1990—2023年新疆地表水体面积动态变化及其驱动因素

新疆拥有独特的山地-绿洲-荒漠生态系统,其中地表水体是维持生态平衡和支持区域经济社会发展的核心要素。本研究利用Landsat 5/7/8/9卫星遥感影像,运用混合指数算法对1990—2023年新疆地表水体面积进行计算,并分析其空间格局及变化特征。同时,采用地理探测器方法揭示了影响地表水体面积变化的因素。结果表明:1990—2023年新疆永久性水体面积增加了36.25%(2466.20 km^(2)),主要由山地水体主导,特别是羌塘高原内陆河流域显著扩张,增加约三分之二(1149.58 km^(2));季节性水体面积则增长了181.90%(1924.84 km^(2)),以绿洲-荒漠水体为主,其中塔里木河干流尤为突出,面积增加约两倍(344.92 km^(2))。山地水体的变化主要受到气候因素的影响,其中雪水当量的平均贡献率最高,达到42.84%;而人类活动对绿洲-荒漠水体的影响则较大,人口密度和耕地的平均贡献率分别为64.10%和54.43%。本研究全面分析了新疆地表水体的时空变化特征及其驱动因素,为科学评估新疆水资源开发潜力及制定合理的水资源管理策略提供了一定的科学依据。

安徽省大别山区温泉水化学特征与演化机制分析

【研究目的】分析总结受构造控制的安徽大别山区温泉的水化学特征及其演化机制,有利于加深对独特地质背景下(造山带硅酸盐岩)水-岩相互作用的认识,同时可以为大别山区地热的勘探和合理开发利用提供科学依据。【研究方法】在对研究区温泉水化学组分基本特征分析的基础上,综合利用Gibbs图、岩石风化图、离子比例系数、矿物稳定场图等方法对研究区温泉的水-岩相互作用进行研究。此外,还借助PHREEQC软件开展反向水文地球化学模拟工作,对地热水在循环过程中主要矿物的溶解及沉淀情况进行定量分析。【研究结果】①大别山区5个温泉的水化学类型以SO_(4)−Na型和SO_(4)·HCO_(3)−Na型水为主,均为中低温、弱碱性温泉;②研究区温泉中稀土元素表现出明显的Eu正异常,轻稀土元素相对富集,中稀土元素其次,重稀土元素相对缺乏;③研究区温泉水化学组分主要受岩石风化作用的影响。温泉中Na^(+)主要来自硅酸盐矿物(如钠长石、钠蒙脱石等)的溶滤,Ca^(2+)来源于碳酸盐矿物和石膏的溶滤;SO_(4)^(2−)的含量主要受到石膏溶解的影响;HCO_(3)−含量主要受硅酸盐和碳酸盐矿物溶解的影响。④模拟结果表明,雨水-地下热水路径上发生的水岩相互作用主要为钠长石、钙长石、萤石、石膏、黑云母和CO_(2)的溶解,以及钠蒙脱石、方解石和白云石的沉淀,同时发生了Ca^(2+)置换Na^(+)的阳离子交替吸附作用。【结论】雨水至地下热水路径属于地下水深循环,复杂的深部地层岩性及结构容易阻碍地下水径流,使地下水流速放缓,发生了充分的水-岩相互作用,完成了HCO_(3)−Ca型雨水向SO_(4)·HCO_(3)−Na型和SO_(4)−Na型弱碱性温泉的转化。

“两山”理念与红色文化助力乡村振兴研究——以铜川市照金镇为例

“绿水青山就是金山银山”是乡村振兴的物质基础,红色文化资源为乡村振兴提供精神动力。照金镇既有秀丽的自然风光,又有光荣的革命历史。在乡村振兴战略背景下,厘清“两山”理念与红色文化资源对于乡村振兴的内在联系。因地制宜充分发挥照金镇的资源优势,打造特色旅游产业、建立红色教育基地,发展特色农业。利用绿水青山和红色文化助力乡村振兴,同时通过乡村振兴促进生态文明建设和红色文化的传播。以照金镇的发展为例,为革命老区乡村振兴发展提供借鉴。

