GIS技术的半定量层次分析法在岩溶塌陷危险性评价中的应用

为了研究朱庄岩溶塌陷情况,利用层次分析法与Arcgis空间分析相结合,从研究区基岩岩性、岩溶发育条件、地下水位埋深、地下水动力条件、覆盖层厚度及渗透性六个主要因素来分析岩溶塌陷影响主要因素及塌陷危险性评价得出危险性分区。研究得出,区内岩溶发育程度分为岩溶强发育区与岩溶中等发育区。利用层次分析法构建AHP模型,基于Arcgis空间分析模块绘制各个影响因子的评价图,对岩溶塌陷各危险性等级进行分析,高危险区域面积0.115 km^(2),占比11.34%,中危险区域面积0.19 km^(2),占比18.74%,低危险区面积0.599 km^(2),占比59.07%,安全区域面积0.11 km^(2),占比10.85%。研究为后期岩溶塌陷的防御提供技术支持。

基于GIS的喀斯特区域不同岩性基底植被NDVI变化分析

为了探索喀斯特区域植被变化的一般性规律,揭示纯喀斯特与亚喀斯特区域植被效应的差异性。以1∶20万地质图为岩性基底,利用2000-2013年SPOT VGT_NDVI数据,通过变化倾斜率、变异系数以及相关分析法,对比分析了不同岩性区植被,NDVI的变化规律及主导因素。研究发现:(1)不同岩性基底上的NDVI值、NDVI变化率及变异系数存在一定差异性,NDVI值表现为非喀斯特区域>纯喀斯特区域≈亚喀斯特区域;年际波动亚喀斯特区域>纯喀斯特区域>非喀斯特区域;呈增加趋势变化像元比重纯喀斯特区域>亚喀斯特区域>非喀斯特区域,减少趋势比重相反;各岩性区NDVI分布的差异性由土地覆被差异导致,其中森林和农用地比重贡献最大。(2)10a时间尺度上植被NDVI变化主要受人为因素影响,与气候变化关系不显著。(3)受岩性控制,亚喀斯特区域生态环境比较敏感,与纯喀斯特相比较更易受人为作用影响。因此在喀斯特区域可持续发展过程中,"亚喀斯特"地质背景上的生态安全更应引起关注。

基于土地利用转型视角的“亚喀斯特”区域生态环境效应研究——以黔中部分地区为例

在遥感与GIS的支持下,以1995、2000、2005和2010年的TM影像及2015年的Landsat8 OLI遥感影像为数据源,从土地利用转型的角度,运用区域生态环境质量指数和土地利用转型类型的生态贡献率对亚喀斯特地区的土地利用/覆盖变化过程及生态环境效应进行了定量分析。结果表明,1995~2015年间,亚喀斯特地区土地利用/覆盖变化较为显著,其中生活用地和生态用地面积增加,而生产用地面积减少,主要表现为农业生产用地向城镇、农村生活用地及林地生态用地的转化。计算得到亚喀斯特区域5期的生态环境质量指数分别为0.540 2、0.539 7、0.552 3、0.558 1和0.561 5,生态环境质量总体维持稳定,呈一定的上升趋势。致使亚喀斯特区域生态环境质量改善的主要原因是农业生产用地向林地、草地和水域生态用地的转化;致使生态环境恶化的主要是农业生产用地向城镇、农村生活用地等的转化,但生态环境改善的趋势要大于恶化的趋势。

基于落水洞的岩溶半分布式水文模型的构建及其应用

以贵州省普定县后寨河流域为例,设计1个分单元计算产流和引入落水洞计算汇流过程的半分布式水文模型,先采用不同计算方法分单元模拟产流,后引入落水洞,计算落水洞的汇流路径,在单元区间和落水洞注入汇流中采用水箱模型和在地下管道和河道汇流中引入Nash瞬时单位线进行汇流演算,利用1988、1989年的资料对该模型进行参数率定和检验。结果表明:该模型在后寨河流域有良好的适用性,流量总量上趋于平衡,径流趋势一致,对洪峰、洪量控制较好。

半干旱区岩溶碳汇原位监测方法适宜性研究

选择正确的方法准确计算北方干旱半干旱岩溶区的岩溶碳汇量,有助于提高我国岩溶碳汇效应估算精度和改进全球碳循环模型。利用水化学径流法和标准溶蚀试片法对山西马跑神泉域的岩溶碳汇量进行了计算,结果表明,标准溶蚀试片法计算出的流域碳汇量和碳汇强度为386.15t/a和1.821t/（km^2·a）,水化学径流法的结果为2 084.08t/a和9.83t/（km^2·a）,试片法计算结果仅为水化学径流法的1/5。试片溶蚀速率和土壤无机碳质量分数呈负相关关系,进一步表明土壤无机碳质量分数高（是有机碳质量分数的2.85~5.06倍）是造成试片法计算结果偏小的主要原因：高含量的无机碳在半干旱气候条件下容易沉积,从而使试片溶蚀速率偏小;流域边界清楚,水化学和流量易于监测,利用水化学径流法计算岩溶碳汇强度结果更为准确。因此,在半干旱地区,计算岩溶碳汇效应宜采用水化学径流法。

