沿黄临猗县生态环境质量时空演变及成因分析

以黄河沿岸山西省临猗县为例,对其生态环境质量时空变化及其成因进行分析,旨在为生态保护和可持续发展提供科学依据。研究选取1990—2020年Landsat影像,提取湿度(WET)、绿度(NDVI)、干度(NDSI)和热度(LST)4项指标,计算遥感生态指数(RSEI),对临猗县生态环境质量进行评价,并用地理探测器进行因子分析。结果表明:研究区生态环境质量1990—2000年轻度恶化,2000—2010年轻度改善,2010—2020年轻度恶化,总体有所恶化。影响因子在1990年和2000年为湿度>热度>干度>绿度,2010年为热度>湿度>干度>绿度,2020年为湿度>干度>绿度>热度。

地形起伏度最佳统计单元算法的比较研究

基于90m分辨率SRTM DEM数据,利用邻域分析法在不同大小窗口下(2×2,3×3,4×4,…,30×30)对山西省地形起伏度进行了提取,运用人工作图法、最大高差法、模糊数学法、均值变点分析法和累积和(CUSUM)分析算法分别计算最佳统计单元,对统计单元计算方法的准确性及适用性进行分析,提出山西省地形起伏度提取的最佳统计单元。研究分析表明:均值变点分析法和累积和分析算法是相对比较有效的方法;运用均值变点分析法与累积和分析算法计算所得的最佳统计单元分别为11×11(0.980 1km^2)和14×14(1.587 6km^2);均值变点分析法是计算最佳统计单元的一种最为理想的方法;对于同一地区而言,不同DEM数据类型、不同分辨率DEM,所使用的最佳统计单元大小也不同。

基于4DVAR和EnKF的遥感信息与作物模型冬小麦估产

为了提高遥感信息与作物模型同化的估产精度,以山西省晋南地区的3个县为研究区,采用四维变分(Four-dimensional variational,4DVAR)和集合卡尔曼滤波(Ensemble Kalman filter,EnKF)两种同化算法将高时空分辨率Sentinel多源数据反演的叶面积指数(Leaf area index,LAI)、土壤含水率(θ)和CERESWheat模型进行同化,对比两种算法同化LAI和θ的性能,并进行冬小麦产量估测。结果表明:两种同化算法均能结合遥感观测和作物模型模拟的优势,相比模型模拟值,同化精度均有所提高;4DVARLAI和4DVARθ的均方根误差(Root mean square error,RMSE)分别比EnKFLAI和EnKFθ低0.1490 m2/m2、0.0091 cm3/cm3,且根据遥感实际监测值4DVARLAI更能精确识别冬小麦的物候期,与实际冬小麦生长发育的物候期更相符,因此在Sentinel多源数据与CERESWheat模型同化中,4DVAR算法的性能更好;由4DVAR同化后的LAI和θ双变量建立的估产模型,RMSE和平均相对误差(Mean relative error,MRE)小于CERESWheat模型模拟估产的RMSE和MRE,说明估产模型的估产误差小,采用4DVAR算法同化Sentinel多源数据与CERESWheat模型有效提高了冬小麦区域估产精度。

