流域地貌形态多尺度三维分形量化及尺度效应——以砒砂岩区二老虎沟为例

流域地貌形态的科学量化是地貌学研究和区域尺度土壤侵蚀模型研究中的热点问题之一。针对目前地貌形态分形量化模型中存在的地形模拟方法和模型结构不合理问题,基于GIS技术和分形理论改进了地貌形态分形量化模型,并使用无人机高分辨率DEM数据对砒砂岩区二老虎沟流域进行了多尺度地貌形态量化,进而研究了该区地貌形态三维分形量化的尺度效应。研究发现:(1)随着尺度的降低,该区三维分形维数呈线性降低趋势,即地形复杂度呈线性降低趋势;(2)砒砂岩区二老虎沟流域在10m尺度地形复杂度已大大降低;(3)根据多指标量化结果分析,地貌形态量化指标分为两类:地形复杂度指标和地形起伏度指标,前者具有明显的尺度效应,后者尺度效应不明显。     

砒砂岩区种植沙棘后不同时期的景观异质性

通过对晋陕蒙砒砂岩区沙棘生态工程实施前1年(1998年)、中期(2003年)、最后1年(2008年)3个控制年份的景观异质性对比分析,以期从理论上进行高度概括,更好地指导类似生态工程建设项目。在种植沙棘后的砒砂岩区,沙棘斑块密度、边缘密度、聚集度等指数,从2003年向2008年略有增加。区域内持续的沙棘生态工程建设,形成区域化、片段化的沙棘林,导致了这些指数的变大。沙棘破碎化指数从呈微弱减小趋势,在造林面积几乎增加一倍的前提下,部分斑块整合到一起,致使破碎度指数有所下降。随着沙棘等生态工程的不断推进,区域内景观多样性指数和均匀度指数都有所提高,同时整个景观优势度指数逐渐降低,向更加和谐的景观系统转变。     

Critical loads of acidity to surface waters in the Vosges massif (north-east of France)

Acid clearwater fishless streams have been identified in the Vosges mountains. In order to evaluate the relatipnships between acidifying factors (such as atmospheric deposition), buffering factors (such as bedrock and soil type), and surface water acidity, an exhaustive survey of streamwater acidity in the Vosges mountains (N-E France) was performed. A network of 11 measurement stations of atmospheric deposition was used to estimate and map deposition over the whole massif (total area 5000 km²). Data on bedrock, soil, superficial deposits, and vegetation were collected from published studies. Sensitive areas as well as acidifying environment factors were derived from the corresponding maps. Over the whole massif, 19% of streams showed baseflow alkalinity below 30 eq.r¹ and 7.5 % were identified as acid (pH < 5.4).=" acid=" streams=" occur=" on=" the=" north-western=" side=" of=" the=" massif=" on=" quartzrich=" sandstone=" and=" acid=" granites.=" in=" each=" of=" these=" areas,=" we=" could=" clearly=" point=" out=" on=" one=" hand,=" the=" negative=" influence=" of=" conifer=" vegetation=" and=" glacial=" soil=" abrasion=" or=" induration,=" and=" on=" the=" other=" hand=" the=" buffering=" effect=" of=" moraine=" deposits.=" a=" corresponding=" range=" of=" critical=" loads=">< 0.2=" to=" 2.0=" keq.=">¹ yr¹) for surface water was calculated using the Steady State Water, Chemistry method (SSWC).     

砒砂岩区沙棘人工林的萌蘖能力

为了达到快速治理砒砂岩区的目的,采用标准地调查方法,对内蒙古区鄂尔多斯市准格尔旗准格尔召镇近年来营造的不同林龄沙棘林萌蘖能力进行研究,以期对沙棘种植的设计、施工以及管理等提供依据。结果表明：沙棘具有极强的萌蘖性能,定植株2-8 a的沙棘人工林分,其萌蘖能力为0.2万-8.0万株/hm^2;沙棘萌蘖能力随林龄的变化,在2-4 a逐渐增加,5-6 a时达到最高,之后7-8 a又逐步下降;萌蘖能力以水、肥等条件最好的沟谷地川滩地最高,平均可达2.1万株/hm^2;不同立地条件类型间,萌蘖能力相差超过1倍;中等盖度（40%-70%）的沙棘人工林分,其萌蘖能力最高。生产实践中可充分利用沙棘萌蘖能力强的优势,适度降低种植密度,有效减少苗木和种植成本,从而实现砒砂岩区快速、经济、高效恢复植被、根治严重水土流失的目的。     

浅析沙棘根系在砒砂岩地区坡面上的分布情况

以人工种植在砒砂岩地区坡面上的中国沙棘的根系为研究对象,通过对其不同径级的三个生长指标：根密度、根长、根量进行研究,可以得出：沙棘根系主要分布在0-40 cm土层范围内,这种分布为浅根型分布,且水平根系比较发达。对于径级〈3 mm的根系,它的根密度值在表层最大,之后沿土层深度的增加而减少;其它径级的根系其根密度的实测点分布呈现出表层较少,10-20 cm处最大,20 cm以下沿土层深度的增加而递减的规律。根长随根系径级的增加大致呈现出减小的趋势。根量则反之,随径级的增加而增大。具有固氮能力的根瘤主要分布在0-40 cm的土层内,在表层最多。     

基于WEPP的砒砂岩坡面复合侵蚀治理生态水文效应评价

基于2014—2016年二老虎沟小流域坡面径流小区的7场野外降雨下径流泥沙监测数据,在砒砂岩区表土(0—20cm)条件下,通过累积误差法率定模型土壤参数;同时采用模型有效性系数(ME)和决定系数(R2)对模型有效性进行验证,并利用WEPP模型对不同侵蚀治理措施坡面径流泥沙情况进行了模拟预测,对其减流减沙生态水文效应进行了比较分析。结果表明:(1)当模型有效水力传导系数为4.73mm/h、临界剪切力为1Pa和细沟土壤可蚀性为0.01s/m时,模型模拟效果最佳。(2)WEPP模型模拟无措施(裸地)小区径流量和侵蚀量的R2分别为0.7223和0.7025,ME分别为0.6160和0.6167,WEPP模型模拟措施(草地)小区径流量和侵蚀量的R2分别为0.7116和0.8447,ME分别为0.6741和0.6903;措施小区的模型效果比无措施小区的模拟效果好。(3)不同降雨类型下,情景a(阳坡低盖度草本)、情景b(阳坡低盖度灌丛)、情景c(阳坡中