山地学报

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张茂省, 李同录, 程秀娟, 孙萍萍, 李强, 乔志甜, 赵权利

2019, 37(03): 303-315. https://doi.org/10.16089/j.cnki.1008-2786.000424

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山区城市受地形地貌条件的限制,面临建设用地不足、交通拥挤、人口密集的压力,地表空间严重短缺。然而,特殊的地形地貌与地质环境条件却有利于地下空间的开发利用。地下空间将成为山区城市发展中的一种宝贵资源。本文以黄土高原丘陵沟壑区的延安市为例,基于地形、岩土、水文地质和地质灾害等地质环境条件,并考虑文物保护区及城市功能设施、空间需求及经济因素,评估了延安市区376.68 km~2地下空间天然资源量、可开发资源量,对河谷以下50 m及川道两侧1 km内的地下空间资源适宜性进行了定性评估。结果表明,延安市地下空间资源丰富;地下空间天然资源量、可开发资源量约为188.35、174.48亿方;地下0～-10 m,-10～-30 m,-30～-50 m适宜开发的地下空间资源量分别为23.25、11.52、1.44亿方,较适宜开发的分别为4.18、62.44、71.65亿方,沿川道两侧适宜开发的侧向山体空间资源量为12.29亿方,较适宜开发的资源量为81.50亿方;延安市围岩类别自Ⅱ-Ⅵ级,其中Ⅱ-Ⅳ级围岩工程性质良好,有利于地下空间开发。本文提出了"垂向地下+侧向山体"地下空间组合开发的理念,同时提出了延安市地面建设和地下空间协同开发方案,这将成为延安乃至其他山区城市发展的一种新模式。

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石林县域洼地特征与资源环境效应

丁智强, 高璇, 李玉辉, 俞筱押

2019, 37(03): 316-327. https://doi.org/10.16089/j.cnki.1008-2786.000425

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地貌类型的结构多样性和生态系统各要素耦合的复杂性,使得喀斯特人地关系地域系统中出现水土流失、石漠化、贫困等各种特殊的生态环境和社会问题。洼地是喀斯特地形分化的元地形,对其研究有助于从地貌动力学视角深化对喀斯特地区资源环境要素的认识。本文将基于ASTER-GDEM地形数据的GIS、RS空间分析与野外地质地貌调查成果相融合,研究石林县域洼地形态特征与空间格局,揭示洼地发育的资源环境效应。结果表明:(1)石林县域洼地8597个,总面积269.45 km~2,占县域面积的15.16%,洼地平均面积3.13±6.83 hm~2,深度15.8±11.2 m,坡度7.42±2.68°,长轴长度237±227 m,圆度指数1.26±0.28,频率分布呈左偏特征,洼地点蚀指数为6.14,显示区域地貌发育处于不成熟的初始分化状态。(2)石林县域洼地为显著聚集分布模式,按密度范围可分为高密度(>6个/km~2)、中密度(5～6个/km~2)和低密度(<5个/km~2)三个区域。(3)洼地高低密度的差异性空间分布与泉眼、暗河、地下水系统流向等具有高度空间相关性,表现为地下水往往从高密度区向低密度区流动,暗河的源头区分布于高密度区,泉眼等地下水排泄通道位于低密度区;植被覆盖度和石漠化强度等资源环境指标的分布在不同密度洼地区具有显著差异性,表现为随着洼地密度的增加,区域内低植被覆盖度和高等级石漠化强度的面积逐渐增加。洼地作为降雨汇聚成地表径流转入地下暗河的有利地形,其空间格局是区域水土资源流失/漏失的关键性空间格局,高密度洼地区是水土保持与石漠化治理的重要区域,这种认识为喀斯特地区资源环境规划及管理提供了地貌学理论与技术基础。

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基于Delphi-PSR模型的祁连山国家级自然保护区生态安全评价

