基于正负地形的喀斯特地貌分类研究——以贵州喀斯特区为例

地形因子具有直观性、可视性,常被作为喀斯特地貌分类的主要依据。已有关于喀斯特地貌分类研究所用的地形因子较多且复杂,分类特征不易被公众学习和理解,导致成果的应用和推广难度较大。因此以贵州喀斯特区为研究对象,运用地形开度法和随机森林模型,筛选重要性正负地形指标,探讨喀斯特地貌分类方法。结果表明:1)贵州喀斯特区的蚕食度均值为1.35,深切度均值为215.36 m,平均粗糙度比均值为1.01,负地形面积大于正地形面积,正负地形不规则且破碎度较大,正地形被沟谷深切明显,地貌的异质性强烈。2)蚕食度和深切度2个指标的重要性指数分别为0.93和1.16,能较好地反映喀斯特地貌的差异性。3)根据蚕食度和深切度贵州喀斯特地貌分为23类,分类精度优良达93.33%。在不同的喀斯特地貌区,因为蚕食度和深切度不同,导致水、土、光、热资源丰度不同,因而它们的土地利用方式各异。研究简化了分类判别喀斯特地貌的地形指标,降低了公众对喀斯特地貌的认识和理解难度,并为数字地形技术在喀斯特地貌分类中的推广应用提供参考。

喀斯特森林木本植物叶片功能性状对土壤特性的响应

为明确喀斯特森林植物叶片功能性状对土壤特性的响应,采用样地与样线相结合的方法调查茂兰喀斯特森林的木本植物群落,计算不同地形木本植物叶片加权平均性状值,运用单因素方差分析和冗余分析不同地形植物叶片功能性状的差异及其与土壤特性的关系。结果表明,在生长型(常绿、落叶)和群落水平上,植物叶片功能性状在不同地形间存在显著差异(P<0.05),其中叶面积最为敏感,对生境的响应明显,常绿植物的叶厚度大于落叶植物,比叶面积则相反,而叶绿素含量差异不显著(P>0.05)。不同地形间土壤特性差异显著(P<0.05),漏斗地形土壤的田间持水量、毛管孔隙度、全氮含量、全磷含量及有机质含量较高,土壤肥力最佳,槽谷和阴坡次之,而阳坡地段土壤相对贫瘠。不同地形植物叶片功能性状与土壤特性间具有相关性,但不同地形土壤特性对叶片功能性状变异的解释率不同,影响植物叶片功能性状的主要土壤特性为有机质含量、全氮含量、全磷含量、田间持水量和土壤容重。茂兰喀斯特森林不同地形植物叶片功能性状和土壤特性的差异较大,随着土壤特性的改变,叶片功能性状的响应特征不同,这有利于林区物种共存及生物多样性维持。

地形偏压作用下渗流诱发地表塌陷模型试验

目前尚缺乏对地形偏压作用下渗流诱发地表塌陷的发育和影响机理的研究,本文采用自行设计的模型,以坡度倾角为主变量,结合填土高度、相对密实度以及含水率多个变量开展了对照试验。通过对试验结果的分析,获取了塌陷发育过程的规律以及不同因素作用下对地表塌陷的影响机理。结果表明:级配良好的砂土塌陷过程可分为缓慢侵蚀、加速侵蚀和塌陷阶段;沉降槽中心位置随着坡度倾角增大向深埋侧移动,空腔面积的扩展速率随倾角增大而增大;含水率影响土的基质吸力和抗剪强度,使空腔面积扩展速率与含水率成反比,沉降槽中心位置偏移角度随含水率增大而增大,塌陷坑形状也随含水率改变有显著差异;随着砂土的相对密实度增大,塌陷范围有减小的趋势。

