山地学报

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邓伟, 张继飞, 时振钦, 万将军, 孟宝

2017, 35(02): 121-128. https://doi.org/10.16089/j.cnki.1008-2786.000204

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我国山区因其国土空间的差异性、复杂性而形成了特殊的人-地关系,客观上强烈要求山区国土空间开发需要因地制宜的发展,需要探究山区国土空间开发格局优化方法和理论体系。本研究在对山区国土空间特性进行解析的基础上,基于优化理论与方法的科学原理,结合当前我国地域功能区划工作的既有进展,从四大关注问题("需求"、"供给"、"关联"、"效应")及四大研究层次("功能"、"状态"、"权衡"、"路径")出发,探索构建了我国山区国土空间优化研究的概念矩阵模型和初步理论研究的逻辑遵循,希望借此提供一个探讨山区国土空间优化问题的新视角。

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长江源头流域水文要素时空变化及对气候因子的响应

韩丽, 宋克超, 张文江, 刘俐, 蒋蕙如

2017, 35(02): 129-141. https://doi.org/10.16089/j.cnki.1008-2786.000205

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长江源区位于青藏高原腹地,其水文过程空间异质性强、对气候变化敏感,但其水文要素的时空特征尚不太清楚。本文结合站点和同化气象要素资料,采用寒区水文模型(CRHM)模拟了1979—2012年间长江源沱沱河、楚玛尔河和当曲流域的汛期水文过程,据此分析了其汛期水文要素的时空变化特性,解析了水文要素对气候因子的响应。结果表明:(1)沱沱河、楚玛尔河和当曲三子流域的汛期径流深度与系数具有显著的空间差异,依次分别为:56.4 mm和0.20、7.1 mm和0.03、152.0 mm和0.41,呈南多北少的空间规律,与降水分布基本一致;(2)1979—2012年间,长江源区径流深与降水显著相关,表明源区水文过程对降水变化敏感(R>0.54,p<0.01);(3)唐古拉山地区的汛期产流量深明显高于周围地区,并表现出对降水的敏感响应(R>0.95,p<0.01),而当曲流域沼泽湿地则为蒸散发高值区。本研究阐明了长江源头流域汛期水文要素空间特征及时间变化,并表明了水文过程的气候敏感性及其空间差异,这在长江源区的气候变化响应分析中应予以充分考虑。

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黄河源区植被指数与干旱指数时空变化特征

张艳芳, 吴春玲, 张宏运, 王姝

2017, 35(02): 142-150. https://doi.org/10.16089/j.cnki.1008-2786.000206

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标准化降水蒸散发指数(SPEI)是评估气候变暖背景下区域干旱的重要指标。基于生态功能分区,利用MODIS-NDVI数据和SPEI指数,探讨2000—2014年黄河源区植被指数和干旱指数的年际变化、空间分布规律以及两者之间的相关关系。结果表明:(1)2000—2014年黄河源区NDVI和SPEI总体上均呈波动上升趋势,植被覆盖状况略有好转,干旱程度有所降低;(2)NDVI与SPEI变化趋势的空间分布特征大致相同,东南部区域总体呈减少趋势,西北部区域总体呈增加趋势;(3)黄河源区降水量是影响植被生长的主要因子,也是影响SPEI变化的主要条件。当0.3<0.6时,SPEI对NDVI的影响较强,当NDVI>0.6时影响较小;(4)黄河源区大部分地区NDVI与SPEI呈正相关,其中呈显著正相关的区域分布在青根河生态区以及黄河源头生态区植被覆盖度较低区域;小部分地区由于受到人类活动的干扰,使NDVI与SPEI呈负相关或相关性较弱,其中呈显著负相关的区域在黄南草原生态区及周围草地退化、生物多样性敏感的区域。黄河源区干旱程度的下降对植被覆盖的增加有促进作用,为该区域的生态恢复提供了有利条件。

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封面照片:广西大化七百弄国家地质公园弄坪龙卷地

2017, 35(02): 150.

