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  • 2021年, 39卷, 第04期
    刊出日期：2024-06-19
      
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  • 雅江河谷中段典型防沙治沙生态工程对沙地持水性能的改良效应
    唐永发, 熊东红, 张宝军, 刘琳
    2021, 39(04): 461-472. https://doi.org/10.16089/j.cnki.1008-2786.000611
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    雅鲁藏布江河谷中段是西藏自治区社会经济文化政治的中心区域,严重风沙灾害对雅江中段区域经济发展构成了直接威胁。雅江河谷实施的一系列防沙治沙生态工程对减轻河谷地区的风沙灾害起到了显著作用。然而,对高寒地区生态工程实施引起的沙地土壤持水性能改良效应仍然缺乏定量认知。本研究选择雅江河谷4种典型植被类型(藏沙蒿、花棒、砂生槐、杨树+砂生槐)生态工程样地及1个活跃沙丘对照样地,开展原位观测与试验研究,测定了 0～30 cm深度土壤基本理化性质和持水性能,分析了土壤持水性能与理化性质的相关性。研究结果表明,4种生态工程对沙地土壤理化性质及持水性能均有一定改良作用:(1)与活跃沙丘相比,生态工程实施驱动表层0～10 cm 土壤颗粒明显细化,粉粒、极细砂含量提高25.75～54.61倍和2.31～5.56倍,中砂、粗砂含量降低55.47%～91.57%和39.73%～90.23%;容重显著降低8.67%～34.00%,总孔隙度、毛管孔隙度提高16.06%～45.46%和8.74%～23.39%;有机质、全氮含量增加17.77～72倍和9.50～32倍;而10～30 cm 土层的上述理化性质仅在杨树+砂生槐样地有显著变化。(2)生态工程实施驱动沙地表层0～10 cm持水性能显著提升,与活跃沙丘相比,表层土壤饱和持水量、毛管持水量和田间持水量分别提高了 28.04%～124.45%、20.09%～88.75%和25.56%～104.80%;而10～30 cm 土层持水能力仅杨树+砂生槐样地有显著提升。(3)相关分析表明,持水性能指标与容重、中砂粒含量极显著负相关,与总孔隙度、毛管孔隙度、粉粒、极细砂、有机质、全氮含量呈极显著正相关(P<0.01)。本研究结果可为雅江河谷防沙治沙生态安全屏障建设成效评估提供基础数据支撑,同时为区域沙地治理工程类型选择提供依据和参考。
  • 全球变暖背景下青藏高原三江源地区植被指数(NDVI)时空变化特征探讨
    李伟霄, 徐军, 姚雅情, 张志才
    2021, 39(04): 473-482. https://doi.org/10.16089/j.cnki.1008-2786.000612
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    深入探讨近期三江源地区植被覆盖度随全球气候变暖的时空变化过程对三江源国家公园与生态文明建设具有重要意义。已有研究从不同视角对三江源地区生态环境变化进行了探讨,但对三江源地区复杂的地理环境以及全球变暖背景下的生态系统变化及其影响研究仍显薄弱,特别是对近期气候变暖对植被覆盖程度变化的影响研究更为缺乏。本文利用NASA官方网站下载的2006—2015年十年的植被NDVI数据产品,分析了三江源地区地表植被十年的时空变化特征及其影响因素。结果显示:(1)三江源地区植被NDVI具有显著的季节变化特征,年变化呈现出波动并且有微弱上升的趋势,三江源地区植被覆盖整体呈现趋好的态势;(2)植被覆盖度的空间变化表现出在三江源地区的东、南部较好、西北部较差的状况;(3)植被覆盖度的趋好变化主要受夏季主导,这和气候变暖、区域降水增加有关,与夏季土壤湿度增大有显著关系,但"整体趋好、局部恶化"的状况仍不容忽视。本研究可为揭示三江源地区植被覆盖度的变化过程与变化规律和生态修复提供科学依据。
  • 若尔盖高寒草甸表层土壤水分特征曲线传递函数研究
    崔俊芳, 邓建波, 刘传栋, 唐翔宇
    2021, 39(04): 483-494. https://doi.org/10.16089/j.cnki.1008-2786.000613
