机构知识库建设的几点思考——以中国科学院水利部成都山地灾害与环境研究所机构知识库为例

回顾了中国科学院水利部成都山地灾害与环境研究所机构知识库(IMHE Open IR)的建设历程,介绍了建设机构知识库的主要思路和做法,并对机构知识库建设的可持续发展提出了几点建议。

中国科学院研究所科技评价探讨

为了对中国科学院的研究所进行更加合理有效的科技评价,本文在探讨了论文等出版物及影响因子、检索系统收录情况和被引频次、获奖成果、专利和软件著作权、项目数和经费、将帅人才这些科学院知识创新工程研究所评价体系基础评价指标元素的基础上,提出了完善指标体系、重视科技成果的应用和社会效益、基于学科专业建立评价模型、分专业领域和学科进行评价、研究指标相关性和把握评价周期等对策建议。使之更适合中国科学院的创新评价需求并达到评价导向和支撑科学院战略管理与绩效管理的需求。

建设一流山地研究所的战略构想——写在成都山地所成立40周年之际

成都山地所走过了40年的发展历程,现在已经成为在山地灾害防治和山地环境保护方面的国家级研究机构。进入21世纪以来,山地所面临新的发展机遇和挑战,即如何更好地满足国家重大战略需求,更准确地把握世界科技前沿,不断地推动一流山地研究所的建设。其核心与关键就是要造就一支高水平的科研队伍,持续提升全所的创新能力,不断为山区可持续发展做出基础性、战略性和前瞻性科技贡献。本文是基于知识创新工程三期学科发展规划主要框架而成,提出了研究所学科发展的目标及基本举措。

基于冗余分析的成都市府河缓冲带土地利用对水质的影响

土地利用是影响河流水环境质量的重要因素之一。然而,大型城市河流缓冲区的土地利用类型及组成对河流水质的影响方式仍不清晰。选取成都市中心城区的府河及其支流作为研究对象,设置17个水质监测断面,于2018年1月—2019年12月对COD_(Mn)、NH_(4)^(+)-N和TP 3个水质指标开展连续监测。同时,还获得了相同时段内的降水数据和基于高分卫星(GF-1)影像解译的土地利用数据。在此基础上,利用空间分析以及冗余分析方法,探讨河岸缓冲区内土地利用结构、组成对府河及支流水质的影响。研究结果表明:选取河段从上游到下游的COD_(Mn)、NH_(4)^(+)-N和TP浓度均呈增加趋势,这3类污染物在上游第一个监测断面浓度依次为1.73、0.26、0.06 mg/L,到下游最后一个监测断面浓度为2.59、0.97、0.15 mg/L。相对于干流,府河支流污染物浓度无明显空间分布特征。从时间上看,6—9月水体中各污染物浓度相对较高。基于冗余分析的结果发现,在河段2 000 m缓冲区范围内的土地利用类型对水质的影响最明显,校正后的解释度达57%,表明河段内污染物质主要源于此区域。该范围内,建设用地与其他生产用地可能是COD_(Mn)与NH_(4)^(+)-N的主要源区,农业用地是TP的主要来源,生态用地对于COD_(Mn)与NH_(4)^(+)-N具有一定的吸收分解作用。但是,研究区生态用地以园林绿化用地为主,需要施用磷肥,可能成为水体TP的重要贡献源。因此,合理规划河流2 000 m缓冲范围内的建设用地与生态用地比例,控制园林绿化用地的施肥用量,是保障成都市城市河流水环境安全的重要途径。

典型地区地震山地灾害分布对环境本底因素响应机制研究--以绵竹市为例

通过对汶川地震灾区的调查和遥感解译,详细分析了绵竹市地震山地灾害的特点,在G IS平台上对297个典型灾害点的环境本底因素进行分析,研究灾害分布对地震烈度、距断裂带距离、岩性、高程、河流、坡度和坡向的响应机制。得出以下结论：1）距中央断裂的距离是汶川大地震山地灾害分布规律的主导因素,灾害在距中央断裂0～8 km范围内响应明显,上盘发育程度明显高于下盘,下盘灾害点分布的变化规律受前山断裂破裂的影响;2）山地灾害在硬质岩层中最为发育,灾害发育密度随坡度的增加而增大;3）地形和河流共同制约着坡体卸荷和地震能量的释放,山地灾害对海拔较高、坡度陡峭、切割强烈和河网密度大的区域响应更为明显;4）当区域地势变化方向和坡向与地震断裂破裂方向一致时,有利于地震能量的传播,灾害更容易发生。

