察汗淖尔干涸湖区土壤盐渍化对地下水位响应

土壤盐渍化是产生坝上高原盐尘暴的主要物质来源,干涸湖区土壤盐渍化防控对于京津冀地区空气质量安全具有重要意义。本次研究以坝上高原察汗淖尔干涸湖区为例,探究地下水位埋深和溶解性总固体(total dissolved solids, TDS)与土壤盐渍化的影响,确定土壤盐渍化的地下水位防控阈值,为地表土壤盐渍化治理提供依据。室内实验获取研究区土壤含盐量、沙粒、黏粒百分含量,地下水TDS值,野外调查地下水位埋深,收集研究区蒸发量、降雨量资料,利用皮尔逊相关系数法及协方差矩阵分析选取线性关系较小的影响因素,绘制回归曲线探究土壤含盐量与地下水位埋深之间的关系。研究结果表明,TDS为0~1 000 mg/L、1 000~3 000 mg/L、3 000~6 000 mg/L、6 000~23 000 mg/L及0~23 000 mg/L时,土壤发生盐渍化的阈值分别为4.08、5.47、6.84、7.94、7.37 m;TDS为0~3 000 mg/L时土壤基本不发生盐化。TDS值为3 000~6 000 mg/L、6 000~23 000 mg/L及0~23 000 mg/L时土壤盐化阈值分别为2.05、2.44、1.97 m。本文研究利用回归分析,确定察汗淖尔流域平原区各TDS分区不同盐渍化程度对应的地下水位埋深,可针对性进行地下水位调控。

基于健康与恢复力的生态系统退化风险研究——以坝上高原察汗淖尔流域为例

【研究目的】基于生态系统的健康状况与恢复力,构建湖泊流域生态系统退化风险评估体系,从流域尺度为生态环境保护及可持续发展提供科学依据。【研究方法】以坝上高原察汗淖尔流域为例,创建生态系统健康与恢复力交互风险评估矩阵,建立生态退化风险评估体系,开展察汗淖尔流域生态系统退化风险评估。【研究结果】察汗淖尔流域内91.10%的区域生态健康状态处于良好,6.66%为优秀;流域22.76%的区域生态恢复力等级为1~2级,75.00%处于3~4级。交互评估结果表明流域27.51%的区域为低生态退化风险较状态,70.25%的区域处于中等状态。【结论】察汗淖尔流域生态系统总体较好,但局部地区由于恢复力较差,导致生态退化风险处于中等。本次研究所提出的评估方法可精准划分流域尺度生态退化风险等级,为科学制定精准生态保护与退化控制措施提供决策依据。

基于PCA-BP的地裂缝危险性预测

为了更准确地对地裂缝的危险性进行预测,以苏锡常地区地裂缝为例,构建主成分分析(PCA)-BP神经网络模型。利用主成分分析法五个影响地裂缝危险性的指标进行分析,包括导水系数、地下水位、黏性土层厚度、基岩埋深以及基岩起伏程度。通过线性变换排除这些影响因素之间的相关性,并利用各主成分的贡献率对分析后的主成分进行筛选,得到三个主成分指标。对三个主成分进行全新解释:其中,第一主成分主要反应工程水文地质对地裂缝危险性的影响,第二主成分主要反应基岩起伏程度,第三主成分主要反应基岩埋深情况;利用BP神经网络对地裂缝的危险性进行预测。结果表明,PCA-BP神经网络模型对地裂缝危险性的预测效果相较BP神经网络更与实际吻合。PCA-BP神经网络模型可以作为一种对苏锡常地区地裂缝危险性预测的手段;全面细致地进行了主成分分析与BP神经网络在实际应用时的建模过程与结果分析,为PCA-BP神经网络模型的实际工程应用提供了一个有效参考。

坝上高原察汗淖尔湖泊面积变化及驱动要素分析

在大气变化和人类活动的双重影响下,为定量分析坝上高原典型湖泊察汗淖尔近30年的演变及驱动要素贡献率,通过遥感影像与资料收集,对湖泊面积变化特征及影响因素进行分析,运用多元线性回归法量化驱动湖泊变化的主要因素及其相对贡献率。结果表明:察汗淖尔在过去30年间逐渐萎缩,几乎干涸,变化速率为-0.94 km^(2)/a;温度升高,暴雨次数显著减少,不利于察汗淖尔湖泊水面面积的维持;高额的农业用水量是导致湖泊萎缩的主要原因,各影响因素贡献率大小依次为农业用水量>地下水埋深>降水量>径流量>年均温;农业用水量相关系数为-0.71,贡献率为51.1%,地下水埋深相关系数为-0.67,贡献率为33.3%。大气条件是湖泊变化的重要背景因素,人类活动进一步加剧湖泊变化。