磴口县景观格局AES-LPI-CA模型演化模拟

以内蒙古巴彦淖尔市磴口县为研究区,在LPI-CA-Markov模型的基础上构建AES-LPI-CA模型,利用人工内分泌系统(AES)调整元胞自动机邻域中中心元胞的转移概率,并基于磴口县2000年与2007年景观格局数据对县域2014年景观格局进行模拟,将该模型模拟结果与LPI-CA-Markov模型、CA-Markov模型的模拟结果进行对比,结果显示3种模型模拟结果的KIA(Kappa index of agreement,以2014年实际景观分布为参照)依次为0.823 6、0.785 5、0.768 2,AES-LPI-CA模型显示了较高模拟精度。

林业生态工程建设对磴口县景观格局演变及重心迁移的影响

选取内蒙古巴彦淖尔市磴口县为研究区,以多种景观格局分析方法研究了林业生态工程背景下2000—2014年县域景观格局演变特征,以"包含林业生态工程景观转移数量"与"不包含林业生态工程景观转移数量"2种情形下的景观转移概率为不同规则,利用CA/Markov模型模拟了2021年县域景观格局演化状况,着重分析了2种情形下景观重心迁移特征。结果表明:2000—2014年间县域林地、水体、建筑用地明显增加,沙地明显减少;林地、沙地、建筑用地、水体动态度较高,各景观类型交错地区有较高的景观动态度;水体与林地重心迁向县域西南,沙地向乌兰布和沙漠腹地回退明显。当预测规则中包含林业生态工程引起的转移概率时,预测结果显示,2021年各景观类型将呈现出生态较为和谐的演化趋势,反之景观格局则会出现一定程度的恶化。研究结果表明,林业生态工程对县域生态保护与荒漠化防治具有决定性作用,是生态环境改善的主要原因。

基于SFLA-M-L模型的景观格局优化研究

以内蒙古自治区巴彦淖尔市磴口县为研究区,基于混合蛙跳算法,耦合逻辑回归与马尔可夫模型构建了SFLA-M-L(Shuffled frog leaping algorithm-Markov-logistic regression)模型。利用逻辑回归,综合考虑高程、坡度、地下水埋深、干旱度指数、归一化植被指数与当前景观分布进行了景观适宜性分析;利用Markov模型,构造了县域景观转移概率矩阵。利用景观适宜性指数和景观聚集度指数构造目标函数,以景观转移概率矩阵为景观变异的控制条件,对2016年景观格局分布进行了县域景观格局优化。优化结果中,景观聚集度为96.71%,比2016年景观分布提升了6.43个百分点;景观适宜性指数为96.23%,比2016年景观分布提升了4.18个百分点;不同景观类型间相互转移超出转移概率矩阵控制仅4.66 km^2,确保了优化结果的合理性。

基坑开挖对下方既有地铁隧道的影响分析和监测

随着城市发展和地下空间的开发,越来越多的基坑工程横跨在既有地铁隧道的上方,基坑开挖卸荷将改变下方地铁隧道的应力场,使其产生不均匀的回弹变形和附加应力,从而对其安全稳定构成威胁。结合天津西站交通枢纽工程,研究基坑开挖卸荷对土体物理力学指标的影响,建立了一种卸荷土体特性下的有限元模拟计算方法,并应用"电水平尺"沉降自动监测系统对地铁隧道道床进行监测。研究结果表明,两者数据匹配性较好,能够相互验证,实现了地铁运营期间智能化、信息化监测的目的。

基坑开挖周边沉降控制方法及优化

基坑开挖会造成周边沉降变形,为减少沉降对周边环境的损害,须采取相应措施控制围护结构的变形。某地铁车站深基坑工程,通过模拟计算调整支撑刚度、围护墙体刚度和坑周土体强度等3种不同加固措施条件下基坑开挖引起的土体损失变化,并对不同加固措施进行施工成本分析,选择最经济合理的基坑加固方案。

基于残余应力法的基坑回弹和隧道变形计算理论的修正

随着经济的快速发展和城市快速轨道交通的不断完善,不可避免地产生运营隧道上方基坑开挖工程问题。为了修建天津西站相关运营设施,需要在既有地铁一号线上方大面积开挖基坑就是该项工程中遇到的关键技术难题之一。结合天津西站大型交通枢纽工程地铁1号线上方基坑开挖问题,应用反分析法,通过监测数据反算出适合本工程加固条件的基于残余应力法的基坑回弹和隧道变形公式。此公式可以作为计算基坑开挖回弹量和下卧隧道变形的简便算法,为估算基坑和隧道的变形量提供依据。研究成果对天津的地铁建设有较大指导意义,应用相同的研究思路可对其它地区的类似相关工程提供科学合理的借鉴。

基坑施工对临近高架桥结构影响的测试与计算

基坑开挖对临近桥梁结构的安全性影响,是基坑施工过程中必须密切关注的问题,本文以工程实例为依托,通过对既有桥梁在基坑施工过程中沉降变形量的跟踪监测,运用有限差分法拟合整个施工过程,研究施工的影响范围和规律,为类似项目提供实测和理论依据。