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<正>弄(long)坪龙卷地为七百弄人生产实践的"杰作"。当地农民依据地形层层向上,修建成圆形的阶梯地。每当青苗成长时,阶梯地犹如静水中激起的层层"浪花",具有极高的美学观赏价值。

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三峡水库干支流悬移质泥沙及支流泥沙沉积特征——以忠县段为例

王永艳, 文安邦, 张信宝, 史忠林, 严冬春

2017, 35(02): 151-159. https://doi.org/10.16089/j.cnki.1008-2786.000207

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长江上游水库群的开发和利用,导致上游入库泥沙的减少,坡面侵蚀产沙贡献增加,造成三峡水库入库泥沙沉积及其来源的变化;同时,大坝蓄水使干支流之间存在水流和物质能量的交换作用,缓慢的流速导致三峡水库支流富营养化现象较突出。所以,三峡水库入库泥沙的构成,库区干支流悬移质泥沙特征以及消落带泥沙沉积过程是迫切需要研究的问题。本文选择三峡库区中游忠县境内长江干流和一级支流汝溪河作为研究对象,采集雨季7—9月长江干流和支流汝溪河悬移质泥沙和汝溪河库湾消落带沉积泥沙剖面分层样品,并测试样品的颗粒组成和Cs-137活度。结果表明:7月份低水位时期,干流和支流悬移泥沙的中值粒径分别为12.81μm和18.87μm,且支流砂粒体积百分比较干流高,说明支流悬移泥沙比干流粗;~(137)Cs比活度分别为0.87和0.65 Bq/kg,均较低。而8月份和9月份,干流悬移泥沙颗粒粗细和7月份相当,而支流悬移泥沙的平均中值粒径仅为6.05μm,与干流悬移质泥沙相比偏细;~(137)Cs比活度分别为1.23和2.16 Bq/kg。可以发现无论是干流还是支流,~(137)Cs比活度变化均表现为8月份比7月份偏高,且8月份支流~(137)Cs比活度比干流偏高。这是因为7月份是暴雨导致的表下层侵蚀泥沙,泥沙颗粒较粗且~(137)Cs比活度较低;而8月份的悬移泥沙主要归结于频繁的中小雨引起的坡面表层侵蚀产沙,泥沙颗粒较细且富含~(137)Cs。对于支流典型泥沙沉积剖面的研究表明,从2008至今,汝溪河库湾消落带泥沙总淤积厚度在7 cm左右,中值粒径介于4.6~13.7μm之间,~(137)Cs比活度的范围为1.39~1.97 Bq/kg。根据~(137)Cs比活度结合河流输沙颗粒组成的旋回分层特征,可以大致区分出雨季和旱季的沉积泥沙,初步弄清支流消落带泥沙沉积过程。

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江浙典型茶园的土壤速效钾空间分布

施龙博, 方斌, 董立宽

2017, 35(02): 160-169. https://doi.org/10.16089/j.cnki.1008-2786.000208

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钾是茶叶生长过程中必不可少的营养元素,研究其空间变异规律可为茶园的养分施用与经营管理提供理论指导,为切实提高茶叶质量和产量提供建议。论文以江、浙优质茶叶种植区内的速效钾含量为研究对象,运用描述统计学分析、半方差函数模型以及空间插值方法分析钾元素在不同地域条件下的空间变异特征及其影响因素。研究结果表明:(1)天目湖和溪龙乡种植区的速效钾含量平均值明显高于龙井村和东山镇种植区,其中溪龙乡最高,东山镇最低。(2)半方差函数模型拟合显示江苏两个茶叶种植区速效钾含量有中等空间相关性,浙江两个茶叶种植区速效钾含量空间相关性较弱。(3)插值结果显示江苏省两个茶叶种植区的速效钾含量高值区均在西南和东北部,浙江省两个种植区的速效钾含量高值区分布较分散。(4)四个种植区的速效钾分布均受到结构性因素和随机性因素共同作用,浙江省两个茶叶种植区受随机性因素影响更大。

