自然灾害下的山区道路网络关键节点识别与抗毁性分析

为预防自然灾害对山区道路节点结构和性能造成影响,对山区道路网络进行关键节点识别与抗毁性分析。考虑山区道路特性,将道路坡度比和道路等级纳入到关键节点识别因素中,提出考虑山区特性的L空间下山区道路无向加权网络构建方法,改进原有引力模型,考虑度中心值、介数中心值、节点核心位置和特征向量中心值的综合评估法,以网络最大连通度和全局效率作为网络抗毁性的评估指标,采用随机攻击和蓄意攻击两种策略模拟山区道路遭受灾害时的直接和间接影响。为避免灾害造成的级联失效影响,以网络节点破坏规模为评估指标,通过不同初始负载参数下关键阈值变化探究所需的最佳额外负载。选取昆明山区道路为研究对象,研究表明:改进的引力模型在山区网络关键节点评估中具有较高适用性,综合评估法提高了关键节点识别的全面性和准确度,所提出的级联失效模型能够有效界定初始负载参数的合理区间,最大限度地减少了山区网络预防灾害所需的附加负载。

山区设施流水生态养殖技术初探

绥宁县位于湖南省邵阳市西南山区,境内地貌以山地为主,兼有丘陵、岗地、溪谷平原,境内水域兼有沅、资两大水系,水资源总量约56亿m^(3),有河、溪、涧2,500余条,为典型的“九山一水半分田”山区特色。具有以下几个特点:第一,可利用水产养殖土地较少,水资源匮乏,发展水产养殖有诸多先天不利条件;第二,养殖集约化程度较低,以传统稻田养鱼为主,水产养殖集约化、产业化水平低;第三,水产养殖品种较单一,由于山区的地形以及气候的限制,增加许多特色鱼类品种的养殖难度。

西南山区乡村贫困地域系统时空演化格局研究——以云南省镇沅县为例

在梳理总结国内外关于贫困地理与农村多维空间贫困、乡村地域系统与贫困地域系统理论前沿研究的基础上,提出“乡村贫困地域系统”研究视角,并对乡村贫困地域系统理论内涵进行了初步探析.以云南省镇沅县109个村域为评价分析单元,构建了乡村贫困地域系统演化发展评价指标体系,设计了乡村贫困地域系统演化发展指数测度模型和基于“时空立方体—新兴时空热点分析”的时空演化模式识别方法.研究显示:(1)镇沅县2013-2021年乡村贫困地域系统演化时序阶段性特征经历了“差异波动演化(2013-2015年)—快速演化(2016-2019年)—增长滞缓趋稳(2020-2021年)”3个主要阶段.(2)镇沅县乡村贫困地域系统时空演化模式以连续热点模式为主,加强的热点模式呈零星分布,表征2013-2021年镇沅县乡村贫困地域系统整体上经历了较快且连续稳定的减贫演化过程,是减贫政策普惠作用在时空演化模式上的具体表现;连续冷点模式和持续冷点模式呈现出县域东西两端集聚分布态势.(3)多维空间贫困陷阱主要集中在和平镇、者东镇、振太镇的部分村域,相关村域脱贫稳定性相对较差、返贫风险较高.乡村发展是乡村地域系统循环累积与动态演化的结果,深入刻画分析乡村贫困地域系统时空演化格局与特征,对于科学推动脱贫地区转型发展具有重要意义.

电大山区地物环境中电波传播的电磁计算

在无人驾驶与无人机等新兴行业中,信号覆盖范围的要求较高,不仅仅在城市,在人迹罕至的山地、沙漠、森林中也需要无线信号的覆盖才能真正完成远程操控,这些地区更多需要考虑的是地势变化对电磁传播所带来的影响。计算电磁学中的一致性几何绕射理论方法是分析电大环境电磁问题的有效方法,使用计算电磁学的方法研究电磁波在山区地物环境中的传播规律。给出了一种建立不规则地形模型的新方法,可以通过数字高程的网格数据生成电磁算法可用的三次多项式曲面,使用多个立方曲面对不规则地形进行拼接,使用平均均方根误差验证模型数据的准确性。基于所得的地形数据,完成了并行的几何光学算法,并对区域电磁场的分布进行了仿真计算。选取了实际山区地物环境进行了实地测量,测量结果与仿真结果对比趋势一致,验证了该方法在非规则地形中电磁波传播分析中的有效性。考虑环境电磁计算的规模,建立了相应的并行策略,100核测试的并行效率可以保持在80%以上。

