基于分形维数的斜坡非饱和带土体大孔隙分布研究

对取自于云南省昭通市头寨滑坡滑源区附近的两个大尺度(25cm×25cm×50cm)土柱样品进行CT扫描,选取典型剖面切片,通过CT值范围将大孔隙分离从而研究土体中的大孔隙分布;计算大孔隙分布分维数(盒维数),研究其大孔隙的不规则特征,结果表明:土体中大孔隙的盒维数随深度增加呈单调递减规律,且与大孔隙度具有显著正相关关系;但大孔隙度只能表征在某一深度上大孔隙的分布多少,而大孔隙的不规则特征则需盒维数表征;最后得到大孔隙的累积大孔隙度与大孔隙孔径(在盒维数为常数时)符合幂函数规律,研究结果有利于利用分形理论建立大孔隙模型,从而研究水分在大孔隙中运动过程。     

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。     

基于SPEI的云南中部区域干旱时空变化特征分析

利用云南中部地区1961~2010年逐月降水和气温资料,采用降水距平百分率和历史旱情资料验证了标准化降水蒸散指数(Standardized Precipitation Evapotranspiration Index,SPEI)在该地区的适用性,并采用Mann-kendall突变检验、Morlet小波和经验正交函数(Empirical Orthogonal Function,EOF)等方法,分析了该地区干旱的时空演变特征,结果表明:(1)SPEI与降水距平百分率在时空上具有很好的相关性,验证了SPEI对降水变化的敏感性;(2)SPEI指数与历史旱情资料比较吻合,能够有效地反映云南中部区域的干旱特征;(3)年均SPEI呈波动下降趋势,干季SPEI降低趋势明显。年均SPEI存在着24a的主周期和9a的次周期,并于1977年发生了突变,此后开始降低,在整体上呈现出干旱化的趋势;(4)从SPEI的空间分布特征来看,其在整体上受大尺度气候系统的影响表现出一致的下降趋势,而在区域内部则表现出东南-西北(干热河谷)的反向结构差异。     

论农村人居环境整治与乡村振兴

21世纪以来,中国乡村社会经济发展与基础设施建设取得明显成效,但城乡发展不平衡、乡村发展不充分的问题仍较突出。特别是与乡村生活密切相关的人居环境仍为乡村发展的短板。2018年初,国家出台了《农村人居环境整治三年行动方案》,以着力改善农村人居环境,建设美丽宜居乡村,助力乡村振兴战略。本文解析了农村人居环境及其整治的概念与内涵,阐释了农村人居环境整治与乡村振兴的相互作用机理,剖析了农村人居环境整治的运行模式,梳理了整治成效的评价方法与结果,并展望了农村人居环境整治研究的重点领域。农村人居环境科学在过去十余年取得了快速发展,在基本理论、演化机理、质量评价、调控策略等方面有明显进展。但是,当前研究对于实践的指导性和支撑性仍存在明显不足,地方具体整治工作仍存在一些认识上或实践上的误区。面向乡村振兴战略需求,新时期的农村人居环境整治在认识和实践方面要形成“八项共识”。在研究层面,应强化乡村地理学与工程技术科学、城乡规划学、管理学、社会学等的交叉与融合,着力形成集理论研究、技术研发、机制剖析、成效评估、模式优化等于一体的系统性研究体系,可更好地支撑农村人居环境整治,实现乡村地域功能显化和价值提升,进而有效助力乡村振兴。     

基于函数极值条件下的中国碳达峰碳中和情景分析

基于函数极值条件提出了碳达峰出现时间和需要满足的理论条件,并对主要发达国家作了验证,同时对中国现状做了分析,最后采用了基准和强化两种情景分析了中国实现2030年碳达峰后进入2060年碳中和时期的二氧化碳排放量。研究结果显示：（1）根据IPAT恒等式将碳排放函数分解成人口、人均GDP和碳强度三个因素时,碳峰值出现时间为三个因素年增长率之和由正转负的正数值年度,发达国家的历史数据证实了这一条件。（2）中国三个因素年增长率之和自2003年起已经开始降低,最近几年一直在0.01~0.02徘徊,表明总体上朝着有利于碳达峰的方向发展,同时按照三个因素的预期发展目标计算得出中国2030年碳排放峰值的上限为112.2亿t,若2021—2035年保持相同的人均GDP年均复合增长率,碳强度年均复合增长率的绝对值需要比人均GDP年均复合增长率高0.14个百分点。（3）在能源消费总量逐渐回落的前提条件下,2060年基准情景下非化石能源占比约为65%,产生的二氧化碳量约为31.4亿t,强化情景下非化石能源占比约为70%,二氧化碳排放约为26.6亿t,而碳汇和CCUS等固碳技术还存在不确定性,碳中和任务依然艰巨。实现碳达峰碳中和最终需要控制能源消费,践行低碳消费行为。     