半干旱岩溶区油松林显著促进碳酸盐岩溶蚀

植被覆盖通过促进碳酸盐岩风化吸收大气CO_(2),在实现碳中和中具有重要作用,但不同植被类型的影响强度仍不清楚。为揭示半干旱区植被类型对碳酸盐岩风化的影响规律,以一个典型岩溶小流域为研究区,通过系统的植被调查和野外溶蚀试片试验,详细对比了不同植物群系的碳酸盐岩溶蚀率及其影响因素,并探讨了不同分类层次植被的溶蚀率的差异。结果表明,半干旱岩溶区碳酸盐岩溶蚀率在植被型组层次为森林>草地>灌丛,在演替的早期减弱、后期促进溶蚀;群系层次的对比发现油松(Pinus tabuliformis)林内碳酸盐岩溶蚀率最高,是其它群系的5倍至近30倍;不同群系对溶蚀率的影响强度的大小得以明确;溶蚀率与土壤CO_(2)浓度(pCO_(2))、土壤温度和土壤含水量任何单一因素无相关性,而与三者匹配性有较好的对应关系,与湿润区明显不同;植被演替通过增强对溶蚀环境因子匹配性的调控能力,促进碳酸盐岩的溶蚀。半干旱区油松林显著促进碳酸盐岩溶蚀,进行群系层次的广泛对比研究可以更好揭示植被类型与碳酸盐岩溶蚀之间的关系,为提高岩溶生态系统恢复的碳汇量提供有效指导。

滇中喀斯特山地半湿润常绿阔叶林的群落生态学研究

依据两个10000m2森林样地(蓑衣山和月湖)的调查,在两个样地内分别记录到植物95科142属的163种(蓑衣山)和70科110属的125种(月湖),其中,草本物种最多,乔木次之,藤本较少。两个样地的主要组成物种都为滇青冈、清香木、团花新木姜子、云南木樨榄。群落中大径级的物种和个体数相对较少,优势种主要通过较多数量的中小径级个体体现出来。按Raunkiaer生活型划分,该半湿润常绿阔叶林主要由高位芽植物(54.9%和48.8%)和地面芽植物(39.6%和41.6%)组成。按中国植被进行的生活型分类结果显示,乔木物种组成只有中、小乔木,它们在群落中仅占总物种数的1/4(25%和24%);草本植物中的多年生草本在样地总物种数中所占比例很高(42.7%和45.6%);且常绿中、小乔木与落叶中、小乔木的物种数差异不大,几乎各占一半。但如果按常绿与落叶的个体数量、或胸径总和、或重要值来判定,则落叶成分的最高比例为24·7%。鉴于此,该森林类型仍定义为混有落叶成分的半湿润常绿阔叶林。种—面积曲线结果表明,曲线在400m2点有最剧烈转折,应作为类似喀斯特山地植物群落调查的最小面积。

喀斯特流域地貌类型对枯水径流特征的影响分析

从水文地貌流域系统的角度出发,分析喀斯特流域地貌类型与枯水径流的关系,并作枯水流量频率分析计算,按地貌形态组合类型把流域分为喀斯特流域、喀斯特化流域和非喀斯特流域3种类型,初步建立喀斯特流域地貌类型对枯水影响的回归方程并检验,揭示喀斯特地区枯水径流的规律,为分析和预测枯水径流提供理论依据。

峰丛洼地遥感图像山体阴影缺失的克里格修复

为了解决岩溶区峰丛洼地遥感图像山体阴影区域信息"缺失"的问题,以广西壮族自治区平果县果化镇生态重建示范区典型峰丛洼地的遥感图像为例,利用地统计学的方法分析了ETM图像B3,B4,B5波段的灰度值(digitalnumber,DN)结构特征,对3个波段阴影区域的DN值进行了修复与验证。结果表明:研究区峰丛洼地3个波段的DN值主要受内在因子的作用,有显著的空间自相关性,自相关距离都在360 m以上;各波段验证值与修复值之间都具有极其显著的相关性,平均相对误差均在0.2%以下,具有较高的修复精度;峰丛洼地山体阴影缺失信息的修复可为岩溶区生态环境监控、石漠化评估等遥感解译精度的提高提供参考。

