过刊目录

  • 2022年, 40卷, 第02期
    刊出日期:2024-06-19
      

  • 全选
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  • 秦帮策, 方维萱, 张建国, 贾润幸, 肖文进
    晋中盆地北部是山西省太原—晋中城市群扩建重点地区,研究该区域景观单元稳定性和区域地壳稳定性对于当地城市群及景观规划具有重要意义。已有研究从活动断裂和地裂缝等地质灾害角度对局部场地安全问题进行了探讨,但关于整体性的景观单元稳定性和区域地壳稳定性定量评价仍较缺乏。本文通过构造岩相学五维一体综合方法,对晋中盆地北部进行了景观单元划分和景观年代物质学研究,从景观异质性及景观演化角度分析了景观单元的稳定性,并且在此基础上进行了构造岩相学视角下的区域地壳稳定性定量评价。结果表明:(1)晋中盆地北部侵蚀性中低山基岩景观区景观单元稳定性相对较高,盆山过渡带景观区及河流湿地水域区景观单元稳定性相对较低。(2)区域地壳相对稳定区面积占比为45%,主要分布在汾河冲积平原区和南东部的侵蚀性中低山基岩景观区,相对不稳定区面积占比为33%,主要分布在盆山过渡带景观区和山前倾斜洪积平原区。(3)区域地壳稳定性决定了景观单元稳定性,景观单元稳定性是区域地壳稳定性的表现之一。本研究可为晋中盆地北部工程场址选择、景观格局优化及区域减灾防灾提供科学参考。
  • 高若允, 杨柳生, 罗清虎, 王雪, 林勇明
    受损生态系统自然恢复过程中的土壤种子库变化规律,可以用来预测植被演替的进度与方向,指导生态系统的恢复与重建。2010年6月福建省南平市特大暴雨诱发大面积滑坡、泥石流等自然灾害,当地林地受损严重。本文选取受损严重的米槠次生阔叶林、毛竹林、杉木林为研究对象,基于野外取样调查和室内试验,分析不同样地(受损样地、自然恢复样地、未受损样地)土壤种子库的萌发动态、数量特征和物种组成。结果显示:(1)土壤种子库的萌发过程包括快速增长、缓慢增长和稳定3个阶段。3种林型土壤种子库平均密度均随土层深度的增加而减少,存在明显的表聚现象。(2)种子库萌发物种以易于传播的菊科和禾本科植物为主,3种林型土壤种子库萌发物种均以多年生和一年生草本占据主要优势。(3)种子库物种多样性指数表现为杉木林优于次生阔叶林,毛竹林多样性指数最低,3种林型Margalef丰富度指数与杉木林Shannon-Wiener多样性指数由大到小依次为未受损样地、自然恢复样地、受损样地。(4)相关性分析表明3种林型土壤种子库密度主要受全氮、全磷、水解氮、有效磷和pH的影响,土壤种子库物种多样性均受到土壤理化性质的影响。以上结果表明洪涝诱发的灾害严重破坏土壤种子库,种子库自然恢复进程较慢且效果较差,后期应通过人工引种本土优势物种、提高土壤养分含量等措施促进灾区土壤种子库恢复,加快受损森林生态系统的恢复和重建进程。本研究可为洪涝灾害致损森林的生态恢复与重建提供理论参考。
  • 刘东兴, 陈欣, 陈留勤, 郭福生, 刘富军
