基于回归克里格的生态水文无线传感器网络布局优化

在黑河上游八宝河流域建立自动化、时空协同、智能观测的生态水文无线传感器网络,实现分布式的地面观测,对于定量刻画流域尺度时空异质性较强的生态水文要素的动态特征及其不确定性具有重要意义。在观测网设计过程中,节点的空间布局将直接影响到无线传感器网络的观测水平。为准确捕捉流域内关键生态水文要素的时空变异性和场分布,探讨了一种基于回归克里格模型的空间采样布局优化方法,并以地表温度观测网优化为例,应用到八宝河流域生态水文无线传感器网络布局方案设计中。研究结果表明,该优化方法同时考虑了目标变量与环境变量之间的相关关系以及残差在空间上的自相关特征,可以同时优化目标变量的地理空间和属性空间。优化后的无线传感器网络可以较好地捕捉流域内生态水文要素的时空动态特征。     

基于多元遥感影像数据的黄河上游滑坡发育特征研究

黄河上游地区滑坡分布广泛,危害严重,是我国地质灾害的高易发区。文章以不同分辨率的多元遥感数据QuickBird(QB)、GeoEye、ZY-3、ZY-1 02C、Google earth等为数据源,结合野外现场实地调查和遥感验证等手段,开展了黄河上游地区滑坡发育的空间形态、展布特征研究,主要取得了以下认识:(1)研究区滑坡遥感影像特征明显,共发现各种类型的滑坡体508处,以群科尖扎盆地分布数量最多; (2)滑坡的空间宏观展布形态主要有8种,岩土体类型主要有4类,并以泥岩滑坡发育数量最多; (3)滑体堆积体的长、宽主要集中在550～1500m和600～1500m,且长、宽呈两极化方向延展; (4)滑坡体的长度与前后缘的相对高程差和滑体平均坡度呈良好的线性关系。研究成果将为该地区严重的地质灾害防治提供基础地质依据。     

岷江断裂全新世古地震参数及模型

全新世以来岷江断裂带古地震参数是地震潜势评价的重要基础.通过对比漳腊盆地黑斯沟沟口T2阶地前缘的大型探槽剖面的沉积层,将沉积序列分为两套地层.下部为青灰色河流相冲洪积砾岩层,上部为浅黄色至灰白色滨湖相粉细砂层、冲洪积相砾石层夹泥炭层.通过对比地层的错动、坎前堆积、地层产状变化等要素识别出3次古地震事件,同震垂直落差约1.5m.依据地震震级、同震位移、同震破裂尺度之间的关系,可推测岷江断裂带古地震震级约7.1.初步判定复发周期在2 557~3 410a.考虑目前断层陡坎的埋藏形态接近震前形态,离逝时间亦较长,汶川地震后,该区地震危险性应引起重视.     

金沙江上游快速隆升河段复杂结构岩体灾变特征与机理

横断山脉北麓金沙江上游河段沟壑纵横,水能资源丰富。中、晚更新世以来,快速隆升的新构造活动导致该河段复杂结构岩体在重力场的持续作用下灾变频繁。笔者阐述了该河段高地应力的基础地质背景与金沙江板块构造结合带蛇绿岩套的复杂结构岩体基本特征,提出了快速隆升河段的基本认知,建议将≥5 mm/a作为快速隆升河段的界限值;列举了21.4 km河段内不同时期、不同类型4处大规模堵江事件的证据和基本特征,阐述了其与快速隆升之间的关系;运用地质过程机制法分析了4个堵江体的致灾机理,指出早期堵江残体为未来人类工程活动的潜灾体。     

黑河上游山区典型站的水热过程模拟研究

Noah LSM陆面过程模型在国际上被广泛应用于陆面的水热过程模拟, 但在高寒山区的适用性研究并不充分, 目前还没有在黑河上游高寒山区应用的案例. 利用Noah和黑河上游两个典型站(大冬树山垭口站和阿柔站)2008-2009年的观测数据, 对两站的水热过程进行了模拟. 通过比较模拟结果和实测的地温和液态水含量, 表明Noah能够较真实地反映该地区的水热过程. Noah对观测站的地温模拟较好, 但冬季存在一定偏差; 液态水含量的模拟总体偏低, 表层液态水含量在春季土壤融化期的模拟偏差较大. 以上现象与该地区土壤异质性较大、 春季融化期土壤冻融过程中土壤含冰量判定存在偏差、 冬季降水量观测不准等有关. 此外, 结合模拟结果, 讨论了观测数据的质量问题.     

