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  • 2020年, 38卷, 第06期
    刊出日期：2024-06-19
      
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  • 金沙江折向东流的地质背景、古堰塞湖沉积、第四纪河流演化
    张信宝, 刘彧, 胡凯衡, 胡传辉, 代彬, 刘维明
    2020, 38(06): 805-815. https://doi.org/10.16089/j.cnki.1008-2786.000557
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    金沙江干流展布受控于青藏高原东南缘的地质构造。沿川滇菱形断块西侧金沙江大断裂南流的金沙江,受断块南部楚雄—元谋隆起的阻挡,在石鼓附近折向东流,形成"长江第一湾"。位于金沙江断裂以西的澜沧江和怒江,因未受川滇菱形断块的影响,一直南流经东南亚入海。金沙江奔子栏—巧家河段的堰塞湖,自下游到上游主要有巧家湖、龙街湖、昔格达湖、涛源湖、大具湖、石鼓湖和奔子栏湖等。这些堰塞湖沉积均为大型河流的过水湖快速沉积,沉积相的最大特点是:粒度均一的厚层—巨厚层河湖相沉积,除孢子花粉外,几无其他化石,至今未发现哺乳动物化石。由于是过水湖快速沉积,古地磁、热释光、光释光、电子自旋共振等测年技术不适用于金沙江干流堰塞湖沉积物。根据可信度较高的上覆风成沉积物和昔格达组底部砂层宇生核素~(10)Be—~(26)Al埋藏年龄,金沙江奔子栏—巧家河段堰塞湖沉积物年龄上限为晚更新世,下限为早更新世晚期。第四纪以来的构造运动,特别是0.8 Ma以来的昆黄、共和运动,导致青藏高原东南缘的横断山脉快速隆升和冰冻圈形成,促进了堰塞湖的形成和溃决。考虑到冰冻圈出现的影响,金沙江奔子栏—巧家河段堰塞湖可能形成于0.8 Ma(昆黄运动)以后,沉积物年龄为中—晚更新世。
  • 基于生态系统质量的水源涵养服务评估——以西南五省为例
    沈钰仟, 肖燚, 欧阳志云, 张平
    2020, 38(06): 816-828. https://doi.org/10.16089/j.cnki.1008-2786.000558
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    水源涵养服务评估是生态系统服务评估的重要内容之一。水量平衡法是水源涵养模拟评估常用的方法之一,然而以往的多数研究由于没有考虑到生态系统质量差异对水源涵养服务带来的影响,在一定程度上影响了水源涵养服务评估的精度。本研究以西南五省为例,基于水量平衡原理,使用不考虑生态系统质量的水量平衡法、基于叶面积指数的水量平衡法、基于生物量与植被覆盖度的水量平衡法,进行了水源涵养服务的评估精度的比较研究。通过对比验证三种考虑不同生态系统质量参数的方法与水文实测数据的结果发现:三组数据配对t检验差异显著性结果均为P>0.05,三组结果均无显著性差异;基于生物量与植被覆盖度的水量平衡法评估结果与实测结果相关系数最高,为0.982(P<0.001),说明三种方法中,基于生物量与植被覆盖度的水量平衡法更能准确地反映出当地生态系统的水源涵养服务功能,其次为基于叶面积指数的水量平衡法,不考虑质量参数的水量平衡法评估结果与实测结果相关性最低。研究结果可为未来基于不同研究目的水源涵养评估方法提供参考,并为水源涵养服务评估体系的优化提供思路。
  • 福建省森林丧失的时空格局演化及其驱动力机制
    侯秀英, 黄菲, 赵青, 邱荣祖, 胡喜生
    2020, 38(06): 829-840. https://doi.org/10.16089/j.cnki.1008-2786.000559
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    人为活动对森林覆盖变化的干扰作用严重威胁生态系统服务功能的维持机制,对森林覆盖变化的长期监测成为研究热点。本文以福建省为例,基于变异系数法和探索性空间数据分析法,分别从时间和空间维度对其2001—2017年的森林丧失动态进行了系统地分析,利用逐步回归法确定森林丧失主要驱动因子,借助地理加权回归模型对森林丧失驱动力影响的空间分异特征进行了探索。