山地学报

福建旧石器遗址的释光年代学及其人地耦合关系

2025年02月20 00:00

福建是大陆与南岛旧石器文化交汇的重要地带。在华南湿润热带/亚热带气候背景下,且受限于测年材料的特殊性,福建旧石器遗址年代学证据不足,导致区域文化序列构建滞后于中国其他地区。虎山庙遗址,坐落于福建西北部的山地丘陵区域,前期研究确认为典型华南砾石工业文化特征,但其续存年代始终悬而未决,精准确定其年代对于揭示中国南方旧石器文化的传播脉络及古人类活动轨迹具有深远意义。本研究基于虎山庙遗址探沟剖面系统采集的7个样品,提取中颗粒(38～63 μm)石英,借助光释光(OSL)测年技术中的单片再生剂量法(SAR法)进行年代测定,并深入探讨了福建地区旧石器时期的人类活动与自然环境的相互作用关系。获得以下认识:(1)石英SAR法在福建西部晚更新世红土沉积中展现出优良适用性,并首次确立虎山庙遗址年代为 53.08 ka±3.74 ka～35.04 ka±13.57 ka,填补了闽西北旧石器中期遗址的编年空白。(2)遗址活跃期与东亚季风强化期(MIS3阶段)密切相关,温暖湿润气候为旧石器时代砾石工业的持续发展提供了生态承载力。(3)构建的时空扩散模型显示,旧石器遗址分布呈现从西北山地丘陵(200 ka～27 ka)向东南沿海平原(30 ka～10 ka)的迁移特征,表明末次冰盛期至全新世早期的气候转型是驱动人类栖居模式改变的关键因素。本研究不仅为填补福建史前年代学研究的空白,而且为华南旧石器文化传播路线研究提供了精确时空坐标。

构造-地貌耦合视角下川东分水岭迁移动力学机制——以磨刀溪-龙河流域为例

2025年02月20 00:00

青藏高原的阶段性隆升及其向东扩展产生的远程构造效应,在川东地区重构独特的河流地貌形态,但区域构造活动特征、河流演化特征及其动力学机制仍不明确。本文以川东地区磨刀溪-龙河流域为研究单元,基于12.5 m分辨率的DEM数据,利用ArcGIS平台,提取研究区内34条子流域的地貌参数指标,定量分析研究区河流地貌演化特征,进而探讨区域构造活动程度。结果表明:(1)面积-高程积分值(HI)龙河流域(HI均值为0.504)大于磨刀溪流域(HI均值为0.441),揭示区域南北处于差异演化阶段,南侧地貌发育正处于壮年期,以快速侵蚀为主;(2)χ值南北空间分异(Δ χ=5.43～12.66),指示区域受差异构造活动影响,北侧磨刀溪流域受构造抬升作用影响更强(较龙河流域快0.037 mm•a^-1);(3)河流纵剖面分析表明,川东地区地貌演化处于瞬时状态,自新近纪末期(3.0 Ma～3.4 Ma)以来,隆升幅度1200～1400 m,平均隆升速率为(0.43±0.03)mm•a^-1;(4)建立“构造脉冲-河流响应”动力学模型,证实高原扩展前锋通过应力波传播驱动川东地区幕式隆升(3期次),导致河流裂点群阶梯状迁移。全新世(0.73 Ma)以来的下切为400～500 m,平均隆升速率为(0.62±0.07)mm•a^-1,川东地区对青藏高原东向隆升扩展响应进一步加强。本研究可以为揭示青藏高原远程隆升扩展机制、厘清构造活动与地貌演化耦合关系提供参考依据。