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岷江上游干旱河谷边界波动的定量判定及其演化特征

丁明涛, 周鹏, 张永旺, 吕夏婷

2017, 35(02): 170-178. https://doi.org/10.16089/j.cnki.1008-2786.000209

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在山区人口迅速增加和社会经济高速发展的进程中,干旱河谷作为山区生态系统的重要组成部分之一,承载了严重的被干扰和过度利用。在RS与GIS技术的支持下,本研究选择岷江上游干旱河谷作为研究对象,应用马尔科夫预测法和土地利用动态变化空间分析测算模型,开展干旱河谷边界波动的定量判定及其演化特征研究。研究结果表明:岷江上游干旱河谷区面积与上边界在逐年增加,上边界平均每年沿垂直方向抬升约5 m,在未来较长时间内,干旱河谷面积的增长趋势将会越来越强;其中,1970至2010年干旱河谷转化速率(TRL_(70-2010))呈现不断上升趋势,分别为TRL_(70)=1.44%,TRL_(80)=0.95%,TRL_(90)=2.32%,TRL_(2000)=2.45%,TRL_(2010)=3.59%;1990至2000年期间干旱河谷新增速率(IRL_(90-2000))最大,属于高速扩展期,在1970至1980年期间新增速率IRL_(70-80)最小;1990至2000年期间干旱河谷"敏感性"最高,其年变化速率(CCL_(90-2000))为13.01%,其次为CCL_(2000-2010)=6.51%,其余时期年均变化速率皆在4%左右。本研究结果可为我国西部灾害多发区聚落合理规划、灾害风险管理、人口合理分布与再调整提供重要的科学依据。

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宽级配弱固结土体内细颗粒迁移规律研究评述

郭朝旭, 崔鹏

2017, 35(02): 179-186. https://doi.org/10.16089/j.cnki.1008-2786.000210

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宽级配弱固结土体中细颗粒的迁移是导致滑坡和泥石流的一个重要原因。本文总结了宽级配弱固结土和细颗粒分界粒径的基本概念,以及细颗粒迁移特性,并总结了现有细颗粒迁移在各学科研究的实验方法、数值模拟方法以及研究成果。现有研究表明在宏观尺度上,宽级配土体内细颗粒在水动力条件下的迁移,会导致土体孔隙堵塞,是土体渗透性的降低、发生滑坡泥石流的重要原因;同时亦影响水利科学中土石坝运行,甚至造成管涌破坏。在细观尺度上,相关成果仍旧不完善,亟待在今后进行深入研究。未来建议重点发展微观数值模拟技术,高精度的试验监测手段,并考虑孔隙结构和颗粒级配变化、细观-微观-宏观多尺度转换以及气、固、流多相流耦合条件下的细颗粒迁移规律。

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泥石流冲击力简化计算方法——以舟曲县三眼峪泥石流为例

周明慧, 熊海贝, 赵书平, 曹纪兴

2017, 35(02): 187-194. https://doi.org/10.16089/j.cnki.1008-2786.000211

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基于舟曲县三眼峪泥石流灾害的实地考察和资料分析,对该地区常见的夯土木构、砖木结构、砖混结构和框架结构4类典型受损的结构形式进行了分析,确定建筑物的破坏模式主要为淤埋破坏和倒塌破坏。对现有的泥石流冲击作用计算公式进行了分类整理,以三眼峪泥石流实测数据为例对比分析整体冲击力和大石块冲击力的不同计算理论和计算结果。为便于工程技术人员进行房屋抗泥石流设计,提出了基于泥石流深度并考虑泥石流动力效应的设计计算方法,给出了以三眼峪泥石流为例的动力影响系数设计值和设计泥石流深度取值范围;并对当地典型夯土木结构房屋进行了泥石流安全性分析。此简化计算方法物理意义清晰,计算快捷有效,可用于泥石流多发地带的设计荷载计算,其关键参数泥石流深度可根据当地常年记录以统计值采用,动力放大值可根据沟床纵比降和沟床糙率系数确定。

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坡脚开挖诱发滑坡机理——以沙井驿滑坡为例

裴向军, 袁广, 张晓超, 李维庆, 袁野, 赵峥

2017, 35(02): 195-202. https://doi.org/10.16089/j.cnki.1008-2786.000212

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坡脚开挖、坡面堆载、不合理灌溉等人类活动诱发的工程性黄土滑坡灾害频频发生,对于当地居民的生命财产安全构成极大威胁。本文以兰州市沙井驿滑坡为研究对象,在工程地质勘测的基础上,研究滑坡的基本特征及导致滑坡发生的关键因素。通过减围压三轴试验研究黄土边坡开挖过程中土体的变形破坏特征。基于FLAC3D数值模拟方法,对黄土边坡的开挖过程进行模拟,分析开挖过程中边坡不同深度的土体应力及变形发展规律,揭示开挖过程中坡体稳定性变化规律及滑坡启动机理。结果表明,沙井驿滑坡是由于坡脚不合理开挖导致老滑坡复活,为牵引式滑坡;在开挖过程中,坡体内发生应力重分布,应力状态不断发生变化,随着开挖的进行,坡体变形逐渐增大;开挖结束后,坡体中部产生大量剪切裂缝,后缘产生张拉裂缝,坡体稳定性降至最低,中上部均有较大变形,最后发生失稳。