王毅, 谢蓉蓉, 王菲凤, 王学福, 郭生祥

2019, 37(03): 328-336. https://doi.org/10.16089/j.cnki.1008-2786.000426

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祁连山是我国西部重要的生态安全屏障,是国家生态安全核心区和重点治理区。为研究祁连山国家级自然保护区生态安全状况,本文基于该自然保护区的生态系统结构和功能特征,选取24项评价指标,构建PSR(压力—状态—响应)模型,以Delphi经典法确定权重,综合评价2008年、2016年祁连山国家级自然保护区的生态安全状况。结果表明:2008年不安全度为0.1934,处于稍不安全状态;2016年为0.2454,较2008年增加了26.9%,处于很不安全状态。其中,压力因子的不安全度由0.1094升至0.1276,增加了16.6%;状态因子由0.0593升至0.0748,增加了26.1%;响应因子由0.0247升至0.0430,增加了74%;说明响应层面不安全度上升最显著。2008年与2016年相比,人类活动增加及资源过度开发是祁连山保护区生态安全水平下降的主要原因,具体表现在旅游客流量大幅度持续增加、水电和矿产的不合理开发。本研究成果可应用于其他复杂生态系统的安全评价,为国家级自然保护区生态安全提供科学管理和决策依据。

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祁连山亚高山灌丛林叶面积指数与冠层氮、磷的关系

常宗强, 王荣新

2019, 37(03): 337-346. https://doi.org/10.16089/j.cnki.1008-2786.000427

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氮和磷作为植物体内重要的生命元素,在植物群落的生长发育过程中发挥着重要的作用。为了明确祁连山亚高山灌丛林叶面积指数与冠层氮、磷之间的关系,本文通过对祁连山亚高山灌丛林不同植被类型(箭叶锦鸡儿、高山吉拉柳、金露梅)及不同放牧处理(羊群、牦牛,未放牧)条件下灌丛群落的叶面积指数(LAI)与叶片氮积累量(TFN)、叶片磷积累量(TFP)比较发现,在整个亚高山灌丛群落中,LAI与TFN和TFP之间都有较强的相关性,并且TFN和TFP比值的变化表明不同植被类型叶片的生长都受到N、P的共同限制,只是随着LAI的增加,高山吉拉柳主要受到氮素的限制,箭叶锦鸡儿主要受到磷素的限制,而金露梅则受到N、P的共同限制;在不同放牧条件下,单位面积LAI对应的TFN的值较高而TFP的值较低,说明动物通过对植被的啃食可能会改变群落的模式,在一定程度上限制磷的摄入。LAI、N、P之间的耦合关系表明了亚高山灌丛群落的LAI在物种组成、放牧和冠层密度上存在差异,但仍然受到N和P的约束。研究结果有利于探索水分限制条件下祁连山灌丛林生态系统植物叶片与养分元素之间关系,对于研究干旱区高寒灌丛生态系统在全球气候变化中的作用及其对全球气候变化的响应与反馈,具有重要的理论价值和实践意义。

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近20a西喀喇昆仑地区吉尔吉特河流域冰川面积变化及其对气候变化的响应

张威, 王宁练, 李想, 刘凯

2019, 37(03): 347-358. https://doi.org/10.16089/j.cnki.1008-2786.000428

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冰川被誉为"固态水库",对区域生态环境和发展至关重要。喀喇昆仑山地区的冰川出现了退缩停滞乃至前进的现象,被称为"喀喇昆仑异常"。为探明西喀喇昆仑地区吉尔吉特河(Gilgit River)流域的冰川面积变化及其影响因素,本文基于1993、2000、2016年三个时期的多景LandsatTM/ETM+/OLI遥感数据,通过目视解译法提取三期冰川边界。结果表明:(1)1993—2016年,吉尔吉特河流域冰川面积共萎缩了45.82±9.07 km~2,约占1993年冰川总面积的4.07±0.80%。其中,1993—2000年冰川面积的年均萎缩率为0.19±0.02%,2000—2016年冰川面积的年均萎缩率为0.17±0.03%,即近15a来研究区冰川面积萎缩呈微弱的减缓趋势。(2)1993—2016年研究区内共有12条冰川发生过前进现象,其中G073768E36822N(冰川编码)冰川发生了较为快速的前进,在1996—1999年末端前进了477 m,前进速率为159 m·a~(-1)。(3)近40 a来,吉尔吉特河流域的气温呈持续上升趋势,降水呈先减少后增加趋势。气温升高是研究区冰川退缩的主要原因,降水的增加缓解了因升温而导致的冰川面积萎缩。

