耦合InVEST与Geodetector模型的银川市生境质量时空演变特征及影响因子研究

银川市作为黄河流域重要的水源涵养区及国家重点生态功能区,其生境质量关乎区域生态安全和可持续发展。然而,针对银川市生境质量及其影响因子仍需深入研究。基于2000、2010年和2020年3期土地利用数据,耦合InVEST和Geodetector模型估算银川市20 a间生境质量,对研究区生境质量空间分布特征及影响因子进行分析。结果表明:(1)2000、2010年和2020年银川市平均生境质量指数分别为0.337、0.332和0.322,生境质量指数较低且20 a间略有下降,生境质量整体呈“南北高、中部低”的空间分布特征。(2)银川市生境质量在空间上存在着较强的空间集聚效应,莫兰指数呈下降趋势,集聚程度逐渐下降。(3)高程和土地利用类型是银川市生境质量的主要影响因子。各影响因子交互作用都存在增强效应,对生境质量的影响力随之增强,且以双因子增强为主,其次为非线性增强,其中高程与各因子的交互作用最为显著。研究结果可为银川市生态保护与高质量、可持续发展提供科学依据和决策支持。

基于风险预警的银川市用电负荷气象服务指标

[目的]为保障电力供应的安全性、可靠性和经济性,文章以银川市为例,评估了各区域2014~2022年用电气象风险。[方法]基于自动气象站观测资料和用电负荷资料等,筛选危险性指标、敏感性指标和易损性指标,采用相关性分析、百分位法、归一化等方法,建立了用电气象风险评估模型。[结果]用电负荷月变化结果表明:用电负荷峰值出现在供暖期及过渡期(1月、3月、10~12月)和夏季(6~7月),低谷出现在4月和9月,进一步通过相关性分析发现,气温越高,用电负荷越大;相关性分析及专家问卷调查结果表明:用电灾害风险指标为高温强度、高温频率、日用电量、用电负荷、人口密度、小区用电设施,其权重为:0.5、0.5、0.98、<0.01、0.99、<0.01;用电气象风险模型结果:银川市用电气象风险高风险区和较高风险区主要在金凤区,兴庆区主要处于中风险地区,西夏区以较低风险和低风险为主。[结论]根据用电气象风险评估模型及用电部门的实际需求,可为区域电力供应提供合理的电力调度和供给策略。

城市绿地覆盖砂石后土壤水分入渗过程及模型分析

【目的】对城市绿地砂石覆盖土壤水分入渗过程进行研究和模型分析,为城市绿地水资源的合理利用提供理论参考。【方法】以银川城市绿地砂石覆盖土壤为研究对象,采用一维垂直定水头入渗法,选取砂石覆盖厚度为影响因子,设置5个覆盖厚度(0,2.5,5.0,7.5,10.0cm),观测湿润锋运移和累计入渗量变化规律,比较各处理土壤入渗特征,并用Horton、Kostiakov、Philip和通用经验模型模拟土壤的入渗过程,从中选出模拟效果最佳的模型。【结果】不同砂石覆盖厚度条件下湿润锋进程与入渗时间呈显著的函数关系,影响大小依次为10.0cm>7.5cm>5.0cm>2.5cm>0cm。砂石覆盖可以提高土壤初始入渗速率、稳定入渗速率、平均入渗速率和累计入渗量。与无覆盖相比,砂石覆盖厚度为2.5,5.0,7.5,10.0cm时的初始入渗速率分别增加了2.4%,5.2%,23.4%,27.6%;稳定入渗速率分别增加了6.0%,25.3%,32.8%,82.0%;平均入渗速率分别增加了12.5%,29.2%,39.6%,79.2%;累计入渗量分别增加了4.2%,11.7%,12.7%,17.0%。利用4种入渗模型拟合覆盖不同厚度砂石的土壤水分入渗过程,发现Horton模型拟合效果最好,Kostiakov模型次之,Philip模型和通用经验模型拟合效果较差。【结论】城市绿地覆盖砂石可以提高土壤入渗速率,增加入渗量,其中以覆盖厚度为10.0cm时最高,且Horton模型是拟合砂石覆盖与水分入渗关系的最佳模型。

