山地学报

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姜伏伟, 郭福生, 杨安林

2018, 36(04): 501-508. https://doi.org/10.16089/j.cnki.1008-2786.000346

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丹霞地貌的研究主要以地质构造、地层岩性、外动力条件等宏观方面为主,但这些因素是地质景观形成的普遍性因素,未能较好解释丹霞地貌景观个体特征差异性原因。龙虎山丹霞地貌区岩性物质成分复杂,种类较多。本文从微观的角度,分析其岩体差异胀缩在丹霞地貌景观成因中的作用。选取研究区主要的6类物质成分岩块,在热、水、热-水三种条件下进行膨胀性试验,得出热膨胀率最大相差2.58倍,水膨胀率相差3.54倍,热-水膨胀率相差3.88倍。由于物质成分的差异性,当外界环境条件变化时,岩体内物质发生差异性胀缩。这种差异性胀缩引起岩体表面细粒物、砾石脱落,形成凹凸形态,构成了丹霞地貌成景的基础元素。研究区胀缩引起的凹凸形态,主要形成"脸型""头型"和"身型"三类丹霞地貌景观。

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龙虎山世界地质公园象鼻山栈道洞穴地貌成因

李馨敏, 郭福生, 陈留勤, 王凤之, 李余亮

2018, 36(04): 509-518. https://doi.org/10.16089/j.cnki.1008-2786.000347

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龙虎山世界地质公园的丹霞地貌主要产于晚白垩世河口组红层中,分布在陡峻崖壁上的洞穴地貌,是丹霞地貌成景系统的重要组成部分。通过测量象鼻山栈道1个露头剖面和383个洞穴的大小、形态、岩性组成,认为大多数洞穴的形成主要受控于岩性不同而导致的差异风化作用。砾岩层中粗大砾石、筛状沉积的聚集状砾岩透水性强易于风化脱落形成洞穴雏形。夹于砾岩层之间的抗风化能力较弱的砂岩层易于风化凹进形成洞穴,横向上沿层理方向断续排列,持续风化可使其联结成为岩槽、扁平洞。暴雨天气顺陡崖壁倾泻而下的快速水流对洞穴形成具有重要影响,经冲刷等侵蚀作用,岩壁表面形成垂向分布的洞穴地貌。后期水流侵蚀、化学和物理风化、微观气候变化以及生物活动等使洞穴进一步扩大。在洞穴发展的晚期阶段,岩壁悬空而发生崩塌后退,形成新的赤壁丹崖。

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哈尼梯田区降水稳定氢氧同位素的旱雨季变化特征及其影响因素

刘澄静, 角媛梅, 刘志林, 刘歆, 高璇

2018, 36(04): 519-526+580. https://doi.org/10.16089/j.cnki.1008-2786.000348

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水的稳定同位素(D和O)是水文过程的重要示踪剂。本文以哈尼梯田文化景观遗产核心区全福庄河扇形小流域为研究对象,通过采集流域内雨季和旱季的大气降水样品,并测定和分析氢氧同位素值(D和δ18O),得出以下结论:(1)研究区全年大气降水线方程为:δD=8.35δ~(18)O+22.41(R2=0.98,n=48),但年内旱季和雨季降水线方程的斜率和截距差异明显。(2)研究区大气降水中氢氧稳定同位素组成具有明显季节差异,雨季降水中氢氧同位素贫化,d值偏低;旱季降水氢氧同位素值相对偏正,d值偏高,这与我国季风区旱雨季水汽来源差异有关。(3)根据相关分析可知,温度、降水和相对湿度3个要素的变化是研究区降水同位素值变化的主要影响因素,但在不同的时间尺度下影响降水同位素变化的环境因素存在差异。(4)在年尺度下降水和相对湿度是主要的影响因素;在旱雨季尺度下,温度是雨季降水同位素值变化的主要因素,而温度、降水量和相对湿度对旱季降水同位素值变化的影响则不显著,旱季降水同位素δ18O值变化为三因素共同作用的结果。