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滇中高原主要森林土壤发生特性及系统分类

肖蒙, 何欢, 王营哲, 熊俊芬, 何忠俊

2019, 37(03): 359-370. https://doi.org/10.16089/j.cnki.1008-2786.000429

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为明确滇中高原主要森林土壤系统分类地位,并为云南森林土壤合理利用提供科学依据,本文以中国土壤系统分类为基础,研究了滇中高原8个典型土壤的剖面特征和发生性状,通过分析土壤发生特性,划分其诊断层和诊断特性,对土壤进行系统分类。结果表明:不同土壤剖面发育层次较明显,且均发育有淀积层,土体颜色以暗棕色和紫色为主,质地为偏砂质黏壤土;砾石含量在0.7%～42.4%之间,粘化率在0.53～2.56之间,淋溶作用较强。有机质含量在32.87～208.14 g/kg之间,CEC含量在4.75～49.36 cmol/kg之间,盐基离子以Mg~(2+)、Ca~(2+)为主,盐基饱和度在6.27%～90.74%之间;铁游离度在41%～95%之间。土壤风化程度一般,大部分剖面处于脱硅富铁铝化阶段。8个土壤剖面具有2个诊断表层、3个诊断表下层和6个诊断特性。8个土壤剖面(黄棕壤、山地红壤、紫色土)在发生分类上划分为3个土纲分别为淋溶土、铁铝土、初育土。在土壤系统分类方案中检索出3个土纲,3个亚纲,3个土类,3个亚类,分别为铁质干润雏形土、粘化干润富铁土、简育干润富铁土、铁质干润淋溶土。

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宝塔山——陕西省延安市革命圣地的象征

张茂省

2019, 37(03): 370.

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<正>延安市是中国革命圣地,地处陕北黄土高原腹地,区内沟壑纵横,地形起伏大,城市空间限制在狭窄的川道之内,地表空间严重短缺,宝塔山是民众游览延安的必去之地,然而其位于延安市"三川"交叉东南处,山体四周沟谷深切,交通极为不便,停车困难,且周边的黄土斜坡还面临滑坡、崩塌等地质灾害的破坏。如何发挥特殊的地形地貌与地质环境条件优势,开发地下

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沟道偏转地形对滑坡碎屑流运动的影响研究

胡晓波, 樊晓一, 田述军

2019, 37(03): 371-381. https://doi.org/10.16089/j.cnki.1008-2786.000430

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在沟谷地形中,滑坡碎屑流的运动常受到地形的影响,导致其运动方向发生改变,进而影响到滑坡运动速度和堆积特征。本文利用三维离散元素法,对四川都江堰三溪村高速远程滑坡进行模拟,研究滑坡体不同部位的块体失稳后,在沟道偏转地形主导下的滑坡碎屑流前缘的运动速度、各部位滑体的速度变化过程和堆积特征,并提出沟道偏转地形耗能模型分析了地形偏转造成的动能消耗。研究结果显示:滑坡前缘在地形偏转位置运动方向发生变化,导致运动速度突降;由于滑坡不同部位的滑块相对于地形偏转点具有不同的撞击角度,导致其撞击后产生不同的偏转角度,滑块的偏转角度越大,速度变化越大;由沟道偏转地形导致的滑坡运动速度减小反映了偏转地形对滑坡的动能产生的耗散,动能耗散率与cos~2θ(θ为偏转地形在水平面上的偏转角度)成反比;不同部位滑块的堆积长度随偏转角度的增大而减小。本研究分析了沟谷地形偏转对滑坡碎屑流运动速度作用机制及不同部位岩土体堆积范围的影响,可为该类地形条件下滑坡的运动机制研究和防灾减灾工作提供参考。

