山地学报

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2000年以来岷江上游地区MODIS/NDVI动态变化

管亚兵, 杨胜天, 赵长森, 张纯斌, 陈珂, 刘晓林, 高啸峰, 韩春萌

2018, 36(03): 345-353. https://doi.org/10.16089/j.cnki.1008-2786.000330

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运用遥感和地理信息系统手段,基于MODIS遥感数据集,研究了2000年以来岷江上游地区归一化植被指数的动态变化特征,初步揭示环境变化及人类活动影响下研究区NDVI的时空变化规律。结果表明:(1)2000年以来岷江上游年NDVI总体呈波动上升趋势,由2000年的0.78提升至2015年的0.81,年平均增长率为0.0013。岷江上游地区NDVI最低值出现在1月份下半月,最大值出现在7月份中下旬。(2)在空间上,研究区内NDVI以稳定状态为主;轻度增大、轻度减小、明显减小类型分别占总面积的2.03%、1.97%、0.05%。(3)2000—2015年间,理县年NDVI均低于其他5县市;松潘县年NDVI值均低于黑水县;除2002、2005和2006年,茂县年NDVI值均高于其他5县市。6县市均是NDVI稳定类型所占的面积比例最高,明显增大和明显减小类型所占的比例均较低;对于轻度减小类型,都江堰市该类型面积所占比例最高,汶川县次之。

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氮添加条件下白羊草种群及近地表生物结皮对土壤入渗性能的影响

李兆松, 王兵, 李盼盼, 王忠禹, 汪建芳

2018, 36(03): 354-363. https://doi.org/10.16089/j.cnki.1008-2786.000331

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以黄土高原典型草地白羊草群落为研究对象,设置不同施氮水平(0、2.5、5、10 g/(m~2·a))模拟氮沉降,通过人工模拟降雨,系统研究氮添加条件下白羊草群落及其近地表特征对土壤入渗过程的影响。结果表明:(1)白羊草种群覆盖可显著延缓产流,且随着近地表生物结皮的参与,延缓产流效果更加明显。白羊草和生物结皮共同作用下(T_2)平均初始产流时间分别是单一白羊草种群(T_1)和裸地对照(T_0)的1.64倍和4.87倍;(2)稳定入渗速率和入渗总量均在较低施氮水平(N_0和N_(2.5))下总体较高;生物结皮可抑制土壤入渗过程,白羊草和生物结皮共同作用下(T_2)稳定入渗速率和入渗总量较单一白羊草种群(T_1)分别减少了6.35%和7.49%;(3)植被及生物结皮特征可显著影响坡面入渗过程,初始产流时间随白羊草盖度、地上生物量和苔藓结皮盖度、高度的增加均呈幂函数增加,随藻结皮盖度的增加呈幂函数下降(P<0.01);稳定入渗速率和入渗总量随生物结皮总盖度的增加而呈幂函数下降,与藻结皮盖度存在显著的DoseResp曲线关系(P<0.01)。本研究以期为黄土高原草地生态水文过程及植被建设提供数据来源和理论依据。

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晋西黄土区不同林地类型对土壤水分特性的影响

霍嘉仪, 陈丽华, 及金楠, 瞿文斌

2018, 36(03): 364-371. https://doi.org/10.16089/j.cnki.1008-2786.000332

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为揭示晋西黄土区典型人工林土壤水分特征,本研究以刺槐林(Robinia pseudoacacia)、油松林(Pinus tabuliformis)、丁香林(Svzygium aromaticum)和裸地为研究对象,分析其土壤含水量、土壤水分特征曲线和土壤入渗速率。研究结果表明:(1)丁香林的土壤水分情况优于油松林地,刺槐林地的土壤水分状况最差,并且在80 cm处出现明显的土壤干层。(2)不同土层土壤水分特征曲线整体趋势均表现为快速下降-缓慢下降-基本平稳。丁香地土壤持水能力优于乔木林地,裸地土壤持水能力最差。(3)不同林分初始入渗速率、稳定入渗速率均表现为:丁香>刺槐>油松>裸地。Kostiakov、Philip和Horton模型对黄土区土壤水分入渗拟合效果均较好。综上,不同林分土壤水分特性差异较大,灌木林地的土壤水分特性要优于乔木林地,灌木林地更适合黄土区的自然条件,黄土区植被建设应该重视灌木种植,合理控制乔木林的种植范围。