多年冻土区冻结层上水动态及模拟——以青藏高原风火山流域为例

2025年02月20 00:00

冻结层上水是寒区冻土水文循环的关键层,揭示其动态演变规律,对认知冻土区地下水运移机制及精准预测具有重要科学意义。然而,由于多年冻土区原位监测数据的匮乏,以及非线性适应型水文过程模型构建的缺失,冻结层上水动态时空预测精度难以满足科学研究和工程实践需求。本研究以青藏高原风火山小流域(海拔4063～5398 m)为典型研究区,基于2021—2023年原位观测气象数据(精度±0.1 ℃/±0.1 mm)、逐日土壤水热(精度±1 ℃/±0.03 m³•m^-3)及冻结层上水位(精度±0.14 cm)原位监测数据,揭示坡面尺度冻结层上水动态的水热时空协同机制; 集成气温、降水、土壤温湿度和初始水位等多要素,构建及评估基于长短期记忆神经网络(LSTM)的冻土水文预测模型的适应性。研究发现:(1)冻结层上水动态具有显著季节分异特征,其水位波动(年变幅0～1.53 m)与活动层土壤温湿度呈现一致性,基于Boltzmann函数的平均拟合优度为0.90。(2)所构建的基于LSTM方法的冻结层上水位预测模型(学习率0.002)在坡面多梯度验证中表现出卓越性能,平均纳什效率系数(NSE)为0.83,证实模型具备复杂冻土水文过程的解析能力。(3)模型敏感性分析表明,在仅采用气温、降雨和初始水位作为输入的基准情景下,模型仍能维持0.72的NSE值,土壤温湿度参数的引入使模拟精度平均提升8.9%,这为数据稀缺区提供了可靠的简化预测方案。本研究提出的多要素耦合建模方法,克服了传统水文模型的物理机制限制,可以为多年冻土区水资源管理与生态水文系统稳定性提供可靠的技术支撑。

山地康养旅游空间适宜性评估——基于随机森林算法的云南实证

杨友宝,杜诗雨 — 2025年02月20 00:00

中国山地康养旅游普遍存在空间配置受限、资源利用低效等问题,科学识别与解析山地康养旅游空间适配格局及其驱动机制,是实现山地康养旅游高质量发展的基础。既有研究受制于山区可达性差而导致数据采集困难,同时基于传统统计模型的空间适宜性评估存在结果精度不足与结论可靠性问题。本研究通过整合地理空间数据、网络平台数据与社会经济统计数据等多源信息,创新性采用随机森林算法(RF)模型,精准评估云南省山地康养旅游适宜性,并系统探讨了其影响因素。结果表明:(1)RF模型在十折交叉验证中表现出良好的模型匹配性(平均准确率84.4%,召回率74.0%,F₁-Score 77.5%, AUC 0.87),表明该模型对于云南省山地康养旅游适宜性评估结果具有较为准确的解释力。(2)云南省山地康养旅游形成“高度适宜-适度适宜-边际适宜-不适宜”四级开发格局,其中前两类占全省国土面积的85.92%,主要分布在云岭-哀牢山以西区域; 边际适宜区(2.73%)主要分布在云南省三大水源区; 不适宜区(10.81%)呈“斑块状”镶嵌分布。(3)云南省山地康养旅游适宜性开发格局的形成是自然本底、大气环境、资源特质和社会经济等多因素综合作用的结果,特别是归一化植被指数(NDVI)、距水域距离及气候条件等因素,对山地康养旅游适宜性具有显著影响,应作为开发规划与决策中的关键考量因素。研究成果不仅为云南省康养旅游空间优化提供量化依据,更为高原山区“防-治-养”一体化康养模式构建提供理论支撑。

山区土地利用空间冲突测度及传导机制的情景分析——以云南省为例

2025年02月20 00:00

山地国土空间冲突的“垂直梯度分异+多尺度耦合”特征在高原山区表现尤为显著。因其空间分布的广泛多样性和问题求解的高度复杂性,已成为制约山区省份新时代山地城镇建设的关键因素。当前研究大多聚焦于土地利用空间冲突的时空演变特征,而针对未来冲突的预测性分析相对匮乏,且研究区域多局限于经济发达的平原城市圈,对山区土地利用空间冲突的传导机制探讨不足。本研究选取典型的低纬度高原山区省份——云南省作为研究对象,综合运用GeoSOS-FLUS模型、土地利用空间冲突综合指数模型以及空间自相关方法,对云南省的土地利用空间冲突强度进行测度与预测。研究结果显示:(1)2020年,云南省的中度冲突(0.72≤CS<0.82)和严重冲突(0.82≤CS≤1)区域主要集中在滇中城市群、边境沿线的城市圈以及产业集群区。与2020年的冲突现状相比,至2030年,在设定的所有情景下,云南省超过89%的土地利用空间冲突区域将属于可控型冲突(0≤CS<0.72),且这些可控型冲突主要分布在高海拔山区; 而强冲突(0.72≤CS≤1)区域则与坝区的分布高度一致。(2)山区土地利用空间冲突呈现出横向与纵向两种发展趋势。在横向上,坝区的用地压力将进一步增大; 在纵向上,受空间溢出效应的影响,冲突类型的边界将逐渐向更高海拔、地形相对平缓的山区扩展。在山区土地开发利用过程中,生态约束虽能在一定程度上缓解空间冲突,但有效的解决策略还需依赖于“山-坝”协同治理的成功耦合。本研究不仅可以为深入探究高原山区土地利用空间冲突的传导机制提供理论支持,同时也可以为寻求山区特有的土地开发利用模式奠定基础。

