基于“源-汇”理论的山区农村居民点“三生空间”优化研究——以井陉县为例

本研究根据农村居民点以及太行山区县域“三生空间”分布特征,基于“源-汇”理论和MCR模型,从生态源地扩张和生产源地扩张的角度,依据“三生”功能构建阻力面指标体系,计算最小累积阻力面差,实现县域“三生空间”的划分和农村居民点分类整治优化。结果表明:(1)基于“源-汇”理论的最小累积阻力模型在山区“三生空间”格局构建,农村居民点分类整治中具有相容性和可行性;(2)研究区以生态保护区和生态优化区为主,生态空间占比59.5%,以生态功能为主,农村居民点分布中生产功能占比62.7%,以生产功能导向为主,因此,乡村整治要根据农村居民所处的主导功能分类整治;(3)乡村整治应综合考虑农村居民点的生活、生产、生态功能特征,分类促进山区乡村振兴和生态文明建设。

西安市“源-汇”景观对碳排放量与可吸入颗粒物的协同效应

【目的】大气污染与温室效应等环境问题,已成为影响城市可持续发展的重要因素,在减污降碳的实施路径方面亟需开展相应研究。【方法】以西安市主城区为研究对象,通过构建景观指数加权变异模型,分析城市“源-汇”景观格局的结构特征;基于反距离加权插值与约束性排序分析法,探究碳排放量与可吸入颗粒物的空间分布特点,揭示“源-汇”景观对“碳污”的协同影响。【结果】结果显示,“源-汇”景观格局的特征尺度为距离研究区几何中心3 km、7 km、14 km的幅度边界处;碳排放量、PM_(2.5)、PM_(10)的反距离加权插值模型判定系数R^(2)分别为0.8541、0.8238与0.7885;“碳污”与景观指数之间的多元多重回归模型判定系数R^(2)为0.7540;16个“源-汇”景观关键指数对“碳污”的累计解释率达到66.2%,与“碳污”相关性的累计贡献率达到87.9%。【结论】结果表明,研究区环路界限可反映景观空间结构的扩展过程与分布特点;冬季采暖期碳排放量与可吸入颗粒物的空间异质性显著,呈现出不同的空间分布特点;通过对街区内绿地斑块密度、最大斑块指数、绿地率、香农多样性指数以及建筑密度与建筑高度变异系数进行差异化空间配置,可对“碳污”具有显著的协同消减影响。研究结果为城市景观规划、碳排放量与空气污染治理提供了科学依据,可促进城市生态环境的可持续发展。

基于“源-汇”理论的深圳河湾流域非点源污染风险评价

非点源污染影响因素复杂,实时监测与模拟具有难度,而景观生态风险评价从景观格局与生态过程的角度为区域污染风险评价与识别提供了新的思路。以深圳河湾流域为案例,基于“源-汇”理论,通过源汇景观识别、景观空间负荷对比指数评价污染风险,且与实地监测污染物数据进行数值与空间相关性分析,验证其结果准确性与科学性。研究结果表明:1)污染物监测数据表明流域内雨季总氮、总磷平均浓度超标率为12.99%、11.89%,非雨季超标率为8.61%、9.44%,雨季风险高于非雨季,5、7、9、10、12、13号子流域水环境质量相对较差,下游污染风险高于上游,沿海污染风险高于非沿海。2)非点源污染风险指数法评价结果表明7、9、10、12、13号子流域处于污染高风险区,集中在布吉河流域与福田河下游,占流域总面积的16.93%。3)两种风险结果具有一致性,数值上具有高度显著性,空间上具有聚集性。基于“源-汇”理论的非点源污染风险指数法适用于区域非点源污染风险评价。

“源-汇”热景观理论下的城市通风廊道构建研究——以合肥市主城区为例

科学构建城市通风廊道对缓解城市热岛效应有着重要作用。以合肥市主城区为例,利用“源-汇”热景观理论提取通风廊道起终点,MCR模型和重力模型分析并筛选通风廊道,构建研究区通风廊道网络。结果表明:起点斑块以水库、湿地公园、森林的集中区为主,终点斑块以城市建成密集区为主;共构建13条一级廊道,9条二级廊道,全长312.44 km;在夏季主导风向下,除Y5斑块外的其他热源斑块均能够通过一级廊道引入2个及以上的热汇斑块的冷空气;“源-汇”理论的引入可以增强城市通风廊道对于城市冷源和热源区域的联系,加强城市通风廊道的效能。