    在丹霞地貌区的陡坡上,常发育迷人的具有蜂巢结构的洞穴群,是重要的自然景观,同时也是很多历史文化得以依存的载体。洞穴风化地貌在全球不同类型岩石中广泛发育,其形成过程研究对理解岩石风化作用具有重要意义,但是由于研究程度差异,对其成因的认识存在分歧。江西省宁都县翠微峰国家森林公园位于中国南方湿润气候区,园区内丹霞陡坡上发育大型蜂窝状洞穴群。本文选择其中3个典型洞穴进行形态测量,利用水分测试仪和回弹仪分别进行原位相对湿度和岩石抗压强度测试,分析丹霞地貌区砾岩陡坡上蜂窝状洞穴的成因。结果表明:(1)研究区形成丹霞地貌的砾岩孔隙度和渗透性较好且含有易溶的钙质成分,为水和盐的运移提供了前提条件;(2)与洞穴边缘相比较,洞穴内壁更加潮湿、岩石回弹值较低,指示洞穴内部微气候有利于水和盐的聚集;(3)洞穴内壁盐结晶增加岩石颗粒间的膨胀力,破坏了砾岩的完整性,造成洞穴内风化更快,导致洞穴不断加深变宽。本研究可以为进一步理解洞穴成因提供实际材料,同时可为园区洞穴景观管理和地学教育提供科学依据。
  • 伍丽华, 康述海, 陈爱玲, 杨秋菊, 曹光球
    地形是影响土壤酸酸类物质含量及微生物结构组成的主要因子之一,研究酚酸物质在不同地形中的变化规律及其与微生物群落结构的关系,有助于更好地揭示不同地形下土壤微生物群落结构变化潜在调控机制。以往研究主要集中于地形对微生物群落结构影响,而关于地形对土壤酚酸物质累积及其微生物群落结构间相互影响的研究鲜有报道。以福建省南平市100 a年生杉木林为研究对象,测定西南坡地、西北坡地、山凹地和山洼地上酚酸物质含量和土壤理化性质,并结合16S和ITS技术分析不同地形中土壤细菌和真菌群落结构的变化规律。结果表明:(1)不同地形土壤酚酸物质含量大小规律总体表现为西北坡地>西南坡地>山凹地>山洼地;随着土层深度加深,酚酸物质含量总体呈下降趋势。(2)西南坡地细菌放线菌纲相对丰度较高,山凹地真菌粪壳菌纲相对丰度较高;随土层深度加深,微生物相对丰度总体上呈降低趋势。(3)高浓度酚酸物质对细菌类浮霉菌纲和α-变形杆菌纲相对丰度起促进作用,而对放线菌纲和β-变形菌纲相对丰度起抑制作用;低浓度酚酸物质条件下真菌类粪壳菌纲和座囊菌纲相对丰度较高,而伞菌纲和定耳银纲相对丰度较低。(4)不同地形条件下,细菌群落结构表现较为分散,而真菌群落结构表现较为集中;土壤总孔隙度、土壤容重、水杨酸戊酯、有机质和阿魏酸对细菌群落影响显著,而全磷对真菌群落影响显著。不同地形导致土壤酚酸物质含量和微生物群落结构发生改变,酚酸物质对微生物具有双重作用,高浓度酚酸物质促进细菌菌类生长,而低浓度则会抑制真菌类生长。研究结果揭示土壤酚酸物质对微生物群落结构的影响,可为实现杉木林的长期生产力维持提供参考。
  • 唐子舒, 王根绪, 胡兆永
    树木蒸腾是森林生态系统水循环的重要组成部分。准确了解植物蒸腾的变化规律及其影响因子,有助于科学掌握和理解植被生理生态过程对气候变化的响应。我国西南山地森林生态系统植被类型丰富,环境条件复杂多变,是气候敏感区和典型生态环境脆弱地带,但已有研究更多关注区域蒸散发计算及光合作用对水分利用的响应规律,缺乏对植物蒸腾变异规律及其影响因子的深入探讨。本研究利用热扩散探针技术,获得贡嘎山峨眉冷杉2017—2018年小(20~40 cm)、中(40~60 cm)、大(60~80 cm)3个径级的树干液流速率,采用相关分析和逐步回归分析量化环境因子对液流速率的影响。