皖江区域城市能级与生态环境协调度的测度和发展趋势研究

随着城市能级的不断提高,城市生态环境问题也日益突出,二者间协调发展成为城市发展一致的追求。以皖江区域10个城市作为研究地域单元,构建了城市能级与生态环境的指标体系,并建立了城市能级与生态环境的协调度模型。在此基础上,对皖江区域2002~2011年的城市能级与生态环境协调度进行了测度,研究发现过去10a皖江区域城市能级与生态环境的协调度处于较低水平。根据测定的协调度数据,建立了协调度自回归预测模型,并运用该模型探究了未来10a皖江区域城市能级与生态环境协调度的发展趋势,结果表明皖江区域城市能级与生态环境的协调度发展水平经过拮抗期和基本协调期后不断提高,将于2019年前后趋近高质协调发展阶段,即城市能级与生态环境两个系统有序互动发展的态势。     

长江中游城市群县域城镇化水平空间格局演变及驱动因子分析

在通过可达性方法确定长江中游城市群县域范围的基础上,运用熵值法从人口、经济及社会3个子系统对长江中游城市群县域2001、2006及2011年3个时期城镇化发展水平进行综合测度,运用空间自相关对综合城镇化水平的空间演变进行分析并分类,利用回归分析对各类型县域进行驱动因子分析。结果表明:(1)长江中游城市群县域综合城镇化水平持续提升,但各地区间的发展速度差异明显;在子系统演化过程中,以经济城镇化的快速演进为主要特征,其次为社会城镇化,最后为人口城镇化过程。(2)综合城镇化水平及其变化率与城市等级规模、交通及产业结构转型密切相关;各子系统在空间格局演变进程中有着不同的特点,但子系统变化率间具有明显的正相关性。(3)长江中游城市群县域城镇化依据关联性可以划分为"耦合聚集"型、"中心洼地"型、"拮抗聚集"型及"核心边缘"型,各类型县域空间格局演变明显。(4)內源力在"耦合聚集"型县域及"拮抗聚集"县域城镇化进程中具有促进作用,投资力对"中心洼地"型县域影响作用明显,而"核心边缘"型县域主要驱动因子为行政力和內源力;根据各类型县域主要驱动因子提出促进城镇化发展的相应措施,以做到因地制宜地指导各地区城镇化健康发展。     

考虑齐口裂腹鱼产卵需求的山区河流生态基流过程确定

在原型观测的基础上,应用生态水力学法与生境模拟法,建立对考虑齐口裂腹鱼产卵需求的山区河流水电工程生态基流过程的确定方法,并以四川中型山区河流杂谷脑河薛城电站为背景,对所构建方法进行应用分析。通过原型观测,对生态水力学的齐口裂腹鱼生境水力参数标准在杂谷脑河应用的适宜性进行分析;应用生态水力学方法,对不同河道流量下薛城电站减水河段的齐口裂腹鱼生境水力参数进行数值模拟,根据模拟结果,结合齐口裂腹鱼生境水力参数标准,分析得到薛城电站满足其生存的最小下泄流量;应用生境模拟法,对齐口裂腹鱼产卵期不同河道流量下薛城电站减水河段集中产卵场的可利用生境面积进行计算,得到最大可利用生境面积对应的下泄流量。综合最小下泄流量值与最大可利用生境面积所对应的下泄流量值,考虑齐口裂腹鱼产卵对水文情势的要求,建立薛城电站考虑齐口裂腹鱼产卵需求的生态基流过程。采用所构建方法得到的考虑鱼类产卵需求的水电工程生态基流过程,由于考虑了鱼类生存对最低流量以及产卵对水文情势的要求,能更好地满足鱼类产卵需求,可作为电站运行调度的约束。     

