基于样方分析的甘肃省白龙江流域景观生态风险演变

为解决白龙江流域土地资源的可持续利用和生态环境保护等问题,通过景观指数和景观生态风险研究样方的选取,改进了景观生态风险评价模型,研究了2000—2020年白龙江流域景观生态风险演变规律,分析景观生态风险变化的潜在特征。结果表明:在研究期内耕地面积减少最多,草地面积增加最多。白龙江流域景观生态风险在3000 m海拔是一个重要节点,中风险区和较高风险区在小于3000 m的空间内明显增加,在3000 m以上是低风险区和较低风险区得以保存的空间。在时间尺度上,低风险区和较低风险区随时间变化面积递减,较高风险区随时间变化面积递增。通过对研究样方分析可知,耕地的扩张是景观生态风险增加的主要原因;耕地向草地的转变是景观生态风险降低的主要原因。可见在白龙江流域耕地和草地成为了景观生态风险变化的风向标,通过对风险演变影响因素的分析,为流域风险识别和治理提供了新途径。

白龙江流域近20年土地利用变化及其驱动力分析

利用遥感技术和地理信息系统处理平台,对白龙江流域中的碌曲县、迭部县和舟曲县,在2000年、2005年、2010年、2015年和2020年的土地利用类型进行了解译分析,并分析了影响土地利用变化的主要驱动因素。得出结论:①在白龙江流域土地利用结构中,林地和草地在20年间一直都是主要的土地利用类型,二者之和在每个研究年份均超过80%。林地主要分布在迭部县和舟曲县的部分区域,草地主要分布在碌曲县的大部分地区及舟曲县的东南部;②2000-2020年,建设用地一直处于变化速度较快的状态且用地面积一直在增加。单种土地利用类型在研究时段内变化速度最高的是2000-2005年的水域,增加了14.48%;③2000-2020年,导致白龙江流域内土地利用类型变化驱动因子解释力排名为月均相对湿度、月均温度、月均降水量、白龙江径流量、高程、坡度、年均人口密度、年均GDP和月均日照时数。

白龙江流域不同植被类型修复模式下土壤理化性质与边坡稳定性

植被修复是边坡生态治理的有效手段。目前,植被对边坡稳定性影响的研究侧重在根系的锚固作用,而有关植被对土壤物理化学性质的影响所导致的土体边坡稳定性的变化研究比较少。本研究以白龙江流域滑坡区植被修复林地、灌木-草地、草地与裸地为研究对象,测量了修复14年后不同植被类型下土壤的基本物理化学特性与力学特性,主要分析了粒度、团聚体、土壤矿物等理化性质与抗剪强度的关系,并通过数值模拟软件综合对比了不同植被修复模式下土体的边坡稳定性。得到了以下结果:(1)植被修复可以显著改变土壤的物理化学性质,灌木-草地相对于其他两种修复模式可以明显提升细颗粒(黏粒、粉粒)和粘土矿物的含量,林地对土壤团聚体形成的促进效果最好。(2)土壤的平均重量直径越大,内摩擦角越大,细颗粒的含量与粘聚力呈高度拟合的指数关系(R2=0.99)。粘土矿物含量与土壤粘聚力呈正相关。(3)经过14年的修复,不同植被修复模式下土体的边坡稳定性都得到了一定程度的提升,其中灌木-草地群落对土体边坡稳定性的加强效果最好。极端降雨条件下,边坡稳定性安全系数从大到小依次为灌木-草地(3.20~2.58)、林地(3.03~2.44)、草地(2.91~2.41)、裸地(2.68~2.25)。本研究有助于加强对不同植被类型对土体边坡稳定性的作用机制的认识,也可为该区域植被修复模式提供一定的建议。

