城镇化进程中珠江三角洲地区浅层地下水中砷分布特征及成因

随着经济的快速发展,城镇化和工业化成为影响地下水环境的重要因素。沿海城市化地区地下水中砷来源复杂,不仅有各种人为来源,天然沉积环境更是造成高砷地下水的主要成因。本文通过对比珠江三角洲地区不同历史时期水化学组分变化,采用离子比和主成分分析技术,研究了城镇化背景下研究区不同类型含水层地下水中砷的分布特征及成因。结果表明,研究区浅层地下水砷浓度介于未检出至420 μg·L^-1之间,主要以As(Ⅲ)的形态存在,孔隙含水层的砷浓度普遍高于裂隙和岩溶含水层。取自研究区的1 567组地下水化学样品测试结果显示,ρ(As)>10 μg·L^-1的高砷地下水样品检出89组,占比5.7%。其中,孔隙、裂隙和岩溶含水层高砷地下水分别检出82组、4组和3组,占比分别为7.8%、0.8%和9.7%。高砷地下水主要分布在城镇化地区,其比例为非城市化地区的5倍以上。对比历史水化学数据,近10年新增城镇建设用地浅层高砷地下水中砷浓度平均值增加了30%。高砷地下水通常具有pH值较高、氧化-还原电位(Eh)较低等特性。地下水中砷浓度与 {\mathrm{NH}}_4^{+}、Fe、Mn浓度及耗氧量呈正相关。三角洲平原区第四系基底富含有机质的淤泥质沉积地层,在微生物降解和有机质矿化作用下,固着砷的铁(氧)氢氧化物被还原溶解促使砷释放富集。城镇化过程中含砷工业废水的泄漏入渗是佛山市南部顺德区地下水中砷的另一重要来源。受原生沉积环境和人为输入双重作用,三角洲平原区所形成的中性至弱碱性还原环境是高砷地下水赋存的主要成因。     

基于GEE的东北三省城市建设用地扩张研究

根据社会经济和人口变化,基于云平台实现中高分辨率遥感影像城市建设用地的快速提取,可以高效准确地对长时间序列大范围城市建设用地扩张情况进行动态变化监测,为城市的管理和规划提供借鉴和参考。本文基于Google Earth Engine（GEE）云平台,利用NPP/VIIRS（suomi national polar orbiting partnership/ visible infrared imaging radiometer suite）年度平均夜间灯光数据和阈值分割法提取城市区域,获得3 142景覆盖东北三省城市的Landsat影像;在原始光谱波段的基础上构建指数、纹理和地形特征,利用SEaTH算法进行特征优化,根据JM距离的取值将特征数量从20个精简到12个;在城市区域中利用随机森林（random forest, RF）算法结合最优特征对Landsat月度合成影像进行再次分类,更加精确地提取建设用地。研究结果表明,东北三省城市建设用地提取平均总体精度和Kappa系数分别为96.19%、0.92,有较高的效率和可靠性;1989—2019年东北三省城市建设用地总面积扩张49.07%,省会城市中沈阳扩张速率较快,长春次之,哈尔滨最慢;人口因素和经济因素是推动城市建设用地扩张的主要因素。     

Physical Modeling of Landslide Mechanism in Oblique Thick-Bedded Rock Slope: A Case Study

The Jiweishan landslide illustrates the failure pattern of an apparent dip slide of an oblique thick-bedded rockslide. Centrifugal modeling was performed using a model slope consisting of four sets of joints to investigate the landslide initiation mechanism. Crack strain gauges pasted between the slide blocks and the base failed in sequence from the rear to the front as the centrifugal acceleration increased. When the acceleration reached 16.3g, the instantaneous failure of the key block in the front triggered the apparent dip slide of all blocks. The physical modeling results and previous studies suggest that the strength reduction in the weak layer and the failure of the key block are the main reasons for the Jiweishan landslide. The centrifuge experiment validated the previously proposed driving-blocks–key-block model of apparent dip slide in oblique with inclined bedding rock slopes. In addition, the results from limit equilibrium method and centrifuge test suggest that even though the failure of the key block in the front is instantaneous, a progressive stable–unstable transition exists.     

近20年三江平原地表蒸散发时空特征及驱动因素分析

分析地表蒸散发时空变化规律及驱动因素,对促进区域水资源的科学分配、做好生态系统水源保护具有重要意义。本文基于MOD16蒸散发遥感数据产品,采用趋势分析及显著性检验法,深入分析了近20年三江平原地表蒸散量的时空变化特征,根据Penman-Monteith公式选取与地表蒸散量（ET）相关的驱动因子,分析各驱动因子对地表蒸散量变化的影响,并构建岭回归统计模型,分析研究地表蒸散量变化的主要驱动因子及其相对贡献率。结果表明：近20年三江平原地表蒸散发（ET）年际起伏特征明显,整体呈上升趋势;研究区内91.53%的地区ET呈增加趋势,且ET分布的地域差异逐年缩小;年内ET呈单峰型周期性变化,季节差异性明显;研究区坡度对ET有正向影响,高程和风速对ET有负向影响;气温、日照时数、降水量及NDVI与ET均呈正相关性,其中降水量与ET相关性最为显著;构建岭回归驱动分析模型的决定系数R²为0.823,能够有效解释各驱动因素与ET的关系。模型计算结果表明：降水量和植被覆盖度对三江平原地表蒸散量影响较大,是影响地表蒸散量变化的主要驱动力。     

山东省地下水氟富集规律及其驱动机制

本文以生命必需元素氟为研究对象,选择地方性氟病分布典型、地下水类型分布全面的山东省全境为研究区,依托2006～2016年间采集的4321件地下水无机分析数据,综合运用数理统计分析、离子比值分析、水化学平衡体系分析,详细研究了山东省高氟地下水的分布特征和富集机制.结果表明:山东省浅层高氟地下水集中连片分布于胶莱盆地和鲁西...     

