模型,计算每个栅格单元的截留蒸发、植被蒸腾能力和土壤蒸发能力,并取代蒸发皿资料作为混合产流模型的蒸散发能力输入,从而构建摹于双源蒸散与混合产流的分布式水文模型,并对老哈河流域1970-1979年的日径...     

流域土地利用分区空间管制研究与初步实践——以太湖流域为例

流域空间开发和土地利用在推动经济社会发展的同时,对流域生态系统的健康和安全造成了剧烈影响,迫切需要在流域综合管理中充实完善土地利用分区与管制等研究内容,因而成为推动湖泊-流域相互作用研究的重要科学问题之一.本文在回顾相关土地利用分区与管制研究基础上,从流域自然地理单元特殊性和管理目标复杂性出发,探讨了流域水陆系统相互作用机制,分析了流域土地利用分区与空间管制的研究重点与基本思路,提出了流域土地利用分区的技术路线及关键方法,并以太湖流域为例进行了初步的实践探索,提出严格保护区、适度发展区、开发利用区和保留发展区四种类型区及其空间管制要求,符合流域资源环境与经济社会发展实际,为流域可持续开发和保护提供指导.最后,讨论了未来流域土地利用分区空间管制需要进一步研究的重点方向与关键问题.     

基于热红外遥感影像的河流水温反演方法比较——以长江上游流域为例

水温是影响河流生态环境的重要因素.传统水温观测手段受限于测站的地理位置,数据分布稀疏.近20年来随着热红外卫星传感器在空间分辨率上的革新,热红外遥感影像逐步被应用于反演河流水温,但目前相关研究聚焦于利用单颗卫星数据并使用单一水温反演方法而忽略与其他卫星以及处理方法做对比.本文以长江上游流域为例,分别评估了水文反演流程中...     

地震灾害风险评估方法的对比分析——以乌鲁木齐市为例

基于指标体系的风险建模与评估是目前灾害风险分析与评估中应用最广泛的方法。本文首先分析评价不同学者的地震灾害风险评估指标体系;在此基础上,选取指标体系相对简单的城市防震减灾能力法和考虑因素较多的地震灾害风险系数法对乌鲁木齐市各区县开展地震灾害风险评估。评估结果表明:不同评价方法的侧重点不同,造成评估结果有一定的差异性,评估体系指标大而全并不意味着评估结果更加合理。地震灾害风险评估指标体系的建立需要兼顾可操作性、实用性、全面性及可量化性等要求。     

典型矿业城市建筑物抗震安全性能调查与分析——以铜陵市为例

针对矿业城市长期矿产资源的开发,产生的一系列矿山地质环境问题,严重影响城市建筑物抗震性能的情况。以铜陵市为例,通过对铜陵市建筑物抗震性能开展全面普查,掌握建筑物抗震基本情况,研究了矿业城市滑坡、崩塌、泥石流、采空塌陷、岩溶塌陷等典型地质灾害对建筑物抗震性能的具体影响,提出加大棚户区改造、开展土地利用防灾适宜性评价、建立地质灾害监控体系等对策建议,对提高矿业城市抗震设防工作有实际意义。     

城镇化下河流水质变化及其与景观格局关系分析——以太湖流域苏州市为例

以河流近域景观格局与水环境质量间的关系为研究对象,基于2001年及2010年两期土地利用类型以及7条典型河流的溶解氧、氨氮、高锰酸盐指数、总磷、总氮5项水质指标,分析城镇化下苏州市河流水质与景观格局之间的关系及其变化规律.结果表明:(1)苏州市河流水质状况总体较差,但呈现一定的好转趋势.(2)河流水质受到城镇用地、旱地及水田的综合影响,并表现出尺度效应.其中城镇用地与旱地对河流水质恶化具有明显的作用,水田则反之.2001-2010年城镇用地及水田对水质的影响程度有所减弱,旱地则增强.(3)蔓延度指数、最大面积斑块比例对河流水质呈现负相关,斑块数量、斑块密度、香农均匀度指数、香农多样性指数则与水质呈现正相关.景观格局对于水质的影响在大范围缓冲区更为显著.研究结果可为苏州水环境管理及太湖流域城市空间开发提供一定的参考依据.     

