山地学报

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张信宝, 彭韬, 岳跃民

2021, 39(03): 313-315. https://doi.org/10.16089/j.cnki.1008-2786.000597

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简要介绍了水利部新近推出的水土保持率、水土保持率阈值等水土保持评价指标的概念内涵、确定方法;借鉴水土保持治理率评价指标,建议用石漠化治理率作为石漠化治理评价指标,明确石漠化治理率概念内涵和确定方法;提出南方石漠化8个治理区和相关省区的近期和远期石漠化治理率(阈值)目标,准确评价石漠化治理成效,科学推进石漠化综合防治。

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杜松树轮年表记录的192 a阴山地区最低气温变化

周莹, 马龙, 刘廷玺, 黄星, 孙柏林

2021, 39(03): 316-326. https://doi.org/10.16089/j.cnki.1008-2786.000598

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利用树木年轮重建长历史气候因子并揭示其变化规律,可充分弥补现代实测数据的不足。本研究在内蒙古阴山地区采集杜松树种样本,经过运用ARSTAN程序去除生长趋势,采用双权重平均法合成年表,建立了192 a内蒙古阴山地区杜松(Juniperus rigida S.et Z.)树木年轮标准化年表,分析了杜松生长与气候因子变化间的响应关系,重建了年平均最低气温序列。结果表明:(1)三类气温对杜松生长影响均呈显著负相关,其中最低气温尤为显著;(2)相对湿度、降水对杜松径向生长影响相对较弱;(3)192 a以来该地区平均最低气温出现了三次突变和两次停滞,经历了五个偏暖期(1825—1829年、1870—1887年、1894—1918年、1934—1945年、1981—2016年)以及四个偏冷期(1829—1870年、1887—1894年、1918—1934年、1945—1981年),存在2 a、11 a和30 a的变化周期,与ENSO、太阳黑子活动等周期较为接近。本研究丰富了树轮年表库,并为区域长期气候变化以及生态环境问题的应对提供了参考。

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基于InVEST模型的张家口地区水源涵养功能研究

黄菁, 范继辉, 何晓蓉

2021, 39(03): 327-337. https://doi.org/10.16089/j.cnki.1008-2786.000599

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水源涵养是生态系统提供的最重要的功能之一,开展水源涵养功能评价对了解地区水环境、合理发展分区管理有重要意义。张家口作为京津重要的水源地与生态屏障,承担着维护区域经济可持续发展与生态环境质量改善的关键任务,深入探究其水源涵养现状具有现实意义。然而,当前针对张家口实际降雨强度与地表覆被等特征开展的水源涵养功能研究与探讨仍较为缺乏。本文以张家口市为研究对象,采用InVEST月尺度产水模型,估算该区域水源涵养量,分析其时空变化规律,并对不同土地利用类型的水源涵养功能进行评估。结果表明:(1)张家口地区2016年水源涵养平均深度为75.99 mm,水源涵养总量为28.09亿m~3,以地方区县行政区划为评价单元,逐鹿、赤城涵养情况最佳;制约本地区水源涵养功能的最主要因素是降水,包括降水总量以及单次降水强度;(2)不同类型的土地覆盖对于水源涵养的贡献值不同,贡献值最大的为草地,贡献值最小的为未利用地,具体表现为:草地>林地>耕地>建设用地>未利用地;(3)在降雨较少的干旱地区以植被配置作为提高水源涵养水平的主要措施时,需要重点考虑待选植物的生长特性,以耗水要求低、蒸腾作用弱的抗旱树种为最佳,同时应当适度移除地区现有的多耗水树种。本研究成果可为优化张家口区域水源涵养水平、系统科学保护当地水生态提供参考,并可为进一步建设维护京津两大重要城市生态环境作出贡献。

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Meta分析模拟氮沉降对我国北方草地氧化亚氮排放速率的影响