城市地铁基础托换数值分析方法及应用

为适应城市地下工程的复杂施工条件,使数值分析结果能够充分反映地下工程托换结构真实的受力特性,提出了"整体大尺度分析+局部精细化小尺度分析"的数值模拟分析方法。该"整体大尺度+局部小尺度精细化模型"的数值分析。方法极大地提高了计算效率,且在天津文化中心交通枢纽工程地铁Z1线负3层既有柱托换工程实践中得到了检验,取得了良好的效果。

天津地铁1号线某深基坑支护体系稳定性分析

通过选取天津地铁1号线深基坑工程实例,建立支护体系线弹性计算模型和土体本构模型,利用有限元计算方法模拟分析基坑开挖过程中支护体系与周围土体的相互作用关系,分析总结基坑支护结构体刚度、入土深度及支撑轴力的大小对整个支护体系稳定性的影响程度。

区域生态安全格局优化研究进展

区域生态安全格局的最优化是保障区域生态安全的基础,采用模型方法准确地对区域生态安全格局进行分析及优化对于区域生态环境可持续发展有重要意义。区域生态安全格局优化需要多学科的综合、多角度的分析和多种实现手段的结合。一般建立在对不同景观类型、景观的空间格局、景观过程以及功能之间关系深入理解的基础上,首先找到景观格局对过程的影响方式,建立数量关系,其次利用景观生态学的原理集成数学模型,优化土地利用,多层次、多角度、多学科进行区域生态安全格局优化。本文在分析国内外相关研究进展的基础上,对区域生态安全格局的概念发展、研究内容演变、优化方法等进行了总结,在此基础上得出未来区域生态安全格局优化的研究趋势:多模型、多方法、多技术的有机集成;区域生态安全标准量化的探索;公众参与机制及利益协调的管理手段研究。

运营轨道竖向位移自动化监测技术

在既有地铁隧洞上方进行基坑施工,开挖过程带来的土体回弹会引起下方构筑体的变形,从而影响地铁运营安全。以天津西站基坑施工为例,讨论带状轨道变形的自动化监测方法。

基于复杂网络分析法的空间生态网络结构研究

以荒漠绿洲区典型县域磴口县为研究区,将复杂网络分析方法中的点格局分析方法、网络骨架的提取算法和空间结构鲁棒性指标根据实际空间生态网络的特点进行改造,对研究区的空间复杂生态网络的结构进行分析。研究结果表明:7种类型的生态源地节点在较小尺度下均呈现聚集的空间分布格局,随着尺度的增大,逐渐呈现随机分布,最后呈现均匀分布,这种分布特征保证了小尺度和大尺度上生态网络的稳定。水网廊道的密度范围为0~1.46,路网廊道的密度范围为0~2.27,改造Kruskal算法识别出的骨架廊道符合实际情况。现状生态网络初始的连接鲁棒性仅为0.73,优化后生态网络的连接鲁棒性达到1。经过生态节点布局优化后的生态网络节点和边的抗打击破坏能力、恢复能力增强。

基于数据同化的地下水埋深插值研究

以西北干旱区典型县域磴口县为研究区,以2015年8月份40个地下水采样点的样品数据为基础,引入集合卡尔曼滤波(En KF)数据同化将其优化作为主变量,以蒸散发量反演结果以及归一化植被指数(NDVI)数据为协变量,进行协同克里金插值,同时与未采用同化的协同克里金插值结果以及经同化采用普通克里金插值结果进行交叉验证。结果表明:三者在较大空间尺度上对地下水埋深空间分布趋势的模拟基本一致,南部沙漠地区整体较高,在空间分布上表现为明显的地理规律性。同化后的数据进行协同克里金插值的结果改善最显著,平均误差、均方根误差、平均标准误差均优于未同化插值结果,其中平均误差仅为0.270 5 m。与普通克里金插值方法相比,协同克里金插值考虑蒸散发与NDVI的协同作用,精度明显提高,平均误差减小0.409 7 m,均方根误差减小0.078 4 m,平均标准误差减小1.016 7 m。

基于EnKF-MCRP模型的生态用地扩张模拟研究

以生态脆弱区典型县域磴口县为研究区,基于2002、2007、2012、2015年4期遥感影像解译数据,将数据同化技术引入生态源地的变化模拟中,考虑生态障碍和生态阻力构建En KF-MCRP模型,进行磴口县生态用地的变化模拟。结果表明,引入数据同化技术的En KF-CA/Markov模型的模拟总精度达到82.4%,数据同化能够减少误差的积累。根据扩展能力磴口县生态源地共分为5个等级,其中3、4、5级生态源地的空间布局形成东北-西南、西北-西南的沙漠化防护格局。引入生态源地变化的En KF-MCRP模型的生态用地扩张模拟精度最高,生态用地面积与空间布局最接近实际情况,方差达到0.4。此研究可为当前以及未来的生态用地规划和管理提供科学根据。

