我国周边国家资源环境数据库建设的机遇、挑战与方略

周边国家资源环境数据库建设是气候变化背景下资源环境问题研究和地缘关系宏观决策的基础性任务。我国地缘关系复杂,周边资源环境数据库建设的研究工作与世界发达国家相比相对滞后。然而近2-3年来,科技部、中国科学院、国家开发银行及各个部委先后开展了大洲尺度资源环境数据库构建工作。“推进丝绸之路经济带、海上丝绸之路建设”国家战略的提出,对周边国家资源环境数据库建设提出了更高、更迫切的要求。针对目前我国的基础和需求,我国周边国家资源环境数据库建设在内容上,应当加强面向地缘问题研究和宏观决策的针对性,构建涵盖自然-人文要求的多尺度科学数据库;在信息处理和服务模式上,运用先进成熟的空间信息技术,全方位提升数据服务的能力。     

黄土水敏性及其时空分布规律

黄土是一种具有水敏性的特殊土,天然状态下可以长期保持直立高陡的状态,遇水后呈现出崩解、湿陷、滑动、流变等变形行为。开展黄土的水敏性特性及其时空分布规律研究,对指导黄土高原工程建设和防灾减灾具有重要的现实意义。笔者在非饱和土力学的框架下,引入吸应力的概念,对黄土的水敏性及其力学机制进行解释,即水敏性的本质是,随着含水率的增大,土体内部吸应力逐渐减小,对应不同的外界边界条件时,产生崩解、湿陷、滑动、流变等不同的宏观变形行为。在黄土高原从西到东、从北向南不同空间位置的黄土剖面的不同的层位,系统采集黄土样品,基于TRIM试验测试技术,开展样品的土-水特征曲线与吸应力特征曲线测试。试验结果表明,脱湿与吸湿条件下的各曲线呈现相同的变化规律,均存在3个明显的特征段。黄土对水的敏感程度随其沉积年代和在黄土高原分布位置的不同,呈现出规律性的变化。空间上,从西向东、由北向南,水敏性增强;时间上,沉积年代由老到新,水敏性增强。     

基于MapGIS建立的中国地质环境图系数据库

中国地质环境图系数据库,是中国首套统一结构、统一格式、统一编码的涵盖地质环境、地质灾害、地下水、矿山地质环境、地质遗迹5个专业领域的全国性数据库。该套数据库是基于1：1 000 000数据源的地理信息库,以分省1：500 000环境地质调查、县市地质灾害调查、重点地区1：50 000地质灾害调查、新一轮地下水资源评价、第二轮全国矿山地质环境摸底调查和矿产资源集中开采区矿山地质环境调查、首轮地质遗迹调查等数据为基础,集成近20年来水工环地质调查监测数据和最新综合研究成果,根据统一的建库技术要求建立而成。该套数据库具有统一的系统库（符号库、颜色库、图案库、线型库）,属性按照统一的编码规则和要求建立,图件按照统一的图饰图例进行了规范化处理,共包含163个专业图层,图元数量共337 833个,容量约8.8 GB。该套数据库为实现成果图件的动态管理与更新、构建数字地质环境奠定了基础,可为地质环境保护管理、国土空间规划、生态修复、地质灾害防治提供详细的基础信息资料。     

乌鲁木齐矿区大倾角地层煤层气水平井技术研究

准南煤田乌鲁木齐矿区是新疆煤层气勘探开发的重点区域,相比常规的丛式井,水平井作为一种成本不是很高但增产效果非常好的井型,已经越来越多地应用于矿区煤层气开发。但乌鲁木齐矿区具有地层倾角大、目标煤层结构复杂等特点,需要结合实际地质特征对水平井钻井技术进行优化和适宜性研究。结合水平井施工特点,开展了井壁失稳机理研究、低伤害钻井液体系研究和井身结构优化设计,并进行现场试验,取得了良好的效果。     

地质公园规划功能分区相关问题及其优化

地质公园在生态文明建设与精准扶贫中发挥着越来越重要的作用,而其规划对公园进行科学合理的功能分区是发展建设好地质公园最重要的基础之一,也是保障地质公园可持续发展的重点和基本要求。本文从规划技术层面探讨适合我国地质公园特点的现实可行的功能分区和发展建设的协调关系,通过分析地质公园功能分区由来,指出目前地质公园规划实际中功能分区与土地利用、保护分区以及总体布局之间存在的相关问题,结合多年来的地质公园规划工作经验,提出了地质公园规划功能分区的优化对策,为地质公园规划功能分区实践提供参考。     

Climate Response Analysis of Pinus massoniana Tree-Ring Chronology in Shuangpai County,China