从“以机适地”到“改地宜机”的丘陵山区农业机械化路径优化

丘陵山区耕地面积、农作物播种面积均占全国耕地面积及农作物播种面积的1/3,涉及农业人口近3亿人,研究如何推进农业机械化以实现农业强国至关重要。从丘陵山区农业机械化发展的内在逻辑出发,比较分析“改地宜机”与“以机适地”,探讨丘陵山区从“以机适地”到“改地宜机”的农业机械化转换动力,结合Hotelling模型测算政府支持丘陵山地“改地宜机”的补贴标准,并对国内外案例进行分析解读。研究表明,“以机适地”的小型化农机对农业生产率改进有限,丘陵山区农业现代化、建设农业强国的根本出路在于“改地宜机”为大动力、高效率农机作业创造土地条件。为提高农业经营主体参与“改地宜机”意愿,政府应根据宜机化改造耕地条件采取差异化财政补贴,降低农业经营主体“改地宜机”投入成本、缩短投资回本年限,其中坡度在2°以下、2°~6°、6°~15°的补贴标准分别为15 000元/hm^(2)、30 000元/hm^(2)和45 000元/hm^(2),对坡度超过15°以土地原则应退耕还林还草,不宜高成本进行宜机化改造。针对国内外丘陵山区“改地宜机”的农业机械化经验及存在的问题,提出积极稳妥推进丘陵山区“改地宜机”的对策建议。

鄂东大别山区野生豆科牧草资源调查与评价

为开发利用野生豆科牧草资源,2017-2021年对分布于鄂东大别山区的野生豆科牧草资源现状、属种、植物区系、生活型及饲用价值进行了调查统计与分析。结果表明:鄂东大别山区豆科牧草资源分属于34属77种,以少种属和单种属为主体,占资源总数的91%。资源中包括6个中国特有种,2个中国珍稀濒危种,23个栽培牧草野生种及野生近缘种。区系地理成分以温带和热带为主要分布型,分别占总属种的47%和38%。生活型以多年生草本和灌木为主,占资源总数的70%。资源中饲用品质优良的占79%,其余均在中等以上。

丘陵山区机械化灌溉现状与发展思考

针对目前丘陵山区机械化灌溉装备与技术单一,适应性差,缺少绿色化、智能化的灌溉模式等一系列问题,系统阐述了目前相关研究的现状和未来的发展趋势;全面了解目前丘陵山区机械化灌溉水平是后续开展相关研究的关键.通过分析目前丘陵山区机械化灌溉的现状,适应丘陵山区机械化发展的要求,在机械化灌溉方面从国家政策入手到丘陵分区,结合丘陵山区的灌溉特点、目前的灌溉现状和相关经济因素进行了系统的总结.根据中国丘陵山区的国情以及相关政策,对丘陵山区机械化灌溉提出了相应的建议.可为未来丘陵山区机械化灌溉改造提供参考,补齐丘陵山区机械化灌溉装备与技术的短板,还可提高对丘陵山区机械化灌溉方面的重视,提升丘陵山区农业的灌溉水平,促进农业跨领域深度联合,推动农业可持续和现代化发展.

辽东山区5种林分土壤颗粒分形特征与土壤性质

选取清原县森林内林龄、坡向、坡位基本相同的林分类型,包括天然红松(Pinus koraiensis)林、樟子松(Pinus sylvestris var.mongholica)人工林、蒙古栎(Quercus mongolica)人工林、胡桃楸(Juglans mandshurica)人工林、天然针阔混交林(红松和蒙古栎数量比为2∶8),设置无乔木覆盖样地作为对照,对比分析天然条件不同林分土壤粒度组成、平均粒径、标准偏差、偏度、峰态值和(单、多重)分形维数,土壤理化性质空间分布及与分形维数之间的关系。结果表明:有林地表层(0~20 cm)和亚表层(20~40 cm)土壤组成以砂粒为主,粉粒、黏粒次之;粒度特征整体呈现分选状况极好、偏度正和峰态为尖窄的特点,土壤单重分形维数在1.84~2.78之间;有林地土壤平均粒径、单重分形维数及土壤理化性质均高于对照样地,且从针叶林、阔叶林至针阔混交林,上述土壤指标呈现递增趋势;多重分形维数表现为容量维数>关联维数>信息维数;单重分形维数和容量维数与黏粒和粉粒体积分数及土壤理化性质呈显著正相关关系,综合说明土壤细粒物质在有林地的保护中逐渐恢复,且表层土壤的恢复效果较好;多重分形维数分析表明,土壤粒径非理想均匀分布,因此,利用单重分形维数结合多重分形参数评价土壤质量仍有必要。