利用初至P震相测定石嘴山M_L4.4地震序列的震源深度

基于初至P震相较易辨识、读取误差小、有效震相丰富等优点,提出联合Pg与Pn震相到时数据测定震源深度的方法,并将其应用于石嘴山ML4.4地震序列(11次)的震源深度计算,结果显示该地震序列的震源较浅,这也是此次有感地震震感强烈的原因之一.然后利用初至P震相到时方法分别计算了双层和4层地壳速度模型下的震源深度,并与双差定位所得深度进行对比,结果显示:利用初至P震相到时方法较双差定位方法得到的震源深度整体上一致性较好,但前者得到的震源深度较之后者略深;对于双层与4层地壳速度模型,二者的震源深度计算结果具有较好的一致性.因此,基于可靠区域地壳速度模型下的初至P震相到时方法可以应用于震源深度的计算,并能够取得较好的结果.另外,石嘴山M_L4.4地震序列的主震深度为7—8km,最大余震深度为6km,根据银川盆地的速度成像结果可知,主震和最大余震发生于银川盆地基底下部;其余地震的震级偏小,多集中于3—5km深度,主要发生于银川盆地基底顶部或基底覆盖层内.

银川地区地下水矿物的水文地球化学模拟

以银川地区为例,用水文地球化学模拟研究了地下水化学组分的存在形式和矿物的存在形态。通过对银川地区144组水化学常量组分的计算分析和水文地球化学模拟计算,系统研究了地下水化学组分和矿物饱和指数的变化。研究表明,1)在银川地区,山前洪积扇→冲洪积平原→河湖积平原→河漫滩,矿化度从西向东不断增高,由淡水向盐化水转化,水化学类型由HCO3.SO4-Ca.Mg向SO4.Cl-Na.Mg过渡;2)地下水从山前洪积扇到黄河漫滩,SO42-的存在对Ca2+和Mg2+的存在形式有很大影响,随着SO42-含量和矿化度的上升,络合组分CaSO40和MgSO40分别相对Ca2+和Mg2+呈逐渐升高的趋势,与之对应的是游离Ca2+和Mg2+的相对含量逐渐降低,CaSO40和MgSO40在黄河漫滩相对含量皆超过20%;3)方解石和白云石的饱和指数在整个地下水流动范围内均呈现过饱和状态,并从冲洪积平原和河湖积平原分别向山前洪积扇和河漫滩降低,石膏饱和指数小于0,从山前洪积扇向河漫滩逐渐升高,表明石膏处于不断溶解的状态。

基于多智能体模型的银川平原土地利用情景模拟

基于多智能体模型研究了土地利用变化的模拟问题。以银川平原为例,以2002年和2014年的遥感影像为基础数据源,在对2002—2014年土地利用变化特征及其驱动因素分析的基础上,选取了政府、农户、城镇居民3种智能体,结合经分析选取的自然因素、社会因素和经济因素3方面5个主要驱动力因素对3种智能体的决策行为进行逐个分析,构建多智能体的行为规则,建立了基于多智能体模型的土地利用空间格局模拟模型。在此基础上,对研究区自然禀赋情景、社会经济发展情景、基本农田保护情景下的土地利用空间格局进行了模拟。结果表明,基于多智能体的土地利用模型能够较好地模拟复杂土地利用变化;在影响土地利用变化的各因素中,政策性因素对区域土地利用变化影响较为明显。