渤海湾盆地车西洼陷陡坡带古近系沙河街组沙三下段“源-汇”系统

依据渤海湾盆地车镇凹陷车西洼陷陡坡带古近系沙河街组沙三下段岩心、测井以及三维地震资料,对研究区的"源-汇"系统进行了研究。结果表明:(1)车西洼陷沙三下段为一个三级层序,并可进一步划分为低位、湖侵与高位3个体系域,其陡坡带沙三下段发育杂基支撑中砾岩、碎屑支撑中砾岩、杂基支撑细砾岩、碎屑支撑细砾岩、砂质砾岩、含砾砂岩、粗砂岩、中砂岩、细砂岩、递变层理砂岩、滑塌岩等11种重力流成因岩石类型及深湖泥岩,表现为典型的近岸水下扇沉积;不同体系域时期扇体规模整体呈"由大变小,再变大"的演化趋势。(2)车西洼陷陡坡带自西向东识别出6套供源体系,可分为有沟道为主供源体系和滑塌为主供源体系,分别形成沟道供源为主近岸水下扇和滑塌供源为主近岸水下扇类型,其中滑塌供源为主近岸水下扇中的滑塌变形构造更发育、更普遍,但其扇体规模较沟道供源为主近岸水下扇小。(3)进一步的"溯源"分析结果表明,沙三下段沉积时期,研究区物源区母岩以碳酸盐岩为主,其在强烈的构造活动、湿热气候作用下,易于发育石漠化古地貌,剥蚀作用较为强烈,由此形成的频发的季节性重力流进入湖盆,形成该地区的近岸水下扇沉积;不同体系域时期扇体规模的差异主要受物源区气候和植被覆盖的控制。

沉积盆地“源-汇”系统研究进展

"源-汇"系统指盆地中自剥蚀地貌中形成的剥蚀产物,搬运到沉积区或汇水盆地中最终沉积下来的过程。在当前沉积学领域中"源-汇"系统占有重要一席。通过系统梳理国内外文献,评述"源-汇"系统各要素及其耦合作用研究进展,认为源区是控制系统动态过程根本要素,搬运-沉积过程是物源供给不同级次的响应。源区古地理演化下物理和化学风化作用控制物源供给,物源供给时空属性则决定搬运方式和通道类型。之后搬运中地质作用重塑沉积物组分和结构,而源区扰动和搬运响应两者时间尺度关系决定改造效果。最终源区演化形成的沉积地貌变化造成盆内可容纳空间分异,促使沉积物选择性沉积,塑造了盆内千姿百态沉积面貌。"源-汇"系统先进于其正演化、定量化和动态化研究思路,但研究方法仍处于探索阶段,而要完善研究体系则需着眼于物源体系研究,多时间尺度地质定量化表征方法,多学科交叉动态化研究方法。

基于景观生态学“源-汇”理论的市域尺度生态功能分区——以内蒙古通辽市为例

市域尺度的生态功能分区对于市域生态资源的有效保护和合理利用起着不可替代的指导作用。现阶段较为被动而静态的功能分区研究忽视了市域生态资源在城镇化发展中的剧烈变化。而景观生态学的"源-汇"概念和相关手段,将区域生态功能空间格局与不断变化的生态过程之间建立了联系,在生态功能分区科学理性的研究实践中运用前景广阔。运用景观生态学"源-汇"理论,以内蒙古通辽市为例,通过对于研究区域中"源"景观的划分,设定不同景观要素的阻力值,构建基于"源"动态特征的最小累计阻力模型,计算得出阻力面。并进一步通过寻找阻力面突变点来确定分区阈值,最终确定通辽市域尺度生态功能的5大分区,最后提出有针对性的分区管控措施与指引。研究将市域生态要素在城市化下的动态演变与生态安全格局进行有机关联并制定科学的分区策略,为市域生态空间的优化及管理提供了理论依据。