基于BIM技术的岩溶地区复杂地质条件下旋挖灌注桩基础施工技术研究

岩溶地区地质情况复杂多样,直接影响到上部建筑安全性和工程经济性。结合某石灰岩岩溶区项目,介绍了一种基于BIM技术的旋挖灌注桩基础施工技术,通过运用BIM技术对场地内土层分布、溶洞走向等数据进行分析,得到岩溶地区旋挖桩灌注桩现场模型,结合BIM三维可视化效果和溶洞、土洞等施工技术,解决岩溶地区复杂地质条件下旋挖灌注桩基础施工中容易遇到的偏孔、斜孔、弯孔、漏浆、斜桩、弯桩等问题。该关键技术的成功实施,可为BIM技术在岩土工程的应用提供参考。

基于“三生”适宜性的典型喀斯特乡村土地利用冲突识别及分析

[目的]科学地识别喀斯特乡村生产-生活-生态(“三生”)用地冲突,分析其区域差异特征,为优化国土空间布局,推动乡村振兴提供理论参考。[方法]以贵州省喀斯特中山、喀斯特盆地、喀斯特槽谷、低山丘陵4种喀斯特地貌的典型乡村为例,构建了“三生”适宜性评价体系及用地冲突识别矩阵,并探讨“三生”用地冲突在不同地形梯度上的分布格局。[结果](1)4个典型喀斯特乡村的“三生”适宜性用地空间分布和结构组成存在明显差异,且在空间上存在重叠等突显土地利用冲突现象的特征;(2)土地利用冲突以“生产-生活冲突”和“生产-生态冲突”为主,前者主要分布于地势起伏小的生产-生活热点区,后者主要分布于坡地及生态脆弱区;(3)随着地形梯度增加,冲突强度逐渐降低,即冲突激烈区主要集中于低地形位,冲突微弱区和用地适宜区在高地形位上分布更显著。[结论]典型喀斯特地貌背景下,人类活动受到严重制约,喀斯特乡村土地利用冲突特征明显,亟需因地制宜地优化区域发展空间布局。

黔西北贫困山区不同地貌形态下土地利用变化的地形梯度效应分析

为揭示贫困山区不同地貌形态下土地利用在地形梯度上的空间分布特征及规律,以毕节市为研究区,将其划分为喀斯特区与非喀斯特区,以2009年与2018年土地利用数据和DEM为数据源,运用地形位指数、地形分布指数等方法,探讨土地利用变化在不同地形梯度下的分异特征。结果表明:(1)喀斯特区与非喀斯特区土地利用类型均在地形梯度上表现出明显的层级性。旱地、水田、园地、建设用地、道路、水域对低地形有一定的选择性,有林地、灌木林地、草地、未利用地则对高地形有一定的选择性,其中非喀斯特区土地利用类型在低地形区域分布更广。(2)喀斯特与非喀斯特区土地利用多样性的地形梯度效应明显,2009年其随地形梯度增加变化幅度较大,2018年则表现为地形梯度越低,多样性越高。与非喀斯特区相比,喀斯特区的多样性在区间1、2、5高于非喀斯特区,区间3—4内则相反。(3)喀斯特区与非喀斯特区土地利用程度的地形梯度效应显著,均表现为地形梯度越高,土地利用程度越低。其存在的空间差异是自然环境、社会经济和政策因素共同作用的结果。

FAST型大射电望远镜选址洼地地形搜寻关键技术研究

500米口径球面射电望远镜(Five-hundred-meter Aperture Spherical radio Telescope,FAST)——“中国天眼”举世瞩目,是世界上最大的单口径射电望远镜。如果再建造几个FAST型大射电望远镜,开展联合观测,那么不仅可以进一步提高探测的灵敏度,也可以提高分辨率,从而拓展射电天文研究领域,这正是当前中国射电天文科学家的期盼,FAST型大射电望远镜选址洼地地形搜寻就是为实现这一期盼而开展的前期研究。当前,可以共享的地形数据数字高程模型(digital elevation model,DEM)资源已经实现洲际覆盖,且有不同的地面分辨率供选择;计算机技术发展带来了地形数据DEM处理分析能力大大增强,处理技术不断创新,分析表达实现了可仿真。为此,通过比较分析阿雷西博射电望远镜(Arecibo radio telescope,Arecibo)和FAST望远镜工程结构尺度、台址岩溶洼地地形的形态特点,提出500 m口径望远镜的理想洼地地形条件;在评价分析网络共享DEM地形数据的分辨率和数据质量的基础上,总结认为省级区域大射电望远镜选址以30 m分辨率的ASTER_GDEMV3数据为宜;在贵州全省大型洼地地形搜寻研究中,开发了基于ArcGIS平台提取洼地地形特征参数和拟合填挖方、叠合剖面等定量分析专题模块,归纳了应用ArcGIS主要工具搭建专题模块的关键步骤。研究结果解决了省级区域大型岩溶洼地地形搜寻中的关键技术,并提出了在实际工作中需要注意的几个问题。