结果发现:(1)半小时尺度,液流速率呈单峰曲线变化,且增长快于回落,夜间液流活跃;(2)日尺度,液流速率变化大致呈先增后减的趋势,整体波动幅度与径级大小呈反比;(3)不同时间尺度下,各径级液流速率按大小排列均为:中径级>小径级>大径级;(4)液流主要与气象因子有关,液流速率与水汽压亏缺、空气温度、风速和光合有效辐射呈极显著正相关(p<0.01),与相对湿度呈极显著负相关(p<0.01)。同时,液流受水分条件的影响,干季缺水时,土壤湿度和降雨促进液流蒸腾,湿季水分过多则起抑制作用;(5)日尺度,中、小径级树木比大径级树木更易受环境因素的影响,且分别在干、湿季受影响最大;(6)逐步回归方程中的环境因子数量随时间尺度的增大而减少,且气象因子占主导。研究结果可为预测我国西南亚高山森林生态系统植被水分利用及循环的变化趋势提供数据支撑和理论参考。
  • 李春雨, 刘晶晶, 陈晓清, 李琪敏
    泥石流堆积扇因叠加堆积过程而呈现复杂的地貌演化特征,如主体流路改变、扇体形态偏移等。目前对泥石流叠加堆积过程的研究较少,也未提出定量的形态偏移指标,这为泥石流预防和堆积扇土地利用带来困难。本文以代表性宽级配泥石流堆积物为原型材料,通过水槽实验,模拟不同密度泥石流的叠加堆积及其形态演化。利用3D扫描重建技术,对堆积形态的几何特征及演化过程进行了定量分析。结果表明:(1)泥石流叠加堆积过程可概括为纵向—垂向—横向三个发展阶段;(2)在密度相同的条件下,泥石流的堆积长度随叠加次数增加呈指数型衰减,堆积厚度呈幂次增加并逐渐稳定于一定极限值,堆积宽度随叠加次数增加呈现先增加后减小的趋势;(3)扇体形态偏移度与泥石流性质、运动特征以及堆积区地形之间存在幂函数关系。本研究明确了泥石流叠加堆积的物理过程和演化特征,建立了泥石流扇体形态偏移度的判别公式,为预测泥石流冲淤及致灾范围提供了理论基础,也为泥石流防治工程优化设计提供数据支撑。
  • 赵淑芬, 曾润强, 张宗林, 王鸿, 孟兴民
    黄河上游特殊的地质地貌环境与区域气候,孕育了大型、特大型和巨型滑坡群,频发的地质灾害影响着黄河上游的经济发展和生态保护。InSAR技术可用于地质灾害早期识别、预防地质灾害发生和降低灾害损失,然而针对黄河上游区域的潜在滑坡早期识别及影响因素却鲜有开展。本研究基于2017年2月至2020年12月的SAR影像,运用SBAS-InSAR技术获取黄河上游(龙羊峡至刘家峡段)南北20 km范围内的地表形变速率,结合光学遥感影像和野外调查确定潜在滑坡。研究发现:(1)确定出的355处潜在滑坡,在空间分布上具有集群性,其中85处位于老滑坡上。同时,区内潜在滑坡主要集中于海拔1600~2200 m的河谷阶地和低山丘陵,分布在坡度10°~30°,坡向45°~180°,高差50~200 m的较软弱地层上,受NWW-NW向构造影响强烈。(2)对形变速率和面积较大且直接威胁村庄和道路的席笈滩滑坡和锁子滑坡变形特征的野外调查和原因的分析表明,这两个滑坡均为老滑坡局部复活,目前分别处于稳定蠕滑和波动蠕滑阶段。本研究结果具有较高的准确性和可靠性,可为该段潜在滑坡隐患排查和致灾空间分析提供数据参考,具有重要的科学意义与应用价值。
  • 杨蒙, 钟启明, 单熠博, 梅胜尧