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    土壤水力学性质是土壤水文和流域水文模型模拟的重要参数。通过代表性样点采样分析,建立土壤基本理化指标为自变量的传递函数,是区域尺度土壤水力学参数估算的一种重要方法。受水文气候条件、土壤属性等多要素的影响,现有土壤水力学参数传递函数模型在高寒地区的适用性较为有限。为获得高寒草地准确的土壤水力学参数,本文以青藏高原东缘若尔盖高寒草甸表层土壤(0～20 cm)为研究对象,测定了土壤基本理化性质(有机质含量、容重、颗粒组成等)和土壤水分特征曲线。在van Genuchten (VG)模型参数拟合及Pearson相关分析的基础上,运用多元逐步线性回归分析法,分别构建了VG模型参数估算模型和三组点估算模型。结果显示:(1)采用本研究构建的土壤水力学传递函数所得的估算值与实测数据的相对误差与平均相对误差总体小,准确度高;(2)本文构建的点估算模型拟合效果均较好,在基本理化性质的基础上增加滞留含水量(θ_r)和田间持水量(θ_(330)),均能提高传递函数的估算准确度;(3)对于土壤数据较为缺失的高寒草地区域,以只采用土壤颗粒组成、容重和有机质含量作为自变量构建的传递函数组A更具可行性。该研究为高寒草地土壤水力学参数的估算提供了实用的函数工具,其应用可为高寒草甸土壤水文、生态、水资源管理等研究提供参数支撑。
  • 耕作侵蚀对不同坡度下紫色土侵蚀产沙的影响
    侯宁, 王勇, 赵虎, 张校棱, 梁心蓝
    2021, 39(04): 495-505. https://doi.org/10.16089/j.cnki.1008-2786.000614
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    川中丘陵紫色土在长期耕作侵蚀与水蚀的交互作用下侵蚀严重,在不同地形条件下紫色土耕作侵蚀坡面在二者相互作用的内在机理,以及水力学特征随坡度的变化规律尚不明晰。本文选取四川盆地典型紫色土坡地土壤为研究对象,以10 m~2 土槽坡面坡顶裸露2 m~2母岩代表受耕作侵蚀严重的坡面(TE),以坡顶未发生母岩裸露作为对照坡面(CG),设计5种不同坡度(5°、10°、15°、20°和25°)坡面,在室内人工降雨大厅进行60 min强度为90 mm·h~(-1)的模拟降雨。试验结果表明:(1)当坡度从5°逐渐增加到25°时,TE坡面较CG坡面累计产沙量分别增加了 17.73%、49.91%、83.95%、57.70%、29.56%,在坡度为15°时增长比例最大。(2)TE和CG坡面平均流速和弗劳德数随着坡度增加而增加,阻力系数和雷诺数随着坡度增加而减小。与CG相比,TE坡面的流速、弗劳德数和雷诺数均显著增加,而阻力系数在10°～20°坡面显著减小。(3)在TE和CG坡面上,产沙速率和流速、弗劳德数均呈显著正相关关系,产沙速率和阻力系数呈显著负相关关系,产沙速率与雷诺数相关性不明显,拟合结果表明平均流速可以很好地预测坡面产沙速率和水力学变化趋势。研究显示不同坡度条件下耕作侵蚀均加剧了坡面水蚀的发生,15°可能是耕作-水复合侵蚀坡面产沙的临界坡度。本研究结果不仅丰富了耕作侵蚀对水蚀影响的理论,也为川中丘陵紫色土区土壤侵蚀防治提供了科学依据。
  • 基于F-H方法的漓江流域土地利用冲突识别
    王奥枫, 陈世恒, 韦彦章, 唐湘玲, 代俊峰
    2021, 39(04): 506-514. https://doi.org/10.16089/j.cnki.1008-2786.000615
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    城镇化引发的土地利用冲突问题成为影响区域可持续发展亟待解决的难题。目前尚未建立定量、客观评价土地利用冲突强度的指标体系,也缺乏对区域土地利用冲突研究的深入探讨。以漓江流域为研究区,从"生产-生活-生态"可持续发展的视角出发,基于1995—2020年6期Landsat数据,利用Fraser-Hipel冲突分析方法(FH方法)构建了土地利用冲突判别的策略模型(LUCIS),通过Markov模型模拟预测了研究区2030年土地利用方式下的冲突强度。结果表明:(1)1995—2020年间,流域城镇建设用地增加636.68 km~2,耕地减少245.82 km~2,生态保护用地减少407.76 km~2;(2)漓江流域城镇建设用地与耕地的冲突呈上升状态,到2030年土地利用冲突识别为十分冲突;(3)城镇建设用地与生态保护用地的冲突变化呈现出波动变化趋势,在2010—2015年为不冲突,到2030年二者为较冲突;(4) 1995—2030年间,耕地与生态保护用地由十分冲突变化为较冲突,应根据空间分布、表现形式和冲突程度采取不同的治理策略。本文构建的模型和指标能够在一定程度上反映区域土地利用的冲突情况,为国土空间科学规划和管理提供参考。