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。

毛竹扩张对幕阜山区森林土壤碳氮磷含量及生态化学计量特征的影响

以幕阜山区同一片毛竹林向两侧杉木林和阔叶林扩张形成的连续生态界面为研究对象,分析不同林型土壤有机碳(SOC)、全氮(TN)、全磷(TP)、硝态氮(NO_(3)^(−)−N)、铵态氮(NH_(4)^(+)−N)含量及其生态化学计量比,探讨毛竹不同扩张模式对森林土壤碳(C)、氮(N)、磷(P)的影响。结果表明:在2种扩张模式下,随土壤层次的增加,除NO_(3)^(−)−N呈不规律变化外,SOC、TN、TP、NH_(4)^(+)−N含量均呈逐渐降低趋势。在毛竹向杉木林扩张过程中,杉木林、竹杉混交林、毛竹林同一土层SOC、TN、TP含量均无显著差异;在毛竹向阔叶林扩张过程中,毛竹林0~10 cm土层SOC和TN含量较阔叶林和竹阔混交林分别降低了27.71%、30.45%和36.67%、31.11%,而在10~20 cm和20~30 cm土层则无显著差异;毛竹扩张对杉木林和阔叶林各土层TP含量无显著影响;毛竹向杉木林扩张增加了0~10 cm和20~30 cm土层NH_(4)^(+)−N含量,毛竹向阔叶林扩张增加了10~20 cm土层NH_(4)^(+)−N含量及20~30 cm土层NO_(3)^(−)−N含量;毛竹向杉木林扩张对土壤C/N、C/P、N/P无显著影响,毛竹向阔叶林扩张导致0~10 cm土层N/P明显降低、10~20 cm土层C/N显著增加。综上,毛竹向杉木林扩张对土壤SOC、TN、TP影响不显著,但提升了表层和深层土壤NH_(4)^(+)−N含量,毛竹向阔叶林扩张造成表层土壤SOC、TN含量显著降低,并导致中层土壤NH_(4)^(+)−N含量和深层土壤NO_(3)^(−)−N含量明显增加。

面向山区铁路工程物流基地选址的分布鲁棒优化模型

山区铁路传统工程建设运输物流基地选址模型较少将未来可能需求纳入考量范畴,忽视了此类临时工程在社会效益方面的可持续发展潜力。针对此问题,在传统工程建设运输物流基地选址模型考虑影响因素及假设基础上,加入永临结合决策变量,构建同时考虑未来社会需求分布的不确定性的工程选址模型。以工程地质条件、建设施工成本、道路情况等多个因素作为评价指标,采用预测未来社会需求并引入波动变量构建非精确机会约束的方式,提出适用于永临结合模式设施选址的“多面体-DRO”二阶段分布鲁棒模型。研究结果表明:服务水平是选址决策的主要影响因素;对于高海拔施工点,选择附近的高海拔设施更加可靠;为尽可能服务高海拔地区,永久设施点更倾向于在高海拔地区修建。建立的模型能够有效抵抗不确定性带来的代价,从而避免决策失误,在山区铁路工程永临结合设施修建方面有着重要理论价值和实际指导意义。

西南山区民族村寨文旅融合进展、存在问题及对策建议——基于云贵川11个民族村寨的调查

对于地形复杂、条件艰苦的西南山区民族村寨而言,文旅融合发展是实现乡村振兴和迈向共同富裕的主要路径之一。在对西南山区11个民族村寨调研基础上总结了其文旅融合进展状况:文旅融合在不同民族村寨都有一定程度的发展;文旅融合开发的参与主体多元化;文旅融合发展促进了民族村寨的文化传承和更新;文旅融合发展增进了少数民族的幸福感获得感。进而,基于实地调研情况剖析了它们存在的共性问题:文旅融合度还不够高、文旅融合产品单调、文旅融合内容欠挖掘、文旅融合利益分配不均、文旅融合多主体协作不够。最后,提出了深度融合、创新产品、转化内容、协调利益和增强协作的对策建议。

小尺度山区地质灾害隐患的无人机精细化识别方法与实践

本文针对小空间尺度范围内以滑坡、崩塌为主的山区地质灾害,提出了一套基于小型无人机摄影测量的精细化隐患识别方法。首先,针对工作区开展至少两期无人机摄影测量作业,经处理后得到实景三维模型、数字正射影像(DOM)、数字表面模型(DSM)等精细化成果;其次,以两期DOM与DSM变化检测为主实现灾害体识别;然后,基于灾害体共性特征建立典型识别标志,并依此采用三维实景目视解译为主方法实现孕灾体识别;最后,通过地面核查确认或排除隐患。将该套方法应用到三峡库首秭归泄滩河左岸顺向斜坡区域,共识别出10处不同类型隐患,证明了方法的可行性。