“源-汇”体系主导下的障壁滨岸沉积体系发育模式——以青海湖倒淌河流域为例

湖泊的障壁滨岸沉积体系研究一直是湖泊沉积学研究的薄弱点。以青海湖倒淌河流域为例,利用野外露头和遥感影像资料,基于"源-汇"体系的研究思路,识别出青海湖倒淌河流域的"源-汇"体系是由物源区、冲积扇、倒淌河、三角洲和障壁滨岸组成。随着日月山—野牛山一带的隆升,倒淌河流域由原来的古倒淌河和冲积扇沉积逐渐转变成一个相对封闭的"内陆湖"。伴随气候的暖干化和野牛山的进一步隆升,倒淌河发生倒转形成现今的倒淌河-障壁滨岸沉积体系。该体系的形成受控于构造-地貌、物源、水系、气候变化与湖平面的升降。加强对沉积盆地周缘物源区岩性特征、构造作用控制下的湖盆古地貌和古风场的研究,有助于预测陆相断陷湖盆中砂体的有利区。

“源-汇”体系主导下的断陷湖盆陡坡带扇三角洲发育模式探讨:以苏丹Muglad盆地Fula凹陷为例

断陷湖盆陡坡带粗粒三角洲地质研究对于油气勘探至关重要。通过岩心、测井和地震资料综合分析,在苏丹Muglad盆地Fula凹陷陡坡带识别出两类扇三角洲,分别为Jake区锥状扇三角洲和Keyi区片状扇三角洲。Jake区物源供给充足,早白垩世持续供源,形成的锥状扇三角洲岩石颗粒较粗,分选-磨圆差,砂体厚度较厚,分布范围较广;Keyi区物源供给不足,形成的片状扇三角洲岩石颗粒较细,分选-磨圆更好,砂体厚度较薄,分布范围有限。文章将"源-汇"体系理论引入到陡坡带粗粒三角洲研究中,通过对母岩剥蚀供源、搬运以及汇聚条件分析,对两类扇三角洲进行成因解释,并建立相应模式,同时指出,"源-汇"体系只有作为一个整体研究,才能较好地预测断陷湖盆陡坡带扇三角洲分布。

基于“源-汇”理论和MCR的哈尔滨市生态安全格局变化

以哈尔滨市为研究区域,在提取区域1998、2008和2018年景观类型分布基础上,通过“源-汇”理论和最小累积阻力模型构建区域生态安全格局;统计不同年份生态风险区、缓冲区和安全区面积、分布范围,结合阻力面因子分析生态安全格局时空变化。结果表明:1)生态安全区为哈尔滨市主要区域,研究区域整体表现为生态安全状态;2)三期生态风险区、缓冲区和安全区所处位置未发生明显变化。风险区主要位于区域西部,生态安全区位于区域中部及东部地区,生态缓冲区主要分布在安全区与风险区过渡区域及中部耕地为主的区域,符合生态由高到低的缓冲特征;3)1998—2018年间,哈尔滨市生态安全区面积呈现先减少后增加的变化,生态缓冲区面积呈现先增加后减少的变化,生态风险区的面积一直在小幅增大。

基于“源-汇”理论和生态阻力面(UEER)模型的新疆和田地区沙源扩散路径

厘清沙源扩散路径是荒漠化防治的重要方面。基于“源-汇”景观生态学理论,以新疆和田地区为研究对象,应用生态阻力面(UEER)模型提取沙源地、构建沙源扩散生态阻力面,共提取了和田地区128条沙源潜在扩散路径,并通过重力模型筛选出71条沙源扩散重要路径,识别出48个沙源扩散节点,其中Ⅰ类沙源扩散节点31个,Ⅱ类沙源扩散节点17个。结果表明:新疆和田地区沙源高度扩散风险区域面积为11267.8 km^2,占研究区总面积的5.54%,主要分布于和田县中部、墨玉县北部、民丰县中部及南部,其中一级源地面积为8290.18 km^2,二级源地面积为1955.76 km^2,三级源地面积为1021.93 km^2;沙源扩散路径密度较高的区域集中分布于和田地区西北部,该区域沙源扩散作用最强,东南部沙源扩散作用较集中,中部沙源扩散路径较少,沙源扩散作用最弱;Ⅰ类沙源扩散节点位于绿洲、荒漠交错区域,是防沙治沙的关键节点。上述研究结果可为新疆和田地区荒漠化防治决策提供依据,同时作为对“源-汇”理论应用于沙源扩散路径的探索,为今后类似研究提供参考。