白龙江流域生态环境质量动态监测与评价

[目的]分析1990—2020年白龙江流域生态环境变化及驱动因素,为流域可持续发展提供科学依据和决策支持。[方法]逐年筛选植被生长季6—9月的Landsat TM/OLI影像数据,计算绿度(NDVI)、湿度(WET)、热度(LST)、干度(NDSI)4个生态指标,采用主成分分析法(PCA)构建遥感生态指数(RSEI),对白龙江流域生态环境进行评价。[结果]1990—2020年白龙江流域RSEI均值从0.531上升至0.675,生态环境质量总体好转;生态环境质量改善区域主要位于舟曲—武都段的白龙江两岸、宕昌县西北及岷江东岸,改善面积达8393.97 km^(2),占总面积45.55%;各生态指标对于生态环境质量影响程度在1990年干度>湿度>热度>绿度;2006年干度>绿度>湿度>热度;2020年绿度>湿度>干度>热度。[结论]利用GEE平台实现RSEI模型扩展了在大范围尺度、长时间序列下对区域生态环境质量监测与评价,近年来白龙江流域生态环境质量整体呈改善态势,对于流域的保护治理工作仍需继续。

白龙江流域基于GIS与信息量模型的滑坡危险性等级区划

利用Rivertools提取流域边界,基于野外调查及在前人研究基础上,选取起伏度、坡度、坡向、岩性、降雨、植被覆盖、土地利用等11个与滑坡发生相关要素作为危险性评价因子.在GIS环境下,采用经验似然比的数据分类方法,运用信息量模型,绘制了研究区的滑坡灾害危险性等级区划图,最后利用15个活动滑坡对模型精度进行检验.研究结果表明:根据区划图,白龙江流域可分为5个区域:极高危险区、高危险区、中等危险区、低危险区、极低危险区,所占研究区面积比例分别为21%,26%,37%,11%,5%.活动滑坡都位于等级很高和高的区域内,说明模型评价结果与研究区实际情况吻合.

人工神经网络在滑坡敏感性评价中的应用

以边坡为基本研究单元,经过主成分分析和独立性检验得到白龙江流域对滑坡形成贡献最大的6个因子:人口密度、坡度、坡向、断裂距离、岩性和高程.使用人工神经网络对白龙江流域进行滑坡敏感性评价,采用ROC曲线对模型精度进行验证.研究结果表明,人工神经网络能有效地对该区域进行滑坡敏感性评价,且能将研究区划分成5个区:极低危险区、低危险区、中等危险区、高危险区、极高危险区,各区面积占研究区面积的比例分别为9.53%,41.46%,12.12%,25.33%,11.58%.

多种组合模型的区域滑坡易发性及精度评价

以滑坡灾害高易发的陇南白龙江流域中游及其岷江支流段作为研究对象,依托流域内2093处滑坡灾害点样本数据,开展多种组合模型区域滑坡易发性区划及精度评价研究。首先选取坡度、坡高、距断层距离、地层岩性、流域沟壑密度、植被归一化指数等6项影响滑坡发生的孕灾因子作为易发性的评价指标,依据各指标条件下的信息量值、确定性系数值和证据权重值曲线突变规律,并结合滑坡面积及分级面积频率比曲线作为等级划分的临界值来确定因子分级状态。其次,基于指标因子状态分级和相关性分析结果,采用信息量法、确定性系数法、证据权法分别与逻辑回归组合的3种模型开展区域滑坡灾害易发性区划,并从模型结果、适用性和精度等方面采用多手段对3种组合模型进行比较和讨论。研究结果表明:在区域滑坡易发性评价方面3组模型均表现较为理想,信息量和逻辑回归组合模型的预测精度为94.6%,其预测精度和准确性优于其它两种组合模型;研究区滑坡极高易发区主要分布白龙江两岸,尤其分布在两河口至桔柑乡段白龙江左岸区域,易发性评价结果成果可为该区域地质灾害防治和国土空间用规划及用途管制决策提供依据。

