区域尺度地埋管地源热泵与能源地下结构开采浅层地热能评价综述

随着浅层地热能的大规模开发利用,针对地埋管地源热泵和能源地下结构的研究正由单个、单体尺度逐渐转向区域尺度。相较于地埋管地源热泵,能源地下结构占地面积小、成本低,在大规模城市建设及地下空间开发中具有良好的优势。从热物性参数和地下城市热岛效应两方面总结浅层地热能理论潜力现有研究成果,简述浅层地热能的开发形式,重点针对区域尺度地埋管地源热泵与能源地下结构的适应性评价进行系统综述,从适宜性分区、热交换潜力、满足建筑物能源需求效果三方面建立相应的区域尺度能源地下结构评价体系,以我国山东临朐县和德国巴登-符腾堡州地埋管地源热泵及我国南京大学仙林校区能量桩的区域性研究为案例进行深入分析,归纳当前研究中存在的问题,并对区域尺度能源地下结构的下一步研究进行展望。

小区域尺度视角下的丽江市玉河健康特征研究

随着社会发展,工业化、城镇化进程不断加快,河湖生态问题日益突出且呈现更复杂的发展态势,进行河湖健康评价,开展河湖健康问题诊断,针对性地提出河湖生态系统精准治理、生态修复与保护等对策显的尤为迫切.结合丽江市典型河流玉河,以水域岸线状况、水量水质状况、生物状况、社会服务功能等4个准则层为重要抓手,构建11个指标层的河流健康评价体系,将玉河划分为农村段、城镇段、复合段3个小区域尺度进行综合评价,探讨了小区域尺度河流健康评价差异性特征,研究表明:玉河全河段、各分段均处于亚健康状态,玉河农村段、复合段、各城镇段岸线部分指标层、准则层间健康状况差异性显著,主要存在水资源禀赋差,生态流量小,底栖动物少,局部岸线状况较差的问题.

区域尺度蒙古栎种子形态变异及其与环境因子的关系

暖干化背景下,为了解蒙古栎对环境变化的适应能力,在区域尺度上采集14个蒙古栎种群的种子样品,测定并计算其形态指标,探讨了区域尺度上种子形态变异特点及其与环境因子的关系。结果表明,种子长度和宽度在种群间差异极显著,但长宽比差异不显著。种子长度、宽度和百粒重与年降水量、干燥指数间呈极显著正相关,而年均温、海拔、纬度与各形态指标无显著相关关系。种子长宽比随环境改变未发生明显的变化,大致趋于稳定。本研究结果为全球气候变化背景下,掌握蒙古栎对环境变化的适应与响应机制提供了基础。

区域尺度下的传统村落景观安全格局构建与保护策略研究——以云南腾冲为例

传统村落是乡村地区具有代表性的文化景观,构建传统村落景观安全格局是生态文明建设背景下区域尺度传统村落保护及可持续发展的重要途径。综合风景园林、城乡规划、景观生态等学科理论和方法,以文化遗产安全、自然生态安全和休闲游憩适宜为目标,运用GIS空间分析工具和最小累积阻力模型,识别构成要素、建立网络体系,形成区域尺度下传统村落景观安全的一种新研究范式,进而以腾冲市传统村落集中连片区为例展开实证研究。结果表明:1)传统村落景观安全格局包含节点、廊道、环境3个关键要素,并可划分为不同的安全等级;2)通过节点识别、阻力面构建、廊道提取、环境划分、优化与联系等步骤,建立由4级节点、2级廊道和3级环境组成的腾冲传统村落景观安全格局;3)基于获得的景观安全格局,提出对应“村落-廊道-区域”的分级、分区保护策略。以期为中国传统村落集中连片保护提供参考,并为区域性文化遗产及其相关自然和人工环境的保护提出解决方案。

不同区域尺度下生境类型和环境因子对直翅目昆虫多样性的影响

于2019年8月和10月,采用样线调查法对西双版纳直翅目昆虫进行采集,分析不同生境类型以及环境因子对直翅目昆虫多样性及其群落结构的影响。结果表明:共采获直翅目昆虫1 624头,属于21科62属169种。在西双版纳州级尺度上,物种丰富度高于县域尺度。在不同的生境中,在西双版纳州级尺度上,直翅目昆虫的物种丰富度(P<0.05)和Chao-1估计值(P<0.05)存在显著差异,而在县域尺度上,物种丰富度、物种多度和Chao-1估计值没有特定的规律;群落结构相似性的分析显示:在西双版纳州级尺度上,直翅目昆虫群落结构存在极显著差异(P<0.05),在县域尺度上,不存在显著差异;直翅目昆虫物种丰富度和多度不仅受到生境类型(P<0.01)的影响,而且温度、海拔和生境质量对直翅目昆虫物种丰富度和多度均有影响。综上所述,在变动区域尺度上,生境类型和环境因子变化的相互作用能更好地解释对西双版纳直翅目昆虫多样性的影响,而温度、海拔和生境质量是维持直翅目昆虫多样性的重要因素。