  • 蒋家沟泥石流阻力的无量纲参数分析
    苗绿, 马超, 吕立群
    2021, 39(04): 515-523. https://doi.org/10.16089/j.cnki.1008-2786.000616
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    流速作为泥石流防治工程的重要参数之一,泥石流阻力的大小对其计算过程至关重要。但关于泥石流内部应力变化对阻力影响的研究甚少。本文利用东川蒋家沟泥石流观测数据,反算曼宁系数来表达泥石流运动过程中受到的综合阻力,并利用拜格诺数、萨维奇数和摩擦数三个无量纲参数,分析它们和阻力之间的关系。结果表明:粘性和稀性泥石流的拜格诺数和萨维奇数均小于临界值;粘性泥石流摩擦数大于临界值,而稀性泥石流摩擦数小于临界值。因此,颗粒接触摩擦对粘性泥石流运动的贡献程度超过了粘性剪切应力和颗粒碰撞产生的离散应力,粘性剪切应力对稀性泥石流运动的贡献程度超过了颗粒碰撞产生的离散应力和颗粒接触产生的摩擦应力。蒋家沟粘性泥石流和稀性泥石流阻力与拜格诺数、萨维奇数的相关性较弱,与摩擦数关系非常密切,且随着摩擦数的增大综合阻力不断增大。水石流的相对流速随流深的增大而增大,但是粘性泥石流和稀性泥石流的相对流速随流深的增大而减小。本研究结果有望加深对泥石流阻力规律的认识。
  • 中巴喀喇昆仑公路冰湖溃决灾害
    朱颖彦, 李朝月, 杨志全, 廖丽萍, Muhammad Waseem, 罗志刚
    2021, 39(04): 524-538. https://doi.org/10.16089/j.cnki.1008-2786.000617
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    中巴公路穿越的西喀喇昆仑—喜马拉雅地区生存着除极地之外最大的陆地冰川群,是世界上著名的跃动型冰川活动区,发育典型的"冰湖溃决型"冰川。历史上,冰川跃进,堵塞河道(冰川支谷),形成短暂堰塞冰湖,溃坝泄流,形成洪水或泥石流,对中巴公路沿线造成惨重伤亡与财产损失。文献记录表明,1780年以来,大型冰湖溃决事件多起源于印度河上游的新沙勒河谷(Shingshal valley)和希约克河谷上游(Upper Shyok River valley)。近年来,中巴公路沿线水系或冰川河谷,并没有发生流域性规模的冰湖溃决灾害,中小型冰湖溃决事件不是因冰川跃进,更多的是因为升温作用造成的冰舌萎缩涌水、冰湖渗透溃堤,或因冰上湖或冰前湖在冰崩、岩崩等激发因素的直接触发下,形成涌浪翻坝,导致冰湖溃决。本文基于近300年的历史文献,开展了 10多年的持续野外调查工作,采用遥感解译、定点观测与案例分析等研究手段,对中巴公路沿线冰湖溃决灾害的河流背景、灾害历史、冰湖的分类、形成与溃决机制等进行时间梳理和汇总分析。本文将为中巴公路地质灾害的研究提供本底认识,可为区域自然灾害研究提供基础性数据支撑。
  • 基于信息量模型与随机森林模型的崩岗风险对比评估
    管家琳, 黄炎和, 林金石, 蒋芳市, 姚莹莹, 季翔
    2021, 39(04): 539-551. https://doi.org/10.16089/j.cnki.1008-2786.000618
