山地学报

川西亚高山森林苔藓与枯落物持水特征

2024年03月25 00:00

森林苔藓和枯落物在水土保持、水分涵养方面具备重要作用,但现有研究多单一关注苔藓或枯落物,对苔藓-枯落物层的整体效应的认识较少,尤其针对高海拔西南森林林下的苔藓-枯落物层,更为鲜见。本文以川西贡嘎山针叶林和阔叶林地被层(苔藓、枯落物)为研究对象,通过野外调查、采样瓶取样浸水试验,分析了单一苔藓、单一枯落物及苔藓-枯落物整体的持水特征。结果表明:(1)贡嘎山苔藓和枯落物最大持水率为327.9%～432.6%,最大持水量为16.6～79.4 t/hm²,有效拦蓄量为7.1～34.2 t/hm²。针叶林比阔叶林具有更大的持水能力和水分拦蓄能力。(2)不同地被组分中,苔藓-枯落物层持水率、有效拦蓄率、持水量和拦蓄量最大,苔藓显著提高了针叶林地被层的水源涵养能力;(3)地被层持水量与时间呈对数关系,吸水速率与时间呈幂函数关系,不同组分持水量和持水率均在0～2 h内迅速增长,2～12 h内缓慢增长,12 h时几乎达到饱和状态。(4)与单一苔藓或枯落物层相比,苔藓-枯落物整体的吸水速率更快,具有更高效的短期降水拦蓄能力。本研究结果可为亚高山森林水源涵养和生态水文研究与保护提供参考和理论基础。

祁连山综合土壤可蚀性指数与环境因子的关联性

2024年03月25 00:00

土壤可蚀度是估算土壤侵蚀量和评价水土保持功能的关键参数。鉴于国家级水土保持重点预防区——祁连山区的土壤可蚀度研究仍处于碎片化状态,本文以水土保持区划为基础,综合考虑水力和风力侵蚀因子,运用空间分析和地理探测器方法,探究祁连山区综合土壤可蚀性指数(Comprehensive Soil Erodibility Index,CSEI)分布特征及其驱动因子。结果表明:(1)祁连山区域CSEI值为0.16～0.54,中值区(0.20～0.40)占地最大,大多位于研究区东部和中北部,少数位于西部。(2)坡度、年降水量和NDVI对CSEI空间分异影响显著。(3)双驱动因子对CSEI的解释力均高于单因子,呈非线性或双因子增强,各区驱动因子差异显著,陇中丘陵沟壑蓄水保土区(Ⅰ区)为年均风速∩NDVI(q=0.95),河西走廊农田防护防沙区(Ⅱ区)和祁连山山地水源涵养保土区(Ⅲ区)为年降水量∩NDVI(q=0.73和0.63),柴达木盆地农田防护防沙区(Ⅳ区)为土地利用∩年均温度(q=0.37),青海湖高原山地生态维护保土区(Ⅴ区)为土地利用∩NDVI(q=0.65),柴达木盆地农田防护防沙区(Ⅵ区)为年降水量∩年均风速(q=0.17)。综合分析得出,祁连山西部地区降水少、风速强、土壤可蚀度较高; 东部地区降水量相对较多,植被覆盖度高,土壤可蚀度低。研究结果可为祁连山区开展山水林田湖草沙生态保护工程、因地制宜制定修复政策提供理论依据。

