植被对黄土高原坡沟系统重力侵蚀调控机理研究

采用有限差分软件FLAC^3D对黄土高原坡沟系统及植被覆盖下重力侵蚀机理进行探索,对有无植被的坡沟系统应力场、 位移场和塑性区分布进行数值模拟,阐明了植被根系措施减缓重力侵蚀作用机制。结果表明,坡沟系统上部位移以"沉降"模式为主,下部位移以"剪切"模式为主,沟头溯源区是坡沟系统重力侵蚀最为强烈的部位;剪切塑性区域主要分布于坡面和沟坡大部分区域,张拉塑性区域主要分布于梁峁顶和梁峁坡上部;有植被覆盖时,根系加固作用改善了坡面浅层土体应力,有效降低了坡面土体的应力集中;减小了坡沟系统坡面浅层土体位移,使水平位移减少15%,铅垂位移减少2.5%;并减少了塑性屈服区体积,使剪切塑性区减少11.48%,张拉塑性区减少83.99%;减轻了重力侵蚀的破坏程度,但并未改变坡沟系统以剪切破坏为主的屈服模式。该研究为更好理解植被根系调控重力侵蚀研究提供了新的技术方法。     

填土沉降与管涵渗漏条件下高陡挡墙稳定性分析

山地城镇建设经常在沟谷地段建造高陡挡墙，墙后填土的固结沉降易诱发地下管涵破损渗漏，在强降雨导致的高水压条件下会产生管涌破坏，进而威胁高陡挡墙的整体稳定，是较为典型的岩土灾害。以福州软件园某高陡挡墙渗漏与管涌灾害事件为例，首先采用地质雷达探测了扶壁式挡墙填土区的地层扰动和地下脱空特征，应用CCTV检测技术揭示了墙后填土区地下管涵的破损和堵塞规律，分析了台风“卢碧”强降雨期间扶壁式挡墙坡脚两次发生管涵泥沙管涌和挡土墙壁承压泄水的灾害现象，开展了旱季天然工况、雨季排水工况和台风暴雨工况条件下高陡挡墙稳定性分析，分析了填土沉降与管涵渗漏条件下高陡挡墙失稳破坏的机制，并对极端条件下高陡挡墙的稳定性进行了分析与预测。结果表明：旱季天然工况下该高陡挡墙拥有一定的安全储备，雨季排水工况下高陡挡墙安全储备逐渐降低，但仍满足规范的设计要求，而台风暴雨工况下其安全储备已低于规范的设计要求；在台风暴雨驱动下填土沉降—管涵渗漏—承压管涌破坏是该高陡挡墙失稳破坏的机制。该研究成果可为类似工程建设规划设计及长期运维管理提供参考。     

加筋土桩板墙联合支护的高填方边坡稳定性计算

为了探讨高填方加筋土桩板式挡墙结构的破坏模式,探究高填方边坡稳定性的各类影响因素,结合实际工程,利用PLAXIS有限元软件建立数值模型,计算得到了边坡潜在破裂面位置、稳定安全系数、结构内力及位移。结果表明:滑裂面位置出现在加筋土体的边缘;边坡安全系数随筋带强度的提高而增大,随筋带长度的提高亦增大,但当筋带长度过大时,对提高安全系数作用不大;边坡安全系数随抗滑桩长度增大而增大,但长度过大时,对安全系数提高作用很小,因此应合理设计桩长;土体性质对边坡稳定安全系数影响显著,因此工程中要优先选用性质较好的填土。     