有关汶川地震及次生山地灾害研究的一些科学问题

汶川8.0级地震的发生远远超出地学界以前关于横断山区地震及次生灾害发生规律的认识,说明地学界以前对横断山区的新构造运动特点,地震区域分布规律、发生原因,地震次生滑坡泥石流灾害的强度、危害和特大地震在横断山区地貌演化的作用等重大科学问题的认识存在不足或偏差之处。在思考此次地震发生特点的基础上,结合在西南山区的多年工作经验,提出了汶川大地震后亟待开展的第四纪以来横断山区古地震重建、古滑坡分布、水库诱发地震、特大地震在横断山区山地地貌演化的作用等方面的科学研究问题。

基于GIS技术的成都市灾区资源环境承载力快速评价

"5.12"汶川大地震发生后,成都市的都江堰等西部5个市县遭受了不同程度的破坏。灾区的资源环境承载力快速评价将为灾后重建规划提供直接参考。由于以往资源承载力评价多为特定区域单指标评价,根据震后重建的需要,确定研究区人口承载能力作为评价对象。评价指标包括地质灾害、地貌环境、耕地、水、旅游资源5项,各因素权重由专家系统确定。通过G IS工具对研究区域按3 km×3 km进行栅格化处理,叠加各因素图层,得出各单元的资源环境承载力的初步结果。该结果与实际情况对照相符。最后根据评价结果提出了相应的建议。

“5·12”汶川地震次生山地灾害链(网)的初步研究

"5.12"汶川地震直接引发和间接诱发了大量的次生山地灾害。无论从灾害的种类、数量和规模等方面还是从灾害对人类所处的"自然-社会-经济"复杂系统的影响程度来看,由本次汶川地震诱发的次生山地灾害均属国内外罕见。同时,由于各类次生灾害之间相互激发、相互转化,形成了以"崩-滑-灾"、"崩-滑-湖-灾"、"崩-滑-流-灾"为主要表现形式的灾害链和灾害网。根据上述地震次生山地灾害链(网)的表现形式、发育成灾特点、成因分析等方面展开论述,描述了上述3条主要灾害链的发育成灾过程,总结出了上述地震次生山地灾害链的4条发育成灾规律,并从自然因素和人为因素等方面简要分析了本次汶川地震次生山地灾害链网的发育成因。

用固体力学化学理论研究岩土的力学化学行为——以成都龙泉紫色土为例

根据固体力学化学理论 ,提出用化学动力学方法研究岩土破坏及滑坡形成的机理 ,并以成都龙泉紫色土为例研究了在力与水协同作用下易滑土层的力学化学行为。实验表明 ,土长期抗剪强度降低的幅度与溶液的pH值有关 ,土的溶解速度与易溶盐含量有关 ,且溶解曲线略呈“S”型。这初步证明了龙泉紫色土破坏的力学 化学效应及其可能存在的自催化趋势。通过实验了解了力与水协同作用导致土破坏的力学化学规律 ,并将定量求解滑面长期抗剪强度与反应机理研究结合起来 ,为定量评价地下水和应力对岩土破坏机理这一滑坡学关键问题打下基础。

基于RS与GIS的县级土地利用变化分析--以四川省成都市双流县为例

基于遥感影像的城市土地利用变化研究是目前遥感应用研究的热点问题，是对土地利用变化进行监测的有效手段。利用1996年以来双流县TM和中巴卫星遥感影像，应用RS技术与GIS技术，对遥感影像的校正、影像增强和图像融合方法进行了系统的研究，并通过对双流县遥感影像处理，增强影像可识别性。在结合野外调查和室内判别的基础上，建立了研究区遥感影像解译标志，并以自动分类和目视判读相结合进行地理信息系统的空间分析，建立了1996年、2006年土地利用数据库，分析、提取了双流县土地利用变化信息。分析表明，双流县1996～2006年间的土地利用变化情况反映出在我国目前经济快速发展的背景下，县级土地利用的变化随着县域经济的高速发展，建设用地需求增长较快，耕地面积迅速减少，导致耕地资源的保护压力持续加大；同时，土地利用过程中出现了土地生态环境质量有所下降，人与自然的关系局部恶化等问题。因此，加大对经济快速发展的县级土地利用变化的动态监测是非常必要的。