结果表明:(1)2001—2017年福建省森林丧失面积和丧失率均呈现上升的趋势;(2)福建省森林丧失存在显著的空间差异性,即具有较强的空间集聚特征,森林丧失面积热点主要位于闽北,而森林丧失率热点位于闽南;(3)福建省森林丧失面积的显著影响因素为通车里程与第二产业产值,而森林丧失率的显著影响因素为通车里程与农村居民可支配收入;(4)公路通车里程与森林丧失面积和森林丧失率之间为正相关的区域均集中在闽北与闽东,并表现出扩张的趋势;第二产业产值与森林丧失面积的负相关区域由闽中部向闽西部和闽南部等区域扩张,影响范围逐渐扩大;可支配收入对闽北区域森林丧失率的正相关影响变弱,且回归系数由正相关转变为负相关,而对闽南区域的正相关影响范围扩大,对闽中区域的负相关影响范围扩大。本文监测森林丧失的动态变化对森林可持续发展具有重要研究意义,结论可为减少森林丧失、促进森林生态与社会经济的协调稳定发展提供科学依据。
  • 近饱和与非饱和土壤细沟水流输沙能力的对比研究
    韩珍, 陈晓燕, 李彦海, 陈仕奇, 顾小杰
    2020, 38(06): 841-850. https://doi.org/10.16089/j.cnki.1008-2786.000560
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    近饱和与非饱和土壤在水文、力学、结构等方面存在的差异可能会造成泥沙输移行为的不同。研究通过细沟模拟试验测定了近饱和与非饱和土壤在2、4及8 L·min~(-1)三个流量和5°、10°、15°及20°四种坡度工况条件下的侵蚀过程,根据细沟剥蚀率与水流含沙量之间的关系解析得到相应的水流输沙能力,并采用试验验证解析值的合理性。通过方程模型量化近饱和与非饱和土壤水流输沙能力与水流功率之间的关系,在此基础上对比分析了二者水流输沙能力之间的差异。试验结果表明,解析得到的水流输沙能力与相同工况条件下的实测水流输沙能力间的差异为2%～6%。对数方程可以很好地表达近饱和与非饱和土壤水流输沙能力与水流功率之间的关系。各试验条件下近饱和土壤水流输沙能力是非饱和的1.08～2.35倍,表明土壤处于近饱和状态下更易发生侵蚀搬运。研究结果将有助于理解近饱和状态下土壤侵蚀水动力学机理,为完善土壤侵蚀物理模型提供理论依据。
  • 不同耕作措施下金沙江下游紫色土区坡耕地产流产沙特征
    徐露, 张丹, 向宇国, 陈凡, 黄田钫
    2020, 38(06): 851-860. https://doi.org/10.16089/j.cnki.1008-2786.000561
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    金沙江下游紫色土区坡耕地水土流失严重,研究不同耕作措施对紫色土坡耕地土壤侵蚀的影响,对紫色土区水土流失防治具有重要意义。本研究以凉山州会东县紫色土区坡耕地为研究对象,采用野外径流小区法,基于21次自然降雨事件下的降雨和径流输沙数据,研究不同耕作措施对紫色土坡耕地产流产沙特征的影响。结果表明:(1)与顺坡垄作相比,平作、横坡垄作、顺坡垄作+秸秆和横坡垄作+秸秆的径流深分别减少12.24%、18.32%、36.42%和49.75%,土壤流失量分别减少57.34%、40.79%、69.89%和88.30%;(2)5种耕作措施下径流深和土壤流失量均随降雨等级增加呈增加趋势,顺坡垄作径流深为对应横坡垄作+秸秆小区的1.79～3.41倍,且倍数随降雨等级的增大而减小。横坡垄作土壤流失量在中雨和大雨条件下均显著低于顺坡垄作(P<0.05),而在暴雨条件下二者无显著差异;(3)5种耕作措施下的径流深和土壤流失量与降雨量(P_m)、最大30 min雨强(I_(30))和降雨侵蚀力(EI_(30))均呈显著正相关,其中径流深与P_m相关系数最大,为0.89～0.93,土壤流失量与I_(30)相关系数最大,为0.91～0.95;(4)5种耕作措施的径流深与土壤流失量之间均呈幂函数关系,决定系数均大于0.82。综上,横坡垄作结合秸秆覆盖能有效抑制水土流失,研究结果可为紫色土坡地水土流失防治及水土保持效益评价提供理论依据。
  • 成都市城市地下空间开发中的环境工程地质问题
    苏培东, 廖宸宇, 黎俊麟, 杨枫, 马洪生
    2020, 38(06): 861-872. https://doi.org/10.16089/j.cnki.1008-2786.000562