基于生态安全格局识别的国土空间生态修复分区——以徐州市贾汪区为例

基于2000年、2008年、2016年遥感影像、历史矿井信息以及GIS空间分析方法,应用生态安全格局研究范式：综合识别生态源地-经井田边界修正生态阻力面-应用电路理论构建生态廊道-判别生态过程障碍区,将代表生态修复需求、生态过程难易和生态要素特征的生态源地、障碍区和生态阻力面空间叠加,最终划定生态修复分区。研究结果表明：（1）三个年份生态源地面积平均约占贾汪区面积的17.77%,随着城镇化发展和矿井闭坑等因素影响呈现先降后升的趋势;生态阻力面变化规律与之相反,并逐步以城镇化发展为主导影响因子。（2）生态廊道分布明显存在整体空间相似性和各镇内部分异性,呈环形沿河流分布或位于植被覆盖较好的低山丘陵区;障碍区明显存在重叠区域,主要分布在京杭大运河以北的区域,以北部和中部较多。（3）划分了生态保育区、生态提升区、生态修复区、生态控制区四个生态修复分区,面积分别为144.38 km²、189.60 km²、182.68 km²、103.34 km²。研究结论能够为贾汪区生态转型发展和生态修复提供空间指引。     

处理废弃轮胎的一种有效方法——轮胎加筋土结构

废胎占用大量空间 ,且会产生诸多环境问题 ,利用轮胎加筋建筑挡土墙或陡坡 (堤 )是解决该问题的一种有效方法。本文提供了一种加筋堤的设计方法 ,比较了不同加筋模式 ,并对该堤进行了环境及其它指标的评价 ,证明了其可行性。     

成渝地区双城经济圈生态安全格局构建

以成渝双城经济圈为研究对象,基于土地利用数据及生态重要性评价,综合选取生态源地;利用GIS空间分析、最小累积阻力以及夜间灯光优化等方法,构建区域生态综合阻力面;再利用重力模型识别重要生态廊道及生态夹点,最终构建成渝双城经济圈生态安全空间格局.结果表明：成渝双城经济圈生态源地面积占比24.8%,呈半包围圈分布于研究区西南东三面;识别生态廊道193条,总长6441.81km,呈现东密西疏的状态,其中重要廊道占比46.56%,集中在研究区东北方位的达州及巫山巫溪等地;“点-线-面”生态网格构建成渝双城经济区“双核-两轴-半包围”结构的生态安全格局.     

基于“要素-景观-系统”框架的江苏省长江沿线生态修复格局分析与对策

在当前中国生态文明建设和绿色发展征程中,实施尺度、要素、途径复合的国土空间生态修复是解决区域系统性生态问题的重要途径。针对江苏省长江沿线地区这一生态保护与经济发展矛盾突出区域,基于“要素-景观-系统”框架构建生态修复潜力评价体系,采用K-means聚类分析、Getis-Ord G_i^*热点分析等方法识别生态修复分区与热点,构建由点、线（带）、面组成的生态修复格局,提出生态管控与修复对策。研究结果表明：（1）生态修复具有多尺度性、对象复合性及途径多样性,在宏观、中观、微观尺度下具有不同的对象、目标与途径,并可以通过不同级别与类型规划进行衔接;（2）研究区要素层生态修复潜力平均值为0.460,空间分布呈“大分散、小集聚”的特征,景观层生态修复潜力热点区分布于环长江入海口区域,冷点区分布于扬泰平原区,根据系统层评价指标可将研究区划为5个聚类分区;（3）根据评价结果可以构建“五区、三带、两核心”生态修复总体格局,并在发展导向、空间管控策略、工程措施等方面提出生态修复对策。本文可为江苏省沿江区域生态修复规划编制、生态修复内涵与实施范式探索提供参考借鉴。     