乡镇街道尺度国土“三生”空间功能评价及协调关系

乡镇街道尺度国土“三生”空间功能评价及协调关系研究更面向国土空间优化过程中的人本需求导向和基层精细化治理。研究提出“分维功能评价—协调水平测算—作用方向判别”的整套思路框架。其中,兼顾空间隶属和空间质量双重属性构建“三生”空间功能综合评价指标体系,运用耦合协调模型和双变量空间自相关模型探究功能间协调水平及各自对整体协调的作用方向,并以苏州市为例进行实证分析。结果表明：（1）所构建分析框架、指标体系及技术方法路径具有科学性和普适性特点,能够在乡镇街道尺度有效识别“三生”空间功能分布格局和空间协调关系。（2）在乡镇街道尺度的较高标准约束下,苏州市“三生”空间功能具有较显著城乡差异和区域差异,且“三生”空间功能协调整体水平呈现“大分散、小集聚”的分布特征,协调水平主要受生产、生活空间功能同向作用,生态空间功能的协同作用不足、多呈现反向关系。（3）从城区、乡镇、生态单元等不同空间类型提升“三生”空间综合功能,完善基层国土空间治理的精细化,在更大尺度上实现“三生”空间的整体协调,构建功能复合、风貌相宜、协调共进的国土空间格局。     

长三角重点生态功能县域生态资产损益核算

限制开发的重点生态功能县域承担着生态保护与经济发展双重使命,如何实现生态与发展互促共进及生态产品价值化是当前面临的极大难点,生态资产损益核算为量化区域资源有偿使用、生态保护修复、生态文明绩效评价等提供了有效途径。以浙江省嵊州市作为长三角地区重点生态功能区的典型县域,基于栅格尺度评估了近20年生态资产存量与流量时空动态变化,并利用地理探测器结合人类活动类型监测分析了生态资产损益的驱动因素。结果表明：2000—2018年,由于森林生态资产质量降低及面积减少,嵊州市近60%区域的生态资产存量呈减少趋势,而生态资产流量总价值与单位面积价值均增益10%以上。相对于自然因素,社会经济因素对嵊州市生态资产损益平均贡献度更大,为17%。县域城镇化导致粮食供给轻微减损,70%以上乡镇生态资产增益,特别是石璜镇生态保护成效较突出。     

Se-Ca联合膳食干预缓解Cd诱导小鼠肝肾毒性

为探究Se-Ca联合膳食干预对生物Cd中毒的缓解效果,选取88只BALB/c小鼠,随机划分为19组,在相同饲料Cd暴露浓度下(2mg/kg)分别设置低、中、高浓度的Se和Ca单独和联合膳食干预处理,并观察30d后小鼠的生长发育、肝肾功能、氧化应激状态和组织病理变化.结果显示,Se-Ca联合干预可有效缓解Cd蓄积所致小鼠生长发育迟缓现象,且进一步促进小鼠生长;肝肾功能及氧化应激指标测定结果表明,Se-Ca联合干预对Cd暴露下小鼠肝脏AST、GSH、SOD、GSH-Px和肾脏BUN、MDA、SOD的保护效果优于单一元素干预;联合干预仅需较小剂量即可达到单独Se或Ca干预对肝肾病理损伤的最佳缓解效果.Se-Ca联合膳食干预可有效缓解Cd摄入导致的生长发育缓慢和肝肾毒性,且较之单一元素的干预效果更佳.     

基于多元随机效应Wiener过程的某弹用弹簧可靠性评估

目的 解决某弹用弹簧可靠性评估中存在的不确定性问题。方法 对某弹用弹簧进行加速退化试验,试验过程中发现其具有多个性能退化参数,并且其退化过程具有非线性、随机性及样本差异性的特征。为了对其退化过程进行数学表征,提出一种基于多元随机效应Wiener过程的退化模型。采用基于时间尺度变换的非线性Wiener过程,描述弹簧退化过程中的非线性与随机性。基于随机效应模型,对样本的差异性进行表征,利用Copula函数描述多元性能参数之间的相互作用关系。最后推导弹簧失效寿命的概率密度函数、可靠度函数。结果 在贮存条件为25 ℃、可靠度为0.9时,基于构建的多元随机效应Wiener过程模型,当考虑性能间的相关性时,得到某弹用弹簧的贮存寿命为12 a;不考虑性能间的相关性时,得到其贮存寿命为11.5 a。结论 构建的多元随机退化模型为该弹药健康状态管理提供了相应的理论依据。     

Comparison of a two-stage sampling design and its composite sample alternative: An application to soil studies

The objective of a long-term soil survey is to determine the mean concentrations of several chemical parameters for the pre-defined soil layers and to compare them with the corresponding values in the past. A two-stage random sampling procedure is used to achieve this goal. In the first step, n subplots are selected from N subplots by simple random sampling without replacement; in the second step, m sampling sites are chosen within each of the n selected subplots. Thus n · m soil samples are collected for each soil layer. The idea of the composite sample design comes from the challenge of reducing very expensive laboratory analyses: m laboratory samples from one subplot and one soil layer are physically mixed to form a composite sample. From each of the n selected subplots, one composite sample per soil layer is analyzed in the laboratory, thus n per soil layer in total. In this paper we show that the cost is reduced by the factor m — 1 when instead of the two-stage sampling its composite sample alternative is used; however, the variance of the composite sample mean is increased. In the case of positive intraclass correlation the increase is less than 12.5%; in the case of negative intraclass correlation the increase depends on the properties of the variable as well. For the univariate case we derive the optimal number of subplots and sampling sites. A case study is discussed at the end.