典型矿区植被覆盖度时空分布特征及影响因素

植被状况可以直接或间接地反映采煤对生态环境的影响。以长河井工煤矿、离柳井工煤矿、平朔露天煤矿3个典型矿区为研究区域。以Landsat数据为数据源,基于地形调节植被指数的像元二分模型提取植被覆盖度;采用趋势分析、线性回归斜率、稳定性分析方法,分析了3个典型矿区2001-2016年植被覆盖度的时空变化特征;运用“以时间换空间”的方法,采用相关分析方法对植被覆盖度变化的自然影响因素进行了分析。结果表明:(1)近16年3个典型矿区植被覆盖度呈增加趋势,长河、离柳、平朔矿区的增长速率分别为0.09%/10 a、0.10%/10 a、0.08%/10 a(P>0.05)。(2)空间上,长河、离柳、平朔矿区植被覆盖度变化不明显比例分别占到66.63%,59.90%,62.25%,呈增加趋势的比例仅分别占28.14%、32.55%、27.81%,而呈减少趋势的比例分别占到5.23%、7.55%、9.94%。长河矿区明显改善的区域位于自然植被和耕作区的北部和东北部,离柳矿区明显改善的区域位于以低植被覆盖度为主的北部,平朔矿区明显改善的区域位于复垦的中西部。(3)不区分植被类型时,3个矿区的植被覆盖度变化与高程、高程与温度的交互作用表现出显著相关性(P<0.01),与各自然因素的相关性总体表现为长河>离柳>平朔矿区;区分植被类型时,草地与坡度的相关性不显著(P>0.05),与降雨量、高程存在显著正相关(P<0.05);灌木林与温度相关性不显著,与高程和降雨量的交互作用存在显著正相关;旱地与高程、高程与温度的交互作用存在显著相关性;疏林地与坡向、降雨量与坡向坡度的交互作用均没有表现出相关性;有林地与高程降雨量的交互作用表现出显著正相关性。探讨不同植被类型对自然因素的响应,可为矿区植被结构的选择,矿区复垦提供参考依据。

晋中市耕地质量空间分异格局与影响因素研究

耕地质量空间分异格局分析对提升耕地保护有效性具有现实意义。以晋中市2794个行政村为研究单元,基于2017年晋中市国家耕地质量评价结果,采用累积分布函数、空间自相关、地理探测器及GIS分组分析等方法,分析晋中市耕地质量空间分异特征及16个因子对其影响及交互作用。研究表明:耕地规模由晋中西部平原地区向东部山区呈"梯度递减";耕地质量偏向低值集聚,空间正相关性集聚特征显著,其中HH型主要分布在晋中北部及西部,LL型主要分布在东南部及西南部;集聚类型与耕地国家经济等指数分布保持空间一致性。耕地质量空间分异与影响因子密切相关,是多个因子交互作用的结果;从市域看,自然要素的解释力度较强;双因子交互作用驱动力强于单因子,且以非线性增强为主。基于耕地质量空间分异特征,将晋中市分为耕地高质量区、中质量区和低质量区;高质量区的主导因素为有效土层厚度和田块平整度,属自然要素及工程要素驱动型;中质量区的主导因素为有效土层厚度、单位面积农业机械投入量和灌溉保证率,属综合要素驱动型;低质量区的主导因素为地貌、坡度、耕作距离、灌溉保证率和田块平整度,属综合要素驱动型。

基于形态 结构 功能多维评价体系的耕地保护分区研究

耕地保护分区是科学实施耕地保护措施和引导耕地可持续利用的重要依据。以晋中市为研究区域,从耕地形态、耕地结构和利用功能3个维度构建耕地保护分区评价指标,并在三维特征耦合分析基础上,将耕地保护区划分为4种类型。结果表明:耕地形态受地形地貌影响,聚集型斑块主要分布在汾河沟谷和黄土堆积地貌区,散布型耕地斑块分布在剥蚀构造和剥蚀侵蚀地貌区;耕地质量在空间上呈现弱的正相关性,集聚类型以HH和LL为主,累计面积占比为60.19%,HL和LH型零星分布在全区域;功能协调区域主要分布在晋中市西部,其耕地综合利用潜力较大,功能不协调区主要表现为生态功能高于生产、经济功能或经济功能高于生态、生产功能两种情况;根据耕地形态、耕地结构和利用功能等三维耦合分类,将晋中市耕地保护区分为永久农田建设区、土地整治潜力区、农业结构调整区和生态修复退耕区,其中永久农田建设区面积占比最大,为48.79%。