艰险山区铁路工程建设管理协同度评价研究

研究目的:随着铁路工程建设规模不断扩大,其所面临的建设环境更具复杂性、艰险性,对铁路工程建设管理协同性提出更高的要求。本文提出科学的艰险山区铁路工程建设管理协同度评价模型,可为艰险山区铁路工程建设管理协同度评价提供一定的借鉴和参考。研究结论:(1)基于协同理论和物理-事理-人理(WSR)要素分析法,构建了艰险山区铁路工程建设管理协同度评价指标体系;(2)采用改进的模糊层次分析法(FAHP)法和基于熵值法的专家赋权法以组合赋权的方式对评价指标赋权,并结合熵值理论,构建了基于协同熵的协同度评价模型;(3)对某艰险山区铁路工程建设项目的协同度进行评价,验证了该评价模型的科学性和可行性;(4)本研究成果主要应用于艰险山区铁路工程建设协同管理领域。

山区铁路工程节能设计关键要素识别研究

为从设计源头减少山区铁路工程能源消耗总量、优化能源消费结构,充分发挥铁路绿色发展优势,开展山区铁路工程节能研究,识别山区铁路工程节能设计关键要素非常重要。首先,分析山区铁路工程能源消耗,梳理山区铁路线路、桥梁、隧道等重点工程的节能要点。在此基础上,提取山区铁路工程节能设计要素和能源消耗要素,并根据各要素属性特点,明确其量化指标,建立山区铁路工程−能源消耗要素及指标体系。其次,结合CRITIC-熵权法与C-OWA算子法构建“山区铁路工程−能源消耗”双层复杂网络模型,依次确定各要素节点重要度、节点间影响强度和节点综合重要度,用以识别山区铁路工程节能设计关键要素。最后,以某山区重大铁路工程某标段为例,验证方法模型并识别出该标段影响施工阶段的节能设计关键要素为:隧道作业设备选型、隧道出渣控制、隧道通风方式选择;影响运营阶段的节能设计关键要素为:曲线半径设置、线路纵坡设置、线路坡度设置、节能坡设置、客站供热设计、客站体形设计。经验证,构建的山区铁路工程−能源消耗要素及指标体系符合山区铁路工程特点,“山区铁路工程−能源消耗”复杂网络模型具有良好的适用性,识别出的节能设计关键要素及其优化建议可为山区铁路工程节能设计提供参考。

基于过程降雨的红层丘陵低山区滑坡灾害气象预警阈值研究

[目的]研究不同历时降雨强度与区域滑坡灾害的关系,并对滑坡灾害的气象预警阈值进行研究,为地方管理部门地质灾害预警提供科学依据。[方法]收集了2013—2021年研究区348个雨量站的逐小时降雨数据和231处近10 a已发生灾情、险情滑坡事件的时间及位置,基于平均降雨强度(I)—降雨历时(D)模型,分地貌单元,提出了不同降雨历时的临界降雨预警阈值和分级预警阈值。[结果]研究区丘陵地貌区不同前期降雨条件下1,3,6,12,24和48 h平均雨强的红色预警阈值依次为29.774,18.579,14.416,11.186,8.679和6.734 mm;低山地貌区不同前期降雨条件下1,3,6,12,24和48 h平均雨强的红色预警阈值依次为28.849,15.542,10.520,7.121,4.820和3.263 mm。[结论]在24 h前期降雨条件下,低山区对降雨的敏感性明显比丘陵区高,具体表现为低山区1,3,6,12和24 h的临界预警阈值明显比丘陵区更低,但随着降雨历时进一步延长,低山区和丘陵区域临界预警阈值趋于相近。