云南石林喀斯特地区半湿润常绿阔叶林附生植物的初步研究

对云南石林喀斯特山地原生植被——半湿润常绿阔叶林中附生植物的组成、生物量以及附生植物持水量等进行研究，结果表明：该区森林林木附生植物种类相对较少，只有8科9种附生维管束植物和5种苔藓植物，而林内岩石表面则有石附生维管束植物16科17种，苔藓植物3种，两种不同生境附生植物的相似性系数为0．5。相同取样面积（400cm^2）条件下，岩石表面附生植物平均生物量（11．7g）比林木表面（4．9g）的高。附生植物一次持水量为自身干重的5．5～9．7倍。

喀斯特典型洼地土壤水分的垂直变异研究

利用2005年5月在桂西北喀斯特洼地10 m×10 m地块范围内的网格(2 m×2 m)采样数据,用地统计学方法分析了两种土地利用类型(耕地和牧草地)0—80 cm土壤水分的垂直变异结构及其分布格局。结果表明,耕地和牧草地土壤水分呈现弱变异特征,两者的垂直变异趋势大致随土层加深先减小后增大,其中牧草地土壤水分的变异程度相对较大;耕地和牧草地土壤水分在垂直层面均具有良好的半方差结构和较强的空间相关性,均可用球状模型拟合,变程分别是66.0 cm和49.1 cm。垂直变异还具有明显的各向异性,均用指数模型拟合;土壤水分的空间相关性及变程与土壤容重具有一定关系。研究显示,洼地退耕还草后土壤总体上朝着有利于水分保蓄和植被恢复的方向转变。

岩溶地区土地利用变化的水文响应研究——以贵州后寨河流域为例

以贵州普定后寨地下河流域为研究区,在分析流域生态环境特征以及岩溶水形成机制的基础上,通过野外调查、资料收集并结合现代空间技术、地理信息系统和遥感技术,研制开发了适合我国后寨河流域的基于落水洞的岩溶半分布式水文模型,分析了土地利用/覆被变化对流域径流的影响以及流域产汇流参数对比关系。结果表明:生态建设后除最大土壤蓄水量增大外,其它产流参数变化不大;汇流参数基本小于生态建设前,但相差不大;在降雨条件不变的情况下,生态建设后的产流量小于生态建设前的产流量,生态建设前土地覆被下的流量在低水位时比生态建设后的流量稍高,而在高水位时生态建设前流量比生态建设后的流量稍低。

基于水箱模型的半岩溶发育地区入库径流的模拟研究

考虑水库集水区半岩溶发育和岩溶水文特点,建立3层串联水箱模型。用水箱模型计算集水区地表径流、快速地下径流(壤中流)、慢速地下径流(浅层地下径流)、和深层地下径流(基流),并应用桂林市金陵水库入库总径流对建立的模型进行校正和验证。模拟效率评价指标表明,构建的水箱模型在研究区域取得了较好的模拟结果。OAT敏感性分析表明,第一层水箱出流系数A13、下渗系数β1和第二层水箱下渗系数β2对径流量的影响较大。

岩溶高原地区小流域土壤厚度的空间变异特征

土壤厚度是制约石漠化地区生态修复的重要因子。在贵州省金沙县乌箐河小流域,通过实地调查土壤厚度,结合地统计学和经典统计学方法,研究岩溶高原地区小流域中3种典型土地利用类型下土壤厚度的空间变异及其分布格局。结果表明:研究区土壤厚度总体呈中等强度空间变异,个别样地属强度变异,具有良好的半方差结构,其变异趋势大致为随着坡位的降低而逐渐减小,而土壤厚度随坡位的降低逐渐变厚。坡耕地土壤厚度空间相关性相对较好,存在一定的连续性;荒山和意大利杨树林地土壤厚度的空间变异程度均较大,斑块状分布明显。除个别样地可以用高斯模型和球状模型拟合外,其余样地均可用指数模型拟合,且拟合效果较好(R2≈0.8)。研究结果加深了对岩溶高原地区土壤厚度的认识,为石漠化综合治理工程的合理布局和土地资源的有效开发利用提供重要依据。

西南岩溶区土壤全氮含量的空间变异分析

选择典型的岩溶峰丛洼地区域,在利用多元逐步回归分析研究0~20 cm深度土壤全氮含量与地形指数因子关系的基础上,利用普通克里格法(OK)、单变量协同克里格法(COK)和多变量协同克里格法(MCOK)对土壤全氮含量的空间变异性进行了分析。结果表明:研究区域土壤全氮含量空间分布可以用两个回归模型来表征。克里格插值分析表明,当全氮含量与地形指数因子相关系数较低时,COK法并不能有效提高全氮预测精度;随着协同变量的增加,MCOK法能够显著提高全氮预测精度。

