基于多源遥感数据的耕地生态系统稳定性评价——以汾河流域为例

从汾河流域耕地外源胁迫视角出发,基于多源遥感数据获取土壤侵蚀、沙化、盐渍化、污染、遥感生态指数和植被生产力等监测指标.构建胁迫—抵抗—响应框架下动态稳定性评价模型,分析耕地生态系统稳定性的时空演变特征.运用两维图论聚类对耕地进行分区,并提出相应调控措施.结果显示:(1)2011~2021年,晋中盆地及其东北部所属的部分县区受土壤污染、盐渍化程度加重的影响较大,外源胁迫值略微上升,其他地区则以外源胁迫值降低为主,占耕地总面积的91.66%;抵抗值上升明显,98.69%的耕地处于上升状态,在空间格局上基本形成以晋中盆地和临汾盆地为双核心的增长区;83.13%的耕地处于响应值上升状态,下降区则集中在晋中盆地及东北部.(2)耕地生态系统稳定性总体明显上升,99.06%的耕地处于稳定性增加状态,晋中盆地以稳定性略微上升为主,下游临汾盆地及河谷地区则以显著上升为主,区域之间的稳定性差异逐渐缩小,核心原因是生态环境质量的提高.(3)基于稳定性及其内涵指标,将研究区划分为黄土丘陵—核心治理区、晋中盆地—都市农业区、灵霍山峡—生态保障区、临汾盆地—保育缓冲区和河谷平原—稳产增产区,据此提出差异化的耕地保护管理措施.研究结果可为提升耕地生态系统稳定性提供科学依据.

黄土高原陆地生态系统碳储量的时间演进与空间分异特征

[目的]揭示土地利用变化导致黄土高原陆地生态系统碳储量的时间变化及空间分异,为维护区域生态安全和土地管理提供理论指导。[方法]运用GIS、统计模型和地理探测器等方法,探究了1985—2019年黄土高原因LUCC引起的陆地生态系统碳储量的变化及空间分异的影响因素。[结果](1)1985—2019年黄土高原耕地减少277.14万hm^(2),林地、草地和建设用地分别增加167.97万hm^(2),119.35万hm^(2),128.47万hm^(2),其他土地减少143.75万hm^(2)。(2)1985—2019年黄土高原陆地生态系统碳储量共增加5225.51万t,2002年后,随着还林还草等生态工程的进一步推进,碳储量增幅明显,尤其是植被碳储量。(3)1985—2002年黄土高原陆地生态系统碳储量变化热点区域主要集中在陕西、山西、宁夏和内蒙古的部分地市;冷点区域主要集中在河南、山西、甘肃的部分地市;2002—2019年热点区域主要集中在陕西、甘肃、内蒙古和山西的部分地市;冷点区域主要集中在陕西、河南、山西、内蒙古和宁夏的部分地市。(4)黄土高原陆地生态系统碳储量空间格局受自然和人类活动的综合影响,年NDVI、实际蒸发量、人类活动强度、年降水量、坡度和高程是主要影响因子,且自然因子和人为因子组合交互作用高于单类型因子之间的组合。[结论]以退耕还林还草为主的生态工程所引起的林、草地面积增加使得黄土高原陆地生态系统碳储量不断增加。在保证粮食安全的前提下,科学制定差异化的生态治理方案,强化推进研究区生态工程建设,限制建设用地扩张,有利于提高区域碳储量。

黏弹剂调剖在姬塬油田侏罗系油藏中的应用

姬塬油田侏罗系油藏位于鄂尔多斯盆地中西部,属于低渗透砂岩油藏,油藏油水运移以孔隙型渗流为主。进入开发中后期,油井水淹现象严重。姬塬油田先后应用“交联聚合物冻胶+体膨颗粒”、“PEG单相凝胶调驱剂”、“纳米级微球”等调剖体系对侏罗系油藏注水井开展调剖,虽然在降低油藏递减、控制含水率上升幅度等方面取得了一定效果,但对于水淹井降含水率方面效果不明显。近年来,姬塬油田通过开展侏罗系油藏油井水淹机理研究,优化调剖体系,筛选了一种新型黏弹剂进行调剖,室内评价及现场实施均证明该黏弹剂性能可靠。2021—2022年,通过在姬塬油田56个侏罗系油藏水淹井组采用黏弹剂调剖后,井组月度递减率由2.59%下降至1.01%,月度含水率上升幅度由0.61%下降至0.08%。同时,大部分水淹井含水率下降明显,平均有效期内单井组增油达226 t。按照油价45美元/桶计算,投入产出比1.00∶2.11,实施效益较好。