城镇化进程中失地农民征地补偿满意度研究——以成都周边典型区域为例

失地农民征地补偿满意度是反映城镇化过程中失地农民自身利益需求与征地补偿方式之间差异的重要标志。选取成都市龙泉驿区、金堂县以及温江区(分别代表成都丘陵区、山区和平原区3个典型地貌特征)作为调查对象,以问卷调查、农户访谈等形式,深入了解了失地农民的征地补偿满意情况。并运用序次Logistic回归模型对失地农民征地补偿满意度的影响因素进行分析,研究发现:失地农民征地补偿满意度主要与农户年龄、征地后家庭收入、被征地面积、征地意愿、政府征地工作透明度、征地补偿标准等6个变量相关,其对征地补偿满意度有显著影响。揭示出征地补偿工作中存在的问题,并提出了合理的建议。

成都市主城区绿地景观格局动态变化研究

运用GIS、 RS和Patch Analyst景观结构分析软件，选取景观特征指标对成都市主城区2000-2010年之间绿地格局和破碎度的变化进行了定性与定量分析。结果表明，2000-2010年成都市三环内城市绿地面积占总面积比例分别为21％和23％，增长幅度为11.8％，绿地覆盖率较低；其空间格局分布不均匀，主要集中于二环至三环间；10年来主城区整体绿地破碎度有所降低，其中锦江区绿地破碎度最小，武侯区最大，分别达20.45块/hm2、73.30块/hm2；三环内绿地面积小于1 hm2的中小型斑块数量达绿地斑块总数量的97％，大型斑块如公园、风景名胜区等较少，景观破碎度较高，生态功能较弱。本文针对这些问题提出了绿地优化的建议，为创造主城区优良的城市绿地景观空间和自然生态环境提供参考和理论指导。

中国山地分类研究

中国是多山的国家,山地类型多样复杂,开展山地分类研究很有必要。基于前人山地定义分析基础上,确定中国山地分类原则和基本思路,提出中国山地分类系统,共计分出6个类型,其中3个属于大尺度类型,适用于全国和跨省(区)制图,其余类型适用于县(区、市)制图;同时提出了每个类型的划分标准。基于SRTM 90 m分辨率的DEM数据,确定出大尺度类型,即山地大区、山地带和山地大类的分布范围,编制了相应的图件,并对各类型面积作了计量统计。结果表明,分布于不同海拔带的丘陵面积占中国陆地面积的18.2%;起伏度大于200 m的山地面积占中国陆地面积的55.2%,其中,低山、中山和高山面积分别占16.5%、14.8%和18.5%,高中山和极高山面积分别为4.3%和1.1%。

成都市灾害性山洪泥石流临界降雨量特征

在统计四川省地震灾区106个县建国以来的山洪和泥石流灾害时间和相应的1 h和24 h雨量值基础上,得出四川省地震灾区山洪泥石流的临界雨量在不同的区域表现出不同的特征。其中1 h临界降雨变化于5~120mm,与山洪泥石流暴发关系最为密切;24 h临界降雨主要变化于35~235 mm,对山洪泥石流的暴发有极大的影响。在此基础上重点研究成都市灾害性山洪泥石流临界降雨量特征,并给出成都地震灾区山洪泥石流应急预警的降雨指标,具有重要的减灾价值。最后,根据临界降雨量特征进行了成都市山洪泥石流防治区划分。

汶川地震山地灾害对环境因素的响应机制

为了研究汶川地震山地灾害灾害分布对环境因素的响应机制,通过对汶川地震灾区的调查和遥感解译,详细分析灾害分布特点,用GIS平台对4722个典型灾害点的环境因素进行分析,得出以下结论:1)地震能量释放的长短轴效应造成地震能量主要沿断裂带释放,灾害点沿中央断裂呈条带状分布,在距中央断裂20km范围内集中灾害总数的64.42%,逆冲断裂的上下盘效应使上盘灾害发育程度明显高于下盘和下盘灾害密度经历先降低后升高再降低的变化;2)灾害点在山地地区集中分布在河谷两岸,河谷岸坡对地震的放大作用使坡体上部岩土首先崩解,带动坡体下部的岩土一起运动,形成"山剥皮"特点的崩滑型灾害;3)灾害总数的99.43%集中分布在地震烈度Ⅶ度及其以上地区,地震的场地效应使灾害在易滑岩层中较为发育;4)在区域地势变化与地震断裂破裂一致的方向上有利于地震能量的传播,灾害更容易发生,规模较大的滑坡主滑方向也大多数发生在两者的并集方向。