川中丘陵区紫色土坡耕地植物篱措施对土壤抗蚀性的影响

2024年03月25 00:00

川中丘陵区紫色土坡耕地水土流失严重,影响农作物增产增收。水土保持植物篱措施是提高土壤的抗侵蚀能力的有效生态手段。以往土壤抗蚀性的研究多集中于黄土高原,较少涉及植物篱作用下紫色土坡耕地抗蚀机理方面的研究。本文以新银合欢(Leucaena leucocephala)和香根草(Vetiveria zizanioides)为研究对象,基于试验站坡耕地小区定位观测的基础数据,结合土壤采样和实验分析,利用主成分分析法对种植不同植物篱的坡耕地土壤抗蚀性进行了综合评价。结果表明:(1)在分析11项指标后,2项主成分指标对解释土壤抗蚀性贡献率达到82.7%,其中水稳性团聚体被认定为关键指标。(2)植物篱显著提高了表层土的抗蚀性。与无植物篱的样区为对照,10°坡耕地上香根草和新银合欢植物篱小区的土壤抗蚀性综合指数(SERI)分别比对照区高2.048和0.853,15°坡耕地上香根草植物篱的SERI比对照区高1.321; 且植物篱下侧的土壤抗蚀性高于植物篱上侧,在10°和15°香根草植物篱小区,植物篱下侧抗蚀性指数分别达到上侧的2.0倍、1.5倍,而10°新银合欢植物篱小区的下侧抗蚀性综合指数达到上侧的1.1倍。(3)相较于新银合欢植物篱小区,香根草植物篱小区土壤表现出了更高的抗蚀性,且两种植物篱小区下侧土壤抗蚀性均优于上侧,选择密植草本植物篱并重点防治植物篱上侧土壤可有效减少坡耕地水土流失。研究成果可为川中丘陵区水土流失治理及农业增产提供科学依据。

玉溪遗址多期古洪水的气候背景与周期性

2024年03月25 00:00

全新世时期形成的连续性古洪积层是追溯古环境信息的可靠记录。重庆市丰都县玉溪遗址存在多期连续的文化层与洪积层,但已有研究并未系统分析该遗址区的古洪水发生机制及其气候背景,并且缺乏基于多期古洪积层的周期性研究。(1)本文基于动物骨屑AMS¹⁴C年代数据,用Bacon程序拟合玉溪遗址剖面的沉积-年代关系,判定玉溪剖面古洪积层形成时段为约6.4 ka BP～7.3 ka BP。(2)古洪水沉积序列的粒度和端元分析结果显示,玉溪古洪积层由细粉砂-粉砂组成,表明古洪积层为溢岸憩流和滞水缓流堆积而成。(3)孢粉组合、磁化率、Rb/Sr和Si/Al比值等环境指标显示,玉溪剖面的古洪水沉积经历了早期湿热、中期温干、晚期暖湿三个阶段,其中古洪积层在温干阶段的沉积速率最大(30 cm·(100a)^-1),而且古洪水发生的频率亦高于湿热期。(4)古洪水沉积序列的小波功率谱分布特征表明,玉溪剖面的古洪水存在约30 a的短周期和约350 a的长周期; 其长周期与区域性气候冷事件相关、短周期与ENSO事件导致的夏季风异常有关。本文提出的搬运洪积物的三种动力类型、干湿期古洪水的沉积速率差异以及古洪水泛滥的长短周期,对研究新石器早期重庆地区的人地关系和长江上游的洪水发生机制有参考意义。

泥石流承灾体群体效应特征反演——以7·12四川平武县黑水沟泥石流为例

2024年03月25 00:00

群体建筑结构的分布格局、结构形式等因素影响泥石流冲击过程和致灾表现。泥石流冲击存在绕流现象、放大作用和遮蔽效应,泥石流与建筑群之间存在复杂的流固耦合模态,但针对这类泥石流承灾体群体效应的过程与机制仍不清晰。本研究通过野外调查、物理实验和数值模拟等方法,调查泥石流承灾体群体效应特征,反演泥石流冲击流场分布和建筑损伤过程,提出了一套建筑群对泥石流的承灾动力响应特征分析方法。研究结果表明:(1)泥石流流场存在放大作用。面对泥石流冲击,建筑群的破坏导致沟道区域流速增加20%,建筑群区域流速增加46%。(2)泥石流流场存在绕流现象。建筑群阻碍泥石流直进输运,导致建筑拐角之间存在局部压力高度集中现象。(3)在建筑群中存在明显的遮蔽效应。失去建筑的上游遮蔽保护可使下游建筑受到的泥石流冲击强度增加120%。(4)泥石流致灾过程中,建筑群周边与内部的泥石流冲击特征差异明显。在建筑群外围,受前排建筑破坏的影响,泥石流流线后排建筑受泥石流冲击时刻提前10 s,泥石流冲击强度增加速率达2.1倍;(5)泥石流对建筑群内建筑冲击强度分为冲击力急剧增加—缓慢增加—逐渐稳定三个阶段,对应泥石流流深增高、缓慢淤积过程。研究结果可以为泥石流易发区村落城镇的建筑规划布局和防灾减灾措施提供科学参考。