贺兰山银川段不同重现期山洪灾害风险与影响区划研究

为评估贺兰山银川段山洪灾害风险程度及其影响,利用高分辨率数字高程模型(DEM)、行政区划、水系和自动气象站历史降水数据,以及居民点、学校、桥梁等社会经济信息资料,采用FloodArea模型模拟与ArcGIS空间叠加统计分析相结合的方法,分析研究了贺兰山银川段不同重现期山洪灾害风险分布特征,及其对人口、土地利用和国内生产总值(GDP)的影响。结果表明:(1)贺兰山银川段10〜100 a—遇山洪灾害低、中、高风险区面积分别为109.5〜276.3 km2、45.0〜231.0 km2,13.4〜204.3 km2,同一风险等级的山洪灾害区划面积随着重现期增大呈显著增大趋势。(2)贺兰山10 a和20 a一遇山洪灾害风险区主要位于海拔1130〜1450 m的山洪沟及其两侧区域,50 a—遇山洪灾害风险区主要集中在山洪沟下游和山前海拔1130〜1180 m的冲击扇区,100 a—遇山洪灾害风险区覆盖整个山前海拔1120〜1350 m的区域和冲击扇区。随着重现期增大,贺兰山山洪灾害风险区具有向上游(下游)区域扩展较慢(更快)的显著特征。(3)银川市受贺兰山10a、20a、50a和100 a一遇山洪灾害影响总人口分别为7.30×104人、9.87×104人,1.65×105人和2.39×105人。随着山洪重现期增大,受灾害影响总人口呈显著增加趋势,低、中、高风险区受影响人口增速分别在-12.4%〜20.5%、48.6%〜91.8%、163%〜300%之间。(4)农田、草地受贺兰山山洪灾害影响最大,二者合计占受影响土地总面积的比例在82.1%〜86.9%之间;其次是建设用地和耕地,两者占受影响土地总面积的比例在4.4%〜9.1%和1.1%〜4.6%之间,是银川市贺兰山山洪灾害防御的重点区域。(5)银川市受贺兰山10a、20a、50a、100a一遇山洪灾害中、高风险区影响的GDP合计分别为1.12×109元、2.00×109元,4.70×109元、8.74×109元;发生超50 a一遇山洪灾害时,沿山农业和工业产业、基础公共设施等会遭受较大经济损失。

预测银川市大气主要污染物浓度的一种动力统计模型

本文以箱模式为原理,从大气污染物平流扩散方程出发,经过简化推导,得出预测大气主要污染物浓度的动力统计模型。在模型中既考虑了气象条件的作用,又考虑了起报日的污染物浓度,与纯数学统计模型相比,有着更可信的物理基础;与数值模式相比,本模型不需要污染源排放清单,具有简便易行的优点。利用银川市2001-2004年大气主要污染物SO_2、NO_2、PM_(10)逐日平均浓度监测值和同期地面气象要素资料,通过回归分析确定了主要污染物浓度24 h变率预报方程,经2005年6～9月的预报检验,本模型对银川市大气主要污染物浓度的变化有一定的预报能力。

银川平原地下水流的数值模拟

为了便于对灌区的节水灌溉措施进行生态环境影响评价,采用有限差分法,利用MODFLOW软件建立了银川平原浅层地下水水流模型,并对银川平原浅层地下水进行了数值模拟。结果表明,在模型的识别阶段和验证阶段,所有观测孔水头的计算值与观测值,在各时段拟合误差绝对值的平均值分别为0.055和0.105 m,所有结果显示两者基本一致,说明所建模型可用于灌区水资源管理的仿真计算。

银川市人口的灰色预测

根据GM(1,1)模型的建模机理,建立了银川市人口预测模型,通过模型对"十一.五"期间银川市人口进行了预测,依据人口的发展特点提出银川市未来在人口与水资源方面的建议与对策,为建设大银川的人口发展规划提供了科学的依据.

基于Markov链的土壤盐渍化动态变化预测

为揭示银川平原土壤盐渍化演变规律,该研究从2000年4月份TM影像、2004年4月份中巴资源卫星影像、2009年4月份中国环境卫星影像分别提取银川平原土壤盐渍化信息,获得三个时期的银川平原土壤盐渍化分布图;以2000年数据作为模型的初始状态、2000年—2004年数据建立银川平原土壤盐渍化概率转移矩阵,模拟银川平原土壤盐渍化变化趋势并进行精度检验。对模型的X2检验表明,模型2009年预测结果与实际值无显著性差异,两者吻合良好。模型结果表明,在当前驱动力下,100多年后,各盐渍化土壤面积趋于稳定,重度盐渍化面积、中度盐渍化面积、轻度盐渍化面积分别为450.23、451.66、1469.84km2,占研究区总面积的30.42%,比2000年(36.28%)降低5.86%。利用马尔科夫模型进行银川平原土壤盐渍化预测是可行的,预测结果可以为土壤盐渍化管理提供理论依据。

银川市水资源需求与人口预测分析

银川市地处引黄灌区平原,水资源以黄河水为主.在大银川战略下,有限的水资源能否满足工农业发展的需求,将成为亟待解决的问题.从银川市的现状出发,利用灰色模型预测了2010年和2020年银川市水资源需求量.针对未来银川市水资源需求量及黄河水资源状况,提出了水资源可持续发展战略,为大银川发展提供了科学依据.

