华北地区水循环与水资源安全:问题与挑战

华北缺水及其日趋严重的生态环境变化是中国首要解决的问题之一。目前,由于山区与平原径流明显减少和过量开发水资源,造成了地下水漏斗加深、平原区河道干涸、湖泊湿地萎缩、地表和地下水污染等生态环境恶化问题,严重影响到华北地区水资源安全,已引起党和国家的高度重视。本文以海河流域为重点对象,通过国内外学科前沿进展综述,指出华北地区缺水及其导致的生态环境恶化问题背后的自然和人文因素作用与发展演化的背景,强调高强度人类活动作用下的水循环基础研究的重要性,提出华北地区水资源安全的水循环基础与应用问题研究的若干建议与思考。研究自然和人类活动双重作用下的华北地区水循环过程,水体运动与污染物质输移及其与生态环境演变耦合机制,阐明华北地区"河道断流,水体污染,湿地消失,地下水枯竭"的成因规律,特别是人类活动的驱动分量,提出生态环境修复的理论基础,不仅对变化环境下流域水环境演变的地学基础科学前沿研究有重大的学术价值,而且对中国可持续发展和社会进步具有重要的战略意义。     

荒漠绿洲过渡带柽柳和泡泡刺光合作用及水分代谢的生态适应性

对分布于荒漠绿洲过渡带的柽柳(Tamarix ramosissima)和泡泡刺(Nitraria sphaerocarpa)光合和水分代谢特性进行了比较研究。结果表明,柽柳和泡泡刺：①净光合速率与环境因子响应具“光合下调”现象,其曲线符合Gauss model。②净光合速率最大值分别为20.2 μmol CO2·m-2·s-1和23.8 μmol CO2·m-2·s-1;光补偿点和饱和点为244.62 μmol·m-2·s-1和1 180.31 μmol·m-2·s-1,73.67 μmol·m-2·s-1和1 467.85 μmol·m-2·s-1。③净光合速率近似双峰型抛物线;光能利用效率单峰曲线;柽柳蒸腾速率和水分利用效率为单峰旗形,泡泡刺波浪型。 ④泡泡刺利用较高的净光合速率、蒸腾、水分利用效率,柽柳通过高光能利用效率来适应荒漠生态环境。因此,光抑制所导致的“光合下调”现象是柽柳和泡泡刺对水分胁迫所产生的保护性机制,反映了荒漠植物在与环境协同进化过程中的生态适应性;较低的水分利用效率是荒漠植物对其环境响应的普遍适应机理。     

雅安芦山4.20震后县级单元生态系统风险评价

区域生态风险评价是对各种生态风险及环境问题进行评价和管理的重要手段。针对雅安地震灾区特殊的自然地理及生态环境特征,选取芦山县为研究对象,采用遥感、GIS及SPSS统计分析的方法,通过风险源、风险受体、暴露和易损性分析,建立生态风险综合评价模型,划分生态风险区类型,进而提出生态风险管理对策。结果表明:1)微度和低度生态风险区集中分布在高海拔的森林及草地生态系统,该区生物多样性丰富,抗干扰能力较强,地质灾害及人类活动影响较小;2)中度和高度生态风险区具有沿农田及建设用地生态系统集聚分布的特征,该区地质灾害频繁,地壳活动性较强,生态系统抵抗灾害的能力较差。研究结果可为地震灾区防御、规避风险及安全选址提供科学依据。     

玛河流域景观生态风险评价与时空分异

以玛纳斯河流域作为研究区,结合特殊的干旱区山地-绿洲-荒漠系统(Mountain-Oasis-Desert System简称MODS),综合考虑遥感影像数据光谱信息和纹理特征,将研究区分为耕地、林地、草地、水体、裸地、居民地、工业用地和冰川/永久积雪等8个景观类型,利用FRAGSTATS软件计算景观指数,引入生态风险的指数,将研究区划为低、较低、中、较高、高生态风险区五级,评估其景观格局的生态风险时空变化特征。结果表明:1)1990—2015年间,玛纳斯河流域景观变化主要表现为耕地、建设用地的增加以及水体、冰川/永久积雪面积的缩减;2)玛纳斯河流域的景观生态风险等级空间分布具有明显的差异,较低风险区的面积变化较为明显,低、较低生态的风险区比重有所上升,除此以外,林、草地类型各生态风险的等级所占比重的起伏波动具有明显的差异。建议应当合理地利用土地资源,尽量保护林地、草地等景观脆弱行较低的原生景观类型,禁止为开垦耕地而破坏林地、草地;增加土地的利用效率,更要对高等、较高生态风险区加强监管。     