暴雨条件下水土保持措施对坡面产流产沙的影响

[目的]探究暴雨条件下水土保持措施对坡面产流产沙的影响,可对科学制定高效的水土流失防治措施提供依据。[方法]依托北京密云区石匣小流域水土保持科技示范园的7个径流小区,选取了2010—2021年20场自然暴雨观测数据,运用统计和相关分析等方法探讨了不同水土保持措施对产流产沙和面源污染的影响,并分析了降雨、土壤、植被因子与产流产沙之间的相关性。[结果](1)在2010—2021年研究区年降雨总量相对平缓,但年降雨频率有所增加、暴雨发生次数呈现出上升趋势。(2)在20次暴雨条件样本中,荆条的减流率和减沙率分别为94.13%和99.76%,减流减沙效益优于刺槐+侧柏+鱼鳞坑、玉米+梯田等其他组合。荆条、刺槐+侧柏+鱼鳞坑对面源污染的防治效果较好,污染指标显著低于平均水平。(3)降雨因子、植被因子与径流泥沙的相关性分析显示,平均雨强、I30、I60与径流量呈显著正相关,相关系数分别为0.54,0.73,0.7;平均雨强、I60与泥沙量呈显著正相关,相关系数分别为0.58,0.5;植物盖度与径流量、泥沙量明显负相关,相关系数分别为-0.51,-0.58。[结论]综合考虑暴雨条件下的径流泥沙数据,我们认为在保障经济效益的前提下,推荐该地区采用荆条作为优先水土保持措施。

华北土石山区侧柏水分利用效率及其对气候因子的响应

【目的】分析影响华北土石山区侧柏水分利用的主导因子,为气候变化背景下中国侧柏人工林的经营管理提供参考。【方法】采用稳定碳同位素比值δ^(13)C计算侧柏水分利用效率(intrinsic water use efficiency,WUEi),结合温度、降雨量、相对湿度、干旱指数(standardized precipitation evapotranspiration index,SPEI)、水热状况协同性等气候指标,分析华北土石山区侧柏WUEi变化特征及其对气候变化的响应。【结果】侧柏树轮δ^(13)C与WUEi均呈现上升趋势,年平均值分别为-23.53%和87.08μmol⋅mol^(-1),年平均增幅分别为0.09%和1.17μmol⋅mol^(-1)。在月尺度上,侧柏WUEi与上年7月、9—12月和当年1—12月温度呈显著正相关,与上年6—7月、12月和当年1—12月SPEI呈显著负相关,与上年8月和当年3—5月、8月相对湿度呈显著负相关,除与上年12月降雨量呈显著负相关关系外,与其他各月降雨量均无显著关系。在年尺度上,WUEi与温度呈极显著正相关,与SPEI及相对湿度呈极显著负相关,与降雨量无显著关系。侧柏WUEi对温度和降雨量的敏感性在14.12~<15.04℃和545.97~<762.43 mm时达到最高,分别为17.87%和21.88%;当水热协同性在0.992~0.998时,WUEi对其敏感性为17.30%。【结论】温度是影响华北土石山区侧柏WUEi变化的最主要气候因子,随着温度与降雨量协同性的增强,侧柏WUEi对水热协同作用的敏感性呈升高趋势,降雨量间接影响侧柏WUEi。

中国式现代化视域下习近平生态文明思想整体系统观及其方法论

党的十八大以来,在推进中国式现代化建设的伟大征程中,以习近平同志为核心的党中央坚持系统观念,基于对西方现代化道路的深刻反思和对自然界作为有机系统整体的精准认识,赓续与拓新马克思主义和中华优秀传统文化关于人与自然真实图景的系统辩证思想,形成和确立了丰富完备、逻辑严密的习近平生态文明思想整体系统观。秉持山水林田湖草沙是生命共同体的系统理念,这一整体系统观锚定生态文明建设和环境治理的目标任务,坚持推进中国式现代化生态文明建设与环境治理的系统层级观,坚持共同体构架的国内外合作治理的系统联动机制,对其内核“是什么”的问题作了精要而又深邃的回答。习近平生态文明思想层层追问中国式现代化生态文明建设之道,彰显了其整体系统思维在回答生态文明建设根本性问题上的强大方法论功能;以系统工程方式“全方位全地域全过程”推进生态文明建设与环境治理的全面系统展开,立体呈现了习近平生态文明思想整体系统观鲜明的方法论特质,为中国式现代化新征程上全面推进美丽中国建设提供了科学思想方法,开拓了中国式现代化恢宏壮丽的生态篇章。