白龙江流域地质灾害特征及勘查思路

白龙江流域地处青藏高原向黄土高原过渡的斜坡急剧变形带,是我国泥石流、滑坡灾害最为严重的地区之一。"8.8"舟曲泥石流灾难的发生,再次暴露了对地质灾害调查研究程度不高,预警预报能力低,以及风险减缓措施不力的弊端。为了避免类似群死群伤重大地质灾害的发生,应进一步加强调查和研究等基础工作。进一步勘查的思路是:首先是对迭部、舟曲、宕昌、武都、文县、康县等6各县,按照《1∶5万滑坡崩塌泥石流灾害调查规范》要求,全面开展调查;二是对危及县城、集镇、重要居民点的地质灾害隐患点,按照规划前期勘查的精度要求,逐一进行勘查;三是针对不同类型的地质灾害发育分布规律、形成机理、成灾模式、监测预警技术、风险减缓措施等问题开展专题研究。

白龙江流域舟曲县城区地质灾害危险性评价

地质灾害危险性评价对城镇国土空间规划与防灾减灾管理具有重要的意义,目前地质灾害危险性评价方法较多,但主要集中在对区域或单体地质灾害的危险性评价研究,对城镇尺度地质灾害危险性评价较少。该文以地质灾害高发的舟曲县城区为研究对象,以网格划分为评价单元,以1:10 000地质灾害详细调查数据为基础。根据斜坡岩土体物理力学性质及侵蚀特征,利用无限边坡模型计算不同栅格单元的稳定性,并结合斜坡破坏概率及构建的斜坡滑动距离评价了城区斜坡危险性,在此基础上采用FLO-2D模型进行了泥石流灾害危险性评价,最后在arcgis平台下综合城区斜坡和泥石流危险性评价结果,完成了舟曲县城区50年一遇降雨条件下地质灾害危险性评价及区划。评价结果表明:舟曲县城区地质灾害高危险区面积6. 43 km2,共发育灾害点32处,威胁承灾体面积640. 29万m2;中危险区面积5. 15 km2,共发育灾害点7处,威胁承灾体面积509. 73万m2;低危险区及以下面积15. 80 km2,共发育灾害点3处,威胁承灾体面积1 527. 82万m2。该评价方法在一定程度上完善了城镇尺度的地质灾害危险性评价过程,并为舟曲县城区地质灾害防治提供参考。

不同组合模型区域滑坡易发性及精度分析

为探索区域滑坡易发性评价模型的适用性和评价结果的合理性,以滑坡灾害高发的白龙江流域为研究区,首先选取坡度、地形起伏度、距断层距离、地层岩性、流域沟壑密度、植被指数等6项影响滑坡发生的孕灾因子作为易发性的评价指标,以研究区2093处滑坡灾害点为样本数据,依据各指标条件下的信息量值、确定性系数值和证据权重值曲线突变规律,并结合滑坡面积及分级面积频率比曲线作为等级划分的临界值来确定因子分级状态;其次,基于指标因子状态分级和相关性分析结果,采用信息量法、确定性系数法、证据权法分别与逻辑回归组合的3种模型开展区域滑坡灾害易发性评价,并从模型结果、适用性和精度等方面采用多手段对3种组合模型进行比较和讨论。研究结果表明:在区域滑坡易发性评价方面,3组模型均表现较为理想,信息量和逻辑回归组合模型的预测精度为94.6%,其预测精度和准确性优于其他2种组合模型。笔者以白龙江流域中游及其岷江支流段为例,开展滑坡灾害易发性评价模型适用性、评价结果分析以及预测精度评价对比和研究等,成果可为该区地质灾害防灾减灾和国土空间用途管制规划决策提供参考。

甘肃省陇南市白龙江流域泥石流灾害事件与降水特征的关系

甘肃省陇南市白龙江流域泥石流灾害事件高发区与暴雨中心、高发期与暴雨集中期均有很好的对应关系.短时间强降水是激发该区域泥石流的主要降水类型,10 min雨强可以作为该区域泥石流预报因子,灾害事件当次降水量和10 min雨强的函数关系可以用于估算研究区不同区域泥石流临界降水量.沟谷沿岸中、低植被覆盖下的砂岩、粉砂岩、泥岩、千枚岩等软弱岩层区,在强降水条件下较短时间内就会发生泥石流灾害,应在该区域加大防灾减灾力度.