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内蒙古“十大孔兑”流域主河道纵剖面发育动力特征

顾畛逵, 师长兴, 刘晓菲, 李慧娟

2018, 36(03): 372-381. https://doi.org/10.16089/j.cnki.1008-2786.000333

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地貌发育动力特征是探索流域产沙机制的基础。位于鄂尔多斯台地北缘和河套盆地之间的"十大孔兑"是黄河内蒙古段的十条重要支流(孔兑,季节性洪水沟,蒙古语)。流域内存在严重的风-水两相侵蚀作用,产沙量大,对入汇段黄河的输水输沙过程产生重要影响。本文以DEM数据为依据,采用数学函数形态拟合、河长坡降指数分析以及Hack剖面分析的方法,并结合区域地质和气候特征方面的数据,对流域主河道纵剖面的形成和演化特征进行了分析。结果显示:除了壕庆河之外,孔兑各流域主河道纵剖面目前均表现为指数函数拟合形态,处于侵蚀演变的早期阶段;纵剖面指数函数的拟合度自西向东呈下降趋势,而对数函数拟合度则呈现上升趋势,说明其发育程度在该方向上趋于增高,产沙量随之减小;孔兑各流域构造活动性普遍较弱,并存在自西向东降低的趋势;纵剖面平均高程与莫霍面平均深度,河长坡降指数平均值(SL)与纵剖面指数函数拟合系数关系均很密切,表明纵剖面特征的基本格局受内营力特征影响;Hack剖面特征表明各流域均处于隆升状态,其中西部孔兑流域高于东部;从纵剖面演化的时空模式上讲,孔兑流域东部和西部的差异性隆升大致出现在上新世前后,西部孔兑流域海拔增长较快,使得纵剖面因受侵蚀而降低的高程得以弥补,而东部流域纵剖面由于隆升速度慢,外营力的作用效应相对凸显,纵剖面下凹较甚,演进程度相对较高。

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泥石流浆体黏度计算中最大体积分数的确定

杨红娟, 韦方强, 胡凯衡

2018, 36(03): 382-390. https://doi.org/10.16089/j.cnki.1008-2786.000334

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泥石流浆体的黏度是泥石流运动模型中的重要参数。利用相对黏度-颗粒体积分数的计算方法得到浆体黏度需要最大体积分数这一关键参数。本文利用不同来源泥石流堆积物中的细颗粒部分配置浆体开展流变实验,研究最大体积分数的确定方法。首先利用Anton Paar MCR301流变仪的同心圆筒系统测量每个细颗粒土体在不同颗粒体积分数下的流变曲线,通过宾汉模型得到各样品的塑性黏度,进而计算其与同温度下清水的相对黏度。然后利用6个应用较为广泛的相对黏度-颗粒体积分数计算方法对实验数据进行拟合,对各方法拟合的最大体积分数进行比较,分析其与细颗粒土体的特征体积分数(随机疏松堆积体积分数、随机密实堆积体积分数、击实体积分数、沉积稳定体积分数)的关系。结果显示对于同一土体配置的浆体,不同计算方法拟合的最大体积分数有所不同,但是同一种方法得到的不同土体的最大体积分数与土体的击实体积分数存在显著的线性关系,据此建立了各计算方法中最大体积分数的经验计算式。此外还建立了浆体相对黏度与颗粒体积分数、击实体积分数之间的指数关系式,该式可用于估算中等浓度和高浓度浆体与清水的相对黏度。

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济南市1970—2016年降雨侵蚀力时空变化

徐晶, 徐征和, 李伟, 王秀茹, 王希

2018, 36(03): 391-400. https://doi.org/10.16089/j.cnki.1008-2786.000335

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降雨侵蚀力是反映降雨引起土壤侵蚀能力大小的关键指标,对水土流失的监测、预报及治理具有重要的意义。本研究利用济南市48个雨量站1970—2016年日降雨数据,采用Mann-Kendall非参数趋势检验和突变检验、小波周期分析(Wavelet Analysis)、泰森多边形及ArcGIS逆距离加权插值(IDW,Inverse Distance Weighted)等方法分析了济南市降雨侵蚀力的时空变化特征。结果表明:(1)济南市多年平均降雨侵蚀力是3774.91 MJ·mm·hm~(-2)·h~(-1)·a~(-1),年际变化整体呈现不显著的增长趋势,存在着3～6年、7～11年和19～25年3类不同尺度的周期变化规律,在1980年和1990年附近发生突变;(2)降雨侵蚀力年内分布不均,多集中在6—9月,春季和夏季表现为微弱的上升趋势,秋季和冬季表现为下降趋势;(3)降雨侵蚀力与降雨量的空间分布规律相似,中部和南部地区明显高于北部和西南地区,东西部差异不明显,且大部分区域的年降雨侵蚀力表现为不显著增长的趋势;(4)各雨量站的变异系数(C_v)范围是0.28～0.49,且多数雨量站1990—2016年平均降雨侵蚀力比1970—1989年增加10%以上;(5)不同地形区的降雨侵蚀力与降雨量都存在较好的相关关系,而与海拔的相关关系不显著。