四川省汶川地震灾区震后山地灾害综合风险评价

汶川地震触发了大量次生山地灾害,震后山地灾害活动风险对灾区的发展规划决策有着重要的参考价值。通过对四川境内震后灾区基础资料的分析和研究,分别对灾区的44个县(市)进行了山地灾害危险性、易损性和风险评价,并以震后灾害点密度对危险性评价结果进行了验证,结果发现二者之间具有线性函数关系。评价结果表明,高度危险区集中于龙门山断裂附近,并且呈现明显的带状分布,面积比例为39.8%;极高易损和高度易损区则主要分布于成都、绵阳、德阳、雅安等大城市周边地区,面积比例为13.1%;高度风险区则主要位于龙门山腹地向山前平原的过渡带,属于高度危险和高度易损的结合部位,面积比例为11.0%。高风险区是今后恢复重建和发展规划中需要重点关注的地区;中度风险区由于灾后恢复重建的推进,其承灾体的易损性将会上升,容易导致其向高度风险转化,也要给予重视。

山地灾害研究的发展态势与任务

泥石流、滑坡等山地灾害已成为世界各国十分关注的自然灾害问题。据最近几年的国际学术会议,泥石流、滑坡研究的前沿领域是：泥石流、滑坡活动的地带性与全球气候变化的规律；泥石流、滑坡起动机理、动力学模型；泥石流、滑坡等山地灾害风险分析、发生时间预报；成灾机理与减灾防灾关键技术。国内研究较晚,但发展很快。经过近50 a的研究,涉及上述诸多研究颁域。但研究不深,还存在不少差距。据国内外研究态势,针对山地所实际,提出了在泥石流、滑坡理论创新和防治关键技术等研究方面12条任务。

“5·12”汶川特大地震成都市地质灾害易损性区划

汶川"5.12"特大地震发生后,成都市的都江堰等5个市县遭受了不同程度的破坏,地质灾害是震后对生态系统和社会经济系统造成威胁的方式。易损性区划不仅反映灾区的生态系统,社会经济系统对地质灾害的敏感性,而且可以划分出对灾害最敏感的区域和承灾体,为灾后的重建规划提供依据。采用贡献权重迭加模型对5个市县进行评价,评价指标包括自然资源环境、社会经济和地质灾害。结果表明,高易损度区、中易损度区、低易损度区分别占5个地区总面积的19.3%、22.64%、58.04%,并且根据评价结果,对灾区易损原因进行了分析。

山地环境系统研究新框架

20世纪80年代,地球系统科学概念开始出现,同时期全球变化研究迅速展开,可持续发展理念提出并获得广泛认同,这些都为山地环境系统研究提供了新的发展契机。当前,全球山地环境系统研究面临两大问题:山地环境变化和山区发展挑战。国际上围绕山地环境系统研究,逐渐形成若干清晰的主题,包括山地构造地貌和山地气候地貌,山地灾害在山地环境演化过程中的作用,山地(及流域)环境系统生物地球化学循环,山地全球变化和人类活动的影响与适应等。对于我国山地研究来说,核心科学问题是:我国山地环境系统是如何响应不同时间尺度全球变化和日益加剧的人类活动的影响?在此背景下如何构筑我国山区可持续发展的根本战略和支撑战略?对此核心问题的全面深入研究,将有望使我国山地环境研究水平提高到一个新的更高层次,并占据国际山地研究领域中不可替代的重要位置。为此,我们提出,以我国山地环境大断面研究为抓手,以梯度格局、系统关联和区域差异等为研究切入点,在山地环境系统的格局、干扰、过程、响应和适应研究等方面有所突破,促成我国山地环境系统研究新框架的形成,为世界山地研究做出我们应有的贡献。

加强人山关系地域系统为核心的山地科学研究

基于我国山区发展的严重滞后、山地环境与社会问题日益增多以及山地科学综合研究工作严重不足的背景,提出加强人山关系地域系统为核心的山地科学综合研究的必要性。在阐述山地概念内涵的基础上,对山地人山关系地域系统基本特征进行了分析,认为人山关系除具有平原、城市人地关系基本特征外,还具有山地所特有的3个特点:1.人山关系动力系统复杂性和不稳定性;2.人山关系物流和能流循环系统的不完整性;3.人山关系利益公平分配的困难性。在此基础上,提出以人山关系地域系统为核心的山地科学学科分类体系,对现代山地科学体系中的基础科学、技术科学和工程技术科学所包含的学科作了界定。最后,对山地人山关系地域系统与现代山地科学学科之间相互关系及其关键理论问题作了讨论。