Spatial analysis of resources and environmental carrying capacity in Iran

Urbanization and mass movement of the population from rural areas and small cities to megacities have led to environmental, economic, and social problems in Iran. In dealing with these challenges, assessing resource and environmental carrying capacity (RECC) is considered an effective method to leverage space and capital to achieve sustainable development. This study aimed to rank the provincial RECC in Iran. Toward this purpose, environmental indices were generated from remotely sensed and statistical census data. Then, the provinces were scored in terms of environmental, economic, and infrastructural carrying capacities, and RECC using the mean variance analysis method. Results demonstrated that in most areas, there is no relationship between economic and infrastructural capacities and development. Statistically, a correlation coefficient of −0.53 between economic and environmental carrying capacities indicated excessive use of environmental capacities. Moreover, the spatial distribution pattern of environmental, economic, and infrastructural carrying capacity was entirely heterogeneous between the provinces; there was a northeast–southwest pattern in terms of infrastructural capacity and an economic pattern from north to south. The distribution pattern of RECC is most consistent with the environmental capacity, pointing at the high weight of the indicators of the RECC model. In conclusion, this research offers a new vision for policymakers and provides a theoretical and applicable framework for implementing sustainable strategies in land-use planning. It is recommended that the RECC concept and tools can be used not only for planning but also for measuring the efficiency of spatial development programs and establishing land balances in the region.     

资源环境承载力研究方法综述

资源环境承载力是区域发展战略决策的基础,对指导区域可持续发展和服务国家战略需求具有重要意义。本文系统梳理了资源环境承载力评价从土地资源承载力向水资源承载力、环境承载力和生态承载力发展,再到近年来以土地开发强度为特征,以及基于供给能力的资源环境承载力评价兴起的历程。资源环境承载力评价从单一资源走向各类主要自然资源、环境要素及综合要素的承载力评价,研究方法不断完善。但目前资源环境承载力研究仍存在更多地关注承载的极限容量,对发展容量的关注不足;缺乏具有普适性、可推广的资源环境承载力评价理论及方法体系等问题,其研究仍面临严峻的挑战。未来资源环境承载力研究仍需在承载力从极限容量向发展容量转变,形成具有广泛指导意义的资源环境承载力评价方法体系,强化以空间开发利用为特征的资源环境承载力评价等方面的研究,以此深化资源环境承载力理论及实践应用研究,为区域可持续发展及服务国家战略提供支撑。     

人工神经网络在矿井多水源识别中的应用

以焦作矿区水化数据为例,选用Na++K+、Ca2+、Mg2+、Cl-、SO2-4、HCO-36种水化离子浓度作为识别矿井水源的依据,运用Matlab软件分别建立BP神经网络与Elman神经网络的矿井多水源识别模型。应用结果表明:与静态的BP神经网络相比,在结构上增加承接层的Elman神经网络在训练和仿真中拟合能力更强,识别精度更高和泛化能力更好;矿井地下水随着地下开采与扰动具有动态性,将具有非线性动态特征的Elman神经网络应用于矿井多水源的识别,对准确判断突水来源和分析地下水运移规律具有一定的辅助和指导意义。     

西南山区资源环境承载力评价及协调发展分析——以云南省德宏州为例

资源环境承载力评价是区域资源开发利用与经济发展战略决策及其规划的基础依据。当前学界对此进行了大量评价研究,评价指标方面尽管数量众多,但往往对资源环境内涵和制约因子考虑较少或者不够全面,指标与国土规划（或区域规划）衔接较少,同时其指标处理上常常只是简单地对系统做黑箱处理,缺乏对两个系统内部作用机制、协调发展状况的研究。论文以地处我国西南边疆山区的云南省德宏州为例,对德宏州及所辖5个县（市）资源环境承载力进行评价,并对资源环境承载力9个子系统的作用机制和协调发展状况进行评价分析。结果表明：1）德宏州资源环境承载力的区域差异较大,芒市、盈江县和陇川县为高等承载力,瑞丽市为中等承载力,梁河县为低等承载力,具体而言资源承载力大小排序为芒市>盈江县>陇川县>瑞丽市>梁河县,环境承载力大小排序为芒市>盈江县>陇川县>瑞丽市>梁河县;2）限制性分析结果显示,瑞丽市为耕地-矿产资源限制型,芒市和陇川县为矿产-地质环境限制型,梁河县为耕地-城镇建设限制型,盈江县为水环境-地质环境限制型;3）资源环境系统存在较大耦合关系,尤其是城镇建设用地系统与地质环境系统、森林资源系统与大气环境系统、水资源系统与水环境系统、矿产资源系统与大气环境系统等协调度均大于0.96,且各县（市）资源环境子系统间的协调度均高于0.98。     