基于PLUS模型的2030年滹沱河流域山区段生态承载力时空格局多情景预测

为探讨滹沱河流域山区段当前及未来不同发展情景下生态承载力的时空变化,应用植被净初级生产力改进的生态足迹模型测算分析了流域2015—2020年生态承载力的时空格局变化,并借助经过精度验证的PLUS模型对2030年区域自然发展、经济发展及生态保护三种发展情景下的生态承载力时空格局进行预测。结果表明:2015—2030年滹沱河流域山区段单位面积生态承载力整体格局变化不大,但内部空间分异明显,整体呈东南及西北区域单位面积生态承载力高,而东北、西南部区域单位面积生态承载力低的特点。2015—2020年区域生态承载力总量由1.0780×10^(6)bhm^(2)增加到1.0796×10^(6)bhm^(2),呈上升趋势;2030年自然发展和经济发展情景下区域生态承载力总量分别为1.0783×10^(6)、1.0782×10^(6)bhm^(2),与2020年相比呈下降趋势,草地向耕地的转移、林地向建设用地的转移是生态承载力下降的主要原因;2030年生态保护情景下生态承载力总量为1.0802×10^(6)bhm^(2),与2020年相比呈上升趋势,耕地向林地、草地转移是区域生态承载力增加的主要原因。各类用地的生态承载力总量由高到低依次为草地>耕地>林地>建设用地>水域,生态保护情景有益于林地、草地生态承载力总量的增加,经济发展情景有益于耕地和建设用地生态承载力总量的增加,水域生态承载力总量在各种发展情景下变化较小。生态保护情景更有利于未来生态承载力的增加,符合区域未来发展方向。严格控制草地向耕地的转变以及林地向建设用地的转变,继续实施退耕还林、还草生态工程,加强区域废弃矿山生态复垦的力度,将会提高区域未来生态承载力,实现区域生态安全及经济、社会、生态的可持续发展。

亚洲高山区冰川厚度变化光学立体和双基SAR卫星监测数据、方法与展望

冰川厚度变化是评估区域冰储量变化的最重要指标,以光学立体卫星和双基干涉SAR卫星为代表的冰川区高程测量已成为评估大范围冰储量变化的主要手段。本文首先总结了当前应用于亚洲高山区冰川区的主要光学和雷达卫星数据及其测高精度;然后,对当前冰川厚度变化卫星监测的方法(即监督校正的DEM差分法、自动化校正的DEM差分法、时序DEM参数化回归法和非参数化回归法)及其应用情况进行了梳理和总结,发现当前研究存在冰川雪盖区高程估计不准、雷达波穿透深度估计不准和季节尺度冰厚变化监测难等问题,导致当前对冰川局部变化过程的认识有限;最后,探讨了未来有关冰厚变化监测的潜在发展方向,提出利用当前存档卫星数据、融合多源测高数据、结合未来高时空分辨率观测计划将有助于解决当前所面临的问题。

不同地形梯度下秦巴山区乡村振兴潜力及发展路径

我国山地丘陵地区在空间上相对孤立,乡村发展受到阻碍。开展不同地形梯度下乡村振兴潜力及发展路径研究,旨在为山区因地制宜推进乡村振兴提供理论与科学依据。基于陕南秦巴山区地形差异开展典型村域调研,构建评价指标体系测度乡村振兴潜力,结合相关性与障碍度模型,辨识不同地形梯度下乡村振兴的障碍因素,提出差异化发展建议。结果表明:①各地形梯度下乡村振兴综合潜力由大到小依次为低地形梯度、中低地形梯度、高地形梯度、中高地形梯度,地形梯度与秦巴山区乡村振兴综合潜力及区位条件、基础设施潜力成显著负相关关系;②随着地形梯度的上升,秦巴山区乡村主体、产业发展、人居环境、区位条件、基础设施潜力整体上呈减小趋势,资源禀赋潜力先减小后增大;③不同地形梯度下秦巴山区乡村振兴各维度潜力大小及其障碍因子皆存在明显差异。为优化山区乡村发展模式、全面推进乡村振兴,建议低地形梯度村庄重点防止人口、耕地等农业生产要素流失,中低地形梯度村庄优化基层组织、提升引领能力,中高梯度村庄加强基础设施建设、改善人居环境,高地形梯度村庄充分保护并合理利用林地资源,发展特色产业。

山区县域洪水预测研究--以阳朔县为例

山区县域的洪水灾害是我国防洪减灾体系中的薄弱环节。为提升洪水预测的准确性,以桂林阳朔县为例,基于HEC-HMS和InfoWorksICM模拟平台,构建田家河流域的水文水动力模型。利用2017—2022年间多场洪水数据对模型进行率定和验证。在此基础上,根据田家河与漓江的洪峰遭遇,预测12种不同洪水重现期组合的情景工况,并对每种情景下的淹没耕地面积、村庄数量、旧城区淹没面积以及新城区淹没面积进行统计和分析。研究结果表明:(1)遇龙河沿岸受灾情况受其上游暴雨洪水的影响,田家河流域洪水重现期TTJH=50a时,淹没耕地面积将超过8.15km2,沿途受影响村庄超过27个;(2)旧城区主要受漓江过境洪水的影响,漓江洪水重现期TLJ=20a时,漓江水位漫堤行洪,西街将处于1~2m的水深之中;(3)新城区对田家河流域及漓江洪水都表现出较高的敏感性,当洪水等级超过TTJH=10a且TLJ=20a或者TTJH=20a且TLJ=10a时,新城区将会遭遇较严重的洪灾。研究结果可为山区县域洪水预测提供参考。