太原市城区植被覆盖变化地形分异效应

[目的]分析山西省太原市城区植被覆盖变化在高程、坡向、坡度、坡度变率、地形位和地形起伏度上的分异效应,为该市生态环境保护提供基础信息。[方法]基于2004年8月、2007年8月、2011年8月、2014年9月、2016年9月的Landsat系列影像和ASTER GDEM数据,采用像元二分模型法估算太原市城区5个时期的植被覆盖度,对其时空动态变化特征进行分析,并结合地形面积差异修正系数分析植被覆盖变化在不同地形因子上的分异性及变化趋势。[结果](1)2004—2016年植被覆盖度以中高度覆盖度和高度覆盖度为主,二者占总面积的65%以上,总体呈显著上升趋势,植被覆盖度显著下降区主要分布在小店区和尖草坪区,而中东部和西部植被覆盖度上升较快;2007—2011年植被覆盖度减少面积为852.70 km^2,增加面积为601.62 km^2,总体呈退化趋势,而2004—2007,2011—2014,2014—2016年植被覆盖度增加面积超过研究区面积的1/2,植被恢复效果较好;(2)不同坡向上,在平地区域不同植被覆盖变化类型的分布差异较显著,其余坡向上的差异不明显;不同植被覆盖变化类型在不同高程、坡度、坡度变率、地形位和地形起伏度上的空间分布差异明显。[结论]坡向对植被生长变化的影响不明显,而高程、坡度、坡度变率、地形位和地形起伏度对植被覆盖变化的地形效应较明显。

山西省植被NPP时空变化特征及其驱动力分析

为科学有效地管理和调控植被资源,解决水土流失、植被减少等生态问题,该研究依据山西省2005—2015年MOD17A3H数据,利用ARCGIS、ENVI等软件,运用统计学分析方法,揭示了山西省植被NPP时空分布变化规律及对气候、人为等影响因素的响应特征。结果表明:山西省植被NPP平均值为326.5 g(C)·m^(-2)·a^(-1),其中草地、耕地、灌丛和林地的NPP多年平均值依次为300.3、353.6、366.5和390.1 g(C)·m^(-2)·a^(-1);植被NPP总体波动增大、变化为显著、极显著、显著增大区域面积比例达56.33%,集中在山西省西部;植被NPP极显著、显著减小区域面积集中在山西省东南角,占比为2.22%;草地NPP变化速率最大,耕地大于灌丛,林地最小;植被NPP平均值和降水平均值之间表现为呈显著正相关。基于栅格单元值计算,全省17.01%的区域植被NPP与降水之间表现为显著或极显著正相关,集中在山西省北部;全省3.66%的区域植被NPP与气温之间表现为显著或极显著负相关,集中在山西省中部。这表明2005—2015年,山西省植被NPP总体呈好转趋势;不同植被对人类活动及环境变化的响应有所差异,草地、耕地生态结构稳定性较弱,NPP变化明显,灌丛和林地稳定性较强,NPP数值稳定;植被NPP与降水之间呈显著正相关,与气温之间呈负相关,气候因子整体上促进植被NPP增大,人为因素整体上抑制植被NPP增大。

县域尺度农田深层土壤有机质的估算及空间变异特征

县域是实施农业绿色发展的基本单元,农田土壤中不仅耕层的有机质含量会对土壤肥力产生影响,深层有机质的作用也不可忽略,精确估算基于县域尺度农田深层有机质含量具有重要意义。该研究选定位于山西省运城市的永济市农田为研究区,采用多点混合取样法,获取了8个样地剖面的18层数据,共144个混合土样的有机质含量数据,建立了表层(0~20 cm)有机质含量估算深层有机质含量的模型,并进行深层有机质含量的估算。基于半变异函数、空间自相关理论分析了0~30、>30~60、>60~90、>90~120、>120~150和>150~180 cm土层有机质含量的空间相关性和聚集特征,并进行了相关性检验,采用克里格插值方法对研究区农田各土层的有机质含量进行了预测。结果表明:1)土壤有机质含量随深度的增加呈负指数递减(R2=0.80,P<0.01),各土层的有机质含量变异系数介于35.89%~47.84%之间,处于中等变异程度。2)通过建立的估算模型可以通过表层有机质含量估算出任意深度的有机质含量,且拟合精度R2达到了0.90(P<0.01)。3)指数模型是反映该区域有机质含量空间结构特征的最佳模型(R2>0.80,RSS<0.001),各土层的有机质含量均表现出了中等程度结构性特征,和空间正相关性特征(Moran’s I=0.26,P<0.01),并存在显著的空间聚集特征和异常值现象。4)克里格插值可以较好地进行研究区各层有机质含量的预测,预测精度较高,稳定性较好,为县域尺度深层有机质的估算,调整农艺措施、提高土壤肥力、达到土壤减肥增效、绿色增产增效提供依据。

