河流冲积平原饱和砂土区地下管线渗漏诱发地面塌陷机制研究

河流冲积平原区是我国城市建设的主要区域,地层以松散冲洪积物为主,该地区地下管网破损带走松散地层极易形成隐蔽性很高的地下空洞,进而诱发地面塌陷,威胁人身财产和基础设施安全。以安庆市长风路地面塌陷为例,建立渗流、应力多场可控的等比实体模型箱,开展城市地面塌陷仿真实验,分析带水管线破损后地层中孔洞发育过程及孔洞周边各个方向应力变化特征,旨在揭示地面塌陷形成机制。结果表明:(1)安庆市长风路地面塌陷从孕育到塌陷,经历了小孔、竖直孔洞、塌陷坑三种形态,可将地下异常孔洞当作前兆进行预警;(2)河流冲积平原区城市地面塌陷的孕灾环境是地层的高渗透性地层和地下水位,诱发因子是管道的破损,尤其是污水排水管道破损;(3)城市地面塌陷危害大小主要受控于管道及地下水位相对埋深,且可以根据地层性质对塌陷坑的大小进行计算评估。该成果可为城市地面塌陷风险评价、防治区划等提供理论基础。

1999—2018年广东省自然灾害灾情时空变化特征及影响因素研究

为科学评估广东省自然灾害灾情时空演化特征,以1999—2018年广东省自然灾害损失基本数据为基础,利用CRITIC权重法构建综合灾情指数模型,同时,利用地理探测器从多因子角度对广东省自然灾害灾情从时间、空间上开展研究,探究其变化规律和影响因素。结果表明:时间上,总体灾情具有指数波动剧烈、大小灾年交替、不同维度线性趋势不一致等特点;空间上,空间分异程度较大,综合灾情指数城市分布为边缘高—中间低的格局,无明显集中趋势。地理探测器中的因子探测分析对灾情大小的影响,极端气象因子起直接作用,地形地表因子起间接作用,基础建设因子起助推作用,防灾减灾因子起缓冲作用;交互探测分析发现,地势起伏度、人均绿地公园面积、经济发达程度在与其他各因子共同作用时对广东省灾情影响作用较大。

数字经济驱动河北省绿色创新发展的对策研究

随着数字经济的快速发展和日益严峻的环境问题,数字经济在绿色创新中的作用越来越受到关注。本文从绿色创新投入、产出及政府对绿色创新的支撑环境三方面对河北省绿色创新的能力展开分析,进一步研究河北省绿色创新存在的问题,并从提供数字化支持,提升绿色技术创新水平;加速数字化应用,普及绿色创新技术应用场景;打通数字化转型的传导机制,帮助企业深化数字化转型;缓解企业融资约束问题;制订差异化数字经济推动绿色创新产业政策等方面,提出数字经济驱动河北省绿色创新发展的策略,以供参考。

2000~2021年北半球多年冻土区NDVI变化趋势及其影响因素

气候变暖正在导致北半球多年冻土区的土地覆被类型和植被生物量发生快速变化,而不同冻土类型区和不同土地覆被类型区对气候变化的响应程度尚不清楚。基于Slope趋势分析和皮尔逊相关性分析,量化了2000~2021年北半球多年冻土区归一化植被指数(NDVI)的时空变化及其对气候变化的响应。结果表明:约21.43%的多年冻土区NDVI值表现出显著增长趋势,其中连续和不连续多年冻土区的NDVI值增长速率是零星多年冻土区的2~3倍。在月尺度上,约33.75%多年冻土区的NDVI值在6月呈显著增长趋势,其中连续多年冻土区和灌丛植被类型区的增长速率最快。气温、降水量和活动层厚度均呈显著上升趋势,积雪覆盖率呈下降趋势。气温升高对俄罗斯等低纬度冻土区的植被生长起到了促进作用;降水在蒙古高原等一些特定干旱区对植被生长具有促进作用,但在俄罗斯中部和加拿大南部存在不利影响;积雪对于俄罗斯南部等积雪覆盖较低地区的植被生长有促进作用,而对于北极等积雪覆盖较高的地区存在不利影响;活动层厚度的增加有助于俄罗斯北部等冻土区的植被加速生长。总之,北半球多年冻土区植被整体呈增长趋势,气温升高仍然是北半球多年冻土区植被生长的主控因素,但不同多年冻土类型区的NDVI值增长有着明显的月份差异,因此在以后植被模型的发展和改进时需要考虑月份的差异。