基于PS-InSAR技术的西藏龙巴萨巴湖冰碛坝表面形变特征分析及影响因素

2024年03月25 00:00

冰碛湖坝体表面形变是指示坝体稳定性的重要参数。针对高寒区冰碛坝形变监测,合成孔径雷达干涉测量(InSAR)技术仍然存在一定的技术缺陷,而基于永久散射体合成孔径雷达干涉测量(PS-InSAR )的遥感技术方面应用尚未见报道。西藏龙巴萨巴湖位于中国和印度、尼泊尔交界处,其冰碛坝具有高溃决风险。本文基于75景Sentinel-1A影像及PS-InSAR技术,以龙巴萨巴湖冰碛坝为研究对象,分析2017年2月至2023年4月期间,坝体表面形变特征及影响因素。结果表明:(1)2017 —2023年龙巴萨巴坝表面体总体呈下沉趋势,平均形变速率为-2.76±0.66 mm/a。坝体明显表面下降区主要分布沿湖水岸一带,占坝体总面积的43.3%,平均下沉速率为16.82±1.55 mm/a,坝体中部存在东南—西北贯通的显著沉降区,其中最大形变永久散射点(PS点)形变速率达到-81 mm/a; 中部坝体出现抬升现象,抬升区面积占坝体总面积的9.8%,平均抬升速率为17.38±2.43 mm/a,其中最大形变PS点形变速率达到43.90 mm/a; 坝体外缘区变形率相对较小,在-4～4 mm/a内波动(平均形变速率为0.53±0.23 mm/a),占坝体总面积的41.11%。(2)在监测时间段内,年内不同月份沉降区面积占比为39.1%～65.8%,其中, 7月沉降面积最大,占坝体总面积的65.8%; 年内抬升区面积占总面积比的22.3%～38.3%,2月份坝体抬升面积最大。(3)坝体表面总体形变与坝体热通量年收支盈余、坝体内部埋藏冰发育、内部水分运移冻胀等因素有关。本研究结论可用于评估龙巴萨巴冰碛湖的危险性,为冰碛湖溃决模拟及防灾减灾提供理论依据。

三峡库区碳酸岩岸坡消落带岩体劣化特性

2024年03月25 00:00

岸坡消落带是库水位升降形成的干湿交替作用区域。与岸坡其他地段相比,岸坡消落带水岩作用强烈,不断改造库岸的形貌特征,影响岸坡的整体或局部稳定性。消落带岩体劣化研究在劣化特征、劣化分类,以及劣化评价方法、指标研究方面存在不足。本文以三峡库区秭归和巴东干(支)流碳酸岩岸坡消落带岩体为研究对象,采取调(勘)查与试验、“比拟法”等综合分析方法,对碳酸岩消落区岩体劣化特征、过程及机制进行了系统研究,得到以下结论。(1)基于岸坡消落区岩体劣化的宏观效应,可划分为4种劣化类型; 库水和地下水联动作用影响消落区岩体劣化的范围,沿深度方向呈现逐渐减弱的趋势,根据岩体劣化程度,可划分为3个区。(2)岩体各类结构面劣化最为严重,尤其是裂隙结构面,控制着岩体劣化的主要特征和类型。(3)库水作用方式和水的溶蚀性强弱影响岩体劣化的进展和演化发展模式。(4)根据库水与岸坡地下水联动程度,结合工程应用,提出了碳酸岩岸坡消落带岩体劣化的评价指标和评价方法。研究成果对消落带岩体劣化评价及岸坡稳定性演化评价具有一定的参考意义。