水泥灰三相泡沫的形成机理与稳定性试验研究

针对高硫矿石容易发生氧化自燃的危险,通常的灌浆、注砂、注惰气和喷洒阻化剂等技术还存在一些不足,提出一种以水泥灰为基料的三相泡沫来预防硫化矿石自燃的新技术。该技术是将水泥灰和水按一定的比例混合,同时加入一定比例的发泡剂和稳泡剂后,经物理机械方式发泡形成,集固、液、气三相材料的防灭火性能与一体。理论分析了水泥灰三相泡沫的形成与衰变机理,并通过正交试验,对三相泡沫的发泡倍数与半衰期进行研究,最后采用单因素实验,定量分析灰水质量比,发泡剂和稳泡剂浓度对三相泡沫稳定性能的影响,得到最佳泡沫配方。结果表明:当灰水质量比为1:5,发泡剂浓度为5g/L,稳泡剂浓度为8g/L时,制得的三相泡沫发泡倍数达到6倍,半衰期达到6h以上。     

南水北调工程实施后汉江水华发生可能性研究

南水北调中线工程对汉江中下游的生态与环境影响已有大量的研究成果,特别是对水华问题进行了更为深入的研究,但是其研究主要集中于仙桃至河口段,而沙洋以上河段还未进行过水华方面的研究工作。鉴于1998年及2003年两次发生的水华事件影响范围都达沙洋以上河段(已达湖北钟祥河段),以及南水北调中线工程实施后汉江河道流量减小,流速降低,水环境容量降低,特别是兴隆枢纽回水区的壅水作用使其水体流速大幅下降(经计算小于0.3 m/s),再加上汉江中下游水体中总氮、总磷含量普遍偏高,对兴隆枢纽回水区及襄樊市区段水华发生可能性分别应用加权灰关联度以及模糊数学中的隶属度概念进行了计算评价,得出结论为：在维持污染现状情况下兴隆枢纽回水区在枯水期(505.7 m\+3/s流量)具备水华事件发生的水文及营养物质条件;到2020年襄樊市区段也将具备水华事件发生的水文及营养物质条件。     

城市生态系统承载理论探索与实证--以长江三角洲为例

为深入地探讨城市生态系统内部各要素的相互作用关系,将自然生态系统承载力理论扩展到城市生态系统,提出城市生态系统的承载机制概念。分别从微观作用与宏观表现两个角度提出承载机制模型,即承载递阶模型与水桶模型,初步构建了承载理论框架。在承载理论指导下,采用层次结构模型建立了承载机制评价指标体系,提出承载机制定量评估模型,由此可计算出城市生态系统承载指数,该指数是研究资源支持系统、环境约束系统与社会经济活动三者协调性以及城市生态环境对社会经济活动供容能力的重要判据。最后对长三角具有代表性的8个城市进行了实证研究。结果表明：长三角8个^城市的综合承载指数排序依次为：上海、南京、无锡、宁波、杭州、苏州、常州、扬州。     

多烟囱排放大气环境影响评价工作等级探讨

在环境影响评价工作中,确定大气环境影响评价工作等级是一项很重要的工作。比较了2个大气环境影响评价工程案例,分析了其大气评价工作等级高低及环境影响程度轻重。结果发现,多源项目与单源项目在估算模式上存在差异,对于部分多烟囱项目,按照现行大气评价工作等级划分方法可能有偏差,应进行修正。     

我国典型农区耕地承载畜禽容量对比分析

根据农田养分平衡理论,对我国南北两个县级区域山东禹城和湖南桃源的耕地承载畜禽容量和负载指数进行了对比分析。 基于农田N收支情景分析表明:当农田施用粪便N分别占到总投入N的30%、60%和100%时,山东禹城耕地承载畜禽容量分别为4.1、8.3和13.8 LU·hm^-2,相应负载指数分别是2.2、1.1和0.7,湖南桃源耕地承载畜禽容量分别是4.4、8.7和14.6 LU·hm^-2,相应负载指数分别是1.4、0.7和0.4;基于农田N收支的耕地畜禽容量呈现为禹城略低于桃源,负载指数呈现为禹城显著高于桃源。基于农田P收支情景分析表明:当农田施用粪便P₂O₅分别占总施入P₂O₅的30%、60%和100%时,山东禹城耕地承载畜禽容量分别为6.7、13.5和22.5 LU·hm^-2,相应的耕地畜禽承载指数分别是1.3、0.7和0.4,湖南桃源耕地承载畜禽容量分别是2.5、5.1和8.5 LU·hm^-2,相应的负载指数分别是2.4、1.2和0.7,基于农田P收支的耕地畜禽容量呈现为禹城显著高于桃源,负载指数为禹城低于桃源。可见,禹城基于农田N收支的耕地承载畜禽容量显著低于基于农田P收支的耕地承载畜禽容量,桃源正好与禹城相反。因此,今后在制定减少农田环境污染对策时,禹城应首先考虑农田N收支及粪便N的有效管理与利用;桃源则应首先考虑农田P收支及粪便P的有效管理与利用,并且因为区域内乡镇之间存在较大差异,还应在乡镇之间进行协调平衡。