    崩滑堰塞体可采用开挖泄流槽的方式除险。泄流槽的断面型式影响崩滑堰塞体溃决过程。对于不同类型堰塞体开挖何种型式泄流槽尚无定量性认识。本文采用可考虑堰塞湖的水动力条件、堰塞体的形态和结构材料特征的堰塞体溃决过程数学模型,以唐家山、小岗剑和白格堰塞体为例,研究不同的泄流槽断面型式对堰塞体溃决过程的影响。将泄流槽设置成不同的断面形式,对比不同工况下的溃决过程,结果表明:(1)对于堰塞湖库容较大的堰塞体,开挖泄流槽对堰塞体的溃决过程具有重大影响,可明显减轻致灾后果,且随着泄流槽深度的增加,溃口洪峰流量不断降低,峰值流量出现时间逐渐滞后;(2)泄流槽底宽主要影响溃口峰值流量出现时间,泄流槽底宽越大,洪峰流量出现时间越早;(3)泄流槽横断面边坡越陡峭,洪峰流量越大,且峰值流量出现时间越早;(4)泄流槽纵断面底坡的变化对溃决过程的影响较小。另外,由于考虑了颗粒的分布,小岗剑堰塞体即使不开挖泄流槽,在上游水动力条件的作用下不会发生溃决,但仍存在溃决风险。因此,在应急抢险中,可根据当地的实际情况,选择不同的泄流槽断面型式,研究成果可为堰塞体应急排险的决策制定提供参考。
  • 蒋先刚, 刘维明, 文宿菘, 吴朝华
    高能洪水是地球上目前已知最大规模的极端洪水事件,其对全球地貌演化、气候变化等有着深刻的影响。高能洪水重建可以提高对极端洪水事件的认识,进一步探索高山峡谷地貌对于极端洪水事件的响应。然而,针对高海拔山区的高能洪水模型应用仍存在一定局限,无法得到高准确度的重建结果。为了研究雅江中游高能洪水规模,本研究在雅鲁藏布江中游宽谷加查—米林河段发现的代表古高能洪水的17个砾石洲/滩的基础上,采用HEC-RAS模型,结合ArcGIS平台下的HEC-Georas模块重建了古高能洪水洪峰流量;以±35%的变幅对曼宁糙率系数进行了敏感性测试,以保证重建结果的准确性。计算结果表明:(1)17个砾石洲/滩的模拟水位与野外调查所得标志水位能较好吻合,与实测结果相比误差均小于0.1%;(2)雅鲁藏布江中游古高能洪水洪峰水位为3047.09~3373.39 m,洪峰流量为0.2×10~6~1.8×10~6 m~3/s,且最大淹没水深为366 m;(3)当曼宁系数处于±35%的变幅下时,洪峰水位的误差为-0.36%~0.17%,说明该模型对曼宁糙率系数的敏感性较差,采用此方法能够很好地恢复雅鲁藏布江中游古高能洪水洪峰流量。该研究对于充分认识雅鲁藏布江中游的洪水运动规律有重要作用,对于揭示高能洪水在高山峡谷区的特征及其地貌响应具有重要的现实意义。
  • 王茜, 赵筱青, 普军伟, 石小倩
    喀斯特山区作为我国四大脆弱区之一,经济发展相对落后,不合理的土地利用极易诱发和加强喀斯特山区的水土流失和生态恶化,加剧生态脆弱性。目前仍缺乏针对喀斯特地区的较为系统与完善的生态脆弱性评价指标体系,且土地利用变化对生态脆弱性影响的研究也相对较少。本文以云南省文山市为例,构建喀斯特山区生态脆弱性指标体系,运用空间主成分反演生态脆弱性,并采用重心模型和空间自相关分析探讨其空间演变规律,同时使用交叉敏感性系数探讨不同土地利用类型的转移对生态脆弱性的影响。结果表明:(1)2000—2017年文山市土地利用类型以耕地和林地为主,除未利用地、草地、林地面积减少外,其他用地面积增加;(2)2000—2017年文山市生态脆弱性以轻度、中度、重度脆弱为主,整体脆弱性变化较小,但脆弱程度加剧;(3)文山市北部生态脆弱性较高,西部脆弱性较低;且脆弱性重心整体向西北移动,成为脆弱性高-高集聚区,而西部与西南部因生态工程的实施,脆弱性高-高集聚区域面积不断减小,生态状况得以改善,成为脆弱性低-低集聚区;(4)文山市未利用地与建设用地的脆弱性较高;对生态脆弱性最敏感的土地利用变化是水域和草地、水域和未利用地的相互转移,且水域、林地、未利用地等用地类型面积变化对生态脆弱性较敏感。本研究可为进一步识别喀斯特山区不同生态脆弱区及针对不同生态脆弱区采取生态修复模式的研究提供科学依据。