古“源-汇”系统沉积学问题及基本研究方法简述

盆-山动力学、地表过程及沉积物收支研究一直是地球科学领域的研究前沿之一。"源-汇"系统则是以沉积物路径系统将三者有机结合起来,使其成为一个完整的剥蚀-沉积体系。随着近年来研究手段和理论认识的不断发展,"源-汇"系统定量研究逐渐由现代、第四纪向深时方向发展。由于古"源-汇"在后期受到不同程度的改造,所保存的地质信息并不完整。在系统总结其内部要素中几个重要沉积学问题的基础上,分析结果表明源区和汇区的古地貌、古水系及古环境定量重建和精细表征是古"源-汇"系统研究的首要前提。碎屑矿物定量示踪、地貌比例关系以及物质平衡分析是明确古代"源-汇"系统发育特征及其过程的重要方法,为建立新的"源-汇"模型和深入了解地貌演化、沉积历史、有利储层预测具有关键性作用。

陆相湖盆“源-汇”系统要素定量关系——以渤海湾盆地庙西北地区为例

针对古代陆相湖盆“源-汇”系统定量刻画难度大和拟合模式不统一等问题,以渤海湾盆地庙西北地区古近系沙二段为研究对象,以钻井、薄片、壁芯以及三维地震资料为基础,以层序地层学、沉积学、地貌学和“源-汇”系统的基本理论和研究思路为指导,定量了刻画“源-汇”系统要素,分析了要素间的定量联系。结果表明:渤海湾盆地庙西北地区沙二段搬运通道发育规模与物源高度成正相关关系,物源高度越高,搬运通道规模越大;三角洲发育规模与物源体积成正相关关系,物源体积越大,三角洲发育规模越大;过大或过小的搬运通道宽深比均不利于三角洲的大规模发育。在定量关系研究的基础上,建立了“源-汇”系统要素“JASG”模式,为古代陆相湖盆“源-汇”系统研究提供了定量表征实例。

缓解城市热环境的多层级“源-汇”景观网络构建

以天津市六区和新四区为研究对象,首先运用形态学空间格局分析获得7种景观类型,从中提取稳定性较好、面积较大、连通性较高、热贡献度显著的核心区斑块为中心“源”“汇”;其次使用6个空间数据指标构建热环境格局评价模型,根据2009—2013、2013—2018年热环境格局的变化情况提出4类修正系数对基本阻力面进行修正;最后利用“源-源”、“汇-汇”、“源-汇”廊道构建能体现“补偿-输送-作用”过程的多层级“源-汇”景观网络。结果表明:(1)提取的Ⅰ、Ⅱ类中心“源”共27个,总面积为22773 hm^(2);中心“汇”共23个,总面积为50732 hm^(2)。中心“源”的整体抗干扰能力较小,容易受到种植类型和水体富营养化的影响。(2)多层级“源-汇”景观网络总长度约为1445 km,新四区的廊道占总廊道的70%。廊道在空间上分布不均,津南区分布稀疏,北辰区和市六区分布密集。(3)能量从中心“源”逐渐向中心“汇”流动的过程,可揭示网络之间的层级关系和各级廊道对热环境气候的调控作用。以生态格局与过程的角度构建缓解城市热环境的多层级“源-汇”景观网络体系,对合理规划廊道建设、高效缓解城市热环境效应具有积极意义。