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    崩岗是发生在我国南部地区一种典型的水土流失现象,对其进行风险评估有利于崩岗防控。建立崩岗风险评估体系和崩岗评估模型是崩岗风险评估的基础,而不同的评估模型对崩岗风险的评估结果存在差异。探究不同模型在崩岗风险评估中的应用差异,提高预测精度是目前亟需解决的问题。本研究以福建省安溪县龙门镇小流域为例,根据风险因子与崩岗发生之间的关系选择出主要因子,分别运用信息量模型与随机森林模型对崩岗进行风险评估,对比两种方法的优缺点,进一步探究较优的崩岗风险评估方法。结果表明:(1)信息量模型与随机森林模型均适用于研究区的崩岗发生风险评估,基于随机森林模型对崩岗发生风险的预测精度高于信息量模型(AUC值分别为0.89和0.81),混淆矩阵准确率达到84.09%,且泛化能力较好;(2)高程、地形起伏度、坡度和河网缓冲距离因子是崩岗发生的重要风险因子;(3)2个模型预测的崩岗风险空间分布大致相同,约83%的风险区等级面积趋于一致,且以中、高风险为主。研究结果表明随机森林模型的预测性能总体较信息量模型优,可用于未来崩岗发生的风险评估,为崩岗的防治工作提供参考。
  • 地震重灾区农户灾害风险认知与撤离意愿和搬迁意愿:来自中国四川的证据
    吴姣姣, 邓鑫, 徐定德
    2021, 39(04): 552-562. https://doi.org/10.16089/j.cnki.1008-2786.000619
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    地震给人类的生命和财产安全造成了巨大的威胁和伤害,有效的撤离和合理的搬迁能够保障居民的生命和财产安全。然而,少有研究系统探索居民灾害风险认知和其自发的撤离意愿和搬迁意愿间的相关关系。本研究利用四川省汶川地震和芦山地震重灾区327户农户调查数据,分析农户灾害风险认知、撤离意愿和搬迁意愿特征,构建多元线性回归探究农户灾害风险认知与其撤离意愿和搬迁意愿的相关关系。结果发现:(1)面临地震灾害威胁,农户具有强烈的撤离和搬迁意愿,愿意撤离和愿意搬迁的农户分别占61%和46%,不愿撤离和不愿搬迁的农户各占27%和45%。(2)农户在灾害发生时的撤离意愿和搬迁意愿具有显著性差异。总体来说,灾害发生时对于同一农户而言,其撤离意愿高于搬迁意愿。(3)农户灾害风险认知各维度得分均值为40～90,波动较大。其中,农户对灾害再次发生的可能性认知得分最低,对灾害抵御态度感知得分最高,综合认知得分均值为65.50。(4)农户对灾害越了解,抵御态度越强烈,其撤离意愿越强。农户对灾害抵御态度越强,其搬迁意愿对应提高。本研究从农户自发撤离和搬迁意愿出发,旨在加深对广大地震重灾区农户撤离和搬迁行为决策的理解,进而为区域灾害风险管理相关政策制定提供启示。
  • 武陵山片区生态旅游潜力及其空间异质性研究
    刘庆芳, 王兆峰
    2021, 39(04): 563-575. https://doi.org/10.16089/j.cnki.1008-2786.000620
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    评价欠发达山区的生态旅游潜力并剖析其空间异质性,对于巩固旅游脱贫攻坚成果和促进区域可持续发展具有重要的意义。然而,基于多源数据,从自然生态、旅游发展和社会经济3个维度解读和勾勒跨省交界的欠发达山区的生态旅游潜力空间异质性特征的研究相对较少。因此,本研究融合统计数据、空间属性数据和兴趣点数据(POI),基于环境适应论,从自然生态环境、旅游发展环境和社会经济环境3个维度构建生态旅游潜力评价指标体系,采用层次分析法(AHP)赋予各项指标权重,进而运用GIS空间叠加分析法,对武陵山片区生态旅游潜力进行评估并分析其空间异质性。研究结果表明:(1)武陵山片区生态旅游潜力的整体水平较高,潜力指数为0.19～0.76,相较其它两个维度,武陵山片区生态旅游开发的社会经济环境较差。(2)武陵山片区生态旅游的低潜力区、较低潜力区、较高潜力区和高潜力区分别占片区总面积的13.27%、23.72%、40.19%和22.82%。(3)武陵山片区生态旅游的较高潜力区主要位于重庆分片区和贵州分片区以及湖北分片区的西部地带;高潜力区则镶嵌分布于较高潜力区范围内的4大分片区内。本研究的政策建议对于武陵山片区及其他跨省交界的欠发达山区维护旅游生态安全和实现旅游高质量发展具有重要的实践启示。
  • 武陵山片区县域相对贫困的时空演化与驱动因素
    王永明, 王美霞
    2021, 39(04): 576-586. https://doi.org/10.16089/j.cnki.1008-2786.000621