我国植被覆盖变化的城乡差异及生态安全评估体系研究

文章利用Dagum基尼系数公式和相关模型,探讨了当前国内植被覆盖变化中形成的城乡差异,并对当前国内生态安全评估体系予以深入分析。结果表明,植被覆盖差异在当前国内各地区间逐步减小,但东部地区形成的内部差异逐步提升,其他地区的内部差异整体处于减小趋势。我国各地区间在发展过程中差距逐步增加,区域呈现出减少或未形成差异发展态势。城乡差异化进程对植被覆盖生态安全效应检验表明,城乡差异化质量给植被覆盖生态安全效应带来显著的正向推进影响,在城乡发展过程中能有效促进植被覆盖生态安全效应。结合分析提出提升植被覆盖水平的策略,其中涉及发挥城乡集群的集聚效应,促进植被覆盖均衡发展等。

基于粒子群算法的复杂山区铁路土方调配与取弃土场选址协同优化

复杂山区铁路线路土方调配及取弃土场选址对铁路项目的成本、工期、安全性、环境影响程度等产生长久深远影响,二者之间存在着复杂关联耦合关系。然而,既有方法忽略了上述联系,难以实现铁路线路土方调配与取弃土场选址协同优化。对于复杂山区铁路线路,构建了融合调配段落划分点、土方调配量、取弃土场的统一自变量集合,考虑了土方调配、取弃土场选址复杂约束,以土方调配成本、取弃土场建设成本及便道建设成本的综合费用为目标函数,集成综合基础信息子系统、土方调配优化子系统与取弃土场选址优化子系统,建立了土方调配与取弃土场选址的协同优化模型。为求解此协同优化模型,提出一种基于粒子群算法的累进求解策略。首先根据线路划分土方调配段落,进入土方调配优化子系统求得土方调配解,借助移动窗口法构建取弃土场备选池,进入取弃土场选址优化子系统求得取弃土场址解;其次,基于粒子群算法通过更新线路土方调配段落划分来累进迭代寻求最优解。以某复杂山区铁路为例,对铁路线路土方调配及取弃土场选址协同优化模型进行案例验证,与人工方案相比,最终机选最优方案可节省13.77%的综合费用。测试结果表明本方法的有效性,可提高铁路土方调配与取弃土场选址求解效率,为设计人员提供参考。

黄河流域碳排放的时空分布及影响因素研究

基于长时间序列的夜间灯光数据估算2000—2019年黄河流域市域的碳排放,探究了碳排放的时空分布及影响因素。结果显示:(1)2000—2019年黄河流域碳排放量不断增加,但增速有所减缓。高值区、中高值区主要分布在山西、山东、晋陕蒙交界区和一些省会城市及其周边地区。低值区、中低值区主要分布在青海、甘肃和四川等地。(2)从时间变化趋势来看,7个地级市属于迅猛增长型,15个地级市属于较快增长型,55个地级市属于中速增长型,38个地级市属于缓慢增长型。(3)黄河流域碳排放呈现出空间集聚的特点,但随时间有所减弱。高-高集聚区主要分布在山东大部分地级市和山西南部,范围呈缩小趋势。低-低集聚区主要分布在甘肃、青海、四川等地。(4)3个具有显著影响(p<0.01)的因素解释能力由强到弱依次是国内生产总值(GDP)、第二产业占GDP比例和年末常住人口,它们的交互作用解释能力更强。基于以上结果提出如下建议:山东、山西、晋陕蒙交界区作为黄河流域碳减排的重点区域;建立区域协作机制;引导GDP绿色增长。