昆仑山北坡水资源科学考察初报

2021年10月首批启动了第三次新疆科学考察——“昆仑山北坡水资源开发潜力及利用途径科学考察”。结合多源遥感信息和2022—2023年野外科考工作,对昆仑山北坡的水文水资源变化和水资源利用进行了调查研究。结果表明:(1)1990—2020年,昆仑山北坡山区的气温、降水分别以0.14℃·(10a)^(-1)和6.53 mm·(10a)^(-1)幅度增加。(2)冰川变化相对稳定,积雪面积和积雪深度表现为略微增加。(3)永久性水体和季节性水体面积分别显著增加79.89%和144.49%。(4)东昆仑-库木库里盆地的阿牙克库木湖和阿其克库勒湖两大湖泊的水域面积分别增加了68.91%和58.22%,盆地内多条河流具备水资源开发潜力。(5)昆仑山北坡陆地水储量总体呈增加趋势,表现为从西向东增加趋势越加显著。(6)昆仑山北坡的主要河流和田河、克里雅河和车尔臣河年均径流量2010—2023年较1957—2023年分别增加了20.24%、27.85%和45.17%。(7)基于不同气候变化情景模拟预测至21世纪中后叶,主要河流径流量将保持上升态势,区域水资源量总体呈增加趋势。昆仑山北坡的水资源禀赋可为区域绿色高质量发展提供有利的水资源保障条件。

中昆仑山北坡持续性暴雨的水汽输送及其大气三维结构特征

利用基于拉格朗日方法的HYSPLIT_4轨迹模式,结合地基GPS-MET观测资料,对2019年6月24~26日中昆仑山北坡一次持续性暴雨天气大尺度水汽输送特征及水汽源地进行分析,阐明了干旱区强降水期间大尺度环流异常与水汽持续接力输送过程的关系。结果表明:(1)降水前副热带高压(简称副高)位置异常偏西,副高外围偏南气流造成高原增湿明显。强降水期间,副高继续向西北伸展,低纬度水汽沿印度夏季风环流向北输送,经青藏高原接力输送至暴雨区,与塔什干低涡前偏南气流共同构成了中昆仑山北坡持续性强降水的水汽输送通道,水汽持续接力输送造成暴雨区可降水量(PWV)出现两次急剧增湿过程,测站PWV峰值达到气候平均值近2倍。(2)300 hPa温度异常对于本次中昆仑山北坡持续性大暴雨天气水汽输送具有重要的作用。降水前和降水期间,300 hPa暖异常中心激发200 hPa反气旋式环流异常和经向风正异常中心,同时,在暖异常中心南侧(印度半岛北部)和西侧,激发500 hPa反气旋式环流异常中心和气旋式环流异常中心,反气旋式环流后部经向风正异常中心将低纬度地区暖湿气流向北输送,与气旋式环流东部偏南气流在暴雨区汇合,为持续性暴雨的发生提供充沛的水汽供应。

极端环境隧道建造面临的主要问题及发展趋势

聚焦艰险山区、深水海域与城市敏感区3类极端环境,全面梳理和总结了在此环境下隧道建造面临的主要问题、相关技术突破和未来发展趋势。针对艰险山区中极高地应力、高地温、高海拔以及活动断裂带等极端条件,总结分析围岩和隧道的变形机制、破坏机制及防护措施,并指出未来可通过大数据、机器学习等手段建立更精准的预测模型,以实现隧道建造过程的实时监控和风险评估;针对深水海域中高水压、高烈度地震、强侵蚀环境等极端条件,分析多因素耦合下沉管法及盾构法隧道管片及接头的劣损和破坏机制,总结提升其力学和耐久性能的主要技术措施,并提出未来仍需针对海底隧道管片接头的防水、抗震及抗侵蚀性能开展更深入的研究,以形成完整的理论和技术体系;针对城市敏感区隧道穿越既有隧道、敏感建构筑物、地下障碍物等挑战,总结分析盾构法和顶管法施工环境响应规律、地层变形评估方法和控制技术措施,提出未来可采用机器学习等技术辅助隧道建设,以提升预测和控制的准确性,减小建设过程对城市环境的扰动。目前,相关研究成果为极端环境下的隧道工程建设提供了重要支撑,但部分技术仍需进一步在实践中完善并形成规范,以指导后续的工程建设;而随着新一代信息技术的发展,未来隧道建造必将朝着数字化、智能化、自动化的方向发展,从而保障极端环境下隧道建设的安全、绿色、高效。