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    成都市地质环境条件复杂,城市地下空间工程问题频发,给目前大规模城市地下空间开发利用,尤其是城市轨道交通、地下综合管廊和深地空间的开发利用带来了前所未有的地质挑战。本文在收集整理区域地质资料、地下空间开发资料的基础上,归纳总结了制约成都地下空间开发利用的主要环境工程地质问题和地质条件,包括活动断裂与地震、富水松散砂砾卵石土、膨胀性粘土、溶蚀性含膏盐(钙芒硝)泥岩、浅层天然气和含咸水地层;阐述并分析了各制约因素的分布特征、发育状况及危害类型。研究表明:活动断裂与地震对城市地下空间开发的主要危害表现为区域稳定性较差和破碎岩体的性质等;富水松散砂砾卵石土主要危害表现在地面沉降等;膨胀性粘土表现在基坑边坡破坏;溶蚀性含膏盐(钙芒硝)泥岩主要表现为膏盐溶蚀等;浅层天然气表现为气体易燃爆性;含咸水地层表现为水体腐蚀性。不同工程地质问题在不同深度地空开发中,对工程的影响各不相同,各工程地质问题之间既表现出独立性,又表现出相互关联性。通过研究,充分认识了成都地下空间开发面临的环境工程地质问题,对掌握其评价方法和预测防治手段、安全合理地开发成都市地下空间具有重要意义。
  • 基于遥感数据和随机森林算法的黄土高原地区气温模拟及时空变化
    邢立亭, 李净
    2020, 38(06): 873-880. https://doi.org/10.16089/j.cnki.1008-2786.000563
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    气温是影响区域热环境的重要表征和引起气候变化的关键因素,依靠少量气象站点的内插或者外推获得的空间连续分布的气温无法准确表示大区域气温的空间变化特征。本文利用遥感数据结合随机森林算法模拟了2003—2016年黄土高原地区长时空序列的气温数据,并分析了11个输入变量的重要性,验证了随机森林模型的性能。结果表明:使用随机森林算法结合遥感数据模拟得到的近地表气温的平均绝对误差为0.91℃,均方根误差为1.06℃,结果精度较高。根据模拟出来的近地表气温分析了黄土高原地区2003—2016年气温的时空变化特征及趋势,发现2003—2016年黄土高原大部分区域气温整体上呈现缓慢上升的趋势。结果表明使用遥感数据结合随机森林算法的气温模拟在黄土高原地区具有很好的适用性,对研究黄土高原地区的气温演变规律及水热变化具有重要意义。
  • 初始干密度对桂东南降雨型花岗岩残积土滑坡起动模式的影响
    吴善百, 廖丽萍, 韦遥, 赵瑞华, 杨云川, 韦文智
    2020, 38(06): 881-893. https://doi.org/10.16089/j.cnki.1008-2786.000564
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    桂东南花岗岩残积土滑坡灾害频发,严重威胁该地区居民生命财产安全,制约当地社会经济发展。明晰初始干密度对花岗岩残积土滑坡起动过程的影响是滑坡预警与防治的科学基础。通过开展人工土槽模型试验,观测花岗岩残积土滑坡起动过程的共性与差异,分析土体含水率和孔隙水压力的变化特征,最终探讨初始干密度对滑坡起动模式的影响。结果表明:(1)在降雨强度分别为60 mm/h和90 mm/h条件下,当初始干密度由1.20 g/cm~3增至1.40 g/cm~3时,滑坡起动时间分别延迟17 min和13 min,且起动模式由突然滑动型转变为渐进破坏型;(2)滑坡起动过程具有显著的共性,在降雨初期,雨水完全入渗至坡内,坡脚土体率先软化滑动;持续降雨导致坡面结皮现象发生,地表径流出现,低洼地带和冲沟形成;(3)初始干密度增加导致残积土抵抗雨水入渗能力增强,从而引起含水率和孔隙水压力响应时间延迟,孔隙水压力最大值和变化量减小。研究成果将为桂东南降雨型花岗岩残积土滑坡防治预警提供初步依据。
  • 垂穗披碱草根系力学特性统计分析
    付江涛, 李晓康
    2020, 38(06): 894-903. https://doi.org/10.16089/j.cnki.1008-2786.000565