生态安全格局时空演变分析--以太原城市群为例

以太原城市群为例,利用形态学空间格局分析(MSPA)探究2000年、2010年和2020年生态源地的变化情况,并利用电路理论识别生态廊道、生态夹点和生态屏障点,从而构建区域生态安全格局,明晰生态安全格局的演化趋势,识别生态修复的重点区域,并制定了针对性的修复措施.研究表明,随着时间的推移,研究区生态源地面积由2000年3083.38km^(2)增长至2020年3144.17km^(2),但空间分布不均,呈西部多、中东部少的空间格局.受生态源地增加的影响,区域内生态廊道数量由2000年69条增长至2020年90条,景观连通性增强.其中,西部生态廊道数量多且以短距离为主,而东西部生态廊道长度长、阻力大.研究期间,生态夹点面积整体呈增加趋势,由2000年的47.64km^(2)增加至2010年的97.98km^(2),2020减少至83.77km^(2);障碍点面积呈减少趋势,由2000年的451.78km^(2)减少2020年395.95km^(2),这类区域应作为生态保护和修复的重点区域.本研究可为区域生态修复和景观规划提供参考.

采矿活动和气候变化对煤矿区生态环境损失的影响

系统评价煤矿区生态环境损失驱动因素的相对作用力,对矿区土地资源配置和生态环境治理具有重要指导作用。该文从生态学的角度,以徐州矿区为例,选择植被净初级生产力作为统一气候变化和采矿活动对矿区生态环境损失的衡量指标,通过该指标实现气候变化和采矿活动对矿区生态环境损失的可比性。研究结果表明:1)矿区植被净初级生产力NPP变化是气候因素和采矿因素综合作用的结果,气候变化对NPP的影响范围为0.111～3.333g/(m2·月)(以每月每平方米植被生产的C计)之间,采矿活动对NPP影响的范围为90.525～107.892g/(m2·月),采矿活动对NPP的影响大于气候变化对NPP的影响,NPP变化对采矿活动具有敏感性。2)气候变化推动NPP是向正向发展,采矿活动推动NPP向负向发展。1987-1998年采矿活动是推动NPP变化的主导因素,1998-2005年气候变化是推动NPP变化的主导因素,2005-2008年采矿活动成为推动NPP变化的主导因素,同时,随着采矿活动的加剧,采矿活动对NPP推动变成主导因素,并且推动NPP向负向发展的比例在增大。3)在采矿活动破坏区内,采矿活动对矿区生态环境的影响具有主导作用,主要表现为耕地NPP的大幅下降,通过土地复垦措施增加林地的NPP,可改变矿区生态环境的发展方向;在采矿活动的影响区内,气候变化对生态环境的影响具有主导作用。

农地流转影响因素:基于农户层面的实证研究——以江苏省为例

本文以理论分析和计量分析相结合。研究农户的农地流转行为。建议从推进农业适度规模经营、发展非农产业、加大农村教育投入等方面促进农地流转市场发展。

基于GIS与分区Kriging的采煤沉陷区土壤有机碳含量空间预测

中国煤炭产量占世界煤炭总产量的46.9%,年塌陷的耕地面积约为200 km^2,对农田土壤有机碳库扰动十分剧烈。由于农田的土壤有机碳库是减少陆地生态系统碳排放的最大潜在因素,中国以及世界上的其他煤炭开采大国必须更好地对煤炭开采区的土壤有机碳库进行科学管理,这也是煤炭低碳开采的重要途径。而预测精度好的煤炭开采沉陷区土壤有机碳含量空间预测方法是科学管理煤炭开采沉陷区土壤有机碳库的前提。该文以徐州九里煤炭开采沉陷区作为研究区,通过普通Kriging插值法和以结合沉陷积水情况为辅助变量的分区Kriging插值法这2种方法来对研究区的土壤有机碳含量进行了空间预测,并通过比较验证样点的预测值与实测值来对比2种方法的预测精度,确定每种方法的可行性。研究发现,结合区域内部积水情况来进行的分区Kriging插值法求得到的预测值与实测值的相关系数为0.7564,远高于直接进行Kriging插值得到的预测值与实测值的相关系数0.5086,并且两者的均方根误差分别为0.35和0.55,说明前者的预测精度更高。因此结合沉陷积水情况的分区Kriging插值模式是更适宜煤炭开采沉陷区土壤有机碳含量的空间预测模型。