广西边境山区生态服务价值与农户生计耦合分析及生态补偿研究

2025年02月20 00:00

边境山区生态-经济-社会系统呈现强关联性、动态敏感性和跨境传导性,生态屏障功能衰退与生计空间重构的冲突已成为制约区域可持续发展的关键瓶颈。针对现有研究在跨学科整合与空间关联分析方面的不足,本研究以广西边境地区为例,采用生态当量因子法、生态耦合模型和生态补偿的方法,分析2004—2021年生态系统服务价值演变规律,探生计-生态耦合机理及补偿政策实施效应。结果表明:(1)广西边境山区生态系统服务价值呈上升趋势,从2004年的447.10亿元提高至2021年的521.56亿元,其中林地贡献率达52.64%,反映出森林作为“生态服务综合载体”的主导地位。(2)区域生计-生态耦合系统多为低度和中度耦合,呈现“低度(37.5%)—中度(62.5%)”的梯度协调演进特征,协调度年均提升29.28%,但空间差异明显。口岸城市(东兴市)因跨境贸易驱动引发生计策略转型,导致生态服务供需结构性失衡,呈现中度失调,农户生计与生态环境协同不足。(3)生态补偿总量呈“385.63亿元—202.60亿元”的阶梯递减趋势,那坡县-宁明县处于生态补偿优先区,其他县份相对较低,生态补偿政策的空间配置差异是补偿效率衰减的关键因素。本研究可为广西边境地区的生态建设及生计振兴政策的制定和实施提供科学依据,为促进边境地区人地协同可持续发展分区管控提供决策参考。

喀斯特山区旱改水时空格局演变及影响因素——以酉阳县为例

2025年02月20 00:00

喀斯特山地区是典型的生态-生产复合系统脆弱区,其耕地资源面临坡耕地占比高(>35%)、地块破碎化指数达0.57、石漠化面积占比超60%等多重约束,传统“旱改水”工程实施面临特殊挑战。旱改水是破解“缺水田”结构性矛盾,提升耕地质量、增加粮食产能、完善占补平衡的重要举措。然而,既有研究主要聚焦于典型平原区,针对喀斯特山地区旱改水格局演变研究不足,对旱改水利用稳定性变化未予以充分阐述。本文以武陵山区酉阳县为典型案例,利用1995—2020年土地利用和社会经济数据,使用土地利用转移矩阵、标准差椭圆和地理探测器模型等方法,揭示山地特殊情境下旱地-水田转型的时空逻辑。结果表明:(1)酉阳县旱改水转型过程呈现“U”型阶段波动特征,受城镇化与退耕还林政策双重作用,2005年为转型强度拐点。(2)空间格局呈向心集聚特征,以东北—西南格局为主; 转型活动集中于涂市镇,空间重心南移达107 m•a^-1,未向其他乡镇扩散。(3)85%的旱地图斑保持稳定,稳定性地块存在显著地带分异,缓坡区(6°～15°)稳定性地块占比达73.98%,形成龙潭—麻旺—泔溪带状稳定区。(4)驱动机制呈现“自然禀赋-便利性”耦合特征,距道路距离与年平均气温的交互解释力最强(q=0.83),双因子增强型交互占比达86.47%。研究成果构建了喀斯特山区耕地转型理论模型,可以为破解“生态安全-粮食安全”权衡困境、建立差异化耕地保护制度提供决策支持。