脱贫地区乡村振兴水平时空演变及障碍因子——以江西罗霄山区为例

2024年03月25 00:00

评估脱贫地区乡村振兴水平是探索多元化高质量乡村振兴道路的必要条件。已有乡村振兴评价指标体系构建多从乡村振兴总体要求出发,缺乏从产业、人才、文化、生态、组织振兴角度的定量评价研究。本研究以江西罗霄山脉脱贫地区为例,基于县域尺度在五大振兴基础上建立评价指标体系,利用趋势面分析方法探索乡村振兴水平的时空演变,利用障碍度模型探究乡村振兴水平的主要障碍因子。结果表明:(1)2010—2020年江西罗霄山脉脱贫地区乡村振兴总体水平呈现上升态势,低水平县域不断缩减; 各县域乡村振兴逐步由“单极化”与“低水平”向“均衡化”与“高水平”发展,其中产业、文化、生态振兴水平增长显著,组织与人才振兴水平增长缓慢,且存在近半数县域与高水平乡村振兴存在一定差距,乡村振兴向高质量发展仍然有待提升。(2)乡村振兴水平的空间演化趋势在南北方向上基本保持“北低南高”的态势,东西方向上由“东高西低”向“西高东低”转变,总体差异不断缩减。乡村振兴的过程主要是由产业、文化、生态振兴所驱动,与当地生态文明示范区、南方集体林区等区域特征相对应。(3)10年间,农业生产下土地生产率与单位耕地机械总动力障碍度上升最为显著,逐渐成为主要障碍因子,至2020年障碍度均值分别为17.22%、15.70%,提升土地生产率与农业机械化水平成为未来乡村振兴的关键所在。本研究可为脱贫山区更好地协调人地关系,巩固脱贫攻坚成果同乡村振兴有效衔接,以及实现乡村全面振兴与高质量发展提供参考。

丘陵谷地传统聚落空间形态及其环境适应性解析——以重庆黔江凤台村为例

2024年03月25 00:00

巴渝地区多样性与异质性地理环境孕育了极具特色的传统聚落空间。传统聚落研究大多探究其空间形态、形制格局、类型特征及演进规律,而针对多文化汇集区——武陵山片区传统聚落空间形态及其环境适应性的综合解析框架的整体性不足,没有考虑与社会环境多因子要素相结合。本文以丘陵山谷地区的重庆黔江土家族聚落凤台村为研究对象,采用空间句法作为分析工具,通过对整合度与聚落结构、选择度与聚落节点、理解度与聚落界面的模拟分析,探讨以环境适应性为核心的耦合互动机制,并进一步结合地理环境、生计环境和文化环境等多因子影响因素,具体阐释这种互动机制的诱因、制约、协同与调适过程。研究发现:(1)凤台村聚落空间呈带状分布,空间组织受主轴线与等高线双重限制,空间布局呈现中部聚集,边缘分散的形态,并最终形成顺应地形、平行轴线、均匀分布的聚落肌理,具有相似特征的聚落形态在渝东南、鄂西南、湘西北等中国南方山地区域广泛分布。(2)凤台村聚落沿山谷等高线布局,呈现出“长街短巷”空间特征,是基于民间生活习俗自下而上形成的聚落主体结构,该街巷结构空间承载了集约生产、公共生活、邻里交流等多重功能,体现了丘陵谷地区域乡土社会的特色结构。(3)凤台村聚落的公共空间分为生产性、生活性和文化性三类。其中生活性空间连接性较高,与当代农业生计的延续相关; 文化性空间的选择度有限,与公共空间环境配套不足下的行为感知度弱化有关。(4)凤台村聚落界面是人地关系下自然与人工机制的相互作用结果,反映了聚落共同体基于生计方式、民俗文化和自然地理的互动机制; 形成了明确的生活区、生产区和公共文化区,展现了乡土社会多民族交融的文化习俗。本研究可为传统聚落遗产保护修复、文化旅游开发以及乡村全面振兴建设提供理论支撑,为丘陵谷地传统聚落的可持续发展提供实践指导。