受突发事件影响的城市应急物流中心选址模型及其实证

主要研究受突发事件影响下的城市应急物流中心选址问题。结合城市应急物流中心选址的多目标规划方法,建立考虑灾前配置及灾后配送的应急物流中心多目标选址模型。介绍了遗传算法(GA)基本原理,并针对城市应急物流的特点,考虑求解多目标规划模型,在遗传算法的基础上加入免疫算法(IA)的特性,使用一种组合的遗传算法——免疫遗传算法(IGA)。使用MATLAB免疫遗传算法对该模型进行求解,由结果可知该算法适用于多目标的城市应急物流中心选址问题,并通过实例验证模型及算法的合理性和有效性。

成渝双城经济圈县域碳排放时空格局及影响因素分析

基于近16年来(2002—2017年)成渝双城经济圈141个县域碳排放数据,利用空间自相关、脱钩模型和时空地理加权回归模型(GTWR)分析该区县域人均碳排放时空格局差异和影响因素。结果表明:(1)2003—2017年成渝地区双城经济圈县域碳排放总量和人均碳排放量年均增速为5.43%和4.68%。历经“大幅上涨—高位波动”的发展阶段。(2)县域人均碳排放具有空间正相关关系,高高聚集区位于成都市区县和重庆市主城区构成的“双核心”区域。(3)县域发展类型得到优化改善,低碳发展型县域占44.37%。(4)影响系数的大小排序为:技术进步>经济发展水平>城镇化率>产业结构>人口规模>财政投入,技术进步和经济发展水平是区域县域的首要影响因素,人口规模对川渝交界的区县正向影响较大,财政投入对大部门地区具有显著的负向作用。

基于遥感技术的香格里拉地质灾害监测

香格里拉位于青藏高原横断山区腹地,该区域频繁发生泥石流、滑坡和崩塌等多种地质灾害。为监测该市重点地区的地质灾害,采用Pléiades卫星数据,在迪庆经济开发区与虎跳峡镇进行了1∶1万比例的地质灾害遥感监测。同时,使用资源三号卫星数据对全市范围内的重点地区进行了1∶5万比例的遥感监测。1∶1万比例的遥感监测在迪庆经济开发区与虎跳峡镇共发现60余处地质灾害点,而1∶5万比例的监测则在更广泛的市域重点区域发现了558处地质灾害点。野外验证结果表明,无论是1∶1万还是1∶5万比例的遥感监测,准确率均达到100%。这一研究结果强调了遥感技术在监测地质灾害方面的有效性和准确性,表明该技术非常适合用于全面了解和预防香格里拉市的地质灾害,具有广泛的应用前景。

城镇住宅用地基准地价的内涝灾害影响修正系数研究——昆明市主城区的案例

通过GIS技术与空间计量方法,研究者建立了两种地价影响因素的修正系数模型:网格地价模型和地理加权回归(GWR)模型。这些模型被用于昆明市主城区2015至2020年期间的地价交易数据,以定量评估内涝灾害对城市土地价格的影响。结果显示,内涝灾害普遍对地价产生负面影响。研究中,通过构建空间网格插值,引入了土地价值贡献剥离法,允许对内涝灾害的影响进行量化并与基准地价进行比较。这种方法提供了一种新的视角,用于评估和修正基准地价,明确了不同区域的地价修正系数。此外,该研究证实了利用定量模型对城市内涝灾害影响进行评估的有效性,克服了传统依赖定性判断的局限,为城市土地价值评估和灾害风险管理提供了科学依据。

基于CiteSpace的国内石漠化研究知识图谱与可视化分析

为全面了解中国石漠化研究发展趋势,以中国知网(China National Knowledge Infrastructure,CNKI)数据库为数据源,利用CiteSpace可视化分析软件,对国内石漠化研究的文献发表、研究力量、研究热点等方面进行文献计量分析及知识图谱绘制。结果表明,国内石漠化研究年发文量大致经历了“平稳-缓慢增长-快速增长-大幅度下降-平稳波动”五个阶段变化趋势;石漠化研究机构主要包括贵州师范大学、贵州大学、中国科学院地球化学研究所、西南大学、中国地质科学院岩溶地质研究所等,研究机构主要集中在贵州省,机构间跨区域合作较弱;国内石漠化研究具有区域特色,石漠化空间格局变化、驱动机制、生态治理、石漠化贫困等方向研究是石漠化研究的热点方向;生态恢复领域是未来石漠化研究需要关注的方面。