基于生态系统服务价值的成德绵城市带生态安全格局研究

定量研究与分析成都-德阳-绵阳城市带（成德绵城市带）生态系统服务价值（ESV）变化及其生态安全格局,对区域协同筑牢生态安全屏障,加强生态系统保护,推动国土空间生态修复规划,推进生态文明建设具有重要意义。通过ESV当量法分析2010—2018年成德绵城市带ESV的时空变化;提取区域内99%、95%、90%置信水平ESV热点区域,识别生态保护核心“源”地;采用最小累积阻力模型,选用高程、土地利用等8项重要阻力因子得到阻力面,构建区域生态廊道,识别城市带生态安全格局,对跨行政区生态网络空间布局提出优化建议。结果显示：2010—2018年,研究区ESV总量从1 372.91亿元升至1 519.93亿元,其中原材料、气体调节、气候调节、废物处理、土壤形成与保护、生物多样性保护的EVS增长速率高于10%。研究区生态安全水平呈现西北高东南低的空间分布特征,其中高安全及次高安全区面积占比为49.8%,集中在西北部、中南部等区域;中安全及低安全区面积占比为50.2%,主要集中在南部建设用地较多的低海拔城镇地区。识别生态“源”地24处,占研究区总面积的27.3%,且呈带状分布;生态廊道53条,生态节点41...     

南阳盆地东部山区土壤重金属分布特征及生态风险评价

通过分析南阳盆地东部山区表层土壤（0~20 cm）样品的As、Hg、Cd、Cr、Pb、Zn、Ni和Cu等8种重金属含量和pH值,对土壤重金属的空间分布特征、污染程度和生态风险进行研究,并对重金属的来源进行分析.结果表明,研究区内土壤Cd、Cu、Cr、Ni、Pb、Zn和As含量相比于土壤污染风险筛选值存在不同程度的超标.土壤重金属空间分布呈面状和岛状分布.含量高值区主要分布在研究区南部,且与矿区分布相吻合.除了少数样点的土壤以外,大部分样点未受到污染,Cd的污染最为严重.As、Cr、Pb、Zn、Ni和Cu在几乎全部地区的潜在生态风险系数为轻微风险等级,Cd和Hg的潜在生态风险系数为中等风险等级占比最高.研究区综合土壤重金属潜在很强和强生态风险指数占比较高,分别为58.93%和37.66%.土壤Hg、Cd和Pb主要受到矿产开采等人类活动的影响,As主要受到研究区地质背景的影响,Zn、Ni、Cr和Cu同时受到人类活动和地质背景的影响.研究区矿产资源的开采是造成土壤污染及生态风险的主要原因.     

刚/柔组合墙面加筋土挡墙动力响应数值分析

为研究刚/柔组合墙面加筋土挡墙动力响应规律,基于刚/柔组合墙面加筋土挡墙的振动台试验结果,建立了FLAC3D数值模型,研究了加载频率和峰值加速度对挡墙的墙面位移、加速度响应及地震土压力分布的影响.结果表明:地震作用下,水平位移分布呈绕墙趾转动模式;在不同频率、不同加速度幅值下,墙高比(挡墙位移与墙高的比值)不超过0.0...     

甘肃省生态资产价值和生态-经济协调度时空变化格局

在地理信息技术和遥感数据支持下,对甘肃省2000和2010年的生态资产价值及其空间分布格局进行了定量测度。构建空间生态资产价值经济协调度模型,测算了甘肃省生态资产价值与经济发展水平协调状况。结果表明：1）甘肃省生态系统在2000和2010年的生态资产价值分别为2 430.84×10⁸和2 487.40×10⁸元;2）林地对甘肃省生态资产价值的贡献量最大;陇南市和甘南州的生态资产价值占甘肃省总价值的一半左右;3）生态资产价值的空间分布整体上呈现西北低、东南高的特征,11 a间生态资产价值增加较多的区域主要分布在河西走廊中部和陇东;4）11 a间,甘肃省各市州生态资产价值与GDP比值均出现不同程度的减小,生态资产价值增长与GDP增长不协调;5）生态-经济协调分区中,潜在危机区的面积最大,其次是低度冲突区和关系恶化区。     