半航空瞬变电磁法在凤凰2号隧道勘察中的应用

为解决我国西南地区复杂地形条件下的隧道勘探难题,采用地面激发、空中接收的半航空瞬变电磁法开展试验研究,优化航线设计与数据采集流程、构建基于α-trimmed均值滤波器的天电噪声去除和基于多项式拟合方法的运动噪声去除方法、确定数据叠加方式与时窗积分参数、全域视电阻率计算与探测区域三维成像、隧道充填型岩溶发育区视电阻率特征分析与探测结果综合解释,并通过隧道实际开挖资料对探测结果进行验证。主要结论如下:1)半航空瞬变电磁法能够较准确地推断含水破碎带、岩溶发育区等不良地质结构的范围和深度,能够提前探明隧道地质风险区域并获得地下导电性分布特征,展示了该方法在复杂地形岩溶山区隧道勘察中相较于传统地面物探方法具有地形适应性强、探测效率高等特点;2)通过三维视电阻率成像和关键位置切片结果获得的地质异常区域推断与隧道开挖实际揭露异常吻合度较高,表明该方法可以为隧道岩溶处置预案设计和安全施工提供技术支撑,能够有效避免在隧道施工过程中因隐伏岩溶灾害导致的人员伤亡和财产损失。

岩溶强发育区场地类别划分探讨及对超高层结构设计的影响

广州某项目处于岩溶强发育区,在拟建场地大面积为Ⅱ类的情况下,勘察单位根据从天然地面起算的覆盖层厚度将溶沟部分区域的场地类别划分为Ⅲ类。设计单位宏观地从场地概念、微观的以地下室底板底起算覆盖层厚度进行充分论证探讨,认为整个项目场地类别可按Ⅱ类进行设计,并顺利通过超限审查和施工图审查。此外对比了采用《高层建筑混凝土结构技术规程:JGJ 3—2010》[1]及《高层建筑混凝土结构技术规程:广东省标准DBJ/T 15-92—2021》[2]因场地类别不同对超高层结构设计影响的差异,同时对T1栋超高层采用文献[2]分别按Ⅱ类、Ⅲ类场地计算,结果表明:对于长周期结构,地震影响系数对场地类别的敏感性文献[1]低于文献[2];T1栋调整前的基底剪力Ⅲ类场地比Ⅱ类场地大35%,调整后的基底剪力Ⅲ类场地比Ⅱ类场地大10%;T1栋最终按Ⅱ类场地进行设计,节约造价约5%~8%。

岩溶地区地质勘察关键技术研究及实例分析

文中对岩溶地区地质勘察关键技术进行研究,分析了岩溶地区勘察工作的工作路线。结合工程案例采用的勘察技术以及勘察所得岩溶情况,对所述工程地质勘察关键技术进行进一步验证,并根据岩溶勘察结果对专项治理措施进行简要分析,所得结果对岩溶地区后续勘察工作的开展具有一定的指导意义。

