2001—2020年渭北黄土台塬区农业干旱变化特征及影响因素分析

为明晰渭北黄土台塬区2001—2020年间农业干旱的时空变化特征及影响因素,利用MODIS遥感数据构建了Ts-NDVI特征空间,计算出温度植被干旱指数(TVDI),以揭示干旱的时空演变规律。同时,借助地理探测器分析了干旱与自然因素及人类活动之间的关联,确定了影响TVDI空间分异性的关键因子。结果表明:该区域平均每年有65.04%的区域遭受不同程度的干旱,多年平均TVDI值为0.52,整体处于中旱状态,且春季干旱尤为严重;2001—2020年,该区域TVDI值呈现波动下降趋势,并表现出强持续性特征,约有91.38%的区域干旱情况得到缓解或保持稳定;TVDI的空间分异性显著,主要受到高程、气温、人口密度和NDVI等多个因子的综合影响;在不同年份,影响TVDI的主导因子组合有所变化,这反映出自然因素和人类活动对干旱影响的复杂性。需综合运用气候监测、生态恢复、优化农业生产结构和提高水资源利用效率等措施,以更精准地预测和缓解干旱对区域农业生产和社会经济的影响。

基于SPEI渭北黄土台塬区干旱时空演变特征

基于1969—2016年渭北黄土台塬区10个气象站实测资料,计算不同时间尺度标准化降水蒸散指标(SPEI),采用Mann-Kendall检验、Morlet小波分析、R/S分析等方法,研究了区域干旱时空演变特征。结果表明:(1)48 a来渭北黄土台塬区年及四季干旱均呈增强趋势,未来有很大可能继续向干旱化发展;(2)年干旱在1991年发生显著突变,春、夏、秋、冬季干旱分别在1996年、2010年、2002年、1978年发生显著突变;(3)年及春、夏、秋季均明显存在着4~18 a的短周期和20 a以上的长周期,冬季明显存在3~11 a的短周期和12~30 a的长周期;(4)轻旱、中旱、重旱、极旱发生频率自西向东分别呈“高—低—高—低”、“逐渐增高”、“逐渐降低”和“中间高两边低”的分布规律,且干旱发生频率整体上符合轻旱>中旱>重旱>极旱的规律;(5)春季干旱演变对年干旱演变的贡献率最大。研究结果有助于了解区域干旱演变特征,为水文生态建设及社会经济可持续发展提供科学支撑。

黄土台塬区农村道路生态化模式建构及设计应对探究——以宝鸡市金台区北坡路域生态整治为例

农村道路生态化研究对统筹推进中国农村人居环境整治工作、维育区域生态格局乃至实施乡村振兴战略具有重要意义。针对当前中国黄土台塬区农村道路建设过程中景观割裂、环境侵扰和水土流失等问题,基于国内外道路生态学的理论和实践,梳理农村道路环境及景观研究进展,厘清其景观生态化内涵机理,从道路主体、沿线设施、路域环境、养护管理等多维度构建黄土台塬区农村道路景观生态化改造模式。以宝鸡市金台区北坡生态整治项目作为实证案例,总结梳理美丽农村路绿色化营建方法举措,通过生态修复、景观重构、文化塑造和工程建设等手段推进黄土台塬区农村路域景观生态的修复与重塑,为营建美丽绿色农村路、助力乡村振兴战略提供技术支撑。

不同降雨强度下黄土台塬区土壤水再分布规律

土壤水对降雨响应过程是水文循环的重要组成部分,研究黄土台塬区的土壤水与降雨之间关系尤为重要。以太原市王家峰村为例,建立了降雨蒸发条件下垂向一维土壤水分运动模型,采用试估-校正法似合参数对模型进行识别验证,分别模拟了四种降雨强度下土壤水分剖面体积含水率和湿润锋的变化规律,揭示了不同降雨强度下黄土台塬区土壤水分再分布过程及动态变化规律,最大限度地提高降水资源利用率,为黄土台塬区水土流失治理提供一定理论依据。

灌溉对甘肃中部黄土台塬区地面塌陷及生态环境影响研究

甘肃中部黄土台塬地面塌陷实质上是由水利灌溉引起的新的生态环境问题。文章在深入调查、勘测和试验研究的基础上，综合分析了地面塌陷变形的成因机制，认为黄土台塬地面塌陷变形除了黄土母质理化性质和人类活动等因素外，主要是不合理灌溉引起的。过量大水漫灌使大量渗入的水体将土壤中起固结作用的盐分和粘粒矿物淋溶殆尽，使原始结构破坏，进而崩解、湿陷。随下渗水量的增加，犁底层及以下隔水层孔洞进一步发展为洞穴和陷缝，大面积塌陷变形随之出现，同时也成为台塬滑坡的诱导因素。研究为黄土台塬灌区突出的水利环境问题治理和生态重建方案提供了基础依据。