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基于环境噪声及地震数据对斜坡地震动响应特征分析——以芦山仁加斜坡为例

欧剑锋, 罗永红, 王运生, 朱兴貌, 张跃跃

2019, 37(03): 382-391. https://doi.org/10.16089/j.cnki.1008-2786.000431

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"4·20"芦山强震导致震区斜坡动力响应强烈,并诱发大量斜坡次生地质灾害。强震后余震频发,在发震断裂附近芦山双石峡谷下游出口,对仁加水电站进水口边坡地震动效应监测初步揭示,该斜坡中上部峰值加速度放大达3.4倍,斜坡放大效应明显,但各监测点场地效应需深入分析。因此,基于对该斜坡环境噪声测试与地震监测数据,采用水平与竖向谱比(H/V)和标准反应谱(SSR)对比分析。研究揭示,该斜坡参考点H/V谱比曲线放大系数约为1.1,场地放大效应微弱;斜坡上部监测点环境噪声揭示H/V与SSR谱比放大峰值频率约为13.0 Hz,放大系数为1.2～1.6。环境噪声与地震监测数据对比表明,其平均谱比曲线峰值频率特征接近,但后者谱比放大系数为1.6～2.6。综合研究表明,该斜坡场地地质结构较为单一,其动力效应主要受斜坡地形因素较强,斜坡中上部地形放大效应较明显。基于环境噪声与地震数据对比研究斜坡场地效应,两者在场地卓越频率上较一致,而放大系数后者明显强于前者。

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基于孔隙率的延安黄土抗剪强度模型

杨志全, 丁攀, 雨德聪, 杨溢, 朱颖彦, 韩用顺

2019, 37(03): 392-399. https://doi.org/10.16089/j.cnki.1008-2786.000432

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孔隙率对黄土抗剪强度具有非常重要的影响,然而,孔隙率对黄土抗剪强度影响效果的认识并不充分。本文以陕西省延安黄土为研究对象,开展不同孔隙率的黄土直剪试验研究,探讨了孔隙率对粘聚力与内摩擦角的定量变化关系;并以此为基础,构建了基于孔隙率的延安黄土抗剪强度模型,并对其进行了验证。研究结果表明:(1)延安黄土粘聚力与孔隙率间呈幂函数变化关系;(2)延安不同孔隙率黄土内摩擦角取值呈现出两个区间,当孔隙率n≥0.4时,其内摩擦角在25±2.5°的范围内变动,而当孔隙率n<0.4时,其内摩擦角在29.5±2°的范围内变动;(3)通过分析得到了基于孔隙率的延安黄土抗剪强度模型,且该模型得到的黄土抗剪强度理论值与实测值间的误差较小,相对误差均在7%以内,具有较高的精确度。研究成果不仅能为延安黄土抗剪强度研究等提供技术支持,而且还能为该地区的工程建设等方面提供理论参考。

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未来气候变化情景下横断山北部灾害易发区极端降水时空特征

李沁汶, 王玉宽, 徐佩, 逯亚峰

2019, 37(03): 400-408. https://doi.org/10.16089/j.cnki.1008-2786.000433

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极端降水是导致气候变化下滑坡、泥石流等山地灾害变化的重要因素。极端降水的时空特征作为气候变化下山地灾害风险的研究热点之一,为滑坡等山地灾害危险性评价和构建山地社会安全空间奠定了重要基础。尤其对于地形复杂、灾害频发的横断山地区,高精度的极端降水时空特征研究有利于优化国土空间,促进当地减轻灾害风险与加强气候变化适应相结合。本研究以横断山北部岷山、邛崃山和大雪山为例,充分考虑区域复杂地形的影响,在全球气候模式降水数据的基础上,采用统计降尺度的方法,获取该区域2010—2060时段的逐日降水数据(空间分辨率1×1 km);并充分考虑极端降水可能对物理事件造成的影响,构建包括绝对量指数、频度指数和强度指数的极端降水评价指标体系。研究结果表明,未来气候变化下,研究区极端降水总体呈现增加—减少—增加的趋势,短时极端降水和持续性极端降水的空间分布相对一致。就短时极端降水而言,大部分区域发生50 mm以上极端降水事件的次数较多,而研究区中部邛崃山区甚至会发生超过100 mm的极端降水事件。持续性事件的分布受地形阻隔作用影响,主要发生在大雪山高山区域和邛崃山区。结合研究区地理环境条件,地质灾害风险在未来气候变化情景下可能增加。