不同复垦模式下铁尾矿坡面产流产沙与水力特性

为了揭示降雨条件下铁尾矿复垦坡面的产流产沙特征与水力特性,该文采用室内人工模拟降雨方法研究了不同降雨强度(60、90、120 mm/h)和不同复垦模式(T,铁尾矿;TSH,铁尾矿与高比例生土;TM,铁尾矿与菌糠;TSM,铁尾矿、菌糠与生土;TSL,铁尾矿与低比例生土;植被类型均为胡枝子)25°坡度条件下的侵蚀过程。结果表明:1)产流速率在降雨初期迅速增长,中后期趋于稳定。添加菌糠的复垦模式产流速率高于未添加菌糠的复垦模式;2)产沙速率随降雨历时变化呈现两种模式,添加菌糠的复垦模式为减少型,未添加菌糠的复垦模式为增加型,TSL的减沙效果最为显著,T对降雨强度的响应最为敏感且高雨强下产沙量最大;3)所有复垦坡面平均径流深度范围在0.23~0.93 mm,水流流态均为层流,大部分情况下水流流型为缓流,但TSH在中高雨强下以及T在高雨强下为急流。添加菌糠模式的曼宁糙率系数和水流阻力系数高于未添加菌糠的复垦模式,流速低于未添加菌糠的复垦模式,添加菌糠的基质表面粗糙度较大;4)各复垦坡面的侵蚀形式以溅蚀和片蚀为主,高雨强下T出现细沟侵蚀,其余复垦模式未观察到明显细沟侵蚀;5)产流速率与水流功率、雷诺数(R2>0.998)呈极显著的线性关系,产沙速率与水流功率(R2>0.733)、雷诺数(R2>0.744)呈极显著的幂函数、指数函数关系。该研究可为铁尾矿坡面的复垦模式选择提供理论依据。

山西省县域城镇低效用地空间格局分异与影响因素研究

基于人地系统理论,构建区域低效化的理论分析框架,以山西省106个县为研究单元,运用空间自相关和地理探测器等方法,分析了山西省城镇低效用地的空间分异格局,定量探测了城镇低效用地空间分异的主导因子,揭示县域城镇低效用地与空间要素之间的相互作用机理。结果表明:构建“低效-自然-经济-社会”分析框架,分析城镇低效用地与空间要素之间作用路径和表现形式,总体上包括“人”、“地”2类要素和自然、经济、社会3个维度,其中自然要素在低效用地空间分异中发挥基础性作用,经济要素起决定性作用,社会要素具有强化放大效应。山西省89.09%的县域城镇低效用地规模低于265.86 hm^(2),整体偏向低值集聚,具有较弱的同质集聚特征;从空间分布上看,经济发展水平高的县域城镇低效用地规模高于经济发展水平低的县域,平原地区县域的城镇低效用地规模高于山区丘陵地区。常住人口规模、GDP、对外交通枢纽数、地均GDP和规模以上工业企业数是山西省城镇低效用地规模空间分异的主导因子,但各因子在县域内驱动力有明显差异;因子交互作用类型以非线性增强为主,双因子增强为辅,其中常住人口规模对因子交互作用的影响最强,凸显了人口因子的驱动效应。