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电力构筑物缓冲垫层的落石冲击试验及结构的冲击响应

高亮, 刘维维, 陶磊, 张俊发

2018, 36(03): 401-410. https://doi.org/10.16089/j.cnki.1008-2786.000336

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针对水电站落石灾害问题,通过将土垫层及S型钢、彩钢板作为防护结构进行落石冲击试验,探讨其缓冲耗能规律,并提出冲击荷载模型,通过有限元模拟冲击作用力并加载至某出线楼顶层,研究结构屋顶和设备层典型位置的动力响应。结果显示:加速度和冲击力随时间变化曲线基本呈三角形脉冲;土垫层的缓冲性能随着垫层厚度的增加而增加,冲击作用持续时间接近0.03 s;S型钢具有良好的缓冲性能,可用于构筑物侧墙的防护;提出S型钢+彩钢板缓冲防护体系,其冲击持续时间约为0.04 s;随垫层厚度的增加,结构动力响应的幅值明显下降;并对不同落石高度及土垫层厚度条件下该出线楼内电气设备振动情况进行了评价。研究结论可为后期工程结构落石灾害的防护设计提供参考。

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雅砻江上游深层倾倒体发育特征及形成演化机制

王飞, 唐辉明, 章广成, 刘晓

2018, 36(03): 411-421. https://doi.org/10.16089/j.cnki.1008-2786.000337

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深层倾倒是雅砻江上游层状斜坡变形破坏的主要模式。利用基于演化过程的工程地质研究方法,分析深层倾倒体工程地质特性和内部变形破坏-力学机制,进行工程地质分区评价,并从变形过程和演化阶段上定性认识斜坡的整体稳定性。研究表明:区内深层倾倒体发育规模巨大、变形程度剧烈,且具有明显的分区性,为典型的互层倾倒;软硬相间的岩性组合、陡倾的岸坡结构,加之垂直层面密集节理的切割是深层倾倒体形成的控制性因素。在叠加有残余构造应力的自重应力场中,互层倾倒是受节理面和层面控制的复合倾倒模式,即:硬岩发生块状-弯曲倾倒,而软岩发生弯曲倾倒;受河谷演化控制,深层倾倒体主要经历4个演化阶段:卸荷回弹陡倾面拉裂阶段,初始变形阶段,板梁根部折断、剪切面贯通阶段以及破坏阶段,并最终转化为蠕滑-拉裂模式形成滑坡;变形破坏模式的转化是深层倾倒体进入累进性破坏阶段的重要标志,该滑动面受倾向坡外结构面控制,主要发生在强变形岩体中,而并非沿最大弯折带发育。

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汶川地震纪念地黑色旅游动机、游憩价值与重游意愿认知结构关系研究

唐勇, 向凌潇, 钟美玲, 刘雨轩

2018, 36(03): 422-431. https://doi.org/10.16089/j.cnki.1008-2786.000338

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汶川地震纪念地是缅怀死难者,铭记成功夺取抗击汶川特大地震和灾后恢复重建胜利的重要纪念空间。本文以前往汶川地震纪念地的国内游客为研究对象,采用结构方程模型,揭示游客选择地震纪念地的黑色旅游动机、游憩价值与重游意愿之间的认知结构关系。结果表明:地震纪念地的出游决策既是为了满足对"死亡景观"的好奇,也是出于对缅怀逝者的责任心理;好奇与责任、社会与尊重、知识与教育是选择到地震纪念地旅游的主要动机;出游动机对游憩价值有着不同程度的影响,并通过"了却夙愿"对重游意愿造成影响。研究结论有望为促进龙门山地震断裂带黑色旅游活动与灾后重建区社会文化协调发展提供借鉴。