西安黄土台塬区全新世黄土磁化率古气候环境演变

通过对西安神禾塬鱼包头村和泾阳县新庄村典型剖面全新世黄土—古土壤地层的岩性描述、地层划分和对比,结合泾阳县新庄村AMS^(14)C的年代测定和其他学者的测年数据,建立了该地区全新世以来黄土沉积年代序列.根据磁化率气候替代指标在剖面上的变化规律以及该黄土剖面反映的东亚冬、夏季风强弱变化特点,详细分析了西安地区全新世以来环境变化的特征和规律,进而将该剖面磁化率曲线特征与其他学者的孢粉谱建立的温度曲线进行对比.对西安地区全新世以来古气候的阶段进行了划分,将西安地区10 000 a以来的气候演变划分为6个气候阶段:10.0~9.0 kaBP,冷温转换阶段;9.0~7.0 kaBP,暖冷波动阶段;7.0~5.0 kaBP,温暖阶段;5.0~3.4 kaBP,暖冷剧烈波动阶段;3.4~2.0 kaBP,气温先降后升阶段;2.0 kaBP至现在,温暖半湿润、半干旱阶段.

黄土台塬区农村生活用能结构的可持续性分析

关注农村生活用能的社会经济与生态成本对实现农村可持续发展具有重要意义。采用问卷调查方式获取黄土台塬区农村生活能源利用相关数据,建立核算模型估算了不同能源消费结构情景下的经济成本、生态成本和废料量。结果显示,现状户均消费2 018.16kg标煤,人均731.41kg标煤,总体用能水平较低;农户能源消费选择的主要依据是能源的现金支出和可获得性,生态成本很少考虑;与现状相比,9种能源结构类型下的经济和生态成本以及废料量差异较大。研究表明,利用沼气和太阳能的社会经济与生态综合成本较低,应是今后农村能源结构转换的发展方向。其中沼气可以成为替代薪柴的最有效资源,是该区农村实现能源利用与生态建设良性循环的主要用能方式。

陕西黄土台塬区土地生态风险时空差异性评价

基于RS和GIS支持,采用土地转移流和土地生态风险强度指数,对陕西黄土台塬区的土地利用变化动态及其结构性风险进行了评价。结果表明:(1)1990—2010年陕西各台塬区的建设用地均有所增长、耕地除宝鸡台塬区和西安台塬区增长外,其他台塬区均减少,生态用地则刚性减少。(2)研究时段内土地利用的生态风险指数表现出"高—低—高"的发展过程,1995年是一个拐点。(3)市域尺度上,宝鸡台塬区和西安台塬区土地利用的结构性风险自1995年以来有较大幅度的攀升,2005年后临近"高等"生态风险。(4)县域尺度上,除了白水县和永寿县的生态风险降低外,其他区县均有所增大,各区县生态风险的差异性也进一步扩大。1990年、2000年、2010年土地结构风险的变异系数分别为10.43%,10.57%,10.79%。

陕西黄土台塬区土地系统变化特征分析

基于GIS和RS支持,采用土地利用变化系列指标对陕西黄土台塬区1985—2010年土地利用变化特征进行了分析。结果表明,2010年黄土台塬区耕地984 337.30hm2,草地143 030.47hm2,建设用地105 871.35hm2,分别占总面积77.89%,11.32%和8.38%;研究时段内耕地、草地、林地、水域依次减少20 866.61,11 065.22,1 186.44和748.96hm2,分别比1985年减少了2.08%,7.18%,4.60%和11.64%;建设用地增加33 902.8hm2,为1985年的47.11%;建设占用耕地26 668.8hm2,占建设用地转入流的96.26%;草地转耕地18 923.9hm2,占草地转出流的93.24%;1985—1990年土地系统较为稳定,综合动态度为0.52;1990—1995土地利用变化活跃,综合动态度达到3.60,其后逐渐降低,到2005—2010降低为1.16,土地系统趋于稳定。空间上,耕地转建设用地在城镇周边幅度较大,草地和耕地互转主要在渭南台塬东部、咸阳塬北部以及宝鸡台塬区。

陕西黄土台塬区植被-土壤系统碳收支估算

[目的]为土地利用的低碳战略提供决策依据。[方法]基于GIS和RS分析与处理NDVI数据和Landsat遥感影像数据源,采用CASA光能利用模型对陕西黄土台塬区植被—土壤系统的碳收支进行估算。[结果]1990—2010年陕西黄土台塬区植被—土壤系统碳源效应明显。其中,咸阳台塬区、宝鸡台塬区和西安台塬区有所减弱,但渭南台塬区和铜川台塬区有所增强。研究时段内,陕西黄土台塬区的高碳源区的面积由38.22%缩减为21.13%,中碳源区由57.40%扩大为67.71%,低碳塬区由3.43%扩大为7.76%;碳汇区由0.96%扩大为3.40%。[结论]1990—2010年该区建设用地占用耕地、林地、草地,土地利用结构变化不利于碳固定,提高复种指数有利于降低植被—土壤系统的碳排放。