我国现阶段土地利用变化驱动力的宏观分析

土地利用的基本竞争模型是土地利用类型变化驱动力分析的理论基础。把握土地利用个体目标和社会目标的关系,尤其是它们之间的矛盾及其地区差异,是进行土地利用变化驱动力宏观分析的有效途径。工业化城市化与粮食安全之间的矛盾、农业发展与生态环境保护之间的矛盾是现阶段我国土地利用变化的基本矛盾。土地利用变化的驱动力在空间上表现出较大的差异。本文选取11项自然和社会经济指标,分省份计算了驱动力指数。结果表明:西部地区以生存型经济福利驱动和环境安全驱动为主,而东部地区以比较经济福利驱动和食物安全驱动为主     

Numerical investigations of soil plugging effect inside large-diameter,open-ended wind turbine monopiles driven by vibratory hammers

Abstract

This study established a Couple Eulerian–Lagrange model to simulate monopile vibratory penetration for the investigation of soil plugging effect during high-frequency penetration of monopiles for wind turbine. Simulation analysis is focused particularly on soil plugging effect of a large diameter monopile during vibratory penetration into sand, clay, or layered soil. The results of the numerical simulation show that soil plugging effect is unlikely to occur during monopile penetration into the clay soil, while partial soil plugging may occur during the sand penetration. Penetration resistance at the pile toe is transferred to the radial stress around the pile wall. At a critical point penetration process, internal shaft friction becomes larger than external shaft friction. Moreover, radial pressure factors increase during partial soil plugging effect. For layered soil, the topsoil not only has great influence on the soil plugging effect, but also affects shaft friction in the subsoil during monopile penetration.     

黄海浒苔绿潮研究进展

绿潮是世界性的海洋生态环境问题。自2007年以来,浒苔绿潮已肆虐黄海近岸海域达10年之久,造成了巨大经济损失和严重社会影响,成为近年来我国海洋生态学研究的焦点之一。目前,国内外学者围绕黄海绿潮起源与发生原因已经开展了一系列的研究,取得了一定的科学认知。本文综述了关于黄海绿潮起源与发生过程、浒苔的关键生物学特征以及绿潮暴发的环境驱动机制等方面的主要研究进展,分析了目前绿潮发生机制研究中未解决的科学问题和绿潮减灾防灾技术上的不足,并提出了研究展望。同时,对近期启动的国家重点研发计划重点专项"浒苔绿潮形成机理与综合防控技术研究及应用"的研究内容与预期目标进行了简要介绍。     

猫跳河流域土地覆被变化及其驱动力定量研究

应用RS、GIS以及GPS集成技术,以黔中喀斯特地区的猫跳河流域为对象,研究了这一地区从1973—2002年间土地利用／覆被的变化过程,并利用典型相关分析法研究了形成这种变化的驱动因素。研究表明,从1973—1990年,猫跳河流域耕地、建设用地、有林地、水域以及裸岩地呈增长趋势,而灌木林和灌草地趋于减少,流域生态环境质量下降。进入20世纪90年代后,有林地、灌草地、建设用地、水域持续增加,灌草地总量变化不大,耕地总量和裸岩地减少,流域生态环境质量趋于好转。定量分析表明,1990年以前,驱动建设用地变化的因素是总人口的变化,1990年以后则是农业产值;1990年以前驱动耕地变化的是农业人口的增长,1990年以后则和粮食产量的提高有关。      

长江流域人口-土地-经济城镇化的时空耦合协调性与驱动因子分析

运用熵值法对长江流域2008年、2013年及2018年3个时期105个地级市的人口、土地、经济城镇化水平进行多维评测;依托ArcGIS平台分析城镇化的时空演变特征及耦合协调性的时空集聚模式;采用多元线性回归模型,挖掘城镇化耦合协调性的驱动因子。结果表明：长江上中下游地区城镇化耦合协调度显著差异,呈现出：下游地区＞＞中游地区＞上游地区的格局。城镇化耦合协调度中等协调及以上水平的地级市主要位于长江三角洲、合肥与皖江沿线、武汉城市圈、长沙城市圈、成渝城市群、南昌、贵阳、昆明等地。耦合协调度处于失调水平的地级市主要位于长江源头地区、藏东—川西—滇北横断山区、甘肃陇南、乌蒙山区、武陵山区、南岭地区等地。城镇化耦合协调度的空间集聚模式可划分为热点聚集型、中部发展型、冷点聚集型、边缘游离型4种类型。在此基础上,构建出4种空间集聚类型的拟合模型,决定系数R²均大于0.800。立足于新型城镇化建设,对长江流域人口、土地、经济城镇化的发展提出了针对性的政策建议。