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福建北部闽江流域第四纪红土的磁学特征及其环境意义

黄雨振, 陈秀玲, 吕镔, 方红, 朱甜英

2018, 36(04): 527-535. https://doi.org/10.16089/j.cnki.1008-2786.000349

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南方第四纪红土是记录南方古环境信息的良好载体和第四纪古气候环境研究的重要内容。本文对采自福建北部闽江流域大横第四纪红土剖面的样品进行磁化率、等温剩磁、饱和等温剩磁和代表样品的κ-T曲线等多磁学参数的详细测量和分析,研究结果表明:大横剖面的磁化率范围为8.87~35×10-8m3·kg-1,饱和等温剩磁范围为51.77×10~(-5)~294.51×10-5Am~2·kg~(-1),总体偏低,说明大横剖面的磁性矿物含量较低,可能是福建北部化学风化作用强烈且温暖湿润的环境导致的;频率磁化率、非磁滞磁化率及χARM/SIRM比值说明剖面自上而下,磁性矿物颗粒大小总体上呈现变粗趋势,由SP+SD颗粒到SD+MD颗粒的转变,剖面磁性矿物以磁铁矿为主,并含有磁赤铁矿、赤铁矿和纤铁矿等。本文探讨了红土剖面的不同沉积层磁学特征变化及对环境的指示意义,对认识该地区第四纪红土的风化特征及发育环境有一定借鉴意义。

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京津风沙源区干旱时空特征及对植被变化的影响

马志婷, 武志涛, 卫洁

2018, 36(04): 536-546. https://doi.org/10.16089/j.cnki.1008-2786.000350

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本文基于京津风沙源区27个站点1960—2014年逐月气温和降水数据,采用标准降水蒸散指数(SPEI),从干旱趋势、干旱面积和干旱频率等方面分析了研究区干旱的时空变化特征;在此基础上,利用SPEI和NDVI指数,分析了干旱对区域植被变化的影响。结果表明:(1)1960—2014京津风沙源区SPEI呈显著下降的趋势,多次严重干旱均出现工程实施的近15年。过去55年京津风沙源区大部分区域SPEI呈下降趋势,显著下降的区域主要集中在内蒙古草原地区。(2)1960—2014年轻度干旱、中度干旱和严重干旱的面积均呈上升的趋势。2001年和2009年严重干旱面积分别占整个研究区的49.00%和41.10%。(3)1960—2014年干旱频率从西北向东南呈递减趋势。1996—2014年干旱频率比1978—1995年和1960—1977年分别增长了7.59%和9.09%。京津风沙源区最长干旱持续时间都接近或超过半年。(4)1982—2014年研究区92.52%的区域SPEI和NDVI呈正相关关系,表明干旱会对区域植被产生重要影响。干旱趋势、干旱面积和干旱频率均表明,京津风沙源区干旱情况加重,尤其治理工程实施的近15年干旱程度更加严重。本文研究结果对京津风沙源区植被恢复重建具有重要的指导意义。

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西双版纳香蕉园土壤CO_2排放特征

张锦, 吕彤, 沙丽清

2018, 36(04): 547-556. https://doi.org/10.16089/j.cnki.1008-2786.000351

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香蕉种植园是目前西双版纳地区主要的土地利用类型之一,为探讨常规施肥管理下香蕉种植园土壤CO_2排放特征及其影响因子,选取西双版纳地区典型的坝区香蕉种植园,采用静态箱-气相色谱法开展了为期一年的试验。试验结果表明:(1)旱季日变化观测日为晴天,白天土壤CO_2排放速率高于夜间,雨季观测日下午有降雨,土壤CO_2排放速率夜间高于白天,雨季种植台地土壤CO_2日排放量显著高于旱季(p<0.05),而排水沟土壤CO_2日排放量在旱季和雨季无显著差异;(2)香蕉植株下方、香蕉植株之间和排水沟土壤具有相同的土壤CO_2排放季节变化特征;(3)香蕉种植园土壤CO_2排放表现为雨季高于旱季,年排放总量为9.01±1.45 t C hm-2a-1;(4)香蕉种植园土壤CO_2排放与气温、土温和土壤含水量存在极显著(p<0.01)或显著(p<0.05)正相关性。本研究结果为初步了解中国西双版纳乃至热带地区香蕉种植园土壤CO_2排放现状,为香蕉种植园生态系统碳循环和估算区域CO_2排放量提供基础数据,也可为香蕉种植园可持续利用与管理提供科学依据。