集合经验模态分解在长江中下游梅雨变化多尺度分析中的应用

基于长江中下游流域5个梅雨监测站1961~2012年的日数据,利用集合经验模态分解（EEMD）方法,对研究期内梅雨时间序列进行多尺度的分析,探讨其在不同时间尺度上的振荡模态结构特征。结果表明：近50多年来,长江中下游梅雨变化呈现出显著的年际和年代际尺度振荡特征,在年际尺度上表现出准3 a和6 a的周期变化,而在年代际尺度上显示准13 a和24 a的周期变化;各分量方差〖JP2〗贡献率显示,年际振荡在梅雨长期变化中占据主导地位;自1961年以来,EEMD分解的梅雨长期变化趋势表现出先增加后减少的倒“U”型特征,其中1961~1985年呈上升趋势,1985~2012年呈下降趋势,尤其是在2000年之后的下降趋势最为明显。由此可以看出,EEMD能够有效地揭示梅雨长期序列在不同时间尺度上的变化规律,可用于诊断非线性、非平稳性信号变化的复杂性特征     

基于Copula函数的汉江中上游流域极端降雨洪水联合分布特征

选取汉江中上游流域作为研究对象,根据流域九个气象站点1969~2008年逐日降雨资料以及丹江口水库同时期日入库流量资料,采用年最大值法(AM)和百分位法两种选样方式选取1 d、3 d降雨和1 d、3 d洪量极值样本,分别运用广义极值分布(GEV)、广义帕累托分布(GPD)、伽玛分布(Gamma)3种极值统计模型对样本进行单变量边缘分布拟合,运用Gumbel、Clayton以及Frank Copula函数模型对样本进行多变量联合分布拟合,遴选出描述流域降雨和洪水联合分布规律的最优概率模型。结果显示:对于AM选样样本,边缘分布为GEV时降雨洪量的二维和三维联合分布Frank Copula函数拟合效果最优;对于百分位选样样本,边缘分布为GPD时降雨洪量的二维联合分布Gumbel Copula函数拟合效果最优,三维联合分布则是Frank Copula函数拟合效果最优;比较二维和三维Copula函数模拟结果,三维联合Copula函数推求的设计值更大,说明三维联合分布考虑了更多的变量和极值信息,能更全面地反映极端降雨洪水事件的真实特征,对工程设计更显安全。     

土地集约利用空间分异研究中指标标准化方法研究

土地集约利用空间分异研究中指标标准化通常采用极差标准化等方法,这类方法默认各区域集约临界值相同,从而使得评价中区位好的区域土地集约水平高于区位差的区域。基于级差地租Ⅰ和级差地租Ⅱ理论提出新的指标标准化方法,指出传统指标标准化方法的问题,并以重庆市耕地集约利用空间分异为例进行实证比较。研究充分考虑了不同区域因禀赋差异造成的单项指标理想值(临界值)的差异,弥补了传统指标标准化方法的不足,有助于完善土地集约利用空间分异的研究。研究表明:土地利用集约度是一个相对概念,其参照物为区域土地集约临界点,理论基础是级差地租Ⅱ;区位不同导致区域间土地利用强度存在差异,它是级差地租Ⅰ的一类现象,这类差异可称为"禀赋差异";每个区位点适度指标标准化值Y与该区位指标现状值x₁₁和集约临界点x₁有关,与其他区位指标现状值无关;传统标准化方法将指标现状值或现状平均值设为集约临界值,没有考虑不同区位集约临界点差异,因而空间分异结果更符合土地收益空间分异规律;重庆市耕地集约利用度空间分异研究表明该方法在空间分异、集约度绝对值和区县集约度比较等方面优于传统方法,更符合不同区县耕地利用实际。     

江汉平原土地资源诅咒效应研究

将资源诅咒的研究领域由传统的矿产资源转向土地资源研究问题域,以近10a江汉平原18个县(市)的统计数据为依据,运用诅咒系数对其进行资源诅咒的实证分析。结果显示,近年来发展滞后的荆州市所辖的监利县、江陵县以及其他7个县市的土地资源诅咒系数大于1,确实存在资源诅咒现象,且江陵县与监利县还属于严重诅咒区。通过对选取指标作进一步的计算分析,得出导致其产生资源诅咒的原因主要为:以土地资源为依托的农业没有得到高效发展,而受到发展观念与投入等束缚,其二、三产业发展同样滞后。根据影响资源诅咒地区产业发展的具体因素,有针对性地给出化解土地资源诅咒的对策建议,为今后资源诅咒地区打破诅咒束缚,持续快速发展指明方向。     