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基于二元逻辑回归模型的新疆果子沟滑坡风险区划

赵良军, 陈冬花, 李虎, 刘玉锋

2017, 35(02): 203-211. https://doi.org/10.16089/j.cnki.1008-2786.000213

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新疆果子沟区域是我国与中亚地区社会、经济、文化交流的重要通道以及我国石油、天然气等能源资源安全大通道,沿途滑坡灾害频发,威胁人类安全、影响社会、经济发展,但该区域针对滑坡灾害的研究程度较低,需借助滑坡灾害易发性分析与风险等级评估结果指导防灾减灾。本文基于GF-1号卫星影像数据进行滑坡解译,选取地层岩性、断层密度、坡度、坡向、地表高程、植被指数等6个评估因子,探讨运用GIS、RS技术及统计分析模型进行滑坡灾害易发性分析与建模。基于频率比法分析各因子敏感性,利用二元Logistic回归模型进行灾害易发性分析,将研究区滑坡灾害风险分为极低、低、中、高、极高五个等级。将模型计算结果与历史滑坡信息进行比较,并借助ROC Curve检验模型准确性,AUC为0.844,表明模型预测结果具有较高准确性,因此建立的分析模型可以满足新疆果子沟区域滑坡灾害分析与评估应用,研究成果可为研究区重大线型工程保护、边坡加固提供辅助决策支持。

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西南山地城市雨洪灾害防治多尺度空间规划研究——基于水文视角

李云燕, 赵万民

2017, 35(02): 212-220. https://doi.org/10.16089/j.cnki.1008-2786.000214

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西南地区城市因山地环境的特殊性,面临城市雨洪灾害频发、多发和危害严重等特点,其雨洪灾害防治方法也不同于其它地域城市。通过对典型山地城市重庆近10年水文数据的观察,将雨洪灾害的形成、发展与城市水文过程特征进行关联分析。借助水循环模拟分析的理论基础,结合山地流域多元化、城镇空间组团化、社区空间多维化等特点,以多尺度空间下的水文模拟过程为依托,建构应对山地城镇雨洪灾害防治框架体系:(1)流域尺度生态安全格局体系建构;(2)城镇尺度雨洪防灾基础设施布局及空间优化;(3)社区尺度雨洪设施的低冲击设计。研究探索山地城镇雨洪灾害发生的规律特征和科学价值,可为全球气候变暖下的山地城市雨洪灾害防治提供参考。

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广西大化七百弄国家地质公园地质遗迹资源评价及地学意义

许基伟, 方世明, 黄荣华

2017, 35(02): 221-229. https://doi.org/10.16089/j.cnki.1008-2786.000215

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国内岩溶地质公园多以石林、峡谷、溶洞等景观为主,而以高峰丛深洼地地质遗迹为主要特色的地质公园较为罕见。广西大化七百弄国家地质公园是以高峰丛深洼地景观为主导的岩溶地质公园。本文以七百弄国家地质公园的地质遗迹资源为基础,将地质遗迹资源划分为地貌景观大类、地质剖面大类、地质构造大类、水体景观大类、古生物大类及环境地质遗迹大类6大类、12亚类等不同的地质遗迹类型,并且对主要地质遗迹资源特征进行分析。通过地质遗迹资源的对比分析和定量研究,对主要地质遗迹资源进行评价。在此基础上,探讨七百弄国家地质公园地质遗迹资源的地学意义。研究结果表明:高峰丛深洼地、甘房弄超深洼地、地苏地下暗河地质遗迹资源为世界级地质遗迹资源;弄瑶、弄朝等深洼地为国家级地质遗迹资源,并且该地质遗迹资源具有重要的旅游开发价值和科研价值。地质公园内的地质遗迹资源,即地质遗迹资源在岩溶地貌学、地质构造学、水文地质学、地史环境演化等方面具有重要的地学意义。本文的研究结果为七百弄国家地质公园地质遗迹资源利用及保护提供理论基础。