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    垂穗披碱草作为一种适应性强、分布广泛的优良水土保持植物,广泛应用于各类山区生态恢复/修复工程。为合理评估垂穗披碱草在水土保持工程中的力学作用,本文对生长于青海省河南县的多年野生垂穗披碱草(Elymus nutans Griseb.)根系进行单根拉伸试验,测定其单根根径、抗拉力、抗拉强度、拉伸率和拉伸模量等五项力学指标;通过数理统计模型(正态分布、瑞利分布、伽马分布和威布尔分布)对五项力学指标分布特性进行统计分析;采用卡方检验(χ~2检验)和柯尔莫哥洛夫-斯米洛夫检验(K-S检验)对五项指标在不同分布函数中的显著性进行了检验;对比了两种检验方法的优劣,确定各指标的最优分布函数。研究结果表明:垂穗披碱草根系力学五项指标表现出巨大的变异性,变异系数为37.01%～76.00%;四种分布函数均可定性描述根系各指标的分布特征,但不同指标在不同分布函数下表现出一定程度的差异;相较于χ~2检验,K-S检验由于其更适用于小样本数据,其检验结果更具有可信性;五项指标中,根径和拉伸率最优分布函数均为伽马分布,抗拉力和抗拉强度最优分布函数均为威布尔分布,拉伸模量最优分布函数为正态分布。该研究结果对于深入认识垂穗披碱草根系力学特性,揭示垂穗披碱草在水土保持工程中的力学机制具有重要的理论价值。
  • 柯西河流域植被覆被变化特征及其土地利用背景分析
    艾嘉会, 丁明军, 张华, 张华敏, 王贝贝
    2020, 38(06): 904-915. https://doi.org/10.16089/j.cnki.1008-2786.000566
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    植被作为陆地生态系统的重要组成部分,其动态变化对于定量评估区域生态环境质量具有重要意义。本文以典型跨境流域——柯西河流域为例,基于2000—2017年MODIS-NDVI时序数据及土地利用数据,运用Mann-Kendall统计检验和Sen's趋势等方法分析该区域植被覆被的时空演变特征,并探讨该变化的土地利用背景。结果表明:(1)柯西河流域植被覆被空间分布差异明显,且NDVI值呈现"双峰"结构;(2)2000—2017年柯西河流域植被覆被整体呈现增加趋势,但存在着一定的空间分异。区域尺度上,中国境内、印度境内和尼泊尔境内植被均呈上升趋势,但变化幅度差异明显,表现为印度>尼泊尔>中国;像元尺度上,植被改善的地区占整个研究区的87.74%,主要分布于中国境内中部地区和尼泊尔境内中、南部地区以及印度境内的部分区域;NDVI趋于降低的区域占整个研究区的12.26%,主要集中于尼泊尔境内的加德满都地区及主要公路沿线和河流沿岸地区;(3)植被变化趋势与地形因子(高程、坡度、坡向)显著相关,其空间分布表现出明显的地形指向性;(4)植被变化显著区域与土地利用变化典型地区高度一致。裸地和水体的转化导致局部植被覆被升高;耕地和林地的转化导致局部地区植被覆被降低。研究结果可为柯西河流域土地利用政策的制定、生态环境的保护与建设、植被恢复及可持续发展提供一定的参考。
  • 汶川地震灾区产业结构调整与土地利用格局的互动关系
    史育凡, 第宝锋, 左齐, 吴绍琳, 段娅楠
    2020, 38(06): 916-925. https://doi.org/10.16089/j.cnki.1008-2786.000567
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    重大自然灾害背景下产业结构调整与土地利用格局的互动关系研究对灾后恢复重建及其产业振兴具有重要指导意义。本研究以汶川地震极重灾区为例,应用灰色关联模型、相关系数分析方法,探究产业结构和土地利用格局的变化特征及二者的互动关系。结果显示:(1)就产业结构而言,与震前相比,研究区三次产业比重变化特点为:第一产业下降、第二产业总体上处于下降趋势、第三产业快速上升。2000—2018年研究区内耕地、草地、林地面积明显减少,未利用地、建设用地及水域面积显著增加,地震后土地利用均质化程度增高明显。汶川地震及其恢复重建对研究区产业结构和土地利用系统的优化与调整起到了积极的促进作用。(2)震后恢复重建规划对主导产业的定位,直接影响区内土地利用格局变化,平原丘陵为主的县级行政区内第二产业的发展对土地利用系统变化的影响最大,山地为主的县级行政区内第三产业对土地利用系统变化的影响最为明显。
  • 植被及坡度对SAR干涉相干性的影响分析
    余祥伟, 薛东剑, 陈凤娇
    2020, 38(06): 926-934. https://doi.org/10.16089/j.cnki.1008-2786.000568