粤港澳大湾区生态网络构建及廊道优化

以粤港澳大湾区为研究对象,利用MSPA-InVEST模型和连通性评价识别生态源地,进而在构建生态阻力面基础上,运用MCR和重力模型提取潜在生态廊道,并利用产业集聚特征构建规划廊道,提出兼具生态保护和经济发展的生态网络构建方案.结果表明:生态源地共35处,总面积约17165.85km²;基础生态廊道42条,长度2085.34km;源地及廊道存在明显空间分布差异,呈现出"中心空洞型"分布特征;通过增加12个生态-产业战略节点和28条规划廊道,生态网络闭合度、连接度和连通率可提升150%、26.83%和28.57%,生态网络结构向"蜂巢状"转变;结合河流及海岸等天然廊道构建的综合生态网络连接了大湾区288个生态保护区,构成了山体、水体、湿地综合生态保护格局.总体来看,兼顾生态保护和经济发展视角构建的生态网络体系具有一定的适应性,可为粤港澳大湾区生态格局的建设和优化提供参考.     

东北黑土区典型地域耕地生态退化时空分异——以富锦市为例

耕地生态退化严重威胁黑土区耕地的可持续利用,明确其时空分异规律是提高黑土耕地产能实现农业可持续发展的重要科学命题。以东北黑土区典型地域富锦市为研究区,立足于耕地外部扰动变化所引发的环境胁迫与生态恢复,利用遥感驱动的多源环境胁迫监测模型、改进的CRITIC模型、优化的InVEST模型,明确二者间的作用结果,揭示研究区2000—2020年耕地生态退化的时空分异规律。研究结果表明：（1）研究区耕地外源环境胁迫强度整体偏低,呈现出以东部、西部、北部高,中部、南部低为主基调的时空分异格局;（2）研究区耕地內源生态恢复强度高于胁迫强度,表现出以西部—东部—中部梯度衰减的时空分异格局;（3）研究区共有968.12 km²耕地发生生态退化,展现出以团块状集中分布在研究区东部和中部,零星分布在其他区域的空间分异格局。研究明晰了多源环境胁迫/多源生态恢复之间的交互效应,实现了各耕地图斑对多种环境胁迫力和生态恢复力的动态敏感度测算,进一步刻画出了生态退化过程,测度结果与现实耕地利用强度吻合,为准确诊断黑土区耕地生态退化提供了理论参考和技术支撑。     

基于InVEST和MCR模型的南方山地丘陵区生态保护红线优化

优化生态保护红线,是顺应新时代多规融合趋势、推进国土空间高效管理与生态文明建设的重要举措。以南方山地丘陵区典型县奉新县为例,基于InVEST模型进行生境质量评价以识别生态源地及其缓冲区,采用水土流失敏感性修正基本阻力面,运用MCR模型构建奉新县生态安全格局,定量衡量与定性分析相结合对生态安全格局进行有效性评价,继而提出奉新县生态保护红线优化方案。结果表明：（1）生态源地及生态源地缓冲区面积分别为144.42 km²、354.01 km²,分别占研究区总面积的8.76%与21.47%,并识别出19个生态节点;（2）识别出关键生态廊道76 km,一般生态廊道315 km,与生态节点、生态源地、生态源地缓冲区共同构成研究区生态安全格局,面积共498.43 km²,占奉新县总面积的30.23%,集中分布于研究区西部山地丘陵区;（3）经有效性评价证实生态安全格局较生态保护红线更具生态优化意义;（4）划定生态保护红线补划区与生态保护红线储备区,共为生态保护红线调整优化预留了199.34 km²的高质量后备资源,形成研究区生态保护红线优化方案。研究成果可为南方山地丘陵区生态保护红线的评估优化提供科学参考。     