王霞, 杜岩功, 郭小伟

2021, 39(03): 338-345. https://doi.org/10.16089/j.cnki.1008-2786.000600

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氧化亚氮(N_2O)是三大温室气体之一,氮沉降显著提高土壤氮素供给水平,可能会大幅增加草地生态系统N_2O排放速率。北方草地是我国重要的生态安全屏障和畜牧业基地,但目前有关氮沉降对我国北方草地生态系统N_2O排放速率的影响强度及主要调控因素尚不清楚。本研究采用Meta方法,通过对中国北方草地已开展的32个实验结果进行综合分析。结果发现:模拟氮沉降对中国草地生态系统N_2O排放的平均效应值为0.82±0.11 (95%置信区间0.61～1.02),氮沉降极显著地增加了我国草地N_2O排放速率(P<0.001)。不同氮素类型对平均效应值存在显著性影响,顺序依次为硫酸铵、尿素、硝酸钠、硝酸铵、家畜尿液。施用氮素剂量、土壤有机碳含量、气温和海拔对平均效应值均具有显著性影响,氮素剂量和土壤有机质含量可以解释效应值变异的47.31%和45.27%。氮沉降的平均效应值与氮素剂量和气温之间存在极显著正相关关系,而与土壤有机碳和海拔间存在极显著负相关关系。通过对退化草地的恢复治理、提高土壤有机碳含量可大幅降低氮沉降对我国草地生态系统N_2O排放的激发效应。

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泥石流造床运动的实验研究

白艺彤, 宋东日

2021, 39(03): 346-355. https://doi.org/10.16089/j.cnki.1008-2786.000601

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"泥石流铺床现象"常被用来定性地解释黏性泥石流(特指高固相含量)运动的减阻效应。目前,铺床现象对泥石流运动的影响研究仍处于定性阶段,定量化的机理研究非常匮乏。本研究设计了中尺度水槽模型实验,对泥石流铺床作用的动力学过程开展了系统观测。以云南蒋家沟泥石流堆积为材料,配置了40%、50%、55%三种固相浓度对比组;实验观测了泥石流流动过程中运动特征,采集了基底正应力、剪应力、孔隙水压力及流动深度参数。实验结果表明:(1)稀性泥石流运动过程中存在微弱的铺床现象,铺床现象并非独属于黏性泥石流;(2)铺床所形成的残留层不一定是单阵泥石流贡献的,而可能是经连续过程逐步形成的。残留层的厚度随泥石流固相浓度的增加而增加。当后继泥石流流经残留层时,由于残留层的液化状态和较低的基底阻力,后继泥石流的作用力可以透过残留层传递至基底,残留层极易被后继泥石流体裹挟运动;(3)铺床过程显著改变了后继泥石流运动的边界条件,因而铺床作用能够提高泥石流流动速度、流动深度及相应的冲击力,且铺床效应随泥石流固相浓度升高而愈发显著。本研究不仅明确了泥石流造床运动的物理过程,并基于实测参数对铺床过程进行了机理阐述,填充了泥石流铺床研究的实验空白,对深入理解泥石流动力学具有重要意义。

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山洪灾害建筑物脆弱性曲线研究进展

张馨仁, 王瑛, 刘天雪, 陈宇

2021, 39(03): 356-366. https://doi.org/10.16089/j.cnki.1008-2786.000602

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山洪灾害会给受灾区带来巨大的人员伤亡和经济损失。房屋脆弱性分析是山洪风险研究的关键部分,而现有山洪灾害建筑物脆弱性曲线研究在数据来源、脆弱性量化、指标选择和曲线精度等方面仍缺少规范和标准。因此,本研究分别从脆弱性曲线的建立方法和多种致灾强度指标两个角度进行总结,为山洪脆弱性研究前景和中国山洪灾害防治提供参考。主要结论如下:(1)脆弱性曲线数据通常采用灾情调查数据、模型或实验模拟数据,也可以根据已有曲线进行本地化改进,或者提前调查房屋及内部财产高度的系统调查法。(2)致灾强度指标包括水深、流速、冲击压力、沉积深度等,其中水深和沉积深度脆弱性曲线研究相对较多。脆弱性相对一致的是砖混结构类建筑,100%损毁的致灾强度大约为:流速3.8 m·s~(-1),冲击压力44.5 kPa,沉积深度3 m。(3)各类建筑结构的脆弱性排序为:木框架结构>砖混结构>钢混结构。通过对研究现状和存在问题的分析,以及不同结构类型房屋损失状况的归纳,本研究认为未来山洪建筑物脆弱性曲线研究可以开展多源数据、多技术、多曲线的集成和共享,中国在修建山区建筑时应多借鉴其他国家经验,增强房屋的抗洪能力。