飞马无人机在区域尺度三维模型构建及生态环境调查中的应用

区域尺度数字信息及生态环境参数获取存在结构纹理要求细、空间分辨率要求高、参数类别要求多等特点,难以利用卫星遥感等手段实现。本文基于无人机遥感技术方便、快捷、灵活的特点,选择校园作为典型研究区,利用飞马D2000搭载D-MSPC2000多光谱相机和CAM3000航测相机,开展倾斜摄影和多光谱数据获取,在ContextCapture、ENVI、ArcGIS等专业软件的支持下,开展校园三维模型、数字正射影像图、多光谱遥感图绘制,选择典型地物评价数据几何精度,并在定量遥感模型的支持下从植被、水体等角度开展校园生态环境评估。本文对于区域尺度自然资源科学管理和可持续发展具有重要意义。

高放废物处置区域尺度岩体适宜性评价研究

岩体适宜性评价是高放废物处置库选址和设计的重要工作内容,以判断场址岩体是否满足处置库长期包容和隔离核素的功能要求。依据我国的高放废物处置概念和场址条件,提出了QHLW岩体适宜性评价方法,但目前QHLW在场址尺度展开了较为深入的研究,尚未在处置区域尺度、处置巷道及处置坑尺度建立完善系统岩体适宜性评价方法。结合芬兰地下实验室研究和处置库设计经验,建立处置区域尺度岩体适宜性评价准则QP HLW,提出了裂隙带影响、地下水化学条件、岩体渗透特性、岩体强度应力比值以及岩体完整性等评价指标的取值方法,并确定岩体适宜性评价分级标准。随后,利用芬兰高放废物处置ONKALO地下实验室场址数据,测试和验证处置区域尺度岩体适宜性评价准则QP HLW的合理性与可行性。最后以北山地下实验室新场场址为评价对象,开展处置区域尺度岩体适宜性评价,适宜性评价结果表明:新场场址在处置深度400~450 m及550~600 m内岩体完整性高,岩体适宜性程度高,适合布置处置巷道。

不同区域尺度视角的福建省畜禽粪污土地承载风险评估

为探明不同区域尺度下畜禽粪污对农用地土壤和环境造成的潜在污染风险,该文测算了2020年福建省省域、地市域和县域土地最大畜禽承载量和区域标准猪养殖量现状值,构建了区域畜禽粪污土地承载力系数并据此进行风险区划研究。结果表明,在高水平粪肥占总施肥50%的情况下,省域畜禽养殖规模具有较大发展空间;地市域层面,龙岩市出现了环境超载,南平市种养平衡;县域层面,有11个县(市、区)环境超载,6个县(市、区)种养平衡。

区域尺度土壤养分空间变异及其影响因素研究

江苏北部5市土壤表层（0～20cm）全氮含量连云港东北部、淮安南部和盐城西部显著高于其它地区；全磷含量呈现由北到南、自西向东升高的趋势；速效磷含量高值区位于北部的灌云县和南部的金湖县；速效钾含量东部沿海高于其它地区。土壤类型和成土母质对土壤养分产生显著影响：对于土类而言，沼泽土和水稻土养分较高；各成土母质中，湖相沉积物发育的土壤养分含量最高。在研究区1：5万尺度范围内，土壤类型对全氮和全磷的变异起主导作用，而速效磷受成土母质的影响较大，土壤类型和成土母质对速效钾的影响较小，土壤类型和成土母质对全量养分的影响要大于速效养分。

区域尺度农田水盐动态模拟模型—GSWAP

由于土壤和水文气象等因子的空间变异性,区域尺度的农田水盐动态难以应用小尺度一维模型进行模拟。该文将一维农田水文模型(soil-water-atmosphere-plantmodel,SWAP)与ArcInfo进行紧密结合,构建了区域尺度的农田水盐动态模拟模型-GSWAP。该模型利用GIS强大的空间数据分析与处理功能,可高效地进行模型数据的前后处理与分析。模型将研究区划分为多个均质单元进行模拟,并以RS反演的表土含水率和ETa为观测资料,运用遗传算法确定各单元等效土壤水力参数。该文以内蒙河套灌区永联试验区为背景,对GSWAP模型进行了应用分析。结果表明,应用GSWAP模型可高效地进行区域农田水盐动态模拟,实现数据输入输出、可视化显示与空间分析,且永联试验区的模拟结果具有合理性。