基于“源-汇”景观的典型半城市化小流域非点源污染风险评价

小流域的水质恶化主要由点源污染和非点源污染引起,随着点源污染控制水平达到一定程度后,非点源污染已成为首要污染源。当前对非点源污染的管控仍存在难监测和难治理的问题,明晰非点源污染发生风险以及背后的原因是亟需解决的问题,因此开展非点源污染风险分析和评价具有重要意义。采用高分辨率影像解译了2010年、2015年和2020年三期厦门市后溪流域土地利用数据;基于“源-汇”景观格局方法计算研究区网格单元的网格污染指数(GPI);结合土地利用变化数据分析非点源污染风险的时空变异,对风险区成因进行了分析。研究结果表明:当前,“汇”景观占流域面积的67.86%,非点源污染发生风险分布呈现北低南高;十年中,非点源污染风险呈现上升趋势,目前非点源污染发生风险处于低风险水平(GPI=0.27)。通过分析风险区的土地利用构成发现耕地面积的缩减(减少67.08%)和建设用地面积扩张(增加43.02%)是污染风险发生变动的主要原因。计算了风险区转移矩阵,发现非点源污染发生风险区呈现出中高风险区向低风险区和“汇”景观区域转移的趋势。基于“源-汇”景观格局理论计算的网格污染指数(GPI)可以有效地对流域非点源污染风险值进行表征,是评价和分析流域非点源污染发生风险的可用方法。

基于流域面源污染过程的“源-汇”景观格局分析研究进展

“源-汇”景观理论被推荐为耦合景观格局与面源污染过程的有效途径,合理的“源-汇”景观格局配置有助于减少面源污染物输出,从而降低面源污染风险。论文分别从“源-汇”景观识别、“源-汇”景观格局分析,以及“源-汇”景观对面源污染物的影响3个方面,系统论述了基于面源污染过程的“源-汇”景观格局分析的研究进展。分析认为,针对基于面源污染过程的“源-汇”景观识别,目前研究主要停留在传统景观格局的意义上,需要考虑多要素的空间耦合关系和综合作用,来更好地判别特定面源污染过程的“源-汇”景观归属及其权重贡献。同时,针对“源-汇”景观格局分析,经典的景观空间负荷比指数只适合于环境背景比较相似的流域或地区,因此需要考虑量化更多的景观因子,并构建适合跨流域且具有可比性的“源-汇”景观指数,进而优化“源-汇”景观格局配置,降低流域景观生态安全风险。最后,“源-汇”景观格局研究所针对的主要面源污染物主要是氮磷等传统面源污染物,因此需要扩大“源-汇”景观格局对更多新型面源污染物的指示研究,为更深层次地研究流域景观格局与面源污染过程的耦合关系提供参考。

基于“源-汇”景观的饮用水源地非点源污染风险遥感识别与评价

非点源污染因分布广泛、产生过程复杂、防治困难,近年成为影响饮用水源地水环境的重要污染源。以海南三亚赤田水库为例,开展了基于"源-汇"景观的非点源污染风险遥感识别与评价分析。首先,采用高分辨率遥感影像分类提取水源地不同类型景观分布信息;结合"源-汇"对污染的促进\\阻碍作用,在考虑影响污染物迁移的"河道距离"因子、坡度因子情况下,利用非点源污染风险指数的计算实现对区域非点源污染风险的快速识别;并基于洛伦兹曲线分析水源地景观空间分布对非点源污染的影响。结果表明:一方面,流域非点源污染风险总体较低,"汇"景观占主导作用的子流域占整个区域的76.50%;污染风险呈现东高西低的特点,极高风险区主要分布于以居住用地、建设用地等"源"景观类型为主的流域东南部区域,占整体区域面积的1.28%,而西部以林地为主污染风险小;另一方面,基于坡度因子的"源""汇"景观污染负荷之比值大于1,"源"景观在低坡度区域分布范围广,景观布局较合理;基于"河道距离"因子的"源""汇"景观污染负荷之比值为2.30,"源"景观在距河道近的区域分布范围大,对污染影响大,近河道区域需进一步调整景观格局以降低对非点源污染的影响。基于遥感与"源-汇"景观指数计算是一种快速、客观、有效的饮用水源地的非点源污染风险识别与评价方法。