耦合生态服务供需的县域农业空间生态保护修复分区——以宜兴市为例

开展县域尺度农业空间生态保护修复分区研究,差异化推进区域生态保护与修复,对协调人地耦合系统、促进自然—社会的可持续发展具有现实意义。以宜兴市农业空间为研究对象,耦合生态系统服务的供给格局与需求格局,构建供需综合安全格局进行生态保护修复分区。结果发现：（1）宜兴市农业空间各项生态系统服务需求格局在自然因素和人类活动共同作用下,空间差异较大。土壤保持服务需求呈现东北高、西南低的总体格局;食物供给服务需求整体较高,空间上与人口分布类似;碳固存服务需求格局表现为“北高南低”;水源涵养服务需求在空间分布上较为均匀;生境质量保持服务需求在空间上呈八块状分区。（2）宜兴市农业空间土壤保持、碳固存、水源涵养以及生境质量保持生态系统服务的供给格局均表现出“南强北弱”的特征,而食物供给服务的高值区位于研究区东北方向及西部腰线区域。（3）依据供需综合安全水平,宜兴市农业空间可分为农业生态重塑区、农业生态优化区、农业生态护养区以及农业生态保育区。结合各分区土地利用现状,分别提出全局治理与重点区域生态重塑、整体优化与关键区域生态修复、综合生态养护与局部生态整治、严格生态保护与控制开发强度等差异化生态保护修复措施...     

生态补偿对象的空间选择研究——以甘南藏族自治州草地生态系统的水源涵养服务为例

生态补偿对象的空间选择研究是生态补偿机制的基础性和支撑性研究,对建立高效合理的生态补偿机制具有十分关键的作用。目前国内在生态补偿的理论和实践研究中很少专门研究补偿对象的选择问题,这种不考虑空间异质性对整个补偿区域实施统一的标准补偿势必会影响到补偿的效率。有鉴于此,基于补偿资金效率考虑,构建以土地所有者提供的生态系统服务、土地所有者的参与成本和生态系统服务受损风险为参数的空间选择模型,以甘南藏族自治州草地生态系统水源涵养服务为例,乡镇为基本研究单元,采用聚类分析法将全州划为五大等级补偿区:优先补偿区、次级优先补偿区、次级补偿区、临界补偿区和潜在补偿区或可能补偿区。对各级补偿区的特征分析结果表明:①草地生态系统的优先补偿主体主要分布在纯牧区,而非优先补偿区主要分布在半农半牧区、林业区和农业区;②基于补偿资金效率考虑的补偿优先度与草地生态系统退化风险呈现高度的吻合状态,草地生态系统的优先补偿区又是高退化风险区(生态脆弱区);③草地生态系统的补偿效率与生态重要性呈现出吻合的状态,即草地生态系统的优先补偿区又是重要生态功能区;④甘南州近17%的草地为低效率和无效率补偿区,也是非生态脆弱区和非重要生态功能区,基于生态脆弱性、生态重要性和补偿效率考虑,这部分草地可暂时给予较低标准的补偿。     

基于生态系统服务与生态环境敏感性评价的生态安全格局构建研究

生态安全是国家安全的重要组成部分,构建生态安全格局对保障区域生态安全和实现可持续发展具有重要意义. 生态系统服务与生态环境敏感性评价能够揭示区域生态系统质量和生态产品供给能力,为生态安全格局构建提供科学基础. 本文以宁夏回族自治区为研究对象,基于生态系统服务与生态环境敏感性评价识别重要生态源地,并采用最小累积阻力(minimal cumulative resistance, MCR)模型识别重要生态廊道与关键生态节点,进而构建了宁夏的生态安全格局. 结果表明:①宁夏生态系统服务极重要性区域面积为14 280.05 km2,主要分布于西北部贺兰山、东部哈巴河、中部罗山及南部六盘山地区. 生态系统极敏感区域面积为7 340.58 km2,主要分布于宁夏南部水土流失治理区和沙坡头区沙漠化防治区. ②将评价结果与自然保护地空间分布相结合,综合确定全区生态源地面积为16 300 km2,主要包括西北、东部、南部山地以及黄河沿线区域. 生态安全缓冲区按照高、中、低水平分别占研究区总面积的67.93%、22.92%和9.15%. ③识别生态廊道为64条,生态节点12个,均呈现中部密集、南北稀疏的空间分布特征,与生态源地分布及其破碎程度相符. ④以研究区现有生态安全格局为基础,提出“一廊三屏四区多节点”生态安全格局优化策略. 研究显示,基于生态系统服务与生态环境敏感性评价的生态源地选择方法是在现有研究范式下对生态格局构建研究的补充,同时研究结果将为宁夏生态安全格局优化以及国土空间修复提供重要参考.      