北方半干旱区不同岩溶系统的碳循环研究

中国北方半干旱区存在丛山窄谷、冈山宽谷和孤山溶盆三种岩溶地貌。不同岩溶地貌区的碳酸盐岩溶蚀强度和碳循环强度不同。碳酸盐岩溶蚀量和ＣＯ２吸收量可以用化学热力学过程和化学动力学过程描述。

岩溶区峰丛洼地山体阴影区域植被指数随机模拟

针对岩溶峰丛洼地遥感影像山体阴影区域信息缺失的问题,以广西壮族自治区果化野外基地的归一化植被指数(NDVI)为研究对象,对研究区域NDVI进行了14次序贯高斯模拟(SGS),并就模拟结果与普通克里格进行对比分析。结果表明,受岩性和地形地貌等内在因素的影响,研究区域NDVI具有强烈的空间自相关性;随着模拟次数的增加,SGS模拟值与验证值之间的相关系数增加,平均绝对误差(MAE)和均方根误差(RMSE)减小,模拟精度逐渐提高;当模拟次数大于50次时,模拟精度高于普通克里格(OK)插值精度,模拟次数继续增加,SGS模拟精度提高不明显。研究较精确地获取了阴影区域的NDVI,可为区域石漠化评估与岩溶生态重建提供参考。

输电线路岩溶地区勘探方法及地基稳定性分析

现行的《建筑地基基础设计规范》(GB50007—2002),仅对岩溶地区地基的设计和施工提出了一些一般性的规定,且其对岩溶区地基的条款适用对象为一般建筑物地基及基础。特高压输电线路铁塔基础有其自身的特点,常用基础形式、受力、变形及破坏情况,都与一般建筑物基础有很大的不同;收集中国目前特高压输电线路岩溶地区岩土勘探的方法及设计思路,罗列岩溶地区勘探方法及施工处理措施,与同行探讨。

不同喀斯特区域土地覆被及其景观格局变化特征——以贵州省安顺市为例

为对比分析安顺市这一高密度人口活动地区的亚喀斯特与纯喀斯特地区的土地覆被方面的景观格局变化的不同,以2000年、2005年、2010年3期TM影像为基础数据,采用土地覆被与景观格局变化相结合的研究方法,对贵州省安顺市地区的亚喀斯特区域和纯喀斯特区域做对比分析,探讨亚喀斯特与纯喀斯特土地覆被类型转移和景观格局特征的区别。研究主要发现:1)安顺市主要土地覆被类型转移表现为耕地向草地、林地转变,表明区内整体生态状况趋于良好,亚喀斯特区域的草地、林地增长恢复显著,草地的增长率有17.75%,林地的增长率达到6.58%,与纯喀斯特地区的增长率对比说明亚喀斯特区域具有更好的良好的生态适宜性;2)景观格局指数显示区内景观异质性增强,优势度降低,相关指数亚喀斯特区域较纯喀斯特区域表现更为显著;3)亚喀斯特区域具有较纯喀斯特区域良好的生态适宜性,正是因为这一优势,受到更多的人为干扰,然而它本质上属于喀斯特的这一事实不容忽视,所以在合理利用区域资源的同时要重视保护。

喀斯特山区不同岩性分区下的景观生态质量差异——以罗甸县为例

以贵州省罗甸县为例,获取岩性及2000、2005、2010和2015年4期景观格局分布等数据,从景观稳定程度和干扰程度视角对比分析了不同岩性分区的人为活动对景观生态质量变化的影响模式。研究表明:(1)利用景观稳定程度和干扰程度进行评价,能较好地反映不同岩性分区的景观生态质量差异;(2)非喀斯特区域的景观稳定程度高于亚喀斯特区域,典型喀斯特区域的景观稳定程度最低;(3)亚喀斯特区域的景观干扰程度高于非喀斯特区域,典型喀斯特区域受到的干扰最小;(4)非喀斯特区域的景观生态质量最好,亚喀斯特区域次之,典型喀斯特区域的景观生态质量较差;(5)2000—2015年,不同岩性分区下的景观生态质量变化呈现出不同趋势。典型喀斯特区域4期的景观生态质量分别为0.30、0.18、-0.24、-0.18,2000—2010年景观生态质量有所下降,但2010—2015年景观生态质量处于上升状态;亚喀斯特区域4期的景观生态质量分别0.55、0.17、0.32、-0.51,2000-2005年景观生态质量下降,而2005—2010年景观生态质量上升,2010-2015年景观生态质量又处于下降状态;非喀斯特区域4期的景观生态质量分别为0.66、0.38、0.27、-0.30,2000-2015年景观生态质量一直处于下降状态。受岩性及人类活动影响的亚喀斯特区域景观生态质量更为敏感。因此,在生态环境治理措施中应根据岩性的差异进行分区对待,更需关注亚喀斯特区域的景观生态质量。