城市化地区生态空间可持续利用的科学内涵

生态空间是维护城市化地区生态安全、改善人居环境的重要保障。现有城市化地区生态空间的研究侧重生态保护,存在不足和认知局限,难以满足当前社会和实践需求。如何实现生态空间可持续利用,增加其社会与文化服务功能,成为社会经济转型时期人文与经济地理领域的紧迫课题。为推动城市化地区生态空间可持续利用的综合分析与系统研究,在界定城市化地区生态空间的基础上,阐述了其可持续利用的涵义,并建构了包括研究目标与指导理念、研究趋向与重点内容、研究尺度等在内的研究框架,指出：① 研究总体目标是注重可持续多元化利用,改善人居环境,增进人类福祉;② 城市化地区生态空间可持续利用模式、评价与调控机理、规划与治理方面的研究亟待加强;③ 需要加强生态空间可持续利用的区域分析、空间分析和综合集成分析;④ 不同空间尺度的城市化地区的生态空间可持续利用模式具有差异性,也具有不同的研究需求,需有针对性地开展研究。通过对城市化地区生态空间可持续利用研究范式和重点的审视与思辨,为今后相关研究的拓展和深化提供参考。     

库姆塔格沙漠东南缘季节性河流(洪沟)水文监测与分析

季节性河流是干旱区不同生态系间物种扩散交流的重要通道,也是维持干旱区生物多样性与生态系统稳定性的重要因子,但我国有关季节性河流水文生态学的研究一直相对滞后,且有关季节性河流水文长期动态的研究报道较少。以库姆塔格沙漠东南缘季节性河流-多坝沟为研究对象,利用自动水位计与人工调查相结合的方法,研究了洪沟内部的长期水文动态特征。研究显示：多坝沟洪水集中在6~9月份,降水是洪水的唯一驱动力。洪水频率、流量与降水季节、降水量、降水强度等因子密切相关。任何时间,单次降水量低于5 mm时,降水无法形成明显的洪水过程;春季单次降水低于16 mm或夏季单次降水低于10 mm时,最大洪水流量均不超过0.3 m³·s^-1。在没有洪水发生时,春秋季节泉水径流量表现为陡涨缓落,而夏季呈现陡落缓涨。该研究不仅为干旱区季节性河流水文监测提供了可行有效的方法,同时为进一步研究库姆塔格沙漠周边的生态水文过程、水资源管理利用及植物生存演化提供了数据支撑。     

天然次生林多维空间格局的数量排序

本文通过对豫西和豫南天然次生林的大量群落样地调查，以主分量分析（ＰＣＡ）与回归分析（ＲＡ）相结合，定量地揭示了河南天然生林群落的组成和分布在多维生态空间上梯度变化的宏观格局，建立了包括２７个乔木建群种和６个主要环境因子在内的主分量模型和回归模型，为河南林业生产、林种布局及树种选择提供了理论依据。     

低覆盖度不同配置灌丛内风流结构与防风效果的风洞实验

 低覆盖度灌木群丛是干旱、半干旱区广泛分布且具有重要意义的植被，也是人工修复沙地应遵从的植被。通过风洞试验模拟了覆盖度在20%左右的三种水平配置格局的灌木群丛内风流结构与防风固沙效果。结果表明：①水平配置格局不同，低覆盖度灌木群丛的防风效果差异显著，行带式模式具有非常显著的阻碍和降低风速的作用（风速降低36%~43%）;等株行距模式次之，风速降低7%~28%;随机不均匀配置模式内局部有风速抬升现象，② 行带式模式内形成规整的随灌丛带波动的流场结构，而随机不均匀配置模式内形成由多个风影区和风速加速区组合的非常复杂的流场结构，等株行距模式居于二者之间。③ 带间宽度在56 cm和64 cm时的防风效果较带宽为32 cm和40 cm好。说明覆盖度降低到11%~13%，行带式模式的防风效果仍然不会降低。④两行一带配置均表现防风效果优于单行配置，且随试验风速的增大防风效果更好。     

利用ERA-Interim资料对平流层Brewer-Dobson环流变化趋势的分析

选用每天12∶00UTC时次的逐日ERA-Interim再分析资料,根据transformed Eulerian-mean(TEM)方程通过积分剩余速度珔v*,研究了1979—2011年间Brewer-Dobson(BD)环流的时空演变规律.并将其与downward control(DC)原理研究的结果进行比较,同时还探讨了平流层温度与BD环流之间的相互联系.结果表明,由TEM方程通过积分剩余速度珔v*估算的BD环流与利用DC原理估算的环流相比较,在热带地区的形势更加明显.环流在热带对流层中上层上升至平流层中下层,最高可达1hPa等压面附近.然后在热带外向极向下运动,最后在中高纬度下沉回到对流层.BD环流的上升中心及质量通量均随季节的变化产生变动,环流在冬半球的形势显著地强于夏半球.在春季和秋季期间,环流呈现出南北两半球的对称形势.从全球尺度物质输送的角度来看,在过去的33a间平流层BD环流的长期变化趋势是减弱的,且在平流层中下层减弱是明显的.环流的减弱趋势与纬向平均温度的长期变化趋势相匹配.     