基于滑坡动力学过程的甘肃舟曲磨里滑坡风险评价

2025年02月20 00:00

甘肃舟曲县果耶镇磨里滑坡位于青藏高原东北缘断裂构造带破碎岩土区。受区域地震及持续极端降雨耦合作用的影响,磨里滑坡于2021年发生渐进式复活变形,严重威胁果耶村、磨里村居民的生命财产安全,存在重大灾害风险。本文在现场调查、原位监测的基础上,采用连续介质力学模型模拟分析该滑坡复活变形和极端条件下失稳破坏的动力过程,并基于滑坡堆积体最大淤埋深度和最大冲击动量等典型滑坡破坏特征值,开展了极端条件下磨里滑坡灾害风险预测评价。调查发现:(1)磨里滑坡属于典型特大超深层断层破碎岩滑坡,其复活主控因素为长历时降雨入渗导致的岩体强度劣化。(2)动力过程数值模拟表明,磨里滑坡变形呈现出牵引式变形特征,极端条件下滑坡失稳破坏兼有推移式、牵引式复合变形特点:变形过程可以分为0～50 s的局部滑动阶段和50 s之后整体蠕滑变形两个阶段; 滑动后0～150 s为强烈变形阶段,表现出推移式变形的特点,150 s之后为缓慢变形阶段,以牵引式变形为主。滑坡堆积体在滑动后40 s时刻将堵断滑坡前缘大水坝沟,堰塞体厚度最大可达28.3 m。(3)风险区划显示高风险区(20.4%)、中风险区(70.3%)与低风险区(9.3%)呈斑块分布,主要位于滑坡体前缘部位。本研究成果可以为磨里滑坡应急治理提供动态决策基准,也可为类似地区典型特大型滑坡风险防控提供可推广的方法框架。

西藏热玛沟流域冰川型泥石流历史的树木年代学重建

2025年02月20 00:00

树木年代学方法因其强连续性和高分辨率特性,广泛应用于泥石流灾害历史重建。然而,传统树木年代学方法在对特定区域树种及其生境特征进行参数化处理时存在不足,基于生长释放/抑制机制的年轮分析方法在不同区域的适用性受到限制。喜马拉雅山脉中段地区是冰川泥石流多发区。该区域尚未开展基于树木年代学方法的泥石流重建灾害历史研究。本文以喜马拉雅山脉中段吉隆藏布江流域热玛沟为研究对象,通过解剖学分析47棵树平均树龄(82 a±24 a)的创伤特征(树脂道密度≥12 个/cm²),结合重建泥石流暴发时间的精确度(R=0.8)动态优化生长扰动阈值; 分析树木年轮因泥石流干扰产生的伤疤、愈伤组织及生长释放/抑制等特征,结合区域树木生长特征,优化了树木年轮生长释放/抑制的阈值和W_it指数(加权响应指数)的计算方法,重建研究区的泥石流灾害历史; 结合遥感影像解译数据,验证其适用性。结果表明:(1)热玛沟流域树木年轮弱生长释放/抑制阈值修正为25%(原标准40%),强生长释放/抑制阈值修正为54%(原标准60%),事件识别准确率提升至87.6%(p<0.01)。通过1988—2022年的遥感影像解译,成功识别出10场泥石流事件(1991年、1995年、1999年、2002年、2006年、2010年、2014年、2015年、2016年、2017年),其时空分布特征与实地调查匹配度达91.4%。这证明了新的生长释放/抑制阈值和W_it指数计算方法在精准定灾方面的有效性。(2)首次重建出1943年和1968年两次历史强泥石流事件,将热玛沟流域灾害序列回溯期扩展至75 a。(3)传统阈值标准会造成约40%的泥石流事件漏判,改进后的双阈值体系显著提升灾害识别精度(Kappa系数0.82),这为冰川活跃区的泥石流灾害研究提供了新的视角和方法论支持。本研究建立的树木年代学新方法为冰川活跃区泥石流灾害的精准识别提供了新的技术手段,对完善喜马拉雅地区灾害数据库具有重要参考价值。

