安太堡露天煤矿排土场基底黄土的微结构演化与弱层的形成机理

本文根据安太堡露天煤矿排土场基底黄土的粘土矿物组成的微结构及其在分级荷载下微结构变化的研究，论述了排土场基底黄土内弱层的形成机理，提出弱层是在上覆排土压力下由于黄土的微结构变化而形成的演化弱层。并指出弱层的形成是导致排土场失稳滑坡的主要控制因素，这种弱层在新排土场设计时期并不存在，极具隐蔽性，但在设计时必须考虑在排土增至一定高度后，弱层的形成对排土场稳定性的影响，否则必将会存在重大滑坡隐患。     

Balance characteristics of multivariate background error covariances and their impact on analyses and forecasts in tropical and Arctic regions

For variational data assimilation, the background error covariance matrix plays a crucial role because it is strongly linked with the local meteorological features, and is especially dominated by error correlations between different analysis variables. Multivariate background error (MBE) statistics have been generated for two regions, namely the Tropics (covering Indonesia and its neighborhood) and the Arctic (covering high latitudes). Detailed investigation has been carried out for these MBE statistics to understand the physical processes leading to the balance (defined by the forecasts error correlations) characteristics between mass and wind fields for the low and high latitudes represented by these two regions. It is found that in tropical regions, the unbalanced (full balanced) part of the velocity potential (divergent part of wind) contributes more to the balanced part of the temperature, relative humidity, and surface pressure fields as compared with the stream function (rotational part of wind). However, the exact opposite happens in the Arctic. For both regions, the unbalanced part of the temperature field is the main contributor to the balanced part of the relative humidity field. Results of single observation tests and six-hourly data assimilation cycling experiments are consistent with the respective balance part contributions of different fields in the two regions. This study provides an understanding of the contrasting dynamical balance relationship that exists between the mass and wind fields in high- and low-latitude regions. The study also examines the impact of MBE on Weather Research and Forecasting model forecasts for the two regions.     

喀斯特地区土壤微生物功能多样性对生态演替的响应——以贵州茂兰国家自然保护区为例

利用BIOLOG ECO微平板法研究了喀斯特地区土壤微生物功能多样性对生态演替的响应情况。在研究区选取具有代表性的4个不同群落演替阶段：原生乔木林、次生乔灌混合林、灌丛、草坡,同时选择一个非喀斯特森林样地作为对照,对选取的不同生态系统土壤的微生物功能多样性进行研究。结果发现,随着乔木林逆向演替到灌丛的过程,微生物活性有逐渐降低的趋势,功能多样性对生态演替响应灵敏,土壤微生物在喀斯特地区比非喀斯特地区总体表现出更高的活性和丰富度,但群落均匀度较低,结构不稳定。主成分分析显示,演替使微生物的代谢模式产生了明显的分异,起主要分异作用的碳源是糖类、羧酸类和聚合物类。颜色变化率和主成分分析综合表明,演替进行到草坡阶段,较大的环境变化可能使土壤微生物采取了r-策略（r-strategistis）。根据逆向演替过程中土壤微生物功能多样性的变化,灌丛阶段可以视为岩溶生态系统整个演替阶段的阈值。     

基于开放互操作标准的分布式地理空间模型共享研究

传统的单机环境和封闭式网络环境由于有限的资源利用能力, 难以充分支持分散地学数据、模型等资源的共享与应用集成。基于网络环境的信息交换特点, 提出了分布式地理空间模型共享的服务体系。该体系以数据、模型、元数据等互操作要素为核心, 通过网络将数据、模型等网络节点进行开放式耦合。针对地理空间模型服务的互操作问题, 提出了分布式环境下的模型共享服务交互接口, 该接口定义了模型服务元数据、模型服务的交互操作、模型服务的通讯方式等交互规则, 尽可能地降低模型服务与模型终端之间在数据交换、功能调用等方面的互操作困难。为了降低将模型共享为模型服务的实现难度, 设计和开发了地理空间模型共享平台, 并介绍了在该平台上发布地理空间模型的2种方法。最后介绍了研究成果在Prairie生态模型共享方面的应用实践。     

经济手段在海岸带环境管理中的应用

简要阐述了环境经济学的基本理论,并以青岛为例,分析了海岸带环境管理现状和现行经济手段存在的问题,提出了运用经济手段加强海岸带环境管理的建议。     

纳滤分离铝锂过程研究

本文探讨了纳滤分离Al~(3+)和Li~+的可行性,研究了含盐量和铝锂比对分离效率的影响,提出了从锂云母浸出液中分离回收锂的新方法。实验结果表明,纳滤膜对Al~(3+)和Li~+的截留率随含盐量的升高而降低,其中Li~+始终呈现负浓度梯度扩散的趋势,而Al~(3+)的截留率始终稳定在99%以上。当含盐量为45 g/L时,铝锂分离因子最高可达248.33,膜面相应Zeta电位的绝对值达到最大。随着溶液中铝锂比的变化,Al~(3+)和Li~+的截留率分别在不同铝锂比的条件下出现拐点,溶液的pH呈现先下降后上升最后下降的复杂趋势。本实验研究发现,DK膜能够在酸性环境下实现高效的铝锂分离和锂的浓缩,从而为锂云母浸出液中锂的提取提供新的思路。     