中昆仑山北坡水汽含量的计算及其特征分析

干旱区水汽变化影响区域水资源系统的结构和演变,基于2020年1月—2022年12月中昆仑山北坡地区4个地基GPS遥感大气可降水量资料(GPS-PWV)、2个探空站观测资料和108个地面气象观测站逐时水汽压资料,利用一元线性拟合方法建立了适用于中昆仑山北坡地区的大气水汽含量(W-PWV)和地面水汽压计算模型(W-e)并对计算结果进行评估,分析了中昆仑山北坡地区东段、中段、西段W-PWV的时空分布特征及降水开始时刻与W-PWV峰值的关系。结果表明:(1)W-PWV年平均高值区位于研究区西段,中段次之,东段沙漠南缘W-PWV最低。海拔高度大于1500 m测站W-PWV随高度升高逐渐减少。夏季地面气象观测站平均W-PWV是春、秋季的2倍左右;(2)研究区W-PWV月变化具有单峰型特征,其中海拔高度1300~1500 m测站的W-PWV在7月和8月达到峰值,其余测站的W-PWV在8月达到峰值,海拔低于2000m和高于2000m测站W-PWV分别在夜间和白天维持较高值;(3)水汽含量模型计算的测站W-PWV与降水开始时刻有较好的对应关系,降水前各站W-PWV均存在不同程度跃变过程,降水过程前1~2h内W-PWV峰值达到测站W-PWV月平均值的1.5倍以上。

嘉陵江沿线古城“山-水-城”景观特征研究

嘉陵江是长江水系中第二大支流,空间上连接南北丝绸之路,是巴蜀地区重要的文化廊道。在典型山地曲流环境中,其沿线古城蕴含了丰富的山水营建智慧。从自然环境、文化环境、行政建制三方面梳理了嘉陵江沿线古城的形成基础,并以上、中、下游8个古城为例,通过历史文献系统梳理及结合GIS平台的历史地图空间转译,提炼其“山-水-城”景观特征。具体为“宏观格局把控”方面“巴蜀要冲,控扼形胜”的城市选址、“襟江带河,群山四望”的山水格局、“江山聚结,生气聚集”的风水脉络;“中微观空间结构塑造”方面“迎山接水,不拘一格”的城市空间结构、“依形江山,因地制宜”的城市功能营建;以及“沿江山集群,南北人文关联”的“跨尺度风景审美经营”等在地特征,以期为巴蜀文化遗产保护与传承、西南山地宜居城乡建设提供参考。

基于同位素和水化学的山区饮用水安全风险识别

以安徽岳西潜水流域为研究区,采集地表、地下、温泉水样,测定水源水质并分析引发健康问题的主要超标因子硝酸盐,利用同位素(N、H、O)和水化学方法解析研究区硝酸盐来源与转化过程,并采用稳定同位素混合模型(SIAR)定量分析各来源的贡献率。结果表明:化肥对硝酸盐贡献最大(占总量的68.7%),其次是大气降水(15.1%),畜禽粪便和污水的贡献率稍低(9.6%),土壤有机氮的贡献率最低(6.6%)。结合水化学与同位素示踪手段,精确溯源流域硝酸盐污染主要来源于化肥。