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西藏自治区近30年山洪灾害时空分布特征

熊俊楠, 龚颖, 程维明, 范春捆, 王楠

2018, 36(04): 557-570. https://doi.org/10.16089/j.cnki.1008-2786.000352

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山洪灾害时空分布特征分析是区域山洪防治规划、监测预警的基础。通过收集西藏自治区1983—2015年的历史山洪灾害数据,利用地理信息时空统计、数据挖掘分析等方法对西藏山洪灾害的时空分布特征及突变情况进行分析,并探讨了山洪与不同降水指标的分布关系。结果表明:(1)西藏自治区1983—2015年均发生山洪灾害32次,主要在7、8月份,其逐年变化呈y=0.012x~3-0.4123x~2+4.5769x-7.748的三次函数增长,且周期变化存在多时间尺度特征,主要表现在33a特征时间尺度下,周期变化具有全域性,平均周期为21a;(2)西藏山洪主要分布在日喀则、山南和林芝三个地级市,仁布和察隅两个县域以及西藏东、南部的索曲河流域,雅鲁藏布江中游、拉萨河流域的山区,分布密度在0~3.29次/100 km~2,1983—1993年山洪分布方向趋势性最明显,2005—2015年山洪分布范围最广,随机性最强,三个时段平均中心均位于拉萨市,中心趋势变化不大;(3)1997年和2009年为西藏山洪突变的年份,突变主要集中在雅鲁藏布江中游及拉萨河流域,1997年密度变化范围在-0.15~1.15次/100 km~2,而2009年为-1.13~0.97次/100 km~2;(4)以30°N和90°E线为界,降水指标的分布与西藏山洪灾害的分布具有一定的相似性。不同类型的降水指标山洪灾害集中分布的降水区间不同,其中年均最大60分钟降水指标对山洪灾害分布较为敏感。这些结果对促进山洪灾害数据挖掘与时空分析理论、西藏地区山洪灾害科学减灾等具有重要的理论和现实意义。

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泥石流冲击桥墩绕流过程模拟与试验分析

刘发明, 王东坡, 何思明, 李明清, 付刚, 张伦

2018, 36(04): 571-580. https://doi.org/10.16089/j.cnki.1008-2786.000353

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泥石流与桥墩动力相互作用包括泥石流对桥墩的冲击淤埋作用及桥墩对泥石流运动过程的反向影响,其中涉及复杂的流固耦合,是学术界关注的热点问题。为研究泥石流绕流桥墩过程,在纳维斯托克斯方程的基础上结合深度平均理论,考虑泥石流固液两相的特点,构建了泥石流-桥墩流固耦合物理模型,并基于有限体积法建立时间和空间尺度上具有2阶精度的高效数值算法,实现了泥石流绕桥墩运动全程模拟,与室内试验成果进行了对比验证。结果表明:不同粘度的泥石流冲击桥墩绕流过程有显著不同,相同初始条件下粘性泥石流堆积厚度较大,运动速度较小,堆积范围较小;反之,稀性泥石流堆积厚度较小,运动速度较大,堆积范围也较大。数值模拟结果与室内模型试验非常接近,验证了物理模型的适用性。

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基于流深和弯道超高的泥石流淤积范围划分

刘清华, 唐川, 余斌

2018, 36(04): 581-588. https://doi.org/10.16089/j.cnki.1008-2786.000354

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针对缺乏大比例尺地形图和历史灾害资料记录的地区,提出一种沟谷型泥石流淤积范围划分新方法。方法假定峰值流量时泥石流形成最大淤积范围,泥石流纵向淤积远端为堆积扇前缘。泥石流沟口过流断面最大平均流深(h0)被假定为堆积扇上其他过流断面的特定流深,h_0由峰值流量和沟口断面参数估算得到。利用堆积扇地形图,在相邻两条等高线间获得由h0确定的泥石流特征过流断面的位置和宽度,并对弯道处的特征过流断面宽度进行弯道超高修正。根据堆积扇上特征过流断面的分布确定泥石流淤积范围。3条泥石流案例用于方法验证,结果表明方法划定的淤积范围与实际淤积范围较一致,堆积扇上房屋的阻挡和局部相对平坦的地形是误差产生的主要原因。该方法具有操作简单、快速、客观、可重复的特点。