区域视角下的二里头文化生业经济形态——基于河南省漯河地区碳、氮稳定同位素新证

二里头文化主要分布于中原地区,距今约3750~3500年,大体相当于古史所载夏文化。二里头文化研究主要集中于环嵩山一带的核心区,对于外围区域的关注相对较少。为了完善二里头文化生业经济研究,本研究对河南省漯河市召陵沟李遗址（33°36'42.9″N,114°9'45.5″E）和源汇皇寓遗址（33°31'28.7″N,113°54'24.4″E）的51例人和动物骨胶原样本开展碳、氮稳定同位素分析,同时结合动、植物考古研究成果,归纳当地二里头文化生业经济形态的主要内涵,进而从外围区域的视角比较分析中原地区二里头文化生业经济的联系、区别和变化。研究表明,漯河地区二里头文化时期人的δ¹³C和δ¹⁵N均值为-8.4‰±2.0‰和9.2‰±0.4‰（n=4）,猪的δ¹³C和δ¹⁵N均值为-7.5‰±1.3‰和7.3‰±0.7‰（n=14）,狗的δ¹³C和δ¹⁵N均值为-8.9‰±1.7‰和7.7‰±1.0‰（n=4）,黄牛的δ¹³C和δ¹⁵N均值为-9.8‰±1.9‰和6.0‰±1.4‰（n=8）,绵羊的δ¹³C和δ¹⁵N均值为-11.2‰和5.6‰（n=2）,山羊的δ¹³C和δ¹⁵N值为-15.0‰和6.0‰（n=1）,大中型鹿的δ¹³C和δ¹⁵N均值为-16.9‰±3.3‰和5.5‰±1.9‰（n=7）,小型鹿的δ¹³C和δ¹⁵N均值为-21.5‰±0.1‰和4.3‰±1.2‰（n=4）。综合同位素与动、植物考古分析结果,当时漯河地区自然植被基本为C₃植物,先民主食亦即农业以C₄作物粟为主、黍为辅,家畜中猪和狗主要喂以人类残食,黄牛、绵羊和山羊则喂以不同比重的C₄植物,很可能来自粟黍的秸秆类副产品,并且黄牛基本为圈养,绵羊和新出现的山羊则采取圈养加放养的混合管理方式,另有部分大中型鹿可能也被人工喂养。比较而言,漯河地区和中原地区的生业经济形态整体相近;以粟为主的旱作农业普遍占绝对主导,目前仅在偃师二里头遗址中发现稻粟并重的农业结构,充分凸显出都邑聚落的特殊性;家畜除了猪、狗、黄牛、绵羊以及部分喂养的大中型鹿之外新增山羊,并且牛和羊的圈养程度与管理规范性相比之前均有明显提升,在外围的漯河地区尤为显著。二里头文化的生业经济形态整体呈现出规范化的趋势,并且很可能由环嵩山一带的中原核心区向外围区推广,或许作为二里头文化着力打破旧格局和树立新秩序的重要整饬举措之一。

     

基于GRACE的空间约束方法监测华北平原地下水储量变化

华北平原作为我国重要的工农业基地和政治经济中心,面临着严重的水资源危机.因此,开展对华北平原地下水储量变化的监测工作具有重要现实意义与科学价值.本文基于GRACE重力卫星的空间约束方法,研究了华北平原地下水储量变化的时空分布规律,并与地面水井实测与地下水模型结果进行了综合比较和分析.结果表明：2002—2014年,华北平原地下水存在明显的长期亏损,GRACE估计的亏损速率为-7.4±0.9 km³·a^-1,而地面水井资料估计的浅层地下水亏损速率为-1.2 km³·a^-1.对比两者之间的差异可以发现,华北平原的地下水亏损以深层地下水为主.2002—2008年,GRACE估计的华北平原地下水亏损速率为-5.3±2.2 km³·a^-1,这与华北平原两个地下水模型得到的平均亏损速率-5.4 km³·a^-1十分吻合.通过华北平原区域地下水模型的独立验证,说明GRACE可以有效评估华北平原的地下水储量变化趋势.除了长期亏损的趋势项之外,华北平原地下水还存在明显的年际变化特征,并与该地区年降雨量变化特征一致.在降雨偏少的2002年、2005—2009年和2014年,华北平原地下水储量显著减少.在空间分布上,GRACE结果表明,华北平原的地下水储量减少主要发生在山前平原和中部平原区,这也与水井实测资料和区域地下水模型结果较为吻合.与GRACE和区域地下水模型相比,目前的全球水文模型仍无法准确估计华北平原地下水变化的空间分布和亏损速率.上述研究表明,GRACE提供了评估华北平原地下水储量变化的重要监测手段.

     

基于随机森林模型的珠江三角洲30 m格网人口空间化

人口空间化是实现人口统计数据与其他环境资源空间数据融合分析的有效途径。本文选取夜间灯光数据、道路网数据、水域分布数据、建成区数据、数字高程模型和地形坡度数据作为影响珠江三角洲人口分布的变量因子,利用随机森林模型对珠江三角洲2010年人口数据进行了30 m格网空间化,并将模拟结果与三个公开数据集作精度对比,最后基于随机森林模型的变量因子重要性分析珠江三角洲人口空间分布的影响因素。结果表明：本文模拟整体精度达到82.32%,均优于WorldPop数据集以及中国公里网格人口数据集,接近GPW数据集,而且在人口密度中等区域模拟精度最高;通过对变量因子重要性进行度量,发现夜间灯光强度是珠江三角洲人口分布的最重要指示性指标,到水域的距离、到建成区的距离和路网密度对珠江三角洲人口分布均具有重要作用。利用随机森林模型结合多源信息能够实现高空间分辨率的人口空间化,可为精细化城市管理提供重要数据源,也可为相关政策决策制定提供支持。