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山地城市的蔓延特征分析——以重庆主城区为例

陈吉煜, 刘勇, 何东

2018, 36(03): 432-440. https://doi.org/10.16089/j.cnki.1008-2786.000339

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我国城市蔓延问题已经引起学界的广泛关注,然而已有研究多针对沿海平原城市,少有对西部山地城市的相关研究。山地城市约占我国城市数量的三分之一,其快速蔓延对脆弱的山地生态系统造成了严重压力。本文针对山地城市的特点,从土地利用、开发密度、可达性等维度,构建了适宜于山地城市的蔓延测度体系。基于1997年、2006年和2016年的三期数据,以重庆主城区为例分析其蔓延特征,结果发现:2006—2016年的城市蔓延程度较1997—2006年有所加剧,山地城市的跳跃式、自发式开发特征显著,从传统的顺应地形开发过渡到跨越山水阻隔的开发;受山水制约与规划导向的影响,山地城市的外围组团蔓延程度较高,表现出低密度、不连续、低可达性和侵占生态空间的特征;山地城市的蔓延形态多样,包括工业园区主导的跳跃式蔓延、郊区住宅导向下的低密度蔓延、半城市化村庄导向下的无序蔓延。

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山地公共建筑生态设计的基本原则及其应用——以信阳浉河区为例

高洪波, 王雨枫, 王颂

2018, 36(03): 441-451. https://doi.org/10.16089/j.cnki.1008-2786.000340

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为了充分利用山地城市的自然环境资源,创造一种更适合人类生存和发展的高质量建筑空间,从自然环境、人文环境、建筑环境等方面研究山地公共建筑的生态,实现人工和自然环境共存的可持续生态发展模式。本研究通过对于用地环境的调研以及国内外生态理念及实践案例的分析,揭示其面临的主要问题,总结山地公共建筑生态设计的基本设计原则,即建筑的环境观念、地貌适应性、空间生态性等,并以信阳浉河区图书馆为例,结合用地地形和生态环境,从建筑骨架、表皮、环境、节能措施等方面进行了应用性研究,提出了构建公共建筑生态评价体系、加强生态意识、强化政府监管力度、注重资源综合技术研究等相关措施。研究可为国内外山地环境下公共建筑生态设计提供参考。

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基于Landsat8的重庆主城区城市热岛效应研究

李军, 赵彤, 朱维, 罗玉岚

2018, 36(03): 452-461. https://doi.org/10.16089/j.cnki.1008-2786.000341

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重庆作为长江上游重要的经济发展中心城市,随着城市化的加剧,城市热岛效应已引起了广泛关注。本文利用了2014年夏季Landsat8影像和劈窗算法,根据研究区夏季大气含水量高的特点,订正了大气透过率参数,实现了重庆主城区地表温度的遥感反演,并与卫星过境时间接近的4个气象站点的实测0 cm土壤温度对反演结果进行比较。基于遥感反演的地表温度结果分析了主城区城市热岛效应的空间分布格局及其与不同土地利用类型之间的关系。结果表明:(1)基于Landsat8影像和劈窗算法的遥感反演地表温度在重庆主城区是可行的,平均误差为1.1℃;(2)受不同土地利用和"两江四山夹三槽"特殊地形等因素的影响,重庆主城区的城市热岛强度呈现出显著的空间分布差异,较强热岛以上区域约占总面积的11.55%,其中,建设用地区域明显高于其他土地利用类型,约占总面积的9.11%,无热岛和弱热岛区域分别占总面积的62.66%和19.98%,主要为耕地和林地。

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基于不同方向参考系DEM提取坡度的差异性分析

龙永清, 张旭, 董梦洁, 许存玲

2018, 36(03): 462-469. https://doi.org/10.16089/j.cnki.1008-2786.000342

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坡度指标通常基于DEM数据以固定算法直接提取。坡度误差主要来源于算法模型误差和数据误差等,很少顾及在建立DEM时空间参考系方向的变化引起的坡度差异。本文以数学高斯曲面为基准,通过改变参考系X、Y轴方向,对不同参考系下的DEM数据以三阶反距离平方权差分坡度算法提取坡度并分析其差异,结果表明:1.空间参考系方向变化对坡度差异的影响与地表剖面曲率有关,在山顶、谷底以及鞍部等坡度变化较为明显的地形区域,较为显著,两者成一定的正相关,而且与坡向变化率也存在相关关系。2.坡度、坡向差异随着空间参考系方向变化呈现周期性,周期为90°,近似按正弦(y=a·sin(1/2kπ+φ)φ∈[0,π/2])规律变化,在45°处达到峰值,而在0°与90°附近,6°范围内平均差异变化较为平缓,但与正弦曲线偏离较大,且随着空间分辨率的降低,参考系方向引起的坡度、坡向差异有增加的趋势。实验表明在研究区建立独立参考系时应顺应平均坡向原则,以减小参考系方向对坡度、坡向的影响。