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基于物质点法的新磨村滑坡动力特性分析

谢艳芳, 李新坡, 赵曙熙, 刘洋, 徐骏

2018, 36(04): 589-597. https://doi.org/10.16089/j.cnki.1008-2786.000355

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2017年6月24日,四川省茂县叠溪镇新磨村突发特大滑坡碎屑流灾害,造成大量人员伤亡及房屋损坏,针对该滑坡特征及成因机制,相关学者已经取得一定研究成果,然对其动力学过程与特征的认知还相对缺乏。为解决这一问题,本文引入兼具欧拉算法和拉格朗日算法优势,适用于大变形及长距运动模拟计算的物质点法进行模拟分析。通过分析滑坡全程位移时程曲线、速度时程曲线和等效塑性应变变化特征,揭示其动力演化过程。现场调查与模拟结果表明,崩滑体启动后呈整体运移,与下方坡体碰撞解体,转化为碎屑流,不同时刻同一位置的坡体形态、质点等效塑性应变发展趋势以及能量时程变化曲线均进一步反映碎屑流碰撞破碎和刮铲侵蚀的过程。数值模拟计算与Scheidegger提出的理论计算方法获得的碎屑流速度特征吻合,可以在一定程度上反映滑坡的致灾能力。模拟结果综合反映了滑坡启动及动力演化过程。

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基于区域视角的西南地区成熟型资源城市分类及转型障碍研究——以地级成熟型资源城市为例

罗怀良

2018, 36(04): 598-606. https://doi.org/10.16089/j.cnki.1008-2786.000356

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成熟型资源城市处于转型发展的最佳阶段。西南地区成熟型资源城市众多,但所处的地理环境、发展条件、产业特征及内部差异等复杂。分类探讨该区成熟型资源城市特征与转型障碍有助于其转型发展。基于区域视角,尝试选取影响城市转型的发展基础、产业特征、民生状况、生态环境等5类28个指标,采用定量聚类和综合对比分析对该区11个地级成熟型资源城市进行类型划分、特征与转型障碍研究。结果表明,该区地级成熟型资源城市可划分为四类:Ⅰ类城市(雅安、自贡)主要面临创新发展不足和城市生态环境保护等障碍。Ⅱ类城市(安顺、保山、广元、达州、广安、曲靖)数量多、人口与GDP份额大,主要面临资源产业链延伸和污染治理等障碍。Ⅲ类城市(普洱、临沧)主要面临全域发展与人文生态落后、产业转型与文化保护和绿色发展难协调、自身优势与支柱产业不匹配等障碍。Ⅳ类城市(攀枝花)比较特殊,主要面临对外协作难度大、资源产业刚性约束、固体废弃物数量巨大、区域内部差异突出等障碍。

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山地城市旅游景区空间结构分形研究——以安康市为例

芮旸, 马滕, 王兴, 唐蓓佩, 赵新正

2018, 36(04): 607-616. https://doi.org/10.16089/j.cnki.1008-2786.000357

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针对不同维数的特殊地理意义挖掘不足、分维测算方法的合理改进缺乏、分形方法与其他方法的互补融合不够等既有研究存在的问题,综合运用三种基本分维和拓扑图论、社会网络分析、GIS方法,以安康市为例,刻画山地城市旅游景区空间结构的分形特征。结果表明:(1)统筹考虑地理中心性和网络中心性选定的中心景区吸引作用强,但吸附半径有限,景区空间结构因而表现出多分形特征,子系统的分形特征与市域地貌格局有关;(2)安康市景区系统分形结构较复杂,其自组织演化是以中心城区等局部集聚中心为节点,沿汉江干支流及主要交通干道等线状要素展开的过程;(3)受山地地形地质条件及其形塑的道路特点影响,安康市景区间的通达性和关联性总体较好,但旅游交通网络的回路性较差;(4)安康市景区分布的空间集聚和轴线依托特征突出、多中心结构形态初显,景区系统演化的有序性较强且有自组织优化趋势,总体上有利于景区合理布局的形成。研究可为旅游空间结构研究、山地城市分形研究提供参考。

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山地城市空间形态的地表热环境效应——基于LCZ的视角

蔡智, 韩贵锋

2018, 36(04): 617-627. https://doi.org/10.16089/j.cnki.1008-2786.000358

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全球气候变暖背景下,城市高温的强度、发生频率、持续时间和覆盖范围屡创新高,热舒适性已成为影响大城市人居环境质量的一个重要因素。以典型山地城市并有"火炉"之称的重庆市渝中区为例,分析城市空间形态指数与地表温度之间的相关性关系及其作用机理,参考Local Climate Zone(LCZ)方案对城市空间形态进行分类,旨在引导改善城市热环境的规划设计与优化调控途径。研究结果表明,容积率、建筑密度、下垫面不透水面率、平均高度4个形态指数与地表温度之间呈显著正相关,天空开阔度与地表温度之间呈显著负相关,迎风面积指数与地表温度之间没有显著的相关性关系。在城市空间形态类型方面,建设用地比自然地表温度更高。紧凑类型比开放类型地表温度更高,并且表现出低层>中层>高层的趋势。因此,在城市规划建设过程中,通过合理的用地布局,将低层空间让位于绿地、水体等自然要素,建筑向竖向高层发展;在相同建设强度的情况下,高层低密度城市形态更有利于缓解城市热岛效应,提高热舒适性。