三峡库区(重庆段)乡村地名文化景观的空间分布特征及成因

2024年03月25 00:00

地名体现鲜明的地方特色,承载丰富的文化内涵。开展乡村地名研究对多民族融合地区的乡土文化传承具有重要的现实意义。目前多民族融合的水系流域乡村地名空间分布特征及影响因素研究相对较为缺乏。本文以三峡库区(重庆段)乡村地名为研究对象,综合运用数理统计、平均最邻近距离、核密度估计法分析其空间分布特征及成因。研究表明:(1)乡村地名分布呈现空间集聚特征。自然景观类乡村地名密度呈现东北和西南高、中部低的空间格局; 以地形、水文、生物等命名的乡村地名主要分布于库区东北部山区及西南部海拔较低的平坦地区; 地理方位类和颜色类乡村地名主要呈点状分布。(2)人文景观类乡村地名集聚分布范围较广且空间差异明显。数字类和人工建筑类乡村地名主要分布于库区东北部山区及西南部城区; 军事活动类和历史政治类乡村地名集聚于西南部海拔较低的主城区; 姓氏类和园林景观类乡村地名集中分布于东北部山区; 美愿与纪念类和多民族文化类乡村地名空间分布基本一致。(3)乡村地名是地形地貌、水文特征、生物资源、经济发展、历史传承、民族文化等因素共同作用的产物。该研究可为三峡库区的多民族融合发展、乡土文化传承等研究提供科学参考。

溃坝洪水演进一维水动力模型

2024年03月25 00:00

中国是受洪水灾害影响最严重的国家之一。洪水数值模型可准确地反映洪水的演进与致灾过程。本研究针对天然河道洪水过程存在的尺度大、水流流态复杂、河道断面形式多变以及计算建模困难等问题,提出一套基于Godunov格式的有限体积法离散圣维南方程组的一维水动力模型,并采用求解复杂断面水力要素之间关系的方法,提高了一维水动力模型求解的精度与效率,精确地反映了复杂断面河道的水流运动特性。将模型模拟得到的数值解与算例中的解析解或实测数据进行对比,结果表明:(1)构建的一维水动力模型模拟结果与理想算例解析解及实验实测数据吻合程度均较高,所有算例的E_NS均大于0.5,说明模型具有良好的稳定性和适应性;(2)将模型应用至金沙江白格堰塞湖溃坝洪水算例中,模拟得到的流量峰值及整体洪水过程均与实测过程吻合较好,在叶巴滩和苏洼龙两个测点处E_NS分别为0.633和0.812,证明了模型在实际应用中的适用性与可靠性。结果表明,开发的一维水动力模型对溃坝洪水等水流流态复杂、突发性强的洪水过程具有良好的模拟效果。本研究可为河道及溃坝洪水风险的初步、快速评估等工作提供有效的模拟支撑。

闽粤地区花岗岩风化土体粘粒迁移过程的土柱渗流试验

2024年03月25 00:00

花岗岩风化土具有大孔隙结构、级配不良的特性。降雨入渗驱动粘粒迁移导致花岗岩风化土内部孔隙扩张和颗粒粗化,是闽粤地区花岗岩分布区水土流失和边坡变形破坏的主因。本文设计土柱渗流模型试验,研究不同级配条件下花岗岩风化土体的粘粒迁移过程与特征,考察土粒含量、渗流量及水力梯度等指标的变化规律。研究表明:(1)含有较多粘土矿物成分的细粒,尤其是粒径小于5 μm的具有良好亲水性的粘粒,在渗流作用下容易发生迁移、集聚、淤堵或再迁移过程,导致渗流量与水力梯度持续变化,逐步出现土体颗粒粗化现象;(2)随着砾粒含量的增加,内部土粒单元发育成形的“混粒性”孔隙-骨架结构更为明显; 当砾粒含量从40%增加至60%时,粘粒流失量增加14%,渗流量增加了51%,土体渗流通道增多、土体颗粒粗化,土体结构性逐步丧失;(3)花岗岩风化土中粘粒迁移过程由稳定渗流状态向优势渗流状态转变引起,一旦优势流通道成立,水力梯度增幅可达40%。研究结论可为闽粤地区花岗岩分布区水土流失治理和边坡灾害防治提供科学依据。