The formation of tree-rings is closely related to climate variation. This paper establishes the tree-ring chronology of Pinus massoniana for a period of 36 years and examines the relationship between the tree-ring chronology and climatic conditions based on tree-ring width samples from three sites on the northeast slopes of Yangming Mountain. This data is used to study the relationship between the tree-ring width of a young tree and climatic conditions in a moist hilly region of southern China and to understand the general pattern of climate variation and its effects on tree growth in the past in this region. The results indicate that changes in tree-ring widths in these sites are closely related to local climatic conditions. There is a significant positive correlation between the radial growth of Pinus massoniana and the mean temperature of the current year from January to May (coefficient of correlation, R, is 0.596, P<0.01) and the mean temperature of the previous year from June to July (R is 0.639, P<0.01). The radial growth of Pinus massoniana is negatively correlated with the total precipitation of the previous year from January to March and November to December (R is -0.46, P<0.05) and negatively correlated with the total precipitation of the previous year from June to July (R is -0.582, P<0.05). The effect of precipitation on the radial growth of Pinus massoniana is known as the “hysteresis effect”.     

死端孔隙对溶质运移影响的实验研究

拖尾分布是溶质运移规律研究的热点和难点。死端孔隙、透镜体等空间结构形成的非均质性以及密度变化产生的指状流会导致溶质运移拖尾分布。论文选择保守性溶质氯化钠作为示踪剂,采用砂柱实验系统地研究了以死端孔隙导致的非均质性以及由不同浓度和温度形成的变密度条件对溶质运移拖尾分布的影响。实验结果表明:死端孔隙的存在会延迟溶质运移穿透曲线出峰时间,降低峰值及出现拖尾分布,随着死端孔隙介质体积或数量的增加这一现象越明显;随着溶液浓度的增加拖尾现象越明显,且温度的升高会加剧这一现象。对比死端孔隙、温度和浓度三者对溶质运移拖尾分布的影响,其中影响最大的是死端孔隙,其次是浓度和温度。     

蒲阳河流域地下水水化学及同位素特征

保定西部山前地区位于太行山及华北平原交界带,为缓解极端气候灾害对生产生活的影响,维持地下水资源的可持续开发利用,开展相关的地下水水化学及同位素特征研究。研究区地下水化学类型以HCO3—Ca·Mg、HCO3·SO4—Ca·Mg及SO4·HCO3—Ca·Mg为主,区内地下水主要来源于大气降水,流域内地表水补给地下水;地下水中化学成分为Ca2＋、Mg2＋、HCO-3、SO2-4,主要来源于岩石风化作用,同时受到人类活动的影响,地下水中硝酸盐含量明显升高;由于受到褶皱构造的控制,流域的上游及平原区均出现年龄大于60年的地下水,多数岩溶水年龄较复杂,从现代水到大于60年的水均有分布。研究成果为流域内水资源的合理开发利用提供建议,区内岩溶地下水的开发将在一定程度上缓解极端天气的影响。     

湖泊蓝藻多聚磷酸盐代谢机制及功能

大规模蓝藻水华暴发对湖泊水生态系统健康和饮用水安全产生巨大危害,而湖泊水体磷是影响蓝藻水华暴发程度的重要生源要素。应对水体不同磷酸盐浓度,蓝藻高效运行磷酸盐转运系统和磷酸盐特殊转运系统,并合成多聚磷酸盐(聚磷)。蓝藻胞内存在颗粒态、胶体态和可溶态3种形态的聚磷,且不同形态的聚磷分布位置不同。不同蓝藻合成聚磷颗粒的大小、数量和合成期均有所差异。多聚磷酸盐激酶、多聚磷酸盐外切酶、多聚磷酸盐内切酶和P-AMP-磷酸转移酶分别催化聚磷的合成与分解。多聚磷酸盐是二价阳离子的螯合剂,也是磷酸盐及高能磷酸键的储藏库,为细胞生存提供阳离子、磷酸盐和能量,满足蓝藻生命活动过程中生理生化活动所需,具有抵御高温、高pH、紫外线和营养盐缺乏等环境胁迫的生理功能,提升其在不利环境中的生存能力。同时,在蓝藻水华持续暴发、湖泊藻型生境稳态和磷生物地球化学循环过程中聚磷发挥重要的生态功能。因此,蓝藻合成聚磷的分子生物学机制及生态功能研究能够阐明聚磷的存在如何改变湖泊水体—沉积物磷分配、食物网中磷传递等。而开展调控聚磷合成的技术研究,通过控制蓝藻合成聚磷来减轻蓝藻水华暴发规模,将为湖泊水体良性生态系统的重构提供新方法。