云南不同量级降雨下的降雨侵蚀力特征分析

为研究云南省及5个子区域年降雨侵蚀力和各量级降雨侵蚀力的时空变化特征,基于云南120个站点近43a逐日降水资料,利用Man-Kendall趋势检验、Morlet连续复小波变换分析等方法进行系统分析。结果表明:各区域大雨侵蚀力在年降雨侵蚀力中起主导作用;年内各月降雨侵蚀力滇西北基本以大雨侵蚀力为主,其余区域干季以中雨侵蚀力为主,雨季以大雨侵蚀力为主;各量级降雨侵蚀力表现出降雨量级越大,季节性越强,集中程度越高的特征;各区域中雨侵蚀力相对变化呈减少趋势,其余量级降雨侵蚀力变化趋势以减居多;暴雨侵蚀力相对变化程度最强,大雨和中雨侵蚀力相对较缓;滇西北年降雨侵蚀力、大雨和中雨侵蚀力以9a左右时间尺度为主震荡周期,其余区域主震荡周期多为18~21a左右,暴雨侵蚀力主震荡周期在各区域存在一定差异。     

汉江上游金水河流域氮湿沉降

汉江上游金水河流域是南水北调工程的重要水源涵养区,但是氮污染已成为该流域水质的主要威胁因素.该研究对汉江的金水河流域开展了为期1 a(2012-02~2013-02)的氮湿沉降观测,并利用氮输出模型估算了氮湿沉降对河流氮负荷的贡献量.结果表明雨水中总氮(DTN)的浓度在0.24~2.89 mg·L-1之间,铵态氮(NH+4-N)、硝态氮(NO-3N)及有机氮(DON)分别占42.8%、13.3%和43.9%;雨水氮浓度随降雨量增大而变小,明显受到降雨的稀释作用.流域内氮湿沉降主要来自人类活动,沉降负荷在4.97~7.00 kg·(hm2·a)-1之间,受降雨量的主要影响,上游地区的氮湿沉降负荷>下游地区>中游地区,春夏两季约占全年氮湿沉降的81%.流域氮湿沉降对河流氮负荷贡献量约为34 000~46 000 kg,只占流域氮肥贡献量的5.05%~6.78%,远小于流域内农业活动化肥氮的贡献量,不是河流氮的主要来源.     

孔雀石绿高效脱色菌株的筛选、鉴定与脱色特性研究

孔雀石绿应用广泛,但难以降解且对许多生物都具有致癌致畸性.从浙江温州皮革厂污泥中分离筛选到1株孔雀石绿高效脱色菌株DH-9,16S rRNA基因序列分析表明,该菌株属于Enterabacter sp.属.单因素实验结果表明:当pH值在3.0~9.0时,培养24 h以后,该菌株对孔雀石绿的脱色率均在90%以上;脱色的最适温度范围为30~40℃;多数所测试碳源对脱色没有显著影响,而多数所测试氮源则对脱色有显著的促进作用;所测金属离子中,仅Cu2+和Fe3+对脱色有显著的抑制效应;此外,当接种量达到3%(V∶V,菌体干重约0.23 g·L-1)以后,12 h的脱色率即可达到90%以上.响应面设计实验结果显示,菌株DH-9对孔雀石绿脱色的最优操作条件为:pH 6.0、1.0 g·L-1的半乳糖、1.0 g·L-1的酵母粉、3.0 mmol·L-1的氯化钙以及培养温度为34.5℃.验证实验结果表明:在最优条件下,该菌株在8 h内对孔雀石绿的脱色率可达99.4%.总体而言,菌株DH-9在孔雀石绿脱色中的实际应用潜能较大.