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精准高效、共建联防:山地城市灾害识别、综合防治及空间响应——恩施市中心城区的实践

谭少华, 高银宝, 杨培峰, 李立峰, 刘伍洋

2019, 37(03): 409-423. https://doi.org/10.16089/j.cnki.1008-2786.000434

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山地城市地形特殊、灾害类型众多、灾种关联性强,极易引发次生灾害等连锁反应,进行多灾种综合防治尤为重要。以恩施市中心城区为例,采用"精准高效、共建联防"的综合防灾规划思路,形成恩施市中心城区"灾前—灾时—灾后"全过程关注和"规划—建设—管理"多层次应对的综合防灾指导方案:(1)综合中心城区地理条件和行政管辖功能划定防灾分区;(2)根据中心城区综合防灾对象保障规模和现有设施情况建设应急保障基础设施和应急服务设施;(3)对各分区内防灾设施进行"四线"管控和使用管理。以此提高中心城区灾害适应性和应急能力,达到城市安全的综合防灾效果。恩施市中心城区综合防灾实践丰富了山地城市防灾理论体系,并可为相关山地城市综合防灾规划建设提供借鉴。

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基于三维量化与因子聚类方法的山地传统聚落形态分类:以黔东南苗族聚落为例

贾子玉, 周政旭

2019, 37(03): 424-437. https://doi.org/10.16089/j.cnki.1008-2786.000435

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传统聚落空间形态是聚落地域性景观与文脉价值的集中载体,对其形态的保护与延续是乡村聚落规划设计的重要原则与策略。其中,山地传统聚落因所处地形复杂而具有区别于平原聚落的突出的竖向形态特征,但当前研究普遍缺少针对聚落三维形态的综合量化方法。本文在已有的聚落二维平面空间形态研究基础上,创新性引入竖向空间和建筑混乱度两方面指标,构建山地传统聚落三维形态量化指标体系,以黔东南苗族山地传统聚落为例,运用因子分析和聚类分析方法研究苗族聚落形态特征与类型。主要结论如下:(1)因子聚类将聚落形态指标综合提取为三维空间因子、规模形态因子、空间结构因子三大主要因子;(2)聚类分析实现了对所涉及苗族聚落形态的有效划分;(3)在此基础上,本文结合自然环境等其他质性因素,将苗族聚落形态划分为深谷山腰型松散指状聚落、缓坡型松散团带状聚落、平坡型致密团状聚落、复合地形松散指状聚落4种典型类型,并进一步解释了不同类型聚落形态的异同与生成逻辑,实现了对苗族聚落三维形态的科学表征与分类。这一方法科学有效地揭示了山地聚落形态的三维本质特征,对未来聚落形态规划与分类保护提供了有益的量化导引。