非匀质泥石流运动特征与峰值流量关系研究

对非匀质泥石流运动变化特征进行预测评价是泥石流防治工程规划和预警预报系统建设的重要内容,也是目前泥石流领域亟需完善的重点问题。通过对泥石流泥位和流速实测资料整理和分析,构建了非匀质泥石流运动特征值预测模型,该模型在前人成果的基础上,利用较少因子就能够判别研究区泥石流运动变化特征,并以陇南地区礼县下胡杨沟泥石流为例,通过FLO-2D流体模型对50年一遇(2%频率)和20年一遇(5%频率)降水条件下泥石流运动特征进行模拟。结果表明泥石流容重为1.83 t·m-3时,下胡杨沟20年一遇的泥石流运动特征值最小且差异性不大;当泥石流容重为1.97 t·m-3时,下胡杨沟50年一遇的泥石流运动特征值最大且差异性悬殊;当不同规模泥石流流量达到峰值时均产生较大的泥位深度。进一步将泥石流运动特征值模拟结果与实测断面相结合检验分析,并反推已发生泥石流事件的峰值流量,与实际情况都具有较好的一致性,表明采用本文预测模型计算的结果具有一定的可靠性,可为泥石流防灾减灾和泥石流监测预警示范区建设提供参考。

不同工程情景和降雨频率工况下白龙江流域泥石流危险性评价

为深入认识不同工况下泥石流灾害的堆积特征及潜在危害,采用FLO-2D模型对白龙江流域泥湾沟在有无治理情景不同降雨频率条件下泥石流堆积特征及危险区进行模型分析。结果显示在有工程治理情景下,泥湾沟危险区面积相对无工程时减少29.71%~52.06%;无工程治理情景下1%、2%、5%等3种降雨重现期工况的冲出固体物质量是有工程治理同等条件下的1.55~2.99倍。结合构建的泥石流一次最大冲出量模型对模拟结果进行误差分析,结果显示在有无工程治理情景下泥石流最大堆积厚度及冲出固体物质总量相对误差分别在0.74%~28.48%、2.03%~14.97%范围内,模拟效果较好,可为今后白龙江流域降雨型泥石流工程防治提供技术参考。

白龙江流域甘家沟泥石流风险评估研究

针对不同降雨条件下泥石流的危害特征及潜在风险,以白龙江流域甘家沟为例,探索了单沟泥石流风险评估方法,包括泥石流危险区划、易损性分析和风险评价三方面主要内容。采用FLO-2D模型模拟不同降雨条件下的泥石流危险度;通过遥感解译和承灾体价值核算分析,并结合不同降雨条件下的承灾体受损概率,得到承灾体易损度。将危险度和易损度归一化处理,最终得到研究区风险区划,同时对各类承灾体财产损失进行评估,结果表明:20年、50年和100年一遇的损失价值分别为31849.21万元、34886.50万元和39125.87万元。从20年到100年一遇条件下,高风险和极高风险区的面积大幅度增加,其中极高风险区的面积分别增加2.44倍和3.92倍。

甘肃白龙江流域顶蒴藓类植物区系研究

经过系统全面的野外调查研究和标本鉴定整理,得出甘肃白龙江流域顶蒴藓类植物203种,隶属于14科59属。经区系分析发现,白龙江流域顶蒴藓类植物区系成份以北温带分布为主,占总数的35.5%。另外,东亚分布也占有较大的比例,占总数的21.7%。