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初始含水率对黄土滑坡堰塞坝溃决影响研究

雨德聪, 丁攀, 杨志全, 韩用顺, 廖丽萍

2021, 39(03): 367-377. https://doi.org/10.16089/j.cnki.1008-2786.000603

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黄土区各类地质灾害伴随着极端降雨频繁发生,然而当前针对黄土滑坡堰塞坝溃决机制的相关研究成果较少,尤其是初始含水率、密实度、来水流量等参数对堰塞坝溃决的影响仍缺乏系统研究,其灾害机理尚不清晰。在影响堰塞坝溃决的众多因素中,初始含水率对黄土滑坡堰塞坝的稳定性有着重要影响,本文基于室内模型试验,初步探究了0%～25%含水率对黄土堰塞坝溃决的影响。试验表明:(1)不同初始含水率下的黄土滑坡堰塞坝溃决模式有四种,含水率为0%～18.75%时,堰塞坝溃决模式主要为漫顶溃决;18.75%～21.25%时漫顶溃决与渗漏管涌溃决并存;21.25%～23.75%时溃决模式表现为漫顶溃决与坝体失稳溃决并存;23.75%～25%时表现为坝体失稳溃决。其中漫顶溃决过程具有三个典型阶段:溃口及冲沟发展阶段—溃口扩大阶段—溃口稳定阶段。(2)不同初始含水率下的黄土堰塞坝坝体侵蚀规律为:随着土体初始含水率的逐渐增大,水流对溃口底部的下切作用和溯源侵蚀能力逐渐减弱,牵引侵蚀作用增强。(3)对于漫顶溃决模式,溃决后的溃口宽深比随土体初始含水率的增大,呈现出先增大后减小的趋势,而发生坝体失稳溃决的堰塞坝溃口宽深比无显著规律。该研究成果可以为黄土堰塞坝溃决灾害的防灾减灾提供一定的理论参考。

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川藏线自行车骑乘者感知获益概念模型研究——基于AQAL理论视角

王浩, 李立华, 雷若然

2021, 39(03): 378-388. https://doi.org/10.16089/j.cnki.1008-2786.000604

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川藏线自行车骑乘是一项艰辛耗时的旅行活动,近年来却始终为广大骑乘者所热衷,骑乘者的动机、体验在既有研究中多有探讨,但骑乘者深层次的获益感知仍缺乏系统剖析。为探析骑乘者的感知获益特征与规律,文中基于AQAL模型四象限框架,利用爬虫程序采集47篇318川藏线自行车骑乘网络游记,结合扎根理论和文本分析方法对骑乘者感知获益展开概念模型构建、感知元素提炼与维度关系评价。结果发现:(1)骑乘者感知获益概念模型包含身体获益、心理获益、文化获益和社会获益4个维度及13个子范畴;(2)骑乘者感知获益元素共聚类为4类,"坚持""骑友""信仰""身体"是骑乘者感知印象最为深刻的4大元素,元素与维度呈现一体两面关系;(3)感知获益以个人化、内生性、四元共生性为典型特征,且无论是内在/外在视角还是个体/群体视角下,心理感知获益均较突出,"感受"与4大元素两两共线后构成稳定的"钻石"状语义网络结构。研究初步界定了骑乘者感知获益概念,提取出身体获益和文化获益两个新的非物质感知维度,可对旅游感知研究提供思路启示和可能创见。

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成渝城市群土地利用转型与经济发展的耦合协调性研究

董晓庆, 赵伟

2021, 39(03): 389-402. https://doi.org/10.16089/j.cnki.1008-2786.000605

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随着城镇化、工业化快速推进,成渝城市群土地利用转型与经济发展的矛盾问题日益显现,对二者互动关系与存在问题的探讨,现有研究尚无法给出系统的解答和经验证据。本文以成渝城市群为研究区域,基于1990年、2000年、2010年及2018年四期土地利用现状遥感监测数据,从三生空间角度出发,利用转移概率矩阵、空间分析模型对研究区土地利用转型及其与经济发展的耦合协调性进行研究,揭示了成都城市群和重庆城市群土地利用转型与经济发展的耦合协调关系。结果表明:(1)1990—2018年,研究区转型发展过程中生产用地和生态用地共计分别减少1733.43 km~2和520.12 km~2,生活用地增加2389.30 km~2;(2)土地利用转型最大的是工业生产用地,转型最小的是绿色生态用地,生产用地属于减少型地类,生活用地和生态用地属于增加型地类;(3)邻近"双核"的中小城市耦合协调度大于远城区,"双核"及其广大腹地地区一批中小城市耦合协调建设发展趋势明显,同步型与经济发展滞后型两种类型占据了大部分城市;(4)成都城市群和重庆城市群的土地利用转型与经济发展的耦合协调类型发展趋势大致相似,成都城市群耦合协调水平整体略高于重庆城市群。本研究可为区域国土空间格局优化与经济社会可持续发展提供一定理论和实践参考。