不同压实水平下铁尾矿砂和土壤的水力学特征比较

由于尾矿砂的不良结构和严重压实,水土流失严重,水分已成为其生态恢复的重要限制因素。因此以水分运移为主线,通过室内土柱模拟,研究铁尾矿砂和土壤在自然状态到最大压实状态间5个压实水平(铁尾矿砂1.50~1.70 g/cm^3,土壤1.30~1.50 g/cm^3)的水力学特征差异,为尾矿砂的合理改良提供依据。结果表明:铁尾矿砂自然容重1.50 g/cm^3的水分入渗能力低于土壤自然容重1.30 g/cm^3的水分入渗能力。随容重的增大,尾矿砂和土壤的水分运移特征均呈幂函数减小的趋势,但分别在1.60,1.40 g/cm^3处入渗能力明显降低。从水分参数入渗率、湿润锋距离、累计入渗量、饱和导水率、剖面水分分布整体来看,在较低容重范围内,土壤水分运移能力高于铁尾矿砂,但由于容重对土壤水分运移的影响大于铁尾矿砂,在较高容重范围内,土壤的水分运移能力则不如铁尾矿砂。铁尾矿砂和土壤的水分特征曲线形状也完全不同,铁尾矿砂呈现"上凸"形,表现为高吸力段缓低吸力段陡,土壤水分特征曲线均为"下凹"形,表现为高吸力段陡低吸力段缓。因此,尾矿砂中可以添加土壤或者类似土壤结构的基质来增强其不良的持水性和导水性,促进生态恢复。

间歇降雨对铁尾砂重构坡面侵蚀水动力学特性的影响

黄土高原夏季降雨集中且多暴雨,铁尾矿砂自身结构松散,堆存坡度大,雨季通常遭受多次暴雨侵蚀,严重限制植被恢复。为有效减少铁尾矿的水土流失,促进生态恢复,在干排铁尾矿砂中添加不同比例土壤和菌糠,形成6种重构坡面:松散铁尾矿砂(LT),结壳铁尾矿砂(CT),铁尾矿砂与菌糠混合物(TM),铁尾矿砂、菌糠和土壤混合物(TSM),铁尾矿砂和土壤混合物(TS),纯土(S)。采用室内人工模拟降雨技术,研究重构坡面在间歇性降雨下的侵蚀特征和水动力因素。结果表明:1)随降雨场次增加,6种坡面的产流率均持续增大,而产沙率表现出明显的分异:LT、CT和TS产沙率持续增大,表现为高产沙型,TS、TSM和S产沙率整体上是先增加后减少,表现为低产沙型;2)随降雨场次增加,6种坡面侵蚀形态也出现分异,可分为2类:LT和CT和TS坡面侵蚀形态严重,细沟发展快,演化为宽深比较小的细沟;TM和TSM和S坡面侵蚀形态轻微,细沟发展缓慢,S坡面演化为宽深比较大的细沟,TM和TSM坡面细沟很少,多为均匀分布的菌糠小坑穴。据此表征坡面侵蚀微地形变化的沟壑面积和地形起伏度,随降雨场次增加持续增大;沟壑密度则随降雨场次先急剧增加,随后由于沟壑形态差异,部分坡面减少;3)6种坡面的坡面流流型均为层流,流态大多为急流;随降雨场次增加,流速、水流功率整体表现为增大的趋势,径流剪切力无明显趋势,阻力系数、曼宁粗糙系数表现出减小的趋势;除径流剪切力,不同降雨场次间水动力学特征差异显著(P<0.05)。6种坡面侵蚀产流产沙可用对数、线性或幂函数较好地模拟。纯尾矿砂坡面侵蚀最为严重,坡面覆土具有明显的减流效果,但添加菌糠的减沙效果最好,因此对于土源缺乏的铁尾矿砂复垦区,同时添加菌糠和土壤可以有效减少侵蚀,易于植被修复。