中国雪都阿尔泰山暖区暴雪水汽特征分析

为进一步做好中国雪都阿勒泰山冬季冰雪旅游暴雪预报预警服务,利用阿尔泰山固态降水数据、NCEP/NCAR再分析和GDAS数据,应用天气学诊断和不同水汽分析方法对2021年阿尔泰山区3次暴雪过程环流背景和水汽特征进行分析。结果表明:①3次暴雪过程均为新疆北部典型的暖区暴雪过程。②欧拉方法分析表明,该区水汽主要源于大西洋及其沿岸,阿尔泰山西边界为水汽输入,东边界和南边界为水汽输出,中、低层的水汽输入量与暴雪量关系密切,水汽通量散度辐合区位于对流层低层。③HYSPLIT(拉格朗日)方法分析表明,水汽源地主要来自北冰洋、欧洲,其次是中亚和加拿大,与上述结论明显不同;对暴雪区综合贡献较大的是对流层低层的水汽。④构建了阿尔泰山区暴雪过程水汽贡献模型,700 hPa及以上水汽自源地到达关键区后主要从偏西(西南)路径输入暴雪区,700 hPa以下水汽到达关键区后,在环流合适时主要从东南路径输入暴雪区,但从偏西(西南)和西北路径输入暴雪区的水汽也不容忽视;水汽主要在对流层低层聚集,并辐合抬升。

宁南山区不同植被类型土壤水分变化特征

以宁夏南部山区山杏林、沙棘林、山杏×沙棘混交林3种典型植被为试材,采用野外定位监测法,对3种植被0~100 cm不同深度土壤水分进行连续1年定位观测,研究了不同植被类型土壤水分时间变化和垂直变化规律,以期了解宁南山区主要植被类型的土壤水分状况及耗水特性。结果表明:不同植被类型土壤储水量在年内变化趋势整体呈“M”型,土壤储水量按照从大到小的排序为山杏林(158.35 mm)>山杏×沙棘混交林(139.72 mm)>沙棘林(123.24 mm)。不同植被类型日平均土壤含水量的变化动态相似,其变化趋势与降雨量密切相关,9月山杏林、沙棘林、山杏×沙棘混交林地的土壤含水量分别是8月的1.56、1.41、1.49倍;3种植被类型平均土壤含水量最大值均在10月,最小值均在8月。在垂直方向上,3种植被土壤水分的变化有一定的差异性,随着土层深度的增加,沙棘林土壤含水量呈先增加后降低的趋势,山杏林、山杏×沙棘混交林土壤含水量呈波形变化趋势;3种植被类型土壤水分的变异系数总体呈下降趋势,沙棘林各土层变异系数的均值最大,为39.36%。综上,山杏林土壤水分状况最好,其次是山杏×沙棘林,为该区域植被恢复与可持续管理提供重要参考依据。

基于生态智慧的徐家寨山水林田空间保护设计研究

文章通过对湖北省恩施州来凤县徐家寨的山势格局、理水机制、林木资源、农田资源四个方面进行探究,解析恩施地区传统聚落的生态智慧要素构成,旨在通过科学规划与合理布局,实现传统聚落自然生态资源的可持续利用与保护,促进当地社会经济与生态环境的和谐共生。研究采用文献分析、田野调查和实证研究等方法,深入探讨在恩施土家族传统聚落的景观环境中,山、水、林、田空间格局蕴含的生态智慧,以及其形成的内在逻辑与形态表征。研究得出,徐家寨拥有丰富的山水林田资源,以及独特的生态资源利用智慧,但面临着资源碎片化、生态环境退化及开发利用不合理等问题。据此,提出科学修复山体、构建生态水景、发展绿色林地产业、转型农旅融合乡村等措施。以期有效保护自然生态资源,提升人居环境质量,助力落实乡村振兴战略,推动传统聚落的可持续发展。

东昆仑库木库里盆地典型湖泊水量蒸发损失估算

湖泊水量蒸发损失估算对于应对干旱区水资源短缺及湖泊生态环境保护具有重要意义。计算分析了过去20 a东昆仑库木库里盆地典型湖泊实际蒸散发(ET)的时空变化特征,并基于经验公式估算了湖泊蒸发损失水量,同时利用随机森林模型,识别了影响湖泊水量蒸发损失变化的潜在因子。研究发现:(1)2001-2020年东昆仑库木库里盆地的阿牙克库木湖、阿其克库勒湖和鲸鱼湖的年ET整体呈现先增加后减少又缓慢增加的波动下降趋势,波峰和波谷均分别出现在2004年和2012年左右,空间上表现为ET整体下降而湖泊边缘呈上升趋势。(2)3个典型湖泊的ET在年内呈倒U形变化,其中阿牙克库木湖的ET在6月达到峰值,其他2个湖泊的ET均在7月达到峰值。(3)2001-2020年3个典型湖泊的蒸发水量均呈不显著的增加趋势,其中阿牙克库木湖的蒸发水量最高,平均约为10.33×10^(8)m^(3)·a^(-1),阿其克库勒湖的蒸发水量次之(4.54×10^(8)m^(3)·a^(-1)),鲸鱼湖的蒸发水量最低(3.33×10^(8)m^(3)·a^(-1))。(4)结合随机森林模型分析显示,湖泊面积是影响湖泊蒸发水量的重要因素,经向风速、最高气温和降水的增加等因素也是驱动蒸发变化的重要原因,累计贡献率超过45%。