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基于水陆交通可达性分析的多地形省份5A景区区域共享研究——以湖北省为例

张绍山, 刘超, 杨志全

2021, 39(03): 403-414. https://doi.org/10.16089/j.cnki.1008-2786.000606

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可达性是评价区域(或节点)获得发展机会和控制市场能力的有效因素之一,是国内外研究的热点内容。地区交通可达是景区共享的一个重要指标。目前活动空间共享的相关研究主要集中在城市内部或居民区等小尺度空间上,而对于景区这种活动空间需要更大尺度的测算。衡量景区共享水平对于让全体人民更加公平地享有旅游发展成果具有重要意义。本文在共享发展的基础上提出景区共享概念,并基于地形数据和2019年水陆交通网,利用可达性对湖北省5A景区共享水平进行衡量。研究发现:(1)地形是通行时间成本的自然本底值,路网有效降低了通行时间成本,提升了区域共享水平。(2)以"小时圈"为基础划出5个可达分区。其中,高度可达区面积占17.02%,主要分布在江汉平原、南阳盆地;次高可达区面积占42.98%,呈网状结构分布在湖北省大部分地区;中度可达区面积占25.71%,网状结构分布在鄂西山区、破碎形态分布于中部大洪山区、东部丘陵区以及南部平原区;次低可达区面积占9.89%,以破碎形态分布在鄂西山区;低度可达区面积仅占4.40%,呈斑块状分布在鄂西山区。(3)利用人口加权的变异系数衡量景区共享机会的公平性,结果显示处于公平状态的县市有16个、处于比较公平状态的县市有45个、处于不公平状态的县市有42个。县域平均可达时间的变异系数为0.53,县市之间景区共享机会处于不公平状态。本文从居民共享视角为景区布局规划提供方法支撑和案例参考。

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喀斯特槽谷区耕地利用集约度空间分异及影响因素——以贵州省朗溪槽谷为例

祖海琴, 赵翠薇

2021, 39(03): 415-428. https://doi.org/10.16089/j.cnki.1008-2786.000607

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研究耕地集约利用对于解决耕地高效利用问题意义重大。喀斯特槽谷区耕地稀缺、经济发展诉求强烈,从微观尺度以农户视角对地形复杂且经济欠发达的喀斯特地貌区开展耕地集约利用研究较为匮乏。本研究以贵州省郎溪槽谷为例,基于农户调查数据,分别测度耕地利用价值形态和实物形态的集约度并分析其空间分异特征,运用岭回归模型探究不同地貌部位耕地利用集约度的影响因素。结果表明:(1)价值形态的耕地利用集约度空间差异显著,不同地貌部位耕地利用集约度由大到小依次为谷顶、谷底、谷坡。其中,劳动集约度空间分布特征与其一致,资本集约度谷底最大、谷坡最小,谷顶的耕地利用集约度平均值为71 739.85元·ha~(-1),谷底为66 751.78元·ha~(-1),谷坡为25 015.80元·ha~(-1)。(2)实物形态的肥料投入,谷坡最少;有机肥投入比例不断增加。(3)不同地貌部位的耕地利用集约度影响因素存在差异:谷底主要是家庭劳动力平均年龄、家庭总收入、二三产业收入、劳均耕地面积、经济作物播种面积比重、家庭机械拥有台数;谷坡为家庭总收入、劳均耕地面积、家庭机械拥有台数;而谷顶为家庭劳动力平均年龄和离集镇的距离。耕地总面积、农业政策补贴是共同影响因素。研究结论可为优化槽谷区土地利用格局、促进生态和社会经济协调发展提供依据。