鸭绿江流域水沙输运的“源-汇”特征及其影响因素的集成分析

以鸭绿江流域为尺度,对鸭绿江流域上中下游水沙数据进行综合性分析。结果显示:鸭绿江流域径流量中游比上游年径流量增加一倍左右,下游比上游的年径流量增加倍数为一个数量级以上;大部分年份下游的年输沙量小于上游;随着中下游水利工程等人类活动的加剧,鸭绿江下游径流量和输沙量都有阶段性的减少,年际径流量和年际输沙量差异幅度逐渐增大,且输沙量减小的幅度和年际差异幅度比径流量更大,尤其是自20世纪60年代中期以来人类活动对输沙量影响比较显著。结合ENSO事件特征,指出气候变化引起的降雨量的减少是直接影响流域径流量减少的主要原因,也一定程度上造成了流域输沙量的减少。

城市热岛“源-汇”景观识别及降温效率

快速城市化背景下,不同景观降温效率的差异是深入理解景观格局对城市热岛效应影响机理的基础。现有城市热岛研究多以土地利用或土地覆被替代热岛效应的源与汇,往往忽略景观的热特征与相邻景观的热关系,造成信息偏差。需要从景观热特征的视角,探讨面向城市热岛效应的景观分类方法,并分析不同特征景观的降温效率差异。基于“源-汇”景观理论,以深圳市西部为研究区,构建面向城市热岛的景观分类方法,通过2010年TM遥感影像提取NDVI、NDMI及ISA等地表特征及地表温度特性,叠加划分16类城市景观,分析不同地表特征的景观等距离梯度下的温度变化关系,识别城市热岛的“源-汇”景观。在此基础上,分析“源-汇”景观的结构特征,构建以面积和温度为影响因素的景观降温效率指数,结合景观格局指数,分析不同面积与形状的“汇”景观降温效率。结果表明,在16类景观中,5类景观被识别为城市热岛汇景观,面积约533 km^2,占研究区总面积的45.5%。降温效率结果表明,“汇”景观的降温效率为1.54,其中绿色空间及阴影景观的降温效率贡献率较高。通过面积与形状的景观格局分析发现,降温效果随两个指数的增加,均呈先升后降的趋势。研究结果为城市规划与城市绿色基础设施建设决策中降温景观的形状和面积设定提供依据,增加景观水平的缓解热岛效应的效率。

城市“源-汇”热景观变化及其空间作用强度特征——以深圳西部地区为例

城市热岛作为一种整体涌现性的地球表层系统环境问题受到地理学和景观生态学的广泛关注,基于空间异质性对城市冷热岛影响方面的研究初步揭示了城市热环境的形成机制,然而城市冷热岛在空间上是否存在相互影响及相互作用强度还有待研究。以深圳市西部城市区为例,应用地表温度和景观分类数据,通过构建二维矩阵识别“源-汇”热景观,并采用“源-汇”热贡献指数和空间引力模型等方法定量分析了城市“源-汇”热景观的演变过程,“源-汇”热贡献程度的时空分异特征,以及两者在空间上的整体相互作用强度及演变特征。结果表明:(1)1988—2019年,城市热源、汇在空间上呈现由包围到反包围的变化,热源景观呈现基质化,其面积增长210.45%;热汇景观则表现为破碎化趋势,其面积减少48.07%。与之对应的热汇景观地表温度与区域的平均温度的温差逐渐增大,从1988年的0.49℃上升到2019年的1.91℃。(2)源、汇对热环境的贡献规模呈增长趋势,热源景观的贡献程度会随着热岛规模从零星状向区域化的转变过程中提升,形成温度聚集效果;而热汇景观的贡献程度会随着冷岛规模的破碎化过程中被抑制。(3)1988—2019年“源-汇”热景观的作用对基本保持稳定,但总作用强度发生了显著的变化,30年间增长了8倍。从热汇景观一对多影响热源景观转变为热源景观一对多影响热汇景观,且作用强度也越来越强。研究发现城市热“源-汇”的空间相互作用强度与“源-汇”热景观的贡献程度有密切关联,因此控制热源景观规模和维护热汇景观规模对调控城市热环境,对提升城市居民生活质量有重要意义。