陕西黄土台塬区农用地作物生产潜力分析及预测

基于RS和GIS支持,利用潜力递减法分析了陕西黄土高原台塬区农用地作物生产潜力空间变化特征,采用气候理论潜力为目标进行作物生态潜力预测。结果表明:陕西黄土高原台塬区农用地作物生产潜力差异较大,其中,光合生产潜力由东北向西南递减,光温生产潜力由东南向西北递减,气候生产潜力表现为西南部高于东北部,土壤生产潜力则南部高于北部;1985—2010年,研究区内作物生产潜力总量均有不同程度的降低,光合生产潜力、光温生产潜力、气候生产潜力及土壤生产潜力损失量分别为16 670.19、8 579.06、3 185.58、1 147.98 t,各占其对应级别潜力总量的2.37%、2.33%、2.33%、1.92%;建设用地的扩张对研究时段内区域作物生产潜力有明显的负面影响,因建设用地扩张造成的生产潜力损失约占农用地生态潜力损失量的50%;黄土台塬区的农用地的气候理论水平增产潜力较大。

黄土台塬区不同时代黄土水分入渗特性和迁移规律的试验研究

为了探索黄土台塬地区不同时代黄土水分入渗特性和迁移规律,通过黄土台塬区不同时代黄土(Q_(4),Q_(3),Q_(2))分层垂向一维积水入渗试验、自然降雨和地表入渗池800 mm入渗条件下的土壤水分迁移试验,分析了不同时代黄土的入渗特性和土壤水分迁移特征,并采用3种入渗模型对入渗过程进行拟合。结果表明:Q_(2)黄土入渗能力最弱,稳定入渗率为0.53 mm/min,较Q_(4)和Q_(3)黄土的稳定入渗率分别低44.2%和45.4%;Q_(4)黄土的入渗过程较好地符合Kostiakov模型,Q_(3)、Q_(2)黄土的入渗过程较好地符合Horton模型。研究区自然降雨和蒸发对土壤水分的最大影响深度约1.0 m,入渗后第4~83 d,入渗池中心土壤湿润锋从2.65 m运移到4.20 m,入渗池中心垂向入渗湿润锋深度随时间呈幂函数关系变化。

黄土台塬区小流域生态治理模式研究——以洪庆山区为例

水土流失是黄土台塬区的主要生态环境问题。因此,确定一种行之有效的生态治理模式来进行农田水分调控非常必要。文章以西安市灞桥区洪庆山区作为一个典型的小流域,研究这种如何通过工程性治理措施和生物性治理措施来综合治理的方法,进而规划出这一片流域的生态水保模型。

渭北黄土台塬区水资源供需分析与对策研究

渭北黄土台塬区水土流失严重,生态环境脆弱,水资源供给日渐不能满足当地经济发展的需求。本文从分析该区水资源供需状况着手,提出了加强节水宣传、推广节水灌溉技术、大力修建小型水利设施和加强绿化来涵蓄水源等一系列措施,具有一定的指导意义。

太原市黄土台塬区黄土湿陷性质的研究

通过对太原市轨道交通某线路所经过黄土台塬区的黄土层进行双线法黄土湿陷试验,经过数据统计分析,结果表明该地段黄土层均有不同程度的湿陷性。通过该次研究,对该地区的黄土湿陷变形系数与孔隙比、饱和度及干密度等物理指标的相关性及黄土湿陷层厚度有一定的了解,为以后该地区黄土场地勘察设计阶段的湿陷性评价提供参考数据,具有实用价值。

黄土台塬区土地利用转移流及空间集聚特征分析

提出了土地利用转移流和土地利用活跃度的概念,基于Landsat遥感影像数据,采用土地利用变化测度模型,以5年和25年两种时间尺度对黄土台塬区土地利用时空动态特征进行分析,并将密度制图法应用到土地利用变化的空间集聚特征识别中。研究表明:①黄土台塬区耕地占绝对优势,后备耕地资源严重不足,林地、草地、水域比例较低,存在较大生态风险;②耕地与建设用地、草地、林地之间的转移关系是黄土台塬区土地利用转移的关键关系,决定着台塬区土地利用变化特征;③1985-2010年耕地转建设用地流高达26668.80hm2,占土地转移流40.75%,草地转耕地流18923.90hm2,占28.91%,建设占用耕地情况严重,耕地占补平衡主要通过挤占草地实现;④25年以来,土地利用变化对水域扰动最大,其次为森林,草地第三;⑤土地利用变化存在阶段性,1990-2000年土地利用变化速率高于其他时段;⑥不同时间尺度下土地利用变化的空间集聚特征不同,25年尺度下城镇附近土地变化幅度较高,5年尺度下土地利用变化热点区由台塬中部向东西边缘区推移。