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一种自适应定权地形复杂度模型

张倩宁, 黄泽纯, 徐柱, 洪安东, 张瑞芳

2017, 35(02): 230-237. https://doi.org/10.16089/j.cnki.1008-2786.000216

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地形复杂度指标是数字地形分析中重要的参数。地形复杂度的定量表达能够为地形特征采样理论、数字地形分析(Digital terrain analysis,DTA)的不确定性分析、水文分析等方面提供重要依据。本文基于多因素地形因子指标,采用主成分分析方法构建一个自适应定权地形复杂度模型,以实现地形特征的综合描述:选取坡度(Slope,S)、全曲率(Total Curvature,Cur)、地形起伏度(Relief,Rel)和地形粗糙度(Rough,Rou)四个单一地形因子指标构建综合地形复杂度指标(Integrated terrain complexity index,ITCI,后文简称C);通过实验训练数据实现地形复杂度指标的解算,得到C与S、Cur、Rel、Rou之间的经验公式;根据经验公式计算实验区域的地形复杂度指标值,并结合实验区域的地形类型,得到地形复杂度指标值与地形类型之间的对应关系;选取了平原、丘陵和山区三个实验区域,计算C值对其对应关系进行验证。实验结果表明,本文构建的地形复杂度指标与地形特征之间的对应关系是合理的,能够有效描述地形特征。本文研究对于地形特征采样理论和DTA的不确定性分析等方面具有重要的参考价值和应用价值。

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表碛覆盖冰川信息提取方法——以波密县为例

吴淼, 韩用顺, 张东水, 王欣, 格桑旺杰

2017, 35(02): 238-245. https://doi.org/10.16089/j.cnki.1008-2786.000217

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针对表碛覆盖冰川提取困难的问题,本文结合TM影像、DEM和野外调查资料,基于地物光谱、地形和纹理特征,将研究区分为表碛覆盖冰川区、无表碛覆盖冰川区和阴影下冰川区,采用模糊逻辑方法建立定量化提取规则,综合利用了面向对象和波段比值两个方法的各自优点,建立面向对象-波段比值信息提取方法,进行了有无表碛物覆盖的冰川信息的分区提取,并以波密县为典型研究区,通过混淆矩阵进行精度分析。研究结果表明:1)提出的面向对象—波段比值法,能够较完整地提取研究区表碛覆盖冰川,精度可达93%,冰川信息提取总体精度为98%,kappa系数为0.97;2)研究区冰川总面积为7 655.27 km~2,占研究区总面积的46.18%,无表碛覆盖冰川、表碛覆盖冰川、阴影下冰川面积分别为5615.20 km~2、65.13 km~2、1 974.94 km~2,占总冰川73.35%、0.85%、25.80%。初步建立的表碛覆盖冰川自动信息提取方法可以为类似地区冰川遥感监测提供依据和参考。

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耦合光谱、纹理信息的森林蓄积量估算研究

郝泷, 刘华, 陈永富, 吴云华

2017, 35(02): 246-254. https://doi.org/10.16089/j.cnki.1008-2786.000218

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本研究以Landsat 8为遥感数据源,以样地调查数据和森林资源二调数据为辅助数据对西藏林芝县的森林蓄积量进行反演研究。研究通过多元回归分析构建了林芝县森林蓄积的估算模型。为验证纹理信息的加入能否提高森林蓄积量遥感反演的精度,研究通过灰度共生矩阵提取了Landsat 8的纹理特征。在分析了森林蓄积量与遥感影像各波段、植被指数、纹理特征以及地形因子之间的相关关系后,分别以(1)光谱和地形因子、(2)纹理信息、(3)光谱因子、地形特征和纹理特征结合为自变量构建森林蓄积量的遥感估测回归模型。实验结果表明:传统的森林蓄积量反演方法得到的精度最低,而基于光谱因子、地形特征和纹理特征结合的森林蓄积量估测模型得到结果的精度最高,达到80.24%,均方根误差RMSE为1.018。研究结果证明随着纹理信息的引入,原本仅基于光谱和地形因子的森林蓄积量反演复相关系数从0.5843提高到0.7075,反演精度提高了10.06%,这说明纹理信息对森林蓄积的反演精度有提高的作用。本研究构建的基于光谱因子、地形特征和纹理特征结合的回归模型对研究区内的森林蓄积量反演具有可靠性,对于森林资源的监测和管理具有重要的意义。

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