白洋淀流域水域空间格局变化及维持机制

本文基于VIC(Variable Infiltration Capacity)水文模型,还原了白洋淀天然入淀径流量(即不受大坝干扰情境),结合实际入淀水量的组成,探究了白洋淀入淀径流量衰减过程、淀区水量维持变化以及流域陆地水储量的响应。研究结果表明:(1)白洋淀年均总入淀水量在天然状况下为23.79×10^(8)m^(3),实际仅为8.59×10^(8)m^(3),且总入淀水量呈减少趋势,2000年后流域内外调水成为入淀水量的重要组成部分;(2)模拟天然状况中,上游径流量能够维持淀区耗水量,在实际状况中,1960―1979年径流量基本能满足淀区耗水量需求,1980―1997年淀区出现长时间水量赤字,1998―2016年淀区耗水主要靠上游水库、黄河等流域内外调水补给;(3)白洋淀流域陆地水储量显著下降,西南流域下降趋势大于东北流域。白洋淀流域水资源减少,淀区来水与耗水失衡,且过度依赖人工调配水,增加了白洋淀流域水资源应对未来气候变化的不确定性。尤其在雄安新区建设背景下,实现淀区水生态保护与恢复目标面临更多挑战。

亚热带水田土壤团聚体有机质对长期秸秆还田的响应

为了探究长期秸秆还田处理下土壤团聚体有机碳含量和固碳效率的变化情况,以江西省进贤县稻田红壤为研究对象,分别进行常规处理和常规+秸秆还田处理,利用元素分析仪测定不同粒级土壤团聚体的碳、氮含量,并通过土壤有机碳(soil organic carbon,SOC)固存量和累积碳投入量计算土壤固碳效率.结果表明:①稻田红壤的优势团聚体粒级为[0.250,2.000)mm,质量占比为40.64%~47.04%.与常规处理相比,常规+秸秆还田处理对各级团聚体的质量占比和土壤团聚体稳定性指标均无显著影响.②相比于常规处理,常规+秸秆还田处理下全土的SOC和总氮(total nitrogen,TN)含量分别显著增加13.60%和10.17%,但全土的C/N以及各级团聚体的SOC含量、TN含量和C/N均未发生显著变化.③相比于常规处理,常规+秸秆还田处理下土壤的SOC固存量和累积碳投入量分别显著增加55.37%和216.76%,但固碳效率显著降低50.85%.综上,在南方亚热带红壤双季稻种植区,秸秆还田有利于SOC的固存,但降低了土壤固碳效率,对土壤团聚体稳定性的影响不显著.

泥石流承灾体群体效应特征反演——以7·12四川平武县黑水沟泥石流为例

群体建筑结构的分布格局、结构形式等因素影响泥石流冲击过程和致灾表现。泥石流冲击存在绕流现象、放大作用和遮蔽效应,泥石流与建筑群之间存在复杂的流固耦合模态,但针对这类泥石流承灾体群体效应的过程与机制仍不清晰。本研究通过野外调查、物理实验和数值模拟等方法,调查泥石流承灾体群体效应特征,反演泥石流冲击流场分布和建筑损伤过程,提出了一套建筑群对泥石流的承灾动力响应特征分析方法。研究结果表明:(1)泥石流流场存在放大作用。面对泥石流冲击,建筑群的破坏导致沟道区域流速增加20%,建筑群区域流速增加46%。(2)泥石流流场存在绕流现象。建筑群阻碍泥石流直进输运,导致建筑拐角之间存在局部压力高度集中现象。(3)在建筑群中存在明显的遮蔽效应。失去建筑的上游遮蔽保护可使下游建筑受到的泥石流冲击强度增加120%。(4)泥石流致灾过程中,建筑群周边与内部的泥石流冲击特征差异明显。在建筑群外围,受前排建筑破坏的影响,泥石流流线后排建筑受泥石流冲击时刻提前10 s,泥石流冲击强度增加速率达2.1倍;(5)泥石流对建筑群内建筑冲击强度分为冲击力急剧增加—缓慢增加—逐渐稳定三个阶段,对应泥石流流深增高、缓慢淤积过程。研究结果可以为泥石流易发区村落城镇的建筑规划布局和防灾减灾措施提供科学参考。