汶川地震受损农用地整理技术

该文以汶川为例探寻地震受损农用地整理的思路和方法。通过文献分析法、系统分析和比较研究法,得到如下研究成果:给出了地震受损农用地的定义,依据地震受损农地现场调查资料,分析汶川地震农用地受损特点、农用地受损原因,提出了适合于汶川地震灾区农用地的整理方案,并对地震受损农用地整理方案中遇到的一些关键性技术问题进行了阐述。

工作面开采沉陷对农田土壤和植被碳库扰动预评价

为了明确煤田工作面开采沉陷对农田土壤和植被碳库的扰动影响,分别选取了开采沉陷坡面样区和未受开采沉陷影响对照区,在对沉陷样区坡度进行预测的基础上,运用DNDC模型模拟了实验区2013—2015年的农田土壤有机碳储量和植被NPP,并对模拟结果进行分析,同时,对DNDC模型在本研究区的适宜性进行了验证。研究结果显示:(1)在煤田工作面开采沉陷影响下,农田土壤和植被碳库有显著的失碳效应,且随煤田工作面开采工作的持续,其碳损失量越大。(2)在开采沉陷区,坡度的升高是农田土壤和植被碳库储量发生明显变化的主要原因。(3)通过精度评价发现DNDC模型可准确模拟煤田开采沉陷区农田生态系统碳循环过程,基于DNDC模型的煤田开采沉陷下农田土壤和植被碳库扰动预评价精度整体上较好。

煤矿区生态储存估算及其对土地利用的综合响应评价

为对煤矿区生态储存估算及其对土地利用的综合响应进行评价,以山西省位于长河流域的晋煤集团11个集中连片煤矿区为例,在生态服务功能理论的基础上,通过收集研究区10a的土地利用类型以及矿区与非矿区的相关数据,分析各类土地利用类型的面积、分布和变化方向,并建立评价指标体系以估计不同时期的生态储存,进而得出煤矿区基于煤炭开采的生态储存的响应。研究结果:研究区整体的生态储存呈下降趋势,除了天安圣华,其他煤矿区的生态都出现不同程度的退化,且矿区的退化速度远高于非矿区;12个区域中(11个煤矿区和1个非煤矿区)有一半以上区域的生态储存等级为第3级,研究区11个煤矿区的生态储存能力普遍较高,生态改善的可能性较大,可为煤矿区生态保护规划以及相应的管理提供基础数据和应用借鉴。

煤炭开采对“矿-农”复合区农田质量影响评价

农田质量的内涵应包括本底质量、经济质量和生态环境质量3部分。煤炭开采导致农田严重受损,科学合理评价煤炭开采对矿-农复合区农田质量的影响,对制定区域土地复垦规划和综合整治有着重要的意义。以山西省泽州县长河流域为研究区,该研究首先建立了煤炭开采沉陷区农田质量评价的指标体系,选取农田自然质量、农业生产条件、区位条件、农田环境条件来表征农田质量,对并依据这些指标进行空间可视化,利用多因素加权求和的方法对农田质量进行综合评价。研究结果表明:与煤炭开采非扰动区相比,位于煤矿区井田边界内的农田自然质量、农业生产条件、区位条件、农田生态环境条件评价分值均较低;煤矿井田边界范围内的农田质量(平均值为0.37)低于非矿区农田(平均值为0.55)。应结合煤炭开采扰动影响区农田质量区域分布特点,制定科学合理的矿-农复合区土地复垦规划和土地综合整治方案。

山西省城镇化发展的空间格局分析

城镇化是区域经济、社会结构和空间结构以城市为模式的演进过程。本文采用复合指标法来评价山西省县域城镇化发展的状况,利用GIS的空间表达功能来分析山西省县域城镇化空间分布特征及发展规律。结果表明,山西省城镇化发展水平较高的县市呈现出集聚现象,北部为大同、朔州城镇群,中部太原城市群,南部运城、临汾城镇群,东南部长治、晋城城镇群,整体呈现"大"字形格局。通过四大城镇群对比分析可以看出太原城镇群与北部城镇群相比,在人口、经济、基础设施指标上表现出相对优势;东南部城镇群人口城镇化指标较低,但在生态环境方面明显高于其它城镇群;南部城镇群除生态环境方面略高于太原城镇群以外,其余方面都表现较弱。