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村镇生活垃圾低成本收运系统空间布局方法研究

黄勇, 齐童, 石亚灵, 万丹, 张四朋

2018, 36(04): 628-643. https://doi.org/10.16089/j.cnki.1008-2786.000359

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为进一步降低占村镇生活垃圾处置总费用70%的收运系统运行成本,缓解村镇生活垃圾"处理贵、处理难"的现实问题,以影响村镇生活垃圾收运系统运行成本的关键要素"设施空间布局"为研究对象,运用复杂网络分析方法刻画村镇生活垃圾收运系统运行机理,构建有向加权复杂网络模型及"成本"评价分析指标体系,测量收运系统复杂网络整体结构与个体特征。挖掘"转运站"或"压缩站"控制收运系统成本总量的运行机理,量化成本构成特征并识别出控制收运系统运行成本的重要设施以及空间布局形式;提出"镇转运站"或"压缩站"应布局在所服务区域中心位置且减少"跨层级"收运的收运系统层级优化原则以及应以"高节点影响力-高布局成本敏感度"类型的重点设施布局优化原则;提出适应不同村镇的收运系统"成本优先型"与"环境优先型"布局模式。为构建低成本生活垃圾收运系统规划建设提供科学方法。

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基于MODIS-NDVI数据的植被碳汇空间格局研究——以石羊河流域为例

贠银娟, 赵军

2018, 36(04): 644-653. https://doi.org/10.16089/j.cnki.1008-2786.000360

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本文以石羊河流域地表植被为研究对象,利用遥感影像数据、气象资料数据、DEM数据和土地利用数据,通过修正的CASA模型和土壤微生物呼吸模型计算石羊河流域生态系统NEP。在此基础上定量地划分出碳源、高碳汇区和低碳汇区,并对流域内碳源/汇空间分布进行详细研究。结果表明:石羊河流域净生态系统生产力(NEP)空间分布表现出由西南向东北逐渐递减的趋势,整体呈现出南高北低、高低相间的分布特征。研究区碳源/汇空间分布大体呈现条带状分布格局,碳源主要分布于下游民勤绿洲周边的沙漠区,低碳汇区主要分布于中游河西走廊平原,高碳汇区主要分布于上游祁连山区。由于光照等因子的差异,高碳汇区主要分布于阴坡其次是半阳坡和半阴坡,阳坡分布最少,低碳汇区主要分布于阴坡和半阳坡地区。研究结果能够较好地反映出石羊河流域植被生长及分布状况。

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半自动面向对象高分遥感地灾目标提取方法

王鹏, 葛洁, 方峥, 赵国兵, 孙根云

2018, 36(04): 654-659. https://doi.org/10.16089/j.cnki.1008-2786.000361

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滑坡与泥石流等类型地质灾害发生后,快速准确的提取地质灾害信息对于灾害评估、救援具有重要意义。随着航空、航天技术的发展,具有宏观、快速、准确优势的遥感技术越来越多的应用于地灾分析。然而,在遥感影像上直接利用人工解译的工作方式费时费力,而计算机自动解译精度低。对此,本文提出一种半自动地灾目标提取方法。首先通过人机交互的方式进行简单的地灾目标标记,然后基于均值漂移算法进行图像分割,基于光谱直方图度量相邻分割块的相似性。最后融合标记信息和相似测度,以最小代价区域合并的方式提取目标。实验结果表明本文方法能够以很高的精度提取地灾目标,整体精度高于95%,Kappa系数优于0.90。

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揭开地图的历史、文化、科学面纱:科普新著《走进地图世界》出版面市

2018, 36(04): 660.

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<正>日前,陈昱、廖克、施曼丽编著的地图科普著作《走进地图世界》,由陕西新华出版传媒集团陕西人民出版社正式出版发行。该书以科普角度,呈现既古典又现代的地图世界。全书三百余页,含古今中外彩色地图500余幅,共分为四篇:第一篇"地图的趣闻",包括100个地图故事,从远古到现代,把读者引入色彩缤纷的地图世界;第二篇"地图的魅力",300余幅各国彩色地图,使人赏

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