典型网状河网区域土地利用和景观格局对地表季节水质的影响——以江苏省溧阳市为例

地表水质受区域景观组成及其空间配置的影响较大,了解景观特征与水质之间的关系可以极大地提高潜在污染的可预测性和污染物输出的评估能力. 以典型网状河网区域(江苏省溧阳市)为例,研究了土地利用和景观格局特征对地表季节水质的影响. 本研究基于2017年每单月从12个监测断面收集的21个水质指标,首先分析了多尺度缓冲区(500、1000、1500、2000、2500和3000 m)内土地利用和景观格局特征,然后通过主成分分析选取12个指标作为主要水质因子,采用冗余分析确定景观因子对水质指标的最佳影响尺度,最后采用偏最小二乘回归(PLSR)探究了最佳影响尺度下景观因子对季节水质的影响. 结果表明,2500 m缓冲区是该区域景观因子对水质指标的最佳影响尺度,旱季大多数水质指标PLSR模型的显著性和预测能力比雨季强. 雨季大多数水质指标都受园地、林草地、散布与并列指数(IJI)和香农均匀度指数(SHEI)的重要影响,并且这些景观因子与除pH和溶解氧浓度之外的其他水质指标均呈负相关. 在旱季,溶解氧、石油类、化学需氧量、总氮和总磷浓度受土地利用的影响最大; 另外,IJI是电导率、硫酸盐和亚硝酸盐氮浓度的最重要影响因子,而SHEI对硫化物和总悬浮物浓度的影响最大. 此外,景观指数对雨季水质的影响更大. 本研究结果揭示了网状河网区域土地利用/景观格局与季节性水质的关系,为区域水环境管理和景观格局优化提供了科学依据.     

2种基于Matlab平台的断层位移测量软件对比分析——以阿尔金断裂东段为例

测量地表的断层位移对于恢复同震位移和长期累积位移分布非常重要。近年来,编程软件的不断更新和高精度地形数据(例如激光雷达探测与测量和无人机航空摄影测量)的积累为测量密集的断层位移数据提供了前所未有的机会。文中主要对2款比较常用的断层位移测量软件——La Di Caoz和3D_Fault_Offsets进行介绍。首先,基于阿尔金断层东段石包城铁矿附近的1个位移测量实例分别说明这2款软件的工作原理;然后,分别对比和总结了其在目标地貌标志、界面、输入文件类型、自动化程度、适应性、可重复性和输出文件类型等方面的差异和优劣;最后,基于2种软件在阿尔金断裂东段获得的2组断层位移数据的相关性研究,探讨2种软件的结果是否相互验证,以及线性地貌标志的弯曲程度对测量结果的影响。通过对2种软件所得测量结果与野外地质测量结果的对比,以及对软件测量结果的可靠性和地质意义的讨论,我们认为目前这2款软件都存在自动化程度较低和人为因素影响较大等不足之处,高度自动化和人工智能的引入可能是断层位移测量方法的发展方向。     

三种非线性时变识别方法的对比研究——以2021年日本福岛地震为例

利用2021年日本福岛地震(M_JMA 7.3)中6个KiK-net台站的观测记录,分别基于移动窗解卷积法、移动窗谱比法和移动窗自相关函数法对场地非线性时变过程进行研究,分析非线性发生的阈值和程度。研究表明：三种方法识别场地非线性时变特征的稳定性不同。移动窗解卷积法更容易获得较为稳定的土体非线性时变过程,但其反映的是地表至井下平均波速的变化,识别的非线性程度偏低。对于存在强波阻抗比的浅表层土体,移动窗谱比法和移动窗自相关函数法识别的非线性程度更强;对于较低波阻抗比的浅表层土体,则不容易识别出稳定的非线性时变结果。三种方法识别的非线性最强时刻基本一致,皆位于整条记录加速度峰值附近。基于三种方法识别的6个台站的非线性阈值约在40～140 gal,剪切波速下降比在16%～53%之间,场地非线性程度较明显。     

干旱区内陆河漫溢型生态用水调控的模拟分析——以塔里木河干流灿木里克生态区为例

利用地理信息系统、洪水演进、遥感方法,通过对塔里木河干流灿木里克漫溢型生态用水调控的分析,建立了生态放水漫溢模型,动态模拟了生态放水的漫溢过程,分析了生态用水量与生态保护范围、放水淹没时间之间的定量关系,结果表明生态放水流量的大小和时间的长短对生态用水的效率影响很大,相同生态用水量按不同流量和时间供给其效果呈几何指数关系,地形起伏度在生态用水中也起到关键性作用,生态用水的调控不能等同于简单的农业灌溉系统,简单的放水会造成很大的浪费,且达不到预期的生态效应.优化放水可使生态用水的效率提高30%,这对于干旱缺水地区至关重要.     

干旱区内陆河漫溢型生态用水调控的模拟分析——以塔里木河干流灿木里克生态区为例

利用地理信息系统、洪水演进、遥感方法,通过对塔里木河干流灿木里克漫溢型生态用水调控的分析,建立了生态放水漫溢模型,动态模拟了生态放水的漫溢过程,分析了生态用水量与生态保护范围、放水淹没时间之间的定量关系,结果表明生态放水流量的大小和时间的长短对生态用水的效率影响很大,相同生态用水量按不同流量和时间供给其效果呈几何指数关系,地形起伏度在生态用水中也起到关键性作用,生态用水的调控不能等同于简单的农业灌溉系统,简单的放水会造成很大的浪费,且达不到预期的生态效应.优化放水可使生态用水的效率提高30%,这对于干旱缺水地区至关重要.