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喀斯特山区村域多维贫困空间异质性研究——以盘州市为例

朱昌丽, 周忠发, 谭玮颐

2019, 37(03): 438-450. https://doi.org/10.16089/j.cnki.1008-2786.000436

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厘清喀斯特山区贫困人口空间分布及贫困机理是我国全面建成小康社会的关键。基于自然环境、地理区位、经济基础及人力资本4个维度指标测算了盘州市村域多维贫困,并结合GIS技术分析了其空间异质性。结果表明:(1)31.65%的行政村处于多维贫困状态,主要集中分布在盘州市的北部、东部以及零星分布在西部和南部。(2)多维贫困的热点区主要分布在各维度上均未处于冷点区的盘州市北部的乌蒙镇、坪地彝族乡、柏果镇、普古彝族苗族乡以及旧营白族彝族苗族乡东部和竹海镇东南部。(3)4个行政村在各维度上均处于贫困,53个行政村在其中3个维度处于贫困,贫困维度的热点区集中在盘州市北部的乌蒙镇与坪地彝族乡交界处、柏果镇、鸡场坪镇北部、淤泥乡北部、旧营白族彝族苗族乡东部以及竹海镇东南部。(4)根据盘州市实际情况,将各行政村的脆弱维度组合划分为自然条件缺乏型、经济基础缺乏型、人力资本缺乏型、自然经济兼缺型、自然人力兼缺型、经济人力兼缺型、自然经济人力兼缺型和发展友好型8类,并提出相应的脱贫建议。通过对村域多维贫困定量测度和空间异质性研究,明晰了多维贫困的测度方法及其空间分异规律,这对区域全面脱贫和乡村振兴具有重要的现实意义。

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基于地理加权回归模型的典型山地卫星反演降水产品降尺度研究

胡实, 韩建, 占车生, 刘梁美子

2019, 37(03): 451-461. https://doi.org/10.16089/j.cnki.1008-2786.000437

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降水是陆地水循环的关键变量,高分辨率降水数据的获取是准确模拟陆地水循环过程的前提。虽然卫星反演降水产品具有较强的空间代表性和连续性,但其空间分辨率较低的问题限制了它的应用。以太行山、横断山和喀斯特山区为研究对象,基于降水与高程(DEM)、植被指数(NDVI)之间存在较好相关关系的假设,构建了GPM降水(Global Precipitation Measurement Mission)与高程、植被指数的地理加权回归模型,得到了2014—2016年研究区1 km分辨率GPM降水数据。研究结果表明:地理加权回归模型能有效地提高GPM数据的空间分辨率。降尺度后,GPM数据精度在太行山和横断山区略有提高。年尺度上,相比于原始GPM数据,太行山和横断山区降尺度数据站点实测数据的确定系数分别提高了0.06和0.08,RMSE分别降低了0.45%和3.89%,MAE分别降低了0.16%和1.70%;月尺度上,太行山区67%的月份,横断山区83%的月份GPM产品降尺度后更加接近于站点实测数据。喀斯特地区GPM数据降尺度后精度略有下降,降尺度后,年尺度的降雨数据与实测数据的RMSE和MAE分别增加了10.00%和8.00%,R~2降低了0.06,月尺度上仅8月和9月降尺度后的精度更高。降雨与地形和NDVI的关系较弱是喀斯特地区降尺度效果较差的主要原因。

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管道穿越山地河段冲刷深度计算方法的比较研究

江海洋, 王淑英, 许泽星, 王协康

2019, 37(03): 462-467. https://doi.org/10.16089/j.cnki.1008-2786.000438

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管道穿越山区河流河段的埋深设计是工程安全与经济造价的重要问题。当前河床冲刷计算方法众多,而不同计算方法的比较研究较少。本文以常用的一般冲刷、局部冲刷经验公式及非恒定数值模拟技术为基础,分析了某管道穿越河段冲刷特性。结果表明:非恒定流数值模拟方法能较全面反映穿越区域最大冲刷深度的演化过程,规范建议的一般冲刷64-1修正式与局部冲刷65-2式计算的最大冲刷程度与数值模拟结果较为吻合,而局部冲刷65-1式冲刷稍偏小,堤坝局部冲刷式计算偏差较大。

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会讯:“一带一路”防灾减灾与可持续发展国际学术大会在北京召开

谭荣志, 姜天海, 欧阳朝军, 周公旦, 张坚

2019, 37(03): 468-470.

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<正>为科学应对"一带一路"沿线国家共同面对的减灾需求,推动落实联合国《2015—2030年仙台减少灾害风险框架》《巴黎气候变化协议》和《2030年可持续发展议程》,携手国际伙伴共建科技协同减灾机制,2019年5月11日至12日,"一带一路"防灾减灾与可持续发展国际学术大会

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