  • 韩用顺, 王文娟, 张东水, 李爱国, 王仁超, 常禹龙
    人口空间化可直观反映人口分布的细节特征,是科学开展区域规划、资源分配、灾害评估等的重要技术。建筑物空置和人口分布区域差异是影响人口精细化空间估算的两个难点。本研究以雅砻江流域为例,提出了一种基于分区和识别真实居住区的人口空间化方法,解决了建筑数据不能反映真实人口居住情况的遥感估计技术难点。根据研究区人口分布和经济发展特征的空间分异性,将雅砻江流域分为高经济高人口密度区、高人口密度区和低人口密度区三个类型区,将建筑数据分别与夜间灯光和植被指数结合,提取真实居住区,建立顾及真实居住和区域差异性的人口空间化模型,生成精细化的雅砻江流域200 m×200 m的人口分布图(YLJ2018)。研究结果表明:(1)以建筑数据为基础,结合珞珈一号夜间灯光数据和植被指数,对真实居住区进行识别与提取,解决了房屋空置问题,避免了大面积相同人口的错分现象;(2)模型的平均相对误差(MRE)为4.51%,各分区的MRE分别为2.23%、4.35%和4%,均优于WorldPop和LandScan数据集,表明该方法能有效提高人口空间化的精度;(3)YLJ2018与WorldPop和LandScan数据集整体上具有相似的人口分布趋势,但在局部上WorldPop和LandScan数据集均存在一定程度的错分现象,而YLJ2018在低人口密度区人口主要分布在道路周边,在高人口密度区和高经济高人口密度区人口集中分布在河流附近,在人口密集区呈现从中心向外围逐渐降低的趋势,其空间化结果更加符合人口分布规律和研究区实际。因此,顾及真实居住和区域差异性的精细人口空间化方法得到的YLJ2018能够更精确地反映雅砻江流域各县(市、区)的真实人口分布情况,可以为该区经济社会发展规划和防灾减灾管理提供依据与参考。
  • 梁志, 师宇, 丁伟宸, 胡非
    山地地形的边界层风场与平坦地形有显著不同,其空间分布具有独特的特征。山地地形下风场的精细测量对气象预报、风能利用和环境保护等相关领域均非常重要。激光雷达因可移动和便捷性在山地地形下广泛使用,但山地复杂的风场状况会降低激光雷达对风速的测量精度。本文选取风速加速显著的山脊地形作为观测场地,评估了激光雷达在山地地形的风速测量误差,提出了基于计算流体力学数值模拟的风速误差评估方法,解释了地形对风速误差的产生机制。结果表明:(1)激光雷达实测的风速误差随着地形变化呈现显著对应的规律变化,地形坡度最大时误差达到最大值,激光雷达对风速有17.8%的低估;(2)不同激光束的结果表明风速低估是由于风场在空间上的差异造成的;(3)数值模拟的评估结果与实际观测结论一致,山地地形造成了风场的空间差异,通过激光雷达的风速反演算法产生计算误差。本文结论可以指导激光雷达在山地地形下的正确使用,对山地地形下激光雷达的风速误差修正有很好的参考价值。