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    相干性是雷达干涉测量的基础,直接影响数据处理的难度和地形提取的精度,其研究对完善InSAR相干性分解模型及改进形变解算方法具有重要意义。本文从分析地表目标对雷达波束的后向散射特征出发,以灰色关联分析及建模分析相结合,重点研究了植被及坡度两个关键去相干源对相干性的影响。以C波段的哨兵1A TOPS模式数据验证了两个因素对干涉测量的限制,在统计分析的基础上,利用灰色关联度探讨了植被、坡度对相干性损失的贡献比例及影响规律,利用采样点建立了植被、坡度与相干性的函数关系,模拟出了三者的经验关系模型并进行了验证。研究发现:(1)植被是高覆被山区SAR影像空间失相干的主导因素,相干性和植被覆盖度之间呈幂函数关系,相关系数为0.5812;(2)相干性随坡度增加平稳衰减,且两者为反比例函数关系,相关系数为0.8027;(3)模型预估两个特征差异区域的相干性与短时间基线影像间的实际相干性接近,平均绝对值误差均低于0.14。本文研究对理解干涉测量条件,完善InSAR相干性估计方法以及指导InSAR数据选取及参数配置具有一定的参考价值。
  • DEM分辨率对坡度算法选择影响的分析
    师动, 朱奇峰, 杨勤科, 龙永清
    2020, 38(06): 935-944. https://doi.org/10.16089/j.cnki.1008-2786.000569
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    坡度是重要的地表形态要素,DEM的分辨率对坡度计算具有十分重要影响。研究DEM分辨率对坡度最优算法选择的影响,对坡度精度评价具有重要意义。本文选取地形复杂的绥德和地形简单的拜泉两个样区,生成10～200 m一系列分辨率的DEM,通过对比坡度计算的误差、坡度的信息熵和坡度衰减,分析Horn(H)算法、Zevenbergen(Z)算法、Evans-Young(EY)算法、Sobel(Sb)算法和Sharpnack(Sp)算法这五种坡度算法随DEM分辨率变化的表现,认识理解分辨率对坡度算法选择的影响。结果表明:(1)根据误差结果,各种分辨率下EY算法均为最优;根据信息熵和坡度衰减(平均值、标准差)结果,各种分辨率下H算法均为最优;(2)DEM分辨率对算法的影响主要表现在其坡度计算结果的差异程度上。在高分辨率时,不同算法得到的坡度结果差异不大;而在低分辨率时坡度结果的差异很大,宜使用推荐的算法;(3)随DEM分辨率降低,五种算法得到的坡度均发生衰减,但衰减程度不同,其中H算法衰减最小。(4)在实际坡度计算时,若重点关注坡度的精度,则优先考虑选用EY算法;若重点关注低分辨率情形下坡度的衰减,则优先考虑选用H算法。研究结果对不同分辨率下坡度算法选择和坡度精度评价均具有十分重要的意义,这还为地学模型提供了更精确的坡度数据。
  • 金沙江奔子栏—巧家河段的主要堰塞湖
    张信宝, 刘彧
    2020, 38(06): 944.
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    <正>金沙江干流展布受控于青藏高原东南缘的地质构造。沿川滇菱形断块西侧金沙江大断裂南流的金沙江,受断块南部楚雄—元谋隆起的阻挡,在石鼓附近折向东流,形成"长江第一湾"。位于金沙江断裂以西的澜沧江和怒江,因未受川滇菱形断块的影响,一直南流经东南亚入海。金沙江奔子栏—巧家河段的堰塞湖,自下游到上游主要有巧家湖、龙街湖、昔格达湖、涛源湖、大具湖、石鼓湖和奔子栏湖等。
  • 丹巴县梅龙沟“6.17”泥石流灾害链调查
    胡凯衡, 张晓鹏, 罗鸿, 刘斌涛, 陈华勇
    2020, 38(06): 945-951. https://doi.org/10.16089/j.cnki.1008-2786.000570
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    2020年6月17日,四川省甘孜州丹巴县半扇门乡梅龙沟暴发大规模泥石流灾害,形成暴雨-泥石流-滑坡-堰塞湖-洪涝灾害链。在前期短历时强降雨激发下,梅龙沟沟道径流沿途铲刮沟道松散堆积物,泥石流冲出量约2.4×10~5 m~3,进入主河约1.3×10~5 m~3,形成堰塞坝;自然溃流后的泥石流坝残体挤压小金川河,迫使河水冲刷掏蚀对岸阿娘寨古滑坡坡脚,引发红梁木包包和烂水湾两处次级滑坡。古滑坡因之局部失稳复活,约6.6×10~6 m~3坡体变形剧烈,坡体整体下挫,表面拉裂缝发育,强变形区边缘裂隙已经贯通,整体处于不稳定状态。分析表明,丹巴县梅龙沟灾害具有典型的灾害链生效应,严重危及上下游。现场监测表明,阿娘寨古滑坡整体滑动可能性大,如失稳后可能形成大规模堰塞湖,危险性极高,应提前防护应对。