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长江源区河网纵剖面分析

李贝贝, 李志威, 胡旭跃, 余国安

2018, 36(03): 470-481. https://doi.org/10.16089/j.cnki.1008-2786.000343

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长江源区河流的河网形态和辫状河型独具特色。基于SRTM3 DEM、Landsat 4-5 TM遥感影像和Google Earth卫星影像数据提取长江源区22条河流纵剖面,利用简单数学函数拟合纵剖面形态,并结合Hack剖面、凹曲指数及河长坡降SL指标等参数分析河流纵剖面的发育与构造活动之间的内在关系。研究表明:长江源区大部分河流纵剖面的最佳拟合形态为指数函数(R~2≥0.99),间接地说明该区域河流侵蚀作用较强。这22条支流的凹度值约为1.0,其中当曲的凹曲度最大,色吾曲最小,属于高凹曲度和极端凹曲度值。在各河流形态的统计结果中,三大源流Hack剖面均为曲线,沱沱河—通天河、当曲、楚玛尔河分别出现了8次、4次、3次宽窄交替的藕节状形态,其中宽谷段为辫状河段,窄段为峡谷限制段,标准河流坡降指数SL/K值介于2～10之间,表示河流发育处于微陡河段,地区构造活动较强。不考虑气候和基岩性质影响因素,可推测晚更新世以来新构造运动在长江源河流纵剖面演变中起主导作用。

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普格县荞窝镇8.8泥石流灾害应急调查研究

陈宁生, 黄娜

2018, 36(03): 482-487. https://doi.org/10.16089/j.cnki.1008-2786.000344

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2017年8月8日凌晨4点至4点30分,普格县荞窝镇耿底村4组和5组发生泥石流灾害,导致25人死亡,71间房屋损毁,造成1.6亿元经济损失。采用现场调查、室内分析实验、参数模拟计算等方法对灾害的特征和成因进行了分析。研究结果显示8.8普格泥石流属于低频率中等规模的稀性泥石流。泥石流是由于流域内广泛发育的"凹槽土体"在旱后叠加暴雨的影响下激发的,其成灾过程是一系列致灾因素叠加的结果。首先,灾害与乡村道路堵塞行洪道关系密切;此外区域灾害伏旱后由局地强降雨引发,流域自然条件复杂;隐蔽性强低频率的老泥石流沟排查识别困难;流域上游无雨量观测站点,难以准确预警;洪流夜间发生,逃生难度大等因素的存在进一步促使灾害发生。

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甘肃天水大沟短时强降水诱发低频泥石流特征及成因

曲瑞, 李仲先, 何政伟, 何云峰, 王舒阳, 王勇

2018, 36(03): 488-495. https://doi.org/10.16089/j.cnki.1008-2786.000345

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甘肃天水地区为低频泥石流事件的典型多发区,区域内不仅具有特殊的气候环境特征,还为低频泥石流的孕育提供极佳的地形地貌条件。2013年7月21日,甘肃天水麦积区马跑泉镇大沟村发生大型泥石流并造成重大经济损失。此次泥石流发生过程形成了一条完整的地震—滑坡—泥石流灾害链,属于典型小流域低频泥石流。本次研究以甘肃省天水市麦积区马跑泉镇大沟村泥石流为研究对象,从地质条件、成因分析、形成过程与特征等方面分析了其独特的形成机制,采用模型计算泥石流临界径流深,反演泥石流发生的临界降雨强度,为此类缺少降雨资料的低频小流域泥石流计算提供参考方法。

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山地分会工作研讨会纪实

2018, 36(03): 496-500.

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国家主席习近平指出"山水林田湖是一个生命共同体",山居首位,并创立了"绿水青山就是金山银山"的理念。这是对可持续发展内涵的深刻阐释。如何从学科层面为此提供科技支撑,如何借助山地分会学术平台,促进山地科学的理论发展与实践应用,中国地理学会山地分会专门邀请专家进行了工作研讨,就未来5年的学术交流进行了整体规划与部署,现将专家的发言记录整理(未经本人审阅)予以刊发,以期引起山地科学研究者的关注和参与,促进山地科学研究成果在《山地学报》更多的展示。

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