黄土台塬区土地利用/覆被变化定量研究——以陕西省咸阳台塬区为例

以2000年、2010年的TM遥感影像以及数字高程模型、水系、铁路、公路、降雨量、气温等数据为基础,综合运用Binary Logistic和CA-Markov模型,对陕西省咸阳台塬区的土地利用格局进行模拟,并对咸阳台塬区2020年的土地利用进行预测。结果表明:①2000—2010年,建设用地和林地呈增加趋势,而耕地、草地、水域和未利用地呈减少趋势,其中耕地减少的趋势与建设用地增加的趋势基本一致。②从土地利用转化的方向来看,草地主要转化为林地,其次流向耕地、建设用地和水域;建设用地和林地主要来源于耕地;林地和水域面积变化不太明显,而未利用地则主要是由耕地转化而来,并少量流向耕地。③对Binary Logistic回归模型的研究结果图层进行组合,并将其作为CA-Markov输入参数中的适宜性图层,可以拓展CA-Markov模型的应用范围,同时也在一定程度上提高了模拟的预测精度。④到2020年建设用地面积急剧增加,增加的区域主要集中在原有建设用地周边,扩展的趋势主要是沿着道路和铁路沿线,建设用地变化最为明显的区域主要集中在咸阳市的秦都区三原县。

基于多目标整形规划的黄土台塬区水资源空间优化配置研究

在耕地保护和粮食安全的国家目标背景下,以水土资源耦合和生态保育为理念,以黄土台塬区为例分析典型干旱半干旱区的水资源条件,基于遥感和GIS数据,采用帕累托(Pareto)寻优原理建立了区域水资源多目标优化配置(RWRMOA)模型,通过对水利工程改造建设和粮食作物种植组合优化等方法,进行水资源优化并进行空间差异分析,旨在提高区域粮食产量和节约水资源。研究结果表明:1黄土台塬区水资源供需分布不均,渭河、黄河两岸、渭南和豫西部分区域水资源挖潜潜力较大;2占研究区总面积63.87%的董志塬、山西峨眉塬及豫西等区域,只要适当增加灌水量便可提高产量;3占区域总面积约30%的渭南和豫西等区域,能在经济效益最优的前提下满足作物非充分灌溉水量;4关中地区井渠结合的灌溉方式效益较高,提水灌区经济效益较差;5井渠结合和引水灌区可满足非充分灌溉条件,主要分布在豫西和晋中等区域,而纯井灌区不能满足,其它可用集雨灌溉来补充,集雨工程可在作物需水期补灌两次,可通过结合集雨补灌,缓解水资源短缺问题。

基于CLUE-S模型的黄土台塬区土地利用变化模拟——以陕西省咸阳台塬区为例

本文以2000年的TM遥感影像解译数据以及水文水资源数据为基础,综合运用Binary Logistic、CLUE-S模型以及SPSS19.0统计分析软件,测评了咸阳黄土台塬区水土资源在数量和空间上的配置,并在此基础上模拟了咸阳台塬区未来土地利用变化的图谱。分析发现:①从水土数量优化配置的结果可知,耕地、草地、水域及未利用地面积减少,而林地和建设用地面积则有增加的趋势;②从面向生态的角度出发,黄土台塬区的水土优化配置结果反映了台塬区土地生态系统的生态价值和经济效益,台塬区的生态效益由2000年的1.5313亿元增加到2020年的1.5445亿元;而台塬区的土地经济收益则由2000年的68.4901亿元增加到2020年的71.9021亿元;③从水土空间优化配置的结果可以看出,咸阳台塬区建设用地在过去10年以及未来10年变化极为明显,建设用地主要在原有建设用地周边进行拓展,其中,建设用地变化最为明显的区域主要集中在咸阳市的秦都区以及三原县。

西北地区黄土台塬区桥涵设计与施工及其工程处理

黄土台塬主要分布在我国西北地区,尤其在陕西、甘肃最为常见。随着国家丝绸之路的拓展及西部大开发力度加大,近些年陕西、甘肃两省铁路蓬勃发展。黄土台塬区与一般地区相比,差异很大,有其特殊性。基于多年桥梁设计经验,为最大限度消除不良工程出现,依据使桥梁工程运营无隐患、质量有保障,使用功能安全、可靠的原则,本文简要阐述黄土台塬地区桥涵设计与施工及其工程处理措施的几点认识。