基于水土资源损毁的长河流域煤炭开采模式模拟

为研究不同煤炭开采模式下水土资源损毁程度,基于系统动力学原理构建了煤炭-水土资源经济系统的系统动力学模型,模型经过多次的运行完善,最后通过了检验,利用模型分析了不同情境下水土资源损毁系统的发展特征。通过对模型运行分析得出,影响煤炭开采量、耕地面积和水资源量的因素中敏感性最高的3个影响因子是采出率、废水治理率和复垦率。在将煤炭开采量控制在600万t以下,耕地面积和总供水保有量分别控制在31.25km2和1872万t以上的前提下,对这3个主要影响因子进行了设置,模拟运行得出了长河流域煤矿区未来2017—2030年3种不同煤炭开采模式下水土资源的损毁状况,在不同煤炭开采规模情景下水土资源发展状况差别明显,经济优化型模式下,国民经济增长速度明显增加,但是耕地面积出现了小幅度减小,而且总供水量减少较快,容易给当地人民带来水资源不足的威胁,该方式不符合经济发展的长远利益;资源优化型,该模式下年国民生产总值增速明显减小,耕地面积和总供水量快速增加,资源型发展模式能够维护资源的健康稳步发展,但是不利于经济的发展;SD-MOP整合优化模型,该模式下适当控制煤炭开采规模,国民产值在较大程度稳步提升的前提下,也能保证水土资源的稳步增加,既考虑了经济效益又重视了自然资源,其优化方案是朝着煤炭资源、水土资源合理利用,经济-生态双优化的改造过程,是在提高研究区煤炭资源、水和土地资源的利用效率的过程,有助于优化长河流域煤炭、水和土地资源的数量结构、层次结构与效益结构。经过对这3种方案不断的运行检验得出:整合优化型煤炭开采模式为最优开采模式。

山西春季旱情时空分布特征

基于2007—2018年春季TVDI干旱监测结果,利用趋势分析、偏度系数以及结构相似度分析方法,探讨山西省春季旱情时空分布特征及影响因子。结果表明:(1)受到水资源(降水、地表水、地下水)分布差异的影响,2007—2018年山西省春季西南地区TVDI呈减少趋势,春旱发生概率减小,东北地区TVDI增加趋势明显,旱情趋于严重;(2)2007—2018年TVDI偏度系数分布在-1^-1.7,与累积降水量呈负相关。同时作物在不同生育时期对水分胁迫敏感程度存在差异,非水分胁迫敏感期内的集中降水无法有效缓解作物因水分胁迫敏感时期缺水而造成的干旱;(3)在空间上,地形起伏程度越大且土壤类型(通气孔隙度和保水性)差异性越显著,TVDI结构相似度越小,空间差异性越大,反之则越小。

地籍测量在线学习满意度研究

研究以地籍测量课程为例,采用主成分分析、地理探测器以及多元线性回归模型对其在线学习满意度量表进行分析。结果表明:在线学习满意度量表Alpha系数达到0.992,KMO值为0.863且通过显著性检验。同时根据主成分分析结果可将满意度影响因素概括为教育教学质量与自我效能、学习动机、任务价值以及网络学习4个维度,其中任务价值在地理探测器和多元线性回归模型中表现出最高解释力和预测力,教育教学质量与自我效能次之,学习动力和网络学习2个维度在解释力和预测中存在显著差异,且学习动力在预测中可由其余3个主成分代替。在此基础上,对量表项目进行重新归类化简,并提出对在线学习的几点建议,以期为开展在线学习教学活动提供理论支持。

砚瓦川流域河川基流变化规律及其驱动因素

基流是黄河径流的重要补给来源,目前大部分研究都集中在黄河流域径流变化规律上,而对维持河道基本流量和生态环境安全方面发挥着重要作用的基流却研究较少。因此,基于黄河中游砚瓦川流域1981—2016年的水文、气象及植被资料,选用9种数值模拟法对基流进行分割并分析其适用性,利用Mann-Kendall法和滑动t检验法对基流进行了趋势分析和突变点检验,并定性和定量的探讨了气候变化和植被变化对流域河川基流变化的影响。结果表明:(1)在各种基流分割方法中,Lyne-Hollick滤波法的计算结果精度较高,且分割结果比较符合实际日基流变化规律,因此更适用于研究区的基流估算;(2)流域多年平均河川基流量和基流指数BFI(基流量与河川流量的比值)分别为0.152 m^(3)/s和0.58,两者在年际上均呈现极显著的减少趋势(P<0.01),且分别于1993年和2006年附近发生了突变;(3)基流量与潜在蒸散发量相关性最强,流域降水量、潜在蒸散发量及NDVI的变化对基流量变化的贡献率分别为-99.1%、113.3%和85.8%,可见潜在蒸散发量和NDVI的增加是引起基流量减少的主要原因,而基流指数与NDVI相关性最强,且呈负相关关系,流域降水量、潜在蒸散发量及NDVI的变化对基流指数变化的贡献率分别为41.3%、-27.7%和86.5%,这说明流域NDVI的增加对流域基流指数的降低起到了主导作用。