银川平原深层地下水^(14)C年龄校正

地下水14C年龄的校正精度取决于对地下水溶解无机碳演化过程中影响地下水14C活度主要因素的准确识别及其影响程度的定量评价。以银川平原为例,在进行银川平原承压水反向地球化学反应路径模拟的基础上,识别出影响区内深层地下水碳酸演化的主要作用并进行深层地下水14C年龄的校正。研究认为,控制银川平原深层地下水化学演化的主要反应路径为碳酸盐矿物的沉淀和长石、角闪石、石膏等矿物的溶解以及Ca-Na离子交换。地下水流路径上所发生的水文地球化学反应对路径上14C的浓度变化影响较小。地下水14C年龄校正结果表明,除补给区和承压水水位漏斗区外,银川平原承压水年龄均在2000a以上,属“古水”,天然条件下径流缓慢、地下水更新速度小。在承压水水位漏斗区外,沿地下水流方向,地下水年龄逐渐增大;而在承压水集中开采区,承压水的年龄明显小于路径上游地下水,潜水与承压水之间的垂向水力联系比较密切。

银川平原土壤盐分空间分异及影响因子研究

以银川平原为靶区,利用采样点实测盐分数据,选取9个与土壤盐分相关的影响因子,结合空间自相关分析和多尺度地理加权回归模型(MGWR),探究土壤盐分空间分布特征及其影响因子的作用尺度与空间分异.结果表明,银川平原土壤盐分Moran’s I指数为0.314,表现为显著的正空间自相关性及空间集聚特征,总体呈现南低北高分布格局.MGWR模型适用于银川平原土壤盐分影响因子研究.在作用尺度上,地下水埋深、扩展归一化植被指数和土壤含水率带宽为165,作用尺度最大,其次为高程、土壤pH、坡度、地表温度和地下水矿化度,土地利用强度带宽为43,作用尺度最小.在作用效果上,地下水矿化度、土壤pH正向作用于土壤盐分,土地利用强度、地下水埋深、扩展归一化植被指数和高程负向影响土壤盐分,地表温度主要为正向作用,占总样本的92.7%,土壤含水率和坡度影响不显著.显著性影响因素中地下水矿化度回归系数均值为0.384,是影响土壤盐分的最主要因素,其次是土地利用强度、地下水埋深、扩展归一化植被指数、地表温度、高程,土壤pH回归系数均值为0.063,影响最小.各因子对土壤盐分的影响具有不同程度的空间异质性.

灰色系统理论在分析预测银川市农民纯收入中的应用研究

应用灰色系统理论对"十五"期间银川市农民纯收入进行关联分析,对"十一五"期间银川市农民收入水平进行预测,研究影响收入结构的主要产业和发展趋势,提出增加农民收入的主要对策.围绕"两强多优"战略,突出科技进步、结构调整、特色产业带动建设三大重点,大力发展现代农业,调整优化产业结构,着力建设城郊型现代农业产业带、灌区现代精品农业产业带、沿山沿河地区蔬菜生态农业产业带,做大特色产品,做强特色产业,促进银川市农业的持续发展.

银川市雾霾天气的气象条件分析及概念模型建立

利用银川气象站1981-2013年逐时地面气象资料及探空资料,统计分析了不同季节影响大气扩散能力的静小风频率、逆温厚度强度、混合层高度等的差异。结果表明:雾主要出现在傍晚~夜间~第二天上午12∶00之前,高峰期出现在07∶00~09∶00;霾主要出现在08∶00~14∶00,11∶00前后最多,其他时间段相对较少;1981-1995年间,霾日数呈明显的下降趋势,1996年后呈明显的上升趋势,2013年达高峰。秋冬季是一年中浓雾-强浓雾及重度霾的多发季节,特别是夜间出现浓雾和强浓雾时,对应混合层高度均≤150 m,占比达100%;有霾出现时,污染潜在等级以2级为主,混合层高度在150<H≤350之间的占比达75%。小风条件下出现轻中度霾的概率比静风大,静风条件下出现重度霾的概率比小风大。雾霾天气时,大气稳定度以中性(D类)为主,其次是较稳定类(E类)。