深基坑开挖对邻近桥桩的影响机制及控制措施研究

以天津地铁二号线红星路站工程为依托,采用弹塑性有限差分方法,构建模拟基坑开挖过程的数值模型,通过将土体、桥桩及地连墙变形的计算结果与实测数据进行对比分析,验证该数值模型的可靠性,基于该数值模型,研究深基坑开挖对邻近桥桩的作用机制,分析基坑围护结构刚度、钢支撑刚度和土体强度对控制土体变形的作用,提出控制深基坑开挖对邻近桥桩影响的3种行之有效的工程措施。

天津地区地铁深基坑施工安全控制标准研究

软土地区的深基坑施工中,确定合理的基坑安全的控制标准至关重要。由于不可能通过现场的全比尺试验确定这一控制标准,为此以大量的工程实测数据为基础,准确确定模拟基坑施工过程的有限元分析模型和计算参数。通过数值模拟方法,实现对基坑破坏过程的研究。分别计算当基坑即将发生整体稳定破坏时,支护结构变形量与地表最大沉降量和坑深的比值,确定适合于天津地区地铁深基坑施工安全的控制标准。

基于BCBS模型的生态节点布局优化

以生态脆弱区典型县域磴口县为研究区,基于2015年遥感影像解译数据,构建MCR-P模型提取县域尺度生态源地、廊道和节点,将Voronoi图模型引入到生态节点布局研究中,构建泰森盲区形心优化模型(BCBS模型),进行生态节点布局优化。结果表明,磴口县共能提取出391块生态源地节点和667个潜在生态节点,其中需优化节点182个。优化后生态节点的覆盖率达到87.79%,较现状生态节点覆盖率提升了22.56%。节点分布均匀性降低至0.397 8,节点空间分布更加均匀。优化后节点构成的泰森多边形盲区的面积减小了48 446 hm2,且节点覆盖圆空间结构连片化,优化后生态网络结构更为稳定。

基于改进力导向模型的生态节点布局优化

在西北干旱半干旱生态脆弱区,构建生态网络可以连接破碎的生境斑块,提高景观之间的连通性。而生态节点的布局优化能够降低能量损耗,增加稳定性,对维持区域生态环境安全稳定具有重要意义。以生态脆弱区典型县域磴口县为研究区,在现有生态网络基础上,改进了H&V算法的力导向(force-directed)模型,通过优化生态节点的布局对生态网络进行优化。研究结果表明,在磴口县选取的局部研究区内,与H&V算法相比,改进force-directed模型优化的生态节点布局覆盖率达到90.79%,提升了4.08个百分点;平均聚类系数升高至0.071,是未改进H&V算法的1.4倍;分布均匀度降低至2.629,比未改进H&V算法降低了0.629。通过模型优化使得网络结构清晰、生态节点布局均匀,节点覆盖率更高,表明优化后生态网络结构更为稳定。

磴口县生态网络多情景模拟研究

复杂生态网络是近年来区域生态环境可持续研究的热点。以2016年磴口县的遥感影像数据、DEM数据等为研究素材,提出生态库伦力的概念并基于力导向算法构建生态网络多情景模拟模型,结合最小累积阻力面模型设置多个情景模式对磴口县现状生态网络的演化进行研究。研究结果表明:随着(1.0,0)模式到(0,1.0)模式的转换,生态源地斑块栅格逐渐消失,骨架廊道逐渐出现断裂;在(0,1.0)模式下生态网络遭到极大破坏,现状条件下若进行大规模土地经济开发会对生态网络造成极大的破坏;但在(0.9,0.1)模式下,虽沙漠边缘处出现破坏,但是在样圆内部生态网络却出现扩张,在现有自然资源的约束下,磴口县仍有发展经济的空间,但空间不大。本研究所提出的多情景模拟模型适用于生态网络的演化分析。

近19年江苏海岸带地区土地利用变化特征

海岸带地区因其拥有丰富的水土资源成为人类生产活动最为集中的区域之一,然而近几十年来,由于人类强烈的开发利用活动导致海岸带地区土地利用类型发生显著改变。从时间序列上选取1995年、2002年、2009年、2013年四期遥感影像数据,借助RS和GIS技术对近19a江苏海岸带地区土地利用变化及其服务功能价值开展研究,以期为当地土地资源的合理开发利用、土地利用结构调整以及实现人地的和谐统一提供参考依据。结果表明:(1)从土地利用类型构成来看,耕地是江苏海岸带地区最为主要的土地利用类型,其次为人工塘,而林地、草地和滩地面积相对较小;(2)从土地利用类型面积变化趋势来看,研究区土地利用类型变化集中体现为耕地、水体、滩涂的减少和建设用地、人工塘面积的增加;(3)从土地利用类型转移来看,各研究时段土地利用类型转移有所不同,总体来看,耕地、建设用地、人工塘三种土地利用类型间的转移更为普遍与频繁,相互转移量大;水体主要与滩涂发生相互转换;而耕地则是林地与草地的主要转移目标和来源;(4)近19a来,江苏海岸带地区生态系统服务总价值逐渐减少,且减少速率明显加快。