基于GIS格网模型的亳清河经济区产业开发空间适宜性评价

为提供小浪底水库上游至县城区域科学的产业发展方案,从空间开发角度对小浪底水库至上游县城亳清河经济区进行综合适宜性分析。构建基于产业布局的综合适宜性评价体系,选取400 m×400 m格网为评价单元,以空间支撑性和约束性相关指标进行适宜性判别,选取莫兰指数(Moran's I)以微观尺度对研究区空间差异性特征进行分析。结果表明:1)按自然分等综合评价指数分级分区可知,适宜发展区占65.24%,禁止建设区占34.76%;在空间分布规律上,高适宜性区域分布于中心县城、小浪底水库湿地以及海拔较低、地势平坦的区域,整体呈现出海拔及坡度越高适宜性越低的趋势。2)通过ESDA分析,空间开发适宜性全局Moran's I指数为0.733 5,表现出空间连续性和集聚效应。将核心生态农业布局在高高集聚区可以带动周围经济发展,实现产业发展与空间开发相耦合。

黄河中游昕水河流域水沙变化及归因研究

为了探讨人类活动和气候变化对黄河流域水沙情势的影响,选取黄河中游典型流域——昕水河流域为研究区域,分析流域1958—2015年水文气象年际变化规律,采用Mann-Kendall检验法和Pettitt检验法对流域径流量、输沙量及含沙量进行趋势分析和突变检验,并分别利用双累积曲线法、回归分析法和弹性系数法对水沙变化的归因进行了对比评价。结果表明:(1)流域多年平均径流量、输沙量和含沙量分别为32.0 mm,1289.1 t/km^(2)和33.7 kg/m^(3),年径流量、输沙量和含沙量均呈现显著下降趋势,且其突变时间均出现在1980年附近;(2)在1958—1980年和1981—2002年期间,流域年水沙关系表现出较好的线性关系,但是2003—2015年期间流域年径流—输沙关系的相关性明显减弱,水沙关系难以用确定的回归方程来表征,其主要原因为流域内水土保持工程措施的实施特别是淤地坝的建设,削弱了流域的水沙关系;(3)双累积曲线法、回归分析法和弹性系数法的计算结果较为接近,人类活动是引起昕水河流域水沙变化的主要驱动因素,传统的经验统计法确实有一定的可靠性和适用性。研究成果可为黄河流域生态恢复及水沙调控提供科学依据。

基于不同城市化发展阶段的山西省城镇建设用地适度集约利用研究

研究目的:针对城市化进程中的土地低效利用以及过度集约问题,探讨不同城市化发展阶段的土地集约利用状况及适度集约利用状态。研究方法:采用匹配度模型、曲线估计模型和多目标规划模型,对山西省的土地集约利用进行分区优化。研究结果:(1)1999—2012年山西省土地集约利用与城市化水平之间的匹配趋势逐渐由失调、磨合向协调转变,但不同地区之间的匹配水平差距却在逐渐扩大;(2)2018年山西省城市化水平处于低于30%、30%~70%和高于70%时,以单位城镇建设用地固定资产投资额为表征的土地适度集约利用值分别为249.93万元/km^2、367.57万元/km^2和692.72万元/km^2,两项指标叠加全省可划分为平稳发展区、重点挖潜区和优化拓展区,并提出了不同地区差别化的建设用地管控政策。研究结论:不同城市化发展阶段的土地适度集约利用研究能为制定区域差别化政策提供参考,以促进该地区的土地集约利用水平达到适度状态。