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乡村振兴背景下的贵州农业产业空间分异

郑光辉, 蒋涤非, 栾永飞, 姚尧

2021, 39(03): 429-438. https://doi.org/10.16089/j.cnki.1008-2786.000608

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农业产业研究倾向于农业的生产性功能与农业多功能性,评价指标与研究方法都是基于农业生产的服务性功能,缺乏从农业产业空间分异角度,解析区域农业产业空间分布的联系与影响。本文以贵州省乡村振兴"十百千"工程千村为研究对象,采用ArcGIS 10.3与GeoDa软件空间分析方法,结合DEM高程数据,解析贵州省2019年农业产业示范村的空间分布格局及影响因素,分析山地区域的农业产业布局特征,对贵州省山地农业产业示范村的影响因素进行分解,提出山地农业产业发展措施与建议。研究结果表明:(1)农业产业示范村在空间分布上具有显著集聚性特征。示范村集中分布在毕节地区与黔南州以及贵阳市周边等农业县,该区域地势相对平坦,坝区集中连片,自然条件较好。(2)总体核密度形成"多核中心,次中心环绕、梯次布局"的空间分布特征。(3)空间分布上具有显著无标度区间,分形结构复杂且有显著的差异性。(4)农业产业布局在全省的分布上具有不均衡性特征,且有明显的区域差异性。本研究对优化贵州省农业产业布局,调整农业产业结构以及产业振兴具有借鉴意义,结论可为山地农业产业空间规划提供科学支撑。

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不同偏差校正方法对青藏高原地区GPM的应用效果研究

何坤龙, 刘晓辉, 刘蛟, 张越关

2021, 39(03): 439-449. https://doi.org/10.16089/j.cnki.1008-2786.000609

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新一代卫星降水产品GPM在全球降雨观测精度上较TRMM有大幅提升,但在青藏高原地区的精度仍然不理想,而目前遥感降水数据校正缺乏对数据中降水量、雨天频率以及概率分布多重属性的综合考虑。本文根据19个典型站点2014—2017年的日降水数据,在分析GPM降水探测精度的基础上,采用线性缩放法(LS)、局部强度缩放法(LOCI)、Gamma分布映射法以及Gamma和LOCI结合的方法(Gamma-LOCI)对青藏高原GPM数据进行了偏差校正。结果表明:(1)GPM对青藏高原日降水事件探测能力总体上表现出从年降水量较少的西北部洪积平原区以及中部腹地向年降水更丰富的东部山地区和平原区转好的趋势,从日降水强度来看,存在对小雨事件(<2 mm)高估和对大雨事件(>10 mm)低估的现象;(2)经四种方法校正后,GPM与站点观测数据在各百分位点上的整体偏差均有不同程度的降低,Gamma分布映射对降水时间序列的概率分布进行调整,修正了降水量并保留了极值,使其在降水偏丰区域的应用效果优于LS和LOCI;和LOCI结合后同时对降水数据中雨量、雨天频率和时间概率分布校正,其应用效果进一步改善了GPM日降水过程的精度,提高了与站点日降水序列的拟合度和匹配度。研究结果为GPM在青藏高原地区的准确应用提供参考的校正方法,为区域水文模拟、水资源管理研究奠定基础条件。

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2020年9月20日雅西高速姚河坝崩塌调查

张蕴灵, 傅宇浩, 李为乐, 王栋, 潘佩珠

2021, 39(03): 450-460. https://doi.org/10.16089/j.cnki.1008-2786.000610

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近年来中国高速公路建设不断向西部高山峡谷区延伸,地质小灾害导致公路大灾害事件呈现多发趋势。2020年9月20日,四川省石棉县境内雅西高速姚河坝大桥右侧山体发生了体积约1×10~4 m~3的崩塌,砸塌姚河坝大桥右幅两孔桥梁,造成全线交通中断,这是该高速公路运营以来最严重的地质灾害事件。通过多时相历史卫星影像、失稳后航空影像和选线阶段勘察资料的综合分析,初步揭示了该崩塌的基本特征和成灾机制:(1)该崩塌是典型的拉裂式花岗岩崩塌,高陡的临空面、中部凹腔和上部悬臂梁式突出岩体为崩塌孕育提供了有利的地形条件;(2)强风化花岗岩岩性、构造挤压导致岩体破碎,为崩塌的形成提供了有利的地质条件;(3)顺坡向、反坡向和斜切坡向的3组节理裂隙为崩塌的孕育提供了有利的坡体结构条件;(4)高速公路切坡进一步加剧了崩塌的变形;(5)前期降雨是此次崩塌失稳的直接诱发因素。此次崩塌虽然在高速公路选线阶段已经识别,但还是对高速公路造成了危害,主要原因为对崩塌体失稳规模估算偏小且未考虑后期工程开挖切坡的不利影响。残留体和潜在变形区对雅西高速存在较大风险,建议对残留体进行清除并对潜在变形进行工程治理和专业监测。

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