基于PSR-熵权综合法的银川市人居环境生态适宜性评价

引用PSR模型,运用熵权综合法对银川市人居环境生态适宜性进行分析.结果表明,从2006—2010年,银川市人居环境生态适宜性发展处于陡降缓升态势.2006—2007年,银川市人居环境生态适宜性状态系统处于一个非常时期的转折阶段;2007年之后,银川市人居环境生态适宜性则一直处于缓慢发展状态,压力始终小于响应,直到2010年压力系统超过了响应系统,响应与压力之间的博弈使得银川市人居生态环境越来越能满足人们生活的要求.

宝湖湿地生态系统健康评价研究

根据对生态系统健康概念的理解和已有的研究成果,结合银川市宝湖的实际情况,确定了生态、功能作用和社会经济文化等3大类指标,选取了操作性强的14个亚指标,运用专家打分法、多级模糊综合法评价宝湖的健康状态.评价结果表明,宝湖现在处于亚健康状态,在对影响宝湖健康的主要原因进行分析的基础之上,提出了保护性建议.

基于MOD16的银川平原地表蒸散量时空特征及影响因素分析

地表蒸散发是陆地水文循环的重要组成部分,分析蒸散量时空变化特征是深入了解干旱区水文过程的基础。由于银川平原缺乏区域尺度实际蒸散量的长期观测,很难得到长时间序列蒸散量的时空变化特征。基于MOD16A3地表蒸散量数据及研究区内气象站点实测数据,采用Theil Sen Median趋势度分析、MK突变检验及CA-Markov模型等方法,从时间与空间的角度分析20042019年银川平原地表蒸散量的变化特征及影响因素,预测2024年地表蒸散量的发展趋势。研究结果表明:20042019年银川平原蒸散量年际波动总体是增加趋势,MK突变检验结果显示2010年是蒸散量时序数据的突变点;银川平原实际蒸散量与潜在蒸散量空间分布格局、变化趋势均存在明显的差异性,蒸散量在近16年呈增加趋势,潜在蒸散量呈减少趋势,符合干旱区蒸散发互补相关理论。采用CA-Markov模型对2024年银川平原地表蒸散量未来发展趋势进行预测,模拟结果显示在未来5年银川平原蒸散量仍呈增加趋势;蒸散量的时空变化受气候与人类活动的共同影响,蒸散量与气温、降水、日照时数呈正相关,与相对湿度呈负相关,土地利用结构影响年蒸散量的空间格局,呈现出水田>旱田>林地>草地>荒漠的规律。

“灰绿”协同措施对银川市合流制溢流污染的影响

针对合流制管网系统在雨天溢流污染严重,造成城市水体黑臭现象的问题,以银川市某高密度城区合流制管网系统为例,基于SWMM模型,在短历时设计降雨和长历时设计降雨两种条件下,模拟分析了合流制溢流(CSO)调蓄池、雨污管道混错接改造、绿化带海绵化改造等“灰绿”协同措施对CSO污染的影响。结果表明:CSO调蓄池、雨污管道混错接改造、绿化带海绵化改造及“灰绿”措施结合4种方案在短历时、长历时设计降雨条件下,随着降水量的增加,溢流水量及溢流污染物负荷均增加,溢流削减率均逐渐减小,其中“灰绿”措施结合方案对溢流污染的削减效果最为显著;重现期小于5 a时,溢流水量削减率与溢流污染物负荷削减率基本达到80%;降雨条件为中雨时,污染物负荷削减率基本达到75%;重现期为20 a时,溢流水量削减率及TSS、COD、TP、NH^(+)_(4)-N负荷削减率分别达到64%、70%、70%、70%、70%;降雨条件为大雨时,溢流水量削减率及TSS、COD、TP、NH^(+)_(4)-N负荷削减率分别达到28%、32%、26%、31%、33%。