基于WFBG技术的崩岸场地变形和渗流特征研究——以扬中指南村为例

崩岸灾害对长江岸线城镇和重大基础设施安全构成严重威胁,目前常用的监测技术存在参数受限、监测频率低等问题。为了提升崩岸灾害的监测和预警效果,文章引入了基于弱光栅(WFBG)技术的实时监测方法。该方法利用弱光栅串传感器作为测量单元,采用时分/波分混合复用解调技术和换算公式,通过主动施加热源以区分地下水流速的大小,实现了崩岸场地内应变、温度、位移、流速等多个参数的实时监测。在扬中市指南村崩岸场地实验中,WD02孔的监测数据反映20~30 m和62~80 m深度存在两个流速异常区域,流速分别达2.98×10^(-6) m/s和3.4×10^(-6) m/s,较上下相邻地层高出近1倍。因此,应密切关注这两个异常区域的地层。实践表明,该技术具有定位准确、数据丰富和实时监测的优势,能够克服极端天气条件下的挑战,可为崩岸灾害的监测预警提供一种先进可靠的手段。

土壤模拟增温装置对碳排放监测的影响分析

在全球气候变暖的环境下,土壤碳的微弱变化会对陆地生态系统碳循环产生较大的影响,进而对未来气候变暖产生正反馈。目前全球开展了许多有关野外原位模拟增温的实验,主要集中在土壤碳排放与土壤微生物对增温的响应方面。在研究过程中,不同增温装置的增温效果、增温时间以及增温实验开展地点上的差异对研究结果带来的影响不容忽视。基于以往全球气候变化研究的相关成果,本文系统总结了常用增温装置的特点及不足,研究结果表明:(1)在条件允许的情况下,主动增温装置的可控性与增温效果较好,主动增温的效果优于被动增温;(2)大部分增温实验的持续时间集中在1~5年,且增温装置的增温效果仅局限于浅层土壤,建议开展长时间尺度与深层土壤增温实验;(3)增温实验多集中于北半球中高纬度和高海拔地区,未来可以在热带、亚热带地区开展更多的野外原位增温实验;(4)未来应将增温、氮沉降、降雨变化以及CO_(2)倍增实验结合起来,探究不同全球变化因子间的交互作用对陆地生态系统碳循环的影响。研究结果对后续全球气候变化的相关研究具有一定的参考价值。

顾及PWV的广西地区多尺度PM_(2.5)浓度预测

针对现有的雾霾预测方法较少考虑可降水量的影响,且大部分预测方法都没有对模型回归残差进行有效处理因而预测精度不是很高的问题,利用广西南宁、桂林、梧州和百色四市2017年的PM_(2.5)日均值数据,结合大气污染物、气象因子和大气可降水量PWV等因素,分别建立全年和分季度的ARIMA模型对该地区PM_(2.5)日均浓度进行短期预测,并将ARIMA模型预测残差分别用前馈神经网络径向基函数RBF和多层感知器MLP进行拟合,以达到优化ARIMA模型的目的。结果表明,除桂林外,分季度ARIMA模型预测效果优于全年ARIMA模型,季度ARIMA-MLP神经网络预测精度优于分季度ARIMA模型,表明该类模型可以用于区域PM_(2.5)浓度预测。

台风灾害输电线路杆塔脆弱性与风险评估:以浙江省为例

台风大风可导致输电线路杆塔断裂倒塌等事故,影响电力系统运行安全,因而台风灾害输电线路杆塔风险评估具有重要意义。以浙江省全域杆塔为例,基于杆塔属性、地理信息及台风灾情资料,提出了一种基于“超额损失”的针对连续型和离散型变量的输电线路台风灾害杆塔脆弱性评估模型;利用68 a台风参数风场再分析数据,基于极值理论,建立了台风大风危险性评估模型;基于区域灾害系统理论,通过台风大风、杆塔脆弱性之间耦合分析,建立了台风输电线路杆塔风险评估模型。结果显示:台风大风危险性呈从东南向西北递减态势,随重现期增大呈非线性增大趋势,以20和100 a一遇极大风速为例,浙江省全域风速强度分别为23.5~50.9和32.6~68.9 m/s;台风影响下的杆塔综合脆弱性总体呈南高北低且与地形联系紧密的分布态势,脆弱性高值(>1)区域主要在浙中南和沿海地区;输电线路杆塔风险总体呈南高北低、沿海高内陆低的特点,局部差异性较大。应根据具体线路特点采取差异性较大的抗风策略。