四川青山绿水指数研究

为准确把握四川省各市州绿水青山可持续发展程度和“两山”转化成效,基于全省21个市州2022年资源统计数据,以绿色生态指数(I_(cw))为目标层,选取绿色生态空间数量、绿色生态质量和生态服务功能3个要素作为准则层,构建评价体系,再以绿色生态指数(I_(cw))为基础构建了青山绿水评价指数(Q_(w)),并对其进行了评价。结果表明:川西高原绿色生态发展空间最大,绿色生态指数(I_(cw))在1.5以上,但“两山”转化成效低,青山绿水指数(Q_(w))在4.5以下;川中丘陵区绿色生态发展空间最低,绿色生态指数(I_(cw))在3.0以下,但“两山”转化成效较高,青山绿水指数(Q_(w))介于8.0~11.0。川南、川西山地和川西平原绿色生态发展空间相对较高,“两山”转化成效最高,青山绿水指数(Q_(w))均高于11.0。

胜利山柳沟北部油区长8致密砂岩开发对策研究

胜利山柳沟北部油区存在油层能量利用不足、井场状态不理想、注采井网不完善等问题,在很大程度上影响了油田的开发效果。基于此,针对低渗透油藏的特征,通过考虑地层压力的合理维持、采用菱形反九点井网形式、综合经济评价确定井网密度,以及物质平衡方法计算合理注采比等措施,实现了更加经济高效的油田开发。最终提出的开发调整方案有助于提高地层压力、优化井网结构,以及保障油田的可持续开发。这些调整为新建产能提供了可行的方案。

昆仑山北坡地表水氢氧稳定同位素空间分布特征

氢氧稳定同位素作为示踪剂被广泛用于水文循环过程研究。地表水是水循环的重要组成部分,是区域水汽来源和现代水文过程分析的有效载体。基于新疆第三次科学考察,于2018年8月至2023年8月在昆仑山北坡采集了地表水样本并测量其氢氧稳定同位素数据,同时汇编了区域以往的地表水同位素数据,分析了昆仑山北坡地表水氢氧稳定同位素的空间分布特征。结果表明:(1)昆仑山北坡地表水同位素值呈现出西低东高的空间变化特征,区域地表水线为δ^(2)H=5.98×δ^(18)O-6.86(R^(2)=0.65,n=141)。(2)对比昆仑山北坡地表水和降水氢氧稳定同位素值发现地表水同位素平均值普遍低于加权降水同位素值。(3)昆仑山北坡地表水同位素空间格局受到西风携带的外来水汽和局地再循环水汽共同影响,此外蒸发也会改变区域地表水同位素值。

襄阳王寨南朝墓室惊现“伶伦作律”画像砖之考辨

2023年6—9月间,在湖北襄阳王寨墓地的第三次考古发掘中,惊现一种画面为“一人弹琴、一人听声”的南朝墓室画像砖,其内容疑似千古流传的伯牙与子期的知音故事,考古者遂将其命名为“高山流水”,并付诸多种媒体的报道。本文通过对该画像砖出土的实物和图像的辨识,揭示其画面的真实主题应是发生在5000年前黄帝时期的“伶伦作律”重大乐律事象。这一题材画像砖的惊世现身,拂去了2000多年来一直笼罩在“伶伦作律”文本载说上的神话迷雾,毋容置疑地破解了伶伦“听凤凰之鸣,以别十二律”其实就是“依琴定律”的千古之谜;其于中华乐律五千年文明的实证,堪称意义重大。