我国区域尺度生态系统管理中的几个重要生态学命题

生态系统管理学是研究生态系统管理的理论与实践技术、相关政策和管理策略的综合性应用生态学 .当前 ,综合研究全球或区域尺度生态系统管理模式及其相关的重大科学问题不仅是人类社会可持续发展的迫切需要 ,也是生态系统管理学的重要发展方向和科学任务 .为此 ,本文系统地论述了生态系统的服务功能、可持续性、复杂性和不确定性的综合评价与生态学机制 ,自然资源保护、生态系统健康以及退化生态系统恢复的生态学基础 ,生态系统管理的基础生态学过程 ,生态系统适应性管理的理论与实践 ,生态系统网络研究、监测和成果集成 ,区域尺度生态系统管理的综合性专题研究等一系列重要生态学命题 。

区域尺度绿洲稳定性评价

论文在区域尺度上,探讨了绿洲稳定性的内涵,并以新疆三工河流域绿洲为例,从绿洲所处的地理位置、绿洲与外围荒漠和山地系统之间的相互作用等方面评价了绿洲的区域稳定性。结果表明:①冲洪积扇型绿洲稳定性最高,其次是位于地下水溢出带下方的冲积平原型绿洲,稳定性最差的是湖滨三角洲或散流干三角洲上发育的绿洲;②绿洲的冷岛效应和植被指数可较好地表征绿洲与外围荒漠和山地系统之间的相互作用和评价绿洲的区域稳定性的时间变化。绿洲规模的扩大及绿洲水分和植被的增加将加强绿洲的冷岛效应,提高绿洲的稳定性;归一化差异植被指数增加,表明绿洲内植被覆盖密度增大和植物生物量提高,绿洲的稳定性增强。

区域尺度杉木生物量通用相对生长方程整合分析

对已发表的我国南方不同地点的杉木林生物量数据和方程进行整合分析(Meta-analysis),建立适合大尺度的杉木生物量估算通用相对生长方程。结果表明:通用相对生长方程拟合杉木树干、地上部分和全株生物量数据程度最高(相关系数R2>0.92),根生物量的拟合较好(R2>0.87),叶和枝的拟合较差(R2<0.78)。仅用胸径(D)作为自变量与引入胸径、树高因子(D2、H)相比,拟合的相对生长方程的相关系数相差不大。估算的各组份生物量叠加后,与地上部分和全株树木生物量方程估算值的相容性较好,其相关系数在0.99以上。方程检验结果与发表的全株生物量方程比较表明,整合分析数据拟合的通用相对生长方程能满足估算大尺度杉木地上部分和全株生物量的精度要求,可以用来估算区域杉木林的生物量和碳贮量。

北方区域尺度地下水-包气带硝酸盐分布与变化特征

我国农业生产过程造成的地下水硝酸盐污染问题备受关注,作为硝态氮累积和存储的重要场所和硝酸盐淋失进入地下水的主要通道,包气带土壤中硝酸盐存储分布特征与地下水硝酸盐污染密切相关。本文以北方典型黑土、潮土和褐土区农田为研究对象,建立了北方地下水硝酸盐监测网(东北、华北、西北),通过对不同区域地下水的采样和测定,比较了地下水硝酸盐污染的区域差异,结合历史数据对地下水硝酸盐时空变化进行了分析。进一步选择华北平原作为厚包气带的代表区域,实地取样分析了包气带硝态氮累积存储和分布特征。结果表明:东北黑土区地下水硝酸盐超标率最高,达39.6%;其次为华北潮土区,超标率为19.3%;西北褐土区的地下水硝态氮超标率最低,为14.9%。随时间推移,华北平原区域尺度浅层地下水硝酸盐超标率有增长趋势,2016—2018年403个采样点地下水超标率为18.9%,高于1998年的11.8%。华北平原区域厚包气带硝酸盐存贮总量可达1854万t,粮食种植对区域包气带硝酸盐累积存储的平均贡献率为78.3%;包气带0~6 m是华北平原区硝酸盐存储的主要土层,这部分存储的硝态氮对地下水构成了潜在的威胁。

黄土高原区域尺度土壤干燥化的空间和季节分布特征

为掌握黄土高原土壤干燥化程度的空间分布特征,定量评价雨季前、后土壤干燥化程度,于2013年在黄土高原南北方向布设一条样带(N=86),获取雨季前、后0~5 m剖面土壤含水量。采用地统计学方法分析了土壤干燥化指数的空间分布规律及变异特征。结果表明:在黄土高原地区,土壤干燥化程度存在明显的纬度地带性,且雨季前土壤干燥化指数的空间变异程度高于雨季后;经过雨季降水的补给,土壤干层在一定程度上得到修复,且中部地区的修复效果明显优于南部及北部地区;土壤干燥化指数剖面分布特征在雨季前、后的差异主要表现在浅层0~2.3 m土层,这主要归因于降水对浅层土壤水分的补给。