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    随着中国农村绝对贫困的消除,扶贫主题转向缓解相对贫困。然而目前对集中连片特困区域相对贫困的测度、时空格局演化及驱动因素研究较为薄弱,例如,对县域层面上相对贫困的测度、时空格局的研究相对较少,对贫困空间分异影响因素效应的时间变异性关注有待提升;在影响因素定量识别的模型选择方面,缺少同时控制空间滞后效应和空间误差效应的模型,使得模型估计效果不佳。本文以武陵山片区为研究区,利用FGT指数、贫困距离指数、SARAR模型等揭示了 2001—2018年武陵山片区县域相对贫困的时空演化特征及其驱动因素。结果表明:(1)片区县域相对贫困发生率平均为69.6 %,其变动态势可分为波动、平稳和逐渐下降三个阶段,县域相对贫困的广度较高,相对贫困深度先缓慢增加后缓慢下降,相对贫困强度低且年际变化小;(2)不同等级相对贫困县域的空间分布格局变化特征不同,不同时期内不同贫困等级县域的转移格局也不同;(3)第一产业增加值占GDP 比重、人均财政支出、人均固定资产投资、人均GDP、地形起伏度、空间效应等因素对县域相对贫困空间差异有影响,并且不同因素的影响效应随着时间变迁呈现不同的模式,包括持久模式、"U"型模式、衰减模式等,这些时空变异的因素共同驱动着县域相对贫困时空格局的演变。本研究将丰富已有区域相对贫困研究成果,并为新时期国家乡村振兴实践提供参考。
  • 基于典型地形指标和地貌实体单元的四川省地貌形态自动分类及分区
    曾超
    2021, 39(04): 587-599. https://doi.org/10.16089/j.cnki.1008-2786.000622
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    如何在保证基本地貌单元完整性的前提下,实现基于DEM的平原、丘陵、山地、高原等多种地貌类型界线的自动、准确划定,一直是我国数字地貌研究的技术难题。四川省是我国地貌类型相对最全及地势最为复杂的省份之一,具有地形高差巨大、河流侵蚀切割强烈、山原丘陵广布等特点,开展四川地貌分类和分区,对自然资源开发利用和自然灾害防治等具有重要意义。通过构建河流相对侵蚀基准面,计算了四川省地形起伏度,提出了基于DEM的完整地貌实体单元的提取方法,采用起伏度、海拔高度和坡度等指标对四川省地貌形态类型进行自动划分和区划。结果表明:全省地形起伏度地域分布差异巨大,总体由西北向东南递减,纬度向的起伏度变化较经度向更为剧烈;全省平均起伏高度为560 m,最大4615 m,起伏高度200～2500 m的区域面积最大,约占全省面积的65%。地貌形态类型可分为13类,以山地为主,面积达33.02万km~2,占全省的67.93%;高原次之,占12.21%;丘陵占11.44%;平原占6.09%;台地面积最小,仅占2.33%。本文分类方法和结果更符合传统地貌分类体系和原则,工作效率较人工勾绘有所提升,各级地貌区界线的划定更为精确,结果体现了全省地势和各种地貌类型的空间分布格局。研究成果可为自然资源开发利用和自然灾害防治工作提供基础数据。
  • 滑坡—堰塞湖灾情无人机应急测绘、分析与险情模拟
    刘飞, 朱庆, 丁雨淋, 曾浩炜, 佘金星, 谭荣志
    2021, 39(04): 600-610. https://doi.org/10.16089/j.cnki.1008-2786.000623
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    基于无人机的应急测绘工作以快速提供描述性的静态地图产品为主,难以有效支撑过程复杂、动态变化的滑坡—堰塞湖灾害链精准应急决策指挥需要。本文在回顾无人机应急测绘现状基础上,针对滑坡—堰塞湖灾害链特点,构建了基于无人机应急测绘数据的滑坡—堰塞湖灾情精准分析与险情动态模拟的指标体系和技术路线,并以金沙江白格滑坡—堰塞湖无人机应急测绘保障为例验证了其可行性与适用性。结果表明:(1)本文提出的指标体系系统地反映了滑坡—堰塞湖灾害链特征参数,在定量化灾情分析与险情模拟中具有基础性作用;(2)利用本技术方法成功预测了金沙江白格二次滑坡,模拟了最优开挖路径与开挖方量,提供了堰塞湖应急疏通最优方案;(3)应急测绘亟需向提供更加综合的诊断性和预测性专业化知识服务方向转变,加强与相关专业技术融合,更好服务应急指挥与抢险救灾。