洪灾情景下食品类物资供需分配及配送路径优化——以上海市奉贤区为例

应急物资的供需分配和物流优化是应急物资管理决策中的重要支撑。本文基于最优供需分配模型,构建了基于供需分析的物资供应点分配方法。该方法考虑了市场储备点需同时对受灾需求点和原有需求点进行保障性物资供给的约束条件,相比传统方法能进一步提高物资供需分析的合理性与准确性。在物资供应点分配的基础上,构建了洪灾情景下的应急物资配送路径优化方法。该方法基于真实道路网络,利用“度”“方形集聚系数”及“道路设计日交通量”评估路段可靠性,并充分考虑洪涝灾害对道路通行时间的影响,以“路径行程时间最短”和“路径可靠性最高”为目标,采用启发式算法进行最优路径的求解。以上海市奉贤区为研究区开展案例研究。通过市场与政府协同供应的多种方案情景的对比分析,发现G方案(政府全供应)配送经历时间久、总花费时间成本多,可能导致应急救援任务超时,S方案(市场全供应)配送效率低,易导致人力、运力资源浪费,而S1500方案(由市场供应1500 m覆盖范围内的避难场所,由政府供应剩余的避难场所)则是同时适合案例中2种洪灾情景下3类物资(饮用水、大米、婴儿奶粉)的协同供应方案。该研究结果可为研究区相关部门的应急救援救助提供决策支持。本文提出的方法能够为其他地区的相关研究提供方法借鉴。

近30年来黄土高原山洪灾害风险时空变化及成因

[目的]揭示近30年黄土高原山洪灾害风险时空演变特征及其影响机制,为黄土高原山洪灾害宏观防控策略制定提供科学依据。[方法]基于降雨、植被覆盖、人口密度等数据建立山洪灾害风险评估体系,集成GIS和层次分析法(AHP)等方法,在绘制各驱动因子风险分布图的基础上,综合评估了黄土高原1990年和2020年的山洪灾害风险。[结果](1)黄土高原山洪灾害高风险区主要集中在东部、南部和东南部地区,这些区域具有降雨强度大、人口密集、经济发达、耕地面积大等特点。(2)1990—2020年期间,黄土高原总体山洪灾害风险增加,表现为风险高的区域在原来的基础上向其四周拓展,其中山西省东南部、青海省西北部、内蒙古东北部最为明显。[结论]近30年来,增加的降雨强度、人口密度和GDP是山洪灾害风险增加的主要驱动因素,需要持续加强对极端降雨引发山洪灾害的防控。

基于韧性视角的福建沿海风暴潮风险综合评估研究

本文基于城市安全韧性三角形模型,构建韧性城市视角下的风暴潮灾害综合风险评价框架,采用2011—2020年福建省33个沿海县(区、市)数据,通过城市适灾韧性评价指标体系,科学评价福建沿海城市适灾韧性水平时空分异特征,借助地理信息分析工具,综合风暴潮灾害危险性、脆弱性和城市韧性的评价结果,实现福建省域尺度风暴潮灾害综合风险区划。结果表明:(1)福建省2020年沿海城市适灾韧性水平从高到低依次为:福州、厦门、漳州、泉州、宁德、莆田;(2)随着各沿海城市适灾韧性水平的稳步提升,福建省风暴潮灾情等级指数呈下降趋势;(3)风暴潮综合风险I级区主要分布在莆田的兴化湾、湄洲湾沿岸;(4)在灾害防御建议方面,应重点关注河口、喇叭型湾口等地区,应重点防范北部路径和中部路径的台风风暴潮,应因地制宜制定海洋防灾减灾对策和韧性城市建设规划。

基于SCS模型的登封市景观格局对地表径流的影响研究

探究登封市2003-2021年景观格局演变及其与枯、平、丰水月地表径流的关联性差异,分析景观格局指数的空间异质性,为减缓地表径流、优化景观格局提供理论支持。基于Landsat系列遥感影像,提取登封市用地类型及景观格局指数,利用SCS水文模型、Pearson相关性分析及GWR等方法研究景观格局演变对径流量的影响。结果如下:(1)登封市林地对地表径流的消减率随着雨量增加而降低,丰水月比平水月降低了33.37%;(2)登封市在不同雨量下产生的地表径流具有显著的时空差异性,其中2015-2021年快速的城市建设活动导致丰水月有26.29 km^(2)的区域出现径流深增加量超出50 mm的现象;(3)景观指数与径流量的相关性随雨量递增而逐渐显著,SPLIT、IJI和LSI在丰水月与径流的正相关系数比在平水月平均降低10.8%、12.3%和8.3%,其中林地结合度对径流的阻滞效应在平水月最强;(4)CONTAG、IJI、LSI对径流的正、负向影响力在时间和空间双重维度上存在显著差异且整体呈正向驱动,其主导驱动力随时间变化由IJI向CONTAG转变。景观格局与径流量的耦合关联性在平水月最为显著,而影响径流变化的主导驱动力在时空尺度上具有差异性,因此不同区域的防洪规划在优化整体景观格局的基础上应充分考虑优势斑块连通性对减缓径流的差异影响。