区域尺度农田N_2O排放量估算研究进展

N2O是重要的温室气体,农田是N2O的重要排放源。排放因子法、试验推断法、统计模型和过程模型是目前估算区域农田N2O排放的主要方法,应用上述方法,各国学者对全球、国家和其它区域尺度的农田N2O排放量进行了估算。结果表明,世界农田N2O排放总量在1.2—4.2 TgN之间,中国农田N2O排放总量在0.063—0.628 TgN之间。与其它方法相比,过程模型的精度更高,未来在区域农田N2O排放估算上会发挥越来越重要的作用。应用过程模型,开展模型功能开发与区域验证、氮沉降、淋溶、径流等间接排放因子研究以及区域减排技术集成与农田减排碳贸易测算是未来区域尺度农田N2O排放估算研究的重点。

区域尺度土壤入渗参数空间变异性规律研究

以在杨凌区进行的土壤入渗试验为基础,利用标定理论、统计学与地统计学相结合的方法研究了Philip入渗公式的标定过程,以及标定因子的空间变异规律。研究结果表明:在研究区域内不同标定因子中αA标定的效果最优,可用αA对入渗曲线进行标定;利用统计学原理计算了不同置信水平和精度要求下入渗测点的合理取样数;采用ArcGIS软件对标定因子αA的空间变异规律进行了分析;建立了可根据易测定的土壤物理参数直接估算αA的土壤转换函数,并通过验证,其结果可较好地解决区域尺度内土壤入渗参数的点面转换问题。

区域尺度下黄土高原土壤全钾含量的空间模拟

为了揭示高原区域地区尺度上土壤全钾的空间异质性及其影响因素,该文采用状态空间方程和传统线性回归模型对该区土壤全钾含量的空间分布进行了模拟,并分析了其与土壤体积质量、黏粒含量、粉粒含量、土壤酸度、降水、气温和海拔高度等因素之间的关系。结果表明,以上变量在30～50km的采样间距下均表现出较好的空间自相关性,其中土壤体积质量、黏粒含量、粉粒含量、降水和气温与土壤全钾之间存在显著的交互相关关系,可用于土壤全钾的状态空间模拟。不同因素组合下的状态空间方程均比使用相同变量的线性回归方程能更好的模拟土壤全钾含量的空间分布。使用土壤体积质量和黏粒含量的双因素状态空间方程模拟效果最好,决定系数R2为0.978,均方根误差(RMSE)为0.049。状态空间模拟在大尺度区域的应用表现出较好的效果,为研究该区其他土壤属性的空间异质性提供了参考。

区域尺度薇甘菊入侵分布的影响因子

以深圳市宝安区为研究区,利用基于2007年IRS卫星影像数据得到的土地利用分类制图以及同年薇甘菊分布调查图、DEM等GIS数据,通过薇甘菊入侵/未入侵地区相关指标的对比性分析及Autologistic回归模型的构建,研究了区域尺度下薇甘菊入侵分布的重要影响因子。结果表明:(1)区域尺度下薇甘菊入侵地区与未入侵地区之间存在显著差异,地形特征及土地利用方式为显著影响因子,群落特征的影响不显著;(2)Autologistic回归模型显示出薇甘菊的入侵分布与其邻域果园密度及水体密度高度相关,模型结果具有较好的拟合精度,可以为薇甘菊入侵扩散重建及近期重点区域的防除决策提供参考依据。

区域尺度侵蚀产沙估算方法研究

区域土壤侵蚀模型是大区域土壤侵蚀普查和水土保持宏观决策的支持工具,土壤侵蚀模型的研发是土壤侵蚀学科的前沿领域。基于DEM将区域划分为规则网格,设计产流、产沙过程的单元模型,包括植被截留、入渗、填洼、流速、携沙能力、径流剥蚀量、泥沙沉积等算法。将月降水当作1次降雨事件,并划分若干时段进行迭代计算,利用GIS空间分析功能完成水沙汇集运算,并在ArcGIS支持下进行计算机程序设计,有效地完成了区域侵蚀产沙量的计算。将模型应用于延河流域得到:1995年7月份平均径流深为35.6 mm,径流系数为0.237,流域出口径流量为2.72亿m3,流域出口输沙量为0.38亿t,流域平均侵蚀模数为4575 t/(km2.月);输出图形空间格局和结构符合实际情况,初步模拟结果令人较满意。