综合用地地价评估方法的评估理论依据探讨

从综合用地的定义出发,对综合用地分块出让的定义、出让的可行性进行了简单的探讨;并着重应用基准地价分类系数修正法对综合用地分块出让地块的地价进行了评估,在探讨方法存在误差时,同时阐明了这种方法的理论基础。

细骨料对SCC等效砂浆工作性能的影响

为研究细骨料对自密实混凝土(self-compacting concrete,SCC)工作性能的影响,基于等效砂浆原理,研究河砂的细度、级配、0.60 mm以下粒径颗粒质量分数和砂率对SCC等效砂浆经时扩展度、含气量和表面质量的影响。研究结果表明:在砂率相同时,随河砂细度模数减小,SCC等效砂浆扩展度降低,扩展度经时下降值增加,含气量增大,且含气量的经时下降值变小;河砂中(0, 0.15] mm和(0.15, 0.30] mm粒径颗粒质量分数对等效砂浆的流动性有重要影响;随(0, 0.3] mm的粒径颗粒质量分数增加,等效砂浆黏聚性增强,流动性下降,扩展度经时下降值增加,含气量增加,模拟灌板上表面气泡平均直径和最大直径均减小;通过适当增加(降低)砂率可在一定程度克服河砂细度模数偏大(偏小)对流动性能的影响,但仅改变砂率不能有效提高等效砂浆稳定性。

煤炭开采扰动区农田低碳耕作模式优化模拟研究

利用山西省晋煤集团某煤矿沉陷坡面的作物产量和温室气体排放量田间观测数据,对DNDC模型进行了验证。采用验证后的模型模拟了采煤沉陷坡面2.2°~25°下的玉米产量和单产增温潜势,分别选取2.2°、5°和12°这3个坡度,研究了不同坡度下不同耕作措施和施肥措施对玉米产量和单产增温潜势的影响,以此提出了兼顾作物产量和温室气体排放量的农田管理调控措施。结果表明:(1)当沉陷坡面坡度大于12°时,坡面作物产量下降迅速,且单产增温潜势急剧上升,因此,本研究提出应将采煤沉陷坡度控制在12°以内,以减小采煤沉陷坡面对产量和温室气体排放的影响;(2)综合考虑产量和单产增温潜势,提出了适合采煤沉陷坡面的低碳高产的农田优化管理措施,即将常规氮肥施肥量提高到306 kg/hm2,耕作深度由原来的耕深20 cm提高为30 cm,秸秆全部还田。

岳阳云溪跨线桥总体设计及施工方案

云溪跨线桥跨越云溪火车站九股站场线、车站广场及 10 7国道。文章重点介绍主桥总体设计要点、施工方法、京广铁路及 10 7国道等施工安全防护措施 ,提出连续梁挂篮施工临时固结的新方法。

煤炭开采对农田土壤碳储量的影响研究——以典型煤炭开采沉陷盆地为例

以徐州九里矿区为研究区,选取典型煤炭开采沉陷盆地,通过设计沉陷盆地土壤有机碳库采样方案、实验室土壤有机碳含量测定、构建沉陷盆地土壤有机碳库储量模型以及煤炭开采沉陷前后沉陷盆地内农田土壤有机碳库储量变化的分析,研究了煤炭开采对农田土壤碳储量的影响。研究发现:在煤炭开采沉陷未扰动状况下,沉陷盆地各坡面区土壤有机碳密度均与对照区土壤的有机碳密度相同,煤炭开采沉陷后沉陷盆地各沉陷坡面区土壤有机碳密度随沉陷深度呈现先减小后增大的变化趋势:煤炭开采沉陷前沉陷盆地所在区域内土壤碳库有机碳储量是560.4 t,开采沉陷扰动后沉陷盆地内土壤碳库有机碳储量为530.9 t,比沉陷扰动前减少了5.3%,由此可知,煤炭开采对农田土壤碳储量影响为失碳(碳源)效应。