含向斜软硬互层岩质边坡失稳离心模型试验

2025年02月20 00:00

中国西南地区超过76%的深层倾倒体发育于软硬互层边坡中。工程界对这类特殊结构体的认知深度不足,现有工程模型多忽略地质构造影响,对构造-岩性耦合效应考虑不足。本研究以卡拉水电站一江滑坡为研究对象(杂谷脑组典型软硬互层边坡),创新性构建含向斜构造的地质概化模型。通过大型离心模型试验(以石英砂、水泥、重晶石粉、石膏、水为原料制作相似材料),实现构造控制型倾倒变形的全过程动态模拟,揭示软硬岩层差异破坏的时空演化规律。研究发现:(1)位移场呈现显著空间分异。坡面各监测点的竖向位移曲线按演化趋势可划分为6个阶段。坡顶处累计竖向位移最大,约81.1 mm; 坡体中部位移次之,约10 mm; 坡脚位移最小,约8.3 mm。(2)破坏演化具阶段性。边坡模型由坡顶开始发生倾倒变形破坏,位于坡体中部的向斜产生压缩变形与小角度旋转(≤3.1°); 大量压致拉裂缝集中发育于向斜上部坡体内,并贯通形成倾倒折断面。(3)构造缓冲效应显著。软硬互层岩体结构导致的非协调变形与坡体中部向斜构造压缩变形的缓冲作用,削弱了边坡上部岩体对向斜下部坡体的推挤压缩作用,宏观表现为向斜以下坡体无明显变形。(4)含向斜软硬互层反倾岩质边坡的变形失稳模式为自上而下的非协调式深层倾倒破坏。本研究能够丰富软硬互层这一特殊结构岩质边坡的孕灾变形与成灾失稳理论,并为西南地区同类型边坡的防治设计提供科学依据。

基于PIV技术的冰-岩碎屑流运动特性斜槽实验研究

2025年02月20 00:00

冰-岩碎屑流作为高寒山区特有的多相复合型地质灾害,其运动过程涉及复杂的流固耦合效应。现有研究对微量相变水介导的固液耦合作用及其对颗粒流剪切力学行为与堆积形态的影响机制仍显不足。本研究采用斜槽实验,结合粒子图像测速技术(PIV),定量解析不同含冰量(0%、20%、40%和60%)条件下冰-岩混合材料的动力学响应规律及堆积特征。实验结果表明:(1)含冰量增加通过降低颗粒间摩擦系数显著提升物质运移能力。(2)薄层水膜润滑效应与毛细吸附阻力之间相互作用主导颗粒流运动状态。随融水量增加,颗粒表面水膜逐渐增厚,初期产生润滑作用,降低摩擦阻力,从而增强冰-岩混合材料的运动性和堆积体的侧展程度。进一步的水膜增厚导致毛细吸附作用增强摩阻,抑制运动性和堆积体的侧展。(3)剪切变形场呈现显著层状分异特征。冰屑糙率较小,多集中在颗粒流上层,受外力影响较小,保持了层间稳定性和速度一致性。底部岩屑剪切层的剪切速率高于表层冰屑剪切层,其剪切速率随层内冰屑含量增加而减小。(4)惯性数分析表明,20%和40%含冰量颗粒流的惯性数小于0.5,均呈现密集流特征,且40%含冰量颗粒流的惯性数更低。冰相组分通过抑制颗粒碰撞显著增强颗粒流的密集态流动特征。本研究有助于深化冰-岩碎屑流的运动机理和流态特征,为高寒山区冰-岩碎屑流的防灾减灾工作提供科学依据。

考虑日降雨强度的滑坡双指标降雨预警模型研究

2025年02月20 00:00

基于降雨特征的滑坡预警模型构建是地质灾害防控体系建设的关键环节,其模型精度提升对地质灾害风险管控具有重要实践意义。传统单指标I(Intensity)-D(Duration)模型,多基于平均降雨强度(I)-历时(D)构建滑坡事件与降雨参数的统计关系确定临界阈值,但弱化了短时强降雨事件的触发作用。本研究以凉山州喜德县94个典型滑坡案例及其灾前降雨序列为研究样本,通过最小二乘回归建立降雨强度-历时(I-D)基础模型,在此基础上耦合当日降雨强度(D值为1)参数,创新性构建双指标协同预警模型。研究揭示:(1)喜德县滑坡降雨触发机制可划分为先雨后滑型、暴雨致滑型及连雨致滑型三类典型模式。(2)基于74个训练样本建立的I-D基础模型,其预警响应在暴雨型滑坡中呈现明显滞后性,通过引入当日降雨强度指标并采用双指标极值判别准则,验证集20个案例的红色预警占比提升至40%;(3)模型验证表明,双指标体系对先雨后滑型保持I-D模型的识别精度,而对暴雨致滑型的预警时效性提升2 d。研究成果不仅完善了降雨阈值理论体系,更为滑坡灾害防治提供了新的技术路径。