浅埋黄土隧道三层支护结构力学特性现场测试

为研究浅埋黄土隧道锚喷初支+初衬+二衬构成的3层支护体系力学特性,以某黄土隧道为依托,采用钢弦式传感器对围岩压力、初衬与二衬接触压力、二衬钢筋轴力、二衬混凝土应变、钢拱架应力等进行了系统测试与分析。结果表明：(1) 作用在左拱腰处的围岩压力较大,且稳定值为240 kPa;(2) 浅埋段按不同围岩压力计算公式得到压力值均大于围岩压力实测值,其中采用太沙基公式得到的压力值与实测值相对接近;(3) 该黄土隧道二衬全部受压,其分布形态呈明显的猫耳形,初支、初衬、二衬承受的荷载比例分别为51.34%、37.29%、11.38%;(4) 钢拱架整体以受压为主,在拱顶和拱腰处受力较大,接近屈服状态;(5) 初支发挥了一定的围岩自承能力,其与初衬共同承担了大部分围岩荷载,二衬主要为结构安全储备。     

青海共和盆地气温的时空动态及其效应分析

在青藏高原东北缘的青海共和盆地,本文依据三个主要气象站(茶卡、恰卜恰和贵南)及18个临时气象站的长短期气象资料和共和县(恰卜恰站)的土壤水分资料,利用时间序列分析、数字高程模型和Penman—Monteith公式,对共和盆地的年均温时空变化及其对气候的影响进行了分析。结果表明：共和盆地的年均温序列是非平稳的,存在线性增长趋势;依据年均温的线性模型,茶卡、恰卜恰和贵南的气温平均每年分别升高0．0247、0．0422和0．0272℃;共和盆地的两大沙地(沙珠玉-塔拉滩和木格滩)处于气温高值区(1．04．0℃和1．0～2．9℃),而且气温的空间分布与年潜在蒸散的空间分布是显著的正相关;由于气温升高,盆地内水汽压饱和差和潜在蒸散增大,表层土壤水分减少,因此共和盆地的气候会逐渐趋于干燥;但研究期内气温升高的效应比较小,所以短期内(尤其是研究期内)共和盆地的荒漠化加剧问题有待进一步分析。     

基于遥感影像识别的戈壁分类体系研究

戈壁是中国西北干旱地区的一种主要地表景观类型。由于戈壁所处地带自然条件恶劣,人烟稀少,不便于实地调查研究的开展,所以目前关于戈壁的研究资料非常少,就现有为数不多的研究来看,现有戈壁类型划分存在交叉问题,难以将戈壁分清,且分类没有从全局考虑。为了促进戈壁研究的规范化,本文首先对戈壁进行明确定义,然后从戈壁分布的气候区、动力条件、地貌特征、地表物质组成、植被、水文与土壤等7个方面,对戈壁内涵进行界定。同时,本文在参照现有戈壁分类基础上,从戈壁的形成原因、地表物质组成与植被盖度角度,分三级建立了一套既考虑戈壁区生态保护与利用,又易于遥感影像识别的戈壁分类体系,对每一级每一类戈壁在影像上表现的特征以及通过遥感影像如何提取进行了较为详细的阐述。     

中国的荒漠化及其防治策略

中国作为世界上受荒漠化影响最为严重的国家之一,旱地面积约332万km2(占国土面积的34.6％,包括干旱区、半干旱区和亚湿润干旱区),其中超过262万km2归属联合国防治荒漠化公约定义的“荒漠化土地”;主要分布在全国18个省、区、市.超过4亿人生活在荒漠化地区,每年因荒漠化造成的直接经济损失超过640亿元.中国治沙的实践可以追溯到20世纪50年代.特别是最近30年,先后通过“三北防护林”工程(1978年启动)、全国防沙治沙工程(1990年启动)、环京津风沙源治理工程和退耕还林还草工程(2000年启动)等一系列国家级生态治理工程的实施,以年均0.024％ GDP的投入,治理和修复了大约20％的荒漠化土地.目前,以现有技术评估,可治理的沙化土地约有50×104 km2.考虑到全球变暖的影响,预测未来50年需要治理的荒漠化土地面积大致在55×104-100×104 km2之间.若按照每年1.5×104-2.2×104 km2的治理速度,大约需要45 -70年之久.规划安排到2015年治理完成22×104 km2,到2030年治理面积新增33×104 kim2,到2050年治理完成45×104 km2.基于国家生态修复投资战略的总体安排,未来防沙治沙决策应从以下四个方面着眼:一是强化多部门协作的综合治理;二是确立优先治理区,并在适当地方建立“生态特区”;三是改变投资模式,由目前政府直接投资植树改为投资买林、买绿;四是完善土地承包制度(70年权属不变)和实行生态补偿.     

基坑降水—回灌共同作用下地下水浸润曲线求解研究

基坑工程中,通常采用地下水回灌措施降低降水对周边地质环境产生的不良影响,然而目前基坑降水—回灌的相关设计理论仍处于探索阶段。本文通过引入平面二维流势函数理论和叠加原理,分别求解得到了无止水帷幕工况下潜水完整井和承压完整井在降水—回灌共同作用下的地下水浸润曲线方程;此外,本文通过空间汇点原理和镜像原理分别求得基坑内降水和基坑外回灌对基坑外地下水位的影响,并运用叠加原理得到了有止水帷幕工况下,深基坑降水—回灌作用下的地下水浸润曲线解析式。本文利用得到的解析式探讨了在具有止水帷幕条件下回灌井距基坑围护结构的距离、渗透系数等主要因素对浸润曲线的影响,为基坑降水—回灌设计提供了参考依据。