面向地下空间规划建设的三维辅助决策平台研究与实现

基于为地下空间规划建设提供科学决策的目的,本文提出了基于三维仿真技术的地下空间规划建设辅助决策平台建设的思路,构建了三维辅助决策平台的整体框架,借助正元三维GIS平台Genius World,实现了对基础地理、城市地质、地下空间设施数据的一体化存储管理和三维可视化集成表达.同时,根据实际业务需求,研究并实现了集地上地下...     

鄱阳湖生态环境动态监测服务系统

针对目前生态环境监测中多源多尺度数据获取、定量遥感模型半自动化条件制约海量数据的快速处理与分析以及静态的时空快照服务难以表达动态变化过程等问题,该文从基于传感网的数据多元化实时感知获取、基于数据仓库的生态信息主题化动态汇聚、基于多尺度WFS的智能化服务、基于动态数据驱动的仿真动态模拟知识化应用方面考虑,设计湖泊流域生态环境动态监测服务系统。以鄱阳湖为例进行验证,为鄱阳湖流域的生态监测以及江西省生态文明试验区建设提供服务。     

齐齐哈尔市地理国情分析与表达

以齐齐哈尔市为例,利用地理国情普查数据与统计年鉴数据,构建自然地表指数、地理区位指数、生态覆被指数,对齐齐哈尔市各县、区的地理国情进行综合分析和地图表达。结果表明,齐齐哈尔市的总体条件较好,但区域差异较大,自然地表条件与地理区位条件均以中部的齐齐哈尔市辖区为优,而生态覆被条件则以北部和西部地区为优。     

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...     

建设黄河“智能大脑”服务流域生态保护和高质量发展

本文首先介绍了黄河流域水文、地理景观和地貌特征,下游河道变迁和河口变迁历史及生态治理,流域历史水旱灾害等基本背景,分析了黄河流域生态保护和高质量发展面临的主要问题和具有的优势。然后重点论述黄河“智能大脑”如何服务流域保护和发展,提出黄河“智能大脑”三要素,即感知系统（天地一体智能感知网）、存储管理系统（资源池）和操作系统（时空大数据平台）;论述了流域一体化时空大数据中心的构成及其基本功能,时空大数据平台及其目标要求,分析并提出了基于网格集成与弹性云的混合式时空大数据平台技术体制和构建技术,提出采用“共用时空大数据平台+”应用概念模型及其具体应用模式。最后讨论了时空大数据平台服务黄河流域城市数字化、网络化和智能化,加强流域上中下游7大城市群的新型智慧城市建设,推动流域生态保护和社会经济发展,提出基于流域时空大数据平台构建服务保护和发展的综合科技信息咨询服务平台,支撑流域协同创新共同体构建,增强流域整体性和协同性发展。     

基于GIS的城镇建设用地发展适宜性评价——以常州市金坛区为例

为更加深入地了解村镇尺度城镇建设用地发展适宜性情况,提高土地利用综合效益,本文以常州市金坛区遥感影像数据和土地利用现状数据为基础,采用层次分析法和GIS空间分析技术,选择自然、区位、生态和土地转换适宜度四大类10个指标,建立了适用于平原地区的具有区域代表性的城镇建设用地发展适宜性评价指标体系,分析了金坛区城镇发展适宜区分布与空间自相关特征。研究结果能为城市规划、土地规划等提供依据,尤其在城镇建设用地发展布局上具有重要的现实意义。