基于MSPA和MCR模型的图木舒克市生态安全格局构建

文章以新疆图木舒克市为研究区,对1998-2018年土地利用结构进行分析,通过形态学空间分析(MSPA)和景观指数法,识别生态源地,结合土地利用类型、海拔、坡度、增强型植被指数构建综合阻力面,采用最小累积阻力模型(MCR)识别生态廊道构建生态网络,进而构建其生态安全格局。结果表明:在1998-2018年这时间段中,图木舒克市土地利用类型变化特点表现为"两增两减两稳定"。MSPA景观类型在西南部最为集中,核心区面积有减少趋势,从景观连通性计算结果得出,研究区内14块核心区可以作为生态源点,同时在各个源点之间存在16条重要廊道以及64条一般廊道;廊道分布多且景观结构较好,区内廊道少、重要性低且景观结构有待改善;由生态源地、生态阻力面、生态廊道和生态源点共同组成研究区生态安全格局。研究结果将为图木舒克市环境保护与建设工作提供科学依据。     

综合视角下粤北山区县域水安全格局构建与分析

以粤北山区翁源县为例,综合水资源、水灾害与水环境视角,结合县域地形、水文、生态保护、国土现状调查、实测水质采样等数据及相关规划、标准,运用水源欧氏缓冲结合涵养量计算、蓝点模型模拟和水环境载荷量计算方法,分别对区域水资源、水灾害与水环境安全格局进行计算与分析,并在此基础上构建区域多视角下的综合水安全格局。结果显示：翁源县水资源、水灾害和水环境安全格局分别与重要水系和相关保护区及地形地貌,滃江水系上、中、下游位置及周边人类活动强烈程度,水体污染状况密切相关。翁源县综合水安全格局中的低安全区主要分布于饮用水源、自然保护区、重要水系廊道与水源涵养区及周边毗邻区等生态敏感脆弱区;中安全区主要分布于低安全生态敏感脆弱区的缓冲区,及其毗邻影响区域;高安全区主要分布于中安全缓冲区外围区域及其毗邻影响区。翁源县综合水安全格局中较敏感脆弱的低和较低安全区,与建设用地和永久基本农田保护区存在较小面积冲突管控区,而与生态保护红线和水土保持治理空间保持较高的契合度,表明研究结果与用地管控、相关保护规划和治理空间具有较好的一致性。     

基于“乡土—生态”系统韧性的红色旅游资源利用空间格局优化研究——以大别山革命老区为例

红色旅游资源利用与开发将对旅游地的人地关系地域系统产生强烈扰动,基于“乡土—生态”系统韧性水平厘定红色旅游资源利用空间格局,有利于推动红色旅游资源开发与区域可持续发展共促共赢。以大别山革命老区为例,从经济、社会、文化、生态四方面构建红色旅游地“乡土—生态”系统韧性水平评价体系,并对红色旅游资源的空间特征与类型进行识别。研究结果为：（1）各县域“乡土—生态”系统韧性以中低水平为主,呈“中部高、四周低”的空间分布特征。（2）区域内各子系统韧性处于勉强协调状态,县级行政单元的协调度呈现中等水平多、较高与较低水平少的“橄榄型”等级结构。（3）红色旅游资源的冷、热点区分别位于大别山南北两侧及中心地带,呈现出“大集聚、小分散”的特征,根据其规模、影响力划为五种聚类分区。（4）依据“乡土—生态”系统韧性在红色旅游资源高富集区可通过内部要素重构向更高水平发展、在中低密度区因吸纳和适应外界扰动力较弱而与红色旅游资源开发相互抑制这一特征,初步厘定“三区、两带、三核心”的红色旅游资源利用空间格局,并针对不同区域从“乡土—生态”系统韧性视角下提出差异化建议,以期排除红色旅游资源开发对“乡土—生态”系统产生的干扰。