白龙江上游径流变化特征及其对降水和人类活动的响应

[目的]研究近50a来白龙江上游径流变化特征,并进一步分析径流对降水的滞后效应以及降水与人类活动对径流变化的影响。[方法]以1961—2010年白龙江上游武都水文站的月径流数据和白龙江上游气象站月降水量数据为基础,采用集中度和集中期、Mann—Kendall法、R/S分析法等多种数理统计方法,分析了近50a来白龙江上游径流量在年际、季节和月尺度上的变化特征,并预测了其未来可能的变化趋势。[结果]白龙江上游径流年内分配极不均匀,多年平均集中度Cd达34.92%。近50a来白龙江上游年径流量呈极显著减少趋势(p<0.001),变化率为-3.942×108 m3/10a,Hurst指数为0.98>0.5,表明未来一段时间内白龙江上游年径流量可能继续呈减少趋势。四季和1—12月径流量均呈显著减少趋势(p<0.05),年径流量在1990年发生由多到少的突变。白龙江上游径流对降水的响应存在滞后效应,且滞后时间有微弱延长趋势。近50a来白龙江上游径流系数呈显著减小趋势(p<0.001),降水量转化为径流的部分逐年减少,径流系数在1990年后减少了0.14。[结论]1990年之前,白龙江上游径流变化主要受降水影响;1990年以后,人类活动逐渐成为影响白龙江上游径流变化的主要因素。

汶川地震扰动区文县“8·7”泥石流灾害特征分析——以洋汤沟为例

2017年8月7日,文县遭受特大暴雨袭击,暴雨中心最大降雨量109.8 mm,强降水引发群发性泥石流灾害.其中文县梨坪、天池、舍书3个乡镇受灾严重,洋汤沟泥石流因其隐蔽性是其中的典型代表.本研究以羊汤沟为例,分析汶川地震扰动区文县"8·7"泥石流灾害特征与成因,结果表明,洋汤沟泥石流属于沟谷型、低频率、稀性泥石流,流域地形陡峻,汇水面积大,动力条件好,一旦遭遇暴雨,可再次引发泥石流灾害.灾后恢复重建应充分考虑泥石流危害,提高泥石流设防标准,因地制宜采取植被恢复、水砂分离、拦挡停淤、排导引流等措施进行治理,并划定危险区,对部分居民采取避让搬迁.洋汤沟泥石流灾害趋于活跃,泥石流形成的致灾能力在不断增加,隐蔽性较强,类似灾害的提前识别是今后需要关注的重点.

甘肃省白龙江流域豆科植物根瘤菌共生固氮研究

对甘肃省白龙江流域甘南、陇南的大部分地区豆科植物——根瘤菌资源进行了调查 ,共采集 2 1属45种豆科植物 6 9份根瘤样品。从 6 9份样品中获 6 3株根瘤菌 ,对其中 44株根瘤以 13种寄主进行了回接试验 ,31株结瘤 ,结瘤率 70 .5 %。该区根瘤一般带有粉红色 ,形态比较规则。乙炔还原活力测定结果表明 ,88.5 %为有效根瘤。不同种根瘤固氮活性相差不大 ,但高于甘肃省其它地区。对豆科植物在蓄水保土 ,改良土壤状况中的地位进行了讨论。

基于GIS和Logistic模型的白龙江流域泥石流危险性分析

对白龙江流域武都段的泥石流灾害风险性进行了分析。结合历史灾害数据和专家意见选取了高程、坡度、岩性、滑坡点密度、距断层距离、土地利用和NDVI作为主要影响因子,运用GIS的空间分析功能对所选因子进行分组,采用统计软件分析功能建立Logistic回归模型。并通过受试者工作特征曲线评价Logistic回归模型的性能。最终制作成泥石流灾害危险性区划图,对当地防灾减灾工作具有重要参考作用。

甘肃省藓类植物新纪录

报道了分布于白龙江流域的甘肃省藓类植物的1个新纪录科,8个新纪录属和66个新纪录种.新纪录科是四齿藓科(Tetraphidaceae),新纪录属是白氏藓属(Brothera),圆口藓属(Gyroweisia),异蒴藓属(Lyellia),拟白发藓属(Paraleucobryum),平珠藓属(Plagiopus),锯齿藓属(Prionidium),扭毛藓属(Streblotrichum)和四齿藓属(Tetraphis),新纪录种为白氏藓(Brotheraleana),短颈圆口藓(Gyroweisia brevicaulis),宽果异蒴藓(Lyellia platycarpa),拟白发藓(Paraleucobryum enerve)和长叶拟白发藓(P.longifolium)等.