汾河上游土地利用的生态环境建设对策的研究

汾河上游作为黄土高原生态脆弱区,是太原市重要的水源涵养地、供水区以及生态屏障.本文采用1990年、1996年、2008年宁武县、静乐县、岚县、娄烦县、古交市五个县城的土地利用现状数据,分析其土地类型变化特点及生态服务价值.研究结果表明:林地和建设用地在显著增加,未利用地和耕地明显减少;19年来汾河上游的生态服务价值总体增加,而水域贡献的生态系统服务价值在大幅度减少,造成生态环境的退化;从汾河上游各项生态系统服务功能的价值变化来看,近几年水分调节和水供应所带来的生态服务功能在大幅度减少,说明汾河上游水资源安全存在隐患.针对汾河上游流域存在的生态环境问题,应积极修复流域水环境,改变传统的水资源开发模式,加强污染控制和监测,调整产业结构,以水环境承载力为基础,建立人、地、水和谐的流域生态环境健康体系.     

黄河上游地区近千年气候变化的模拟重建

运用BP人工神经网络较好地建立了全球气候模式模拟数据与区域气候之间的关系,拟合了黄河上游沙漠河谷地区的近千年温度、降水序列。在气候信号年代际和百年际变化特征上,拟合结果较为理想,但对极值的拟合能力较差,尤其是冬季温度和夏季降水的拟合极值偏差较大。拟合结果表明该地区近千年存在中世纪暖期、小冰期和现代暖期,且小冰期降温在冬季更为明显,冬季平均气温小冰期比中世纪暖期低2 ℃。降水的千年变化趋势较温度略微平缓,尤其冬季降水无明显趋势变化。空间分布显示20世纪暖期在近千年是最暖的,但降水较中世纪暖期偏少。     

黄河中上游季节内强降水的时间非均匀性特征及其对大气环流的响应

应用1960-2008年5-10月黄河中上游流域66个气象台站降水资料和美国环境预测中心及大气研究中心（NCEP/NCAR）再分析资料,综合气候分区及地表水系分布情况,将黄河中上游流域分为高原区、干旱区、季风影响区,以强降水集中度（SCD）和强降水集中期（SCP）来表征强降水的非均匀性特征,并对SCP异常年份的强降水的变化特征及环流形式进行分析。结果表明：①黄河中上游流域大部分地区强降水依赖化的特征显著,强降水分布最为均匀的地区为秦岭北麓及山西南部,降水最为集中的地区为河套地区及陕北等地。②在黄河中上游流域,3个区强降水平均发生的时间先后顺序为季风影响区最晚、干旱区次之、高原区最早,且均相差一候;黄河流域季风影响区的南部渭河、泾河、洛河等处及青藏高原东部的兰州附近为大的SCP变率区,强降水发生的时间变动较大,鄂尔多斯高原东北部为小的SCP变率区,强降水发生时间稳定;干旱区与季风影响区汛期SCP于20世纪90年代初期发生由大变小的显著性突变,且干旱区突变提前于季风影响区。③干旱区汛期SCP异常年份的高空环流显示,当西太平洋副高北抬至30°N以北120°E左右、南亚高压维持在30°N左右120°E以东时,若两高压“同进同退”(“同向而进、背向而退”),则强降水发生在汛期(7月中旬-8月下旬)后(前)期。黄河流域季风影响区强降水异常年份的高空环流显示,当西太平洋副热带高压维持在26°-30°N、120°E左右,南亚高压维持在30°N左右、120°E以西时,若两高压“同进同退”(“同向而进、背向而退”),则强降水发生在汛期后(前)期。     

汉江上游郧县辽瓦店剖面粒度组成特征及其意义

对汉江上游河谷辽瓦店（LWD）剖面的地层特征及粒度分布进行了研究,并与渭河河谷典型风成堆积物对比。结果表明：该剖面中黄土和古土壤的粒度组成以粗粉砂（10～50 μm）为主,频率曲线图、三角图、参数结构散点图等均指示它们具有相同的物质来源,但明显区别于洪水滞流沉积物;其地层序列、宏观特征和粒度分布与渭河河谷全新世黄土-古土壤序列具有良好的可比性。LWD剖面的黄土和古土壤具有风成的基本特性,但其粒度组成比渭河河谷黄土整体偏细,这可能与沙尘暴越过秦岭后强度减弱有关。     

岷江上游山区聚落生态位垂直分异研究

以岷江上游山区聚落为研究对象,采用生态位的方法,利用遥感资料和GIS技术,提取岷江上游山区空间信息,定量研究山区聚落生态位影响尺度、人口密度及民族类型带谱垂直分异特征,并建立民族聚落生态位类型图谱。研究表明：聚落生态位地理半径随着海拔升高而增大,其数值介于300~600 m;相反,聚落生态位人口密度却随着海拔升高而递减,其数值介于200~630 人/km²;聚落生态位地理半径和人口密度的垂直分异特征,是山区居民长期适应山地环境的结果,与民族类型及其生计方式密切相关。在流域尺度上,岷江上游作为我国西南地区的一条民族廊道,聚落生态位民族类型空间格局具有典型的带谱特征：藏族和回族聚落生态位均处于河流干支流的上部,羌族聚落生态位对应于干旱河谷和V型河谷上部的低半山缓坡地带,汉族聚落生态位位于岷江上游入口处的河谷地带。