岩溶区青冈栎树干液流特征及其与环境因子关系

为阐明岩溶区植物液流变化特征,应用Granier热消散探针法,连续测定了桂林岩溶区植物青冈栎1年整的树干液流密度变化,并用ICT-2000TE环境气象站同步监测林地环境因子。结果表明:不同季节青冈栎树干液流密度差异较大,液流密度峰值分别为:1月份36.17gH2O/m2.s,4月份62.01gH2O/m2.s,7月份63.41gH2O/m2.s,10月份39.03gH2O/m2.s。土壤含水量在1月份、4月份、7月份与树干液流呈极显著相关;空气湿度和水汽压亏缺在1月份、10月份与树干液流呈极显著相关;空气温度在4月份、10月份与树干液流呈极显著相关,而光合有效辐射在所有的观测月份均与树干液流呈极显著相关。对各时期树干液流密度与环境因子的多元线性回归方程进行F值检验,均达到极显著水平。

桂西南峰丛洼地退化植被土壤种子库的初步研究

采用野外取样和盆栽试验观察相结合的方法，对桂西南不同演替阶段退化植被的土壤种子库进行初步研究。通过统计分析，其结果：（1）厚度为20cm的表层土壤的种子库密度，其值变动于0～1125粒·m^-2；（2）在物种丰富度和数量上占优势的种类均是草本植物，其中又以禾亚科、菊科的植物为主，灌木种类和数量较少，无乔木种类出现；（3）种子多集中在上层或接近上层，并且自上而下递减明显；（4）11月份采样的各演替阶段的种子库的物种丰富度和密度普遍比5月份相应演替阶段的高；（5）任两演替阶段的土壤种子库相似性较低，但出现在相邻的两个演替阶段相似性系数比相邻较远的两个演替阶段的相似性系数要高；（6）地上植被与土壤种子库的相关性不管在早期阶段还是中后期阶段都不紧密，而且从草丛阶段向乔灌林阶段演替，两者之间的相关性有降低的趋势。结果表明：对桂西南峰丛洼地退化植被，有必要开展人工诱导促进封山育林区植被恢复，从而构筑具有较高生态效益的生态防护林体系。

广西马山岩溶山地植被恢复过程的种类更替与小气候动态

于2002年8月29～30日,采用“空间代替时间”的方法,研究广西马山县岩溶山地封山育林过程中植被种类更替与小气候变化之间的关系。结果表明,封山育林初期生境条件是干燥、高温、低湿,小气候因子日变幅度大,植物群落是一些耐干旱、耐瘠薄的草本和灌木;封山育林中期,植物群落结构包括灌-草2个层次,夏季气温开始下降,湿度增大,光照度开始降低,土壤温度波动略为平缓,耐阴的灌木和草本种类增多,原生性森林群落的乔木幼树开始出现;封山育林中后期,群落的平均高度达7～15m,出现乔-灌-草3个层次的结构,逐渐形成森林小气候,群落内光照强度降低、夏季气温低、湿度增大,基本上由原生性森林群落的组成种类占主导地位,演替初期的阳性先锋草本和灌木种类基本上消失。

岩溶区生态恢复与重建的初步效果及意义

介绍了中国-斯洛文尼亚科技合作项目《利用有益动物繁殖系统进行岩溶地区的休养再生示范》实施的背景与岩溶区生态恢复重建的思路。通过试验,已找到桂北岩溶区适生的优良牧草和灌木品种。研究发现,这些品种对岩溶区的物种多样性、生态级别、土壤养分、土壤特性、土壤水涵养性等均有明显的改善作用,为中国南方岩溶区生态恢复与重建提供了科学依据。

岩溶区路堤下水平加筋体受力分析方法研究

在岩溶区进行公路修筑时,采用土工织物处理可有效减少岩溶塌陷风险,但目前其计算与设计理论远远落后于工程实践,对其进行研究十分必要。文中首先分析了溶洞上水平加筋体的受力特点,采用太沙基理想土中拱效应理论计算溶洞上方所受荷载,根据各段受力区别,将其划分为临空段、洞端过渡段及锚固段三部分。对加筋体临空段,基于微段分析,导得了洞端水平加筋体拔出位移与加筋体拉力水平分量间的关系;对洞端过渡段,采用库仑摩擦定理,假定摩阻力完全发挥,导得了加筋体拉力损失值计算公式;对锚固段,将其区分为弹性段与塑性段分别求解,并分别考虑有限长与无限长两种情况,导得了其解析解与塑性段长度计算公式,由此可解算锚固段端部拉力与位移间关系曲线。在此基础上,提出曲线交汇法求解整体模型,并将其应用于土工织物拉拔试验及足尺试验的结果分析,计算值与实测值吻合良好。本文方法物理意义明确,简单直观,适合工程应用。

西南喀斯特山区农果草系统耦合及生产效益分析——以广西平果县果化镇龙何屯为例

本研究设计通过生态功能的转换,引入高效生态农业技术,提出了山顶优良树种封植、山腰果草+果药套种、山洼地粮果(草)结合、庭院畜牧圈养和半圈养、联动节水的水分贮存和输送灌溉网的农业生态系统空间发展的农果草耦合模式,引入地草轮作技术、果草(药)复合技术、秸草秆垫圈沤肥技术、石山人工草地的建植和管理技术、以及石山区水资源开发和节水灌溉技术等关键技术。通过家畜消耗农田输出的作物籽粒、饲草等,实现饲草生产供应与家畜生长需求的平衡配置;同时利用家畜圈肥调节玉米和果树地、草地的物质循环与能量流动,调控农果草地的耦合生产,最大限度提升岩溶峰丛洼地区域土地资源的综合利用效率,以获取最佳生态和经济效益。该研究经济效益成效显著,如火龙果(投产第1年)套种板兰根收入可达44775元/hm2,比单纯种植玉米和黄豆增收260.5%,而火龙果套种牧草,再耦合养山羊,则收入可达60330元/hm2,比玉米大豆耦合养猪增收230.2%。

岩溶地区中子水分仪的野外标定

论述了在岩溶平原区对粘土进行中子仪野外标定的必要性 ;指出在不均质土体中标定时需采用掘开式取样法 ;通过标定实践 ,首次给出了岩溶区三种岩性 (亚粘土、粘土、铁锰结核粘土 )的标定方程 ,并尝试建立了含水率与中子计数率、干容重的二元回归方程。

北京石花洞岩溶景观特色及成因探讨

北京石花洞地质公园区内地貌类型属典型的中低山构造剥蚀地貌,在碳酸盐岩沉积分布区经长期风化剥蚀和地表水的切割溶蚀,形成了较典型的岩溶地貌形态。在全国范围内,北京石花洞的层数最多,洞穴钟乳石种类齐全,毛细渗透水沉积的石花美丽,裂隙渗透水沉积的石盾最多、体积最大,滴水沉积的石笋叠置关系最明显,流水沉积的石旗发育奇特,池水沉积的月奶石发育最好,全新世石笋微层理发育最清晰。本文主要讨论石花洞岩溶景观成因,是本小组对石花洞进行的一次大体沉积类型研究。

基于分形理论的喀斯特地貌形态分析

喀斯特地貌的形态分析对喀斯特发育程度的理论研究、人类工程活动等具有重要指导意义。采用分形方法对云贵高原南东部丘北区的峰丛洼地的形态特征进行分析,结果表明,(1)多边形洼地的空间排列为随机至簇状分布,干巴地以北洼地成簇状分布,其余地区为随机分布,部分洼地沿断层发育,面积较大。(2)洼地形态分布具有明显的分形特征,有两个标度区,半径维数分别为1.87和0.60,洼地密度从中心向外递减。(3)地形等高线具有自相似性分形特征,可溶岩区T2g中1.8 km等高线的分维数为1.30,非可溶岩区T2f中1.6 km等高线的分维数为1.14:反映出可溶岩区因喀斯特发育使地形较复杂。(4)地表水系南盘江的分维数为1.066,地下水文网较发育,喀斯特发育程度较高。

云南特困乡的因子生态分析与类型划分——以文山州为例

云南的贫困和全国的贫困状况基本一致 ,首先是区域性贫困 ,其次是结构性和阶层性贫困 .文山州位于滇东南岩溶地区 ,干旱缺水 ,交通闭塞 ,经济和社会发展十分落后 .本文应用较为先进的因子生态分析法对文山州5 0个特困乡进行分类 。