The impact of rural land management changes on soil hydraulic properties and runoff processes: results from experimental plots in upland UK

To develop an evidence base to help predict the impacts of land management change on flood generation, four experimental sites were established on improved grassland used for sheep grazing at the Pontbren catchment in upland Wales, UK. At each site, three plots were established where surface runoff was measured, supplemented by measurements of soil infiltration rates and soil and vegetation physical properties. Following baseline monitoring, treatments were applied to two of the plots: exclusion of sheep (ungrazed) and exclusion of sheep and planting with native broadleaf tree species (tree planted), with the third plot acting as a control (grazed pasture). Due to a particularly dry summer that occurred pre‐treatment, the soil hydrological responses were initially impacted by the effects of the climate on soil structure. Nevertheless, treatments did have a clear influence on soil hydrological response. On average, post‐treatment runoff volumes were reduced by 48% and 78% in ungrazed and tree‐planted plots relative to the control, although all results varied greatly over the sites. Five years following treatment application, near‐surface soil bulk density was reduced and median soil infiltration rates were 67 times greater in plots planted with trees compared to grazed pasture. The results illustrate the potential use of upland land management for ameliorating local‐scale flood generation but emphasise the need for long‐term monitoring to more clearly separate the effects of land management from those of climatic variability. Copyright © 2013 John Wiley & Sons, Ltd.     

基于等价权抗差估计和线性规划的天线曲面拟合算法

现有天线曲面拟合算法均基于最小二乘法,难以消除多个粗差对拟合结果的影响。本文基于等价权抗差估计思想,利用线性规划计算残差初值,再进行选权迭代计算。通过算例,证明本文方法能较好地探查多个粗差,且计算结果精度更高。     

SAR图像海岸线检测的区域距离正则化几何主动轮廓模型

合成孔径雷达(SAR)卫星遥感图像可以极大地提高全国海岸线覆盖频率,然而受到海洋波浪所引起的随机海水表面粗糙度的影响,海岸目标与海水背景边界易混淆不清,因此本文提出了基于区域距离正则化几何主动轮廓模型(RDRGAC),引入距离正则项,解决重复初始化水平集函数为符号距离函数的问题,提高了算法收敛速度。此外,将区域面积项系数与SAR图像等效视数(ENL)建立非线性拟合关系,实现RDRGAC模型根据不同SAR遥感图像的自适应调整,改善海岸线自动提取精度。通过河北省北戴河和大连市金州湾SAR数据海岸线提取对比试验,验证了所提方法的有效性。     

抗差估计的多波束测深数据内插方法

针对传统多波束测深数据网格化内插方法抗差性不足的问题,该文将抗差估计理论应用于网格化内插方法中。基于不确定度指标建立了距离不确定度联合加权内插模型,在该模型的权函数中引入了等价权,同时给出了等价权设计方案及迭代初值确定原则,以增强模型的抗差性;介绍了一种节点邻域参考点合理选取方法,给出了改进内插法实现的基本步骤,最后通过实测数据对反距离加权法、联合加权法及改进方法内插水深质量进行比较。结果表明,改进方法内插结果要优于另外两种方法,可应用于多波束测深数据网格化处理中。     

基于人工鱼群算法和SCA等效理论的井中横波速度预测方法

在建立页岩岩石物理模型的基础上,根据等效自相容近似(SCA)岩石物理模型,构建出岩石的纵波速度、横波速度与岩石密度、组分和孔隙度等的定量关系,得出使理论纵波速度和实际纵波速度最接近的孔隙纵横比,进而将该孔隙纵横比作为约束条件来实现横波速度预测。反演算法利用人工鱼群算法来计算最佳孔隙纵横比,并将预测的横波速度与实际测得的横波速度对比,证明了人工鱼群算法的有效性。     

非饱和土中水平入渗方程显式求解

在求解非饱和态土中水分入渗问题时,水力函数是体积含水率或者吸力的函数,致使其控制方程呈现出强非线性的特征,进而使得其求解变得十分困难。基于水分在土体介质中流动耗时取极值路径的选择这一假定,引入时间泛函,基于变分法原理将水平入渗问题转化为泛函极值问题。通过求解Euler–Lagrange方程,结合边界条件,得到非线性瞬态水平入渗问题的显式解析解。结合Brooks-Corey型水力函数,显式地求解出该类型非饱和态土的体积含水率发展分布规律。通过计算4种不同类型土体的水平入渗规律,将求解结果与已有结果以及数值结果进行对比,验证了该方法的有效性。结果表明:体积含水率分布与位置距离和湿润峰距离比值呈幂函数关系,指数取决于土-水特征曲线的形状参数;初始条件与边界条件会对体积含水率分布造成不同程度的影响。     

1990—2018年长沙市土地利用变化对生态系统服务价值的影响

评估生态系统服务价值(Ecosystem Service Values,ESV)有利于衡量生态系统服务供给潜力和生态效益的大小,对城市生态规划与土地利用管控起到重要的支撑作用。选择长沙市为研究区域,基于1990、2000、2010和2018年4期土地利用现状遥感监测数据集,利用ArcGIS软件和经本地化校正的当量因子法,分析1990—2018年间的土地利用变化特征,并探讨土地利用变化对ESV的影响。结果表明: ①1990—2018年长沙市土地利用变化轨迹以耕地→林地互相转化以及建设用地对耕地、林地的侵占为主; ②1990—2018年长沙市的ESV共减少53.17×10⁸ 元,降幅3.59%,除水域外各类ESV均呈下降趋势,林地和耕地服务价值减少最明显; ③在各单项服务功能中,水文调节的价值最大,其次是气候调节,两者之和占总价值的54%; ④“退耕还林”“退田还湖”“兴工强市”等政策引起的土地利用变化势必对ESV造成影响,城市快速扩张、土地开发会导致ESV不断下降。综合分析认为,在调整研究区土地利用结构、优化土地配置时应充分重视水域、林地等生态系统服务价值较高的土地利用类型,减缓ESV的下降趋势。     

改进的等效半空间法及瑞雷波频散曲线反演

层状模型的理论频散曲线表明,层状模型表面瑞雷波同一频率对应的相速度具有多值特点,这就是所谓的瑞雷波多阶性. 面波的多阶性导致了实测频散曲线的复杂性,当地层中存在软弱夹层时这一问题尤为突出,从而给实测频散曲线的解释带来了困难. 本文从工程实用的角度出发,根据等效半空间理论,提出了一种计算理论频散曲线的新算法——改进的等效半空间法,避开了面波多阶性这一复杂问题. 由此方法计算得到的面波相速度并不同于某个具体阶数的面波,而是对多阶面波的综合反映. 按照改进的等效半空间法编制了拟合反演程序,并在工程中进行了运用,取得较好的效果.     

基于随机振动理论确定桥梁地震碰撞的临界间隙

确定梁桥邻跨间避免地震碰撞的最小间隙,对于梁桥地震碰撞危险性预测及防地震碰撞措施的设计有着显著意义。本文基于随机振动理论建立梁桥地震碰撞邻跨临界间隙的计算方法,分析模型采用跨径不等的两跨简支梁桥,且考虑隔震支座非线性恢复力的影响。文中首先建立了系统的非线性运动方程;随后运用随机等效线性化理论将其线性化;最后在复模态空间推导了临界碰撞间隙的均值与方差的计算方法。人工地震动的非线性时程分析结果验证了本文算法的正确性。参数分析表明,临界间隙随邻跨长度比增大而增大,随支座屈服力与上部结构重量比值减小而增大,随隔震支座屈服位移增大而增大,随桥墩振动周期增大而增大。隔震支座屈服前后刚度比值对临界间隙大小影响很小。     

浏阳河流域生态补偿标准额度动态估算

生态补偿标准是生态补偿研究发展的关键问题,特别是以定量的方式量化补偿金额.以浏阳河流域为研究区,提出了基于单位面积价值当量因子的生态服务功能价值评估法.该方法利用GIS技术对研究区生态服务功能价值进行动态评估,并将皮尔生长曲线模型和表征社会经济发展水平的恩格尔系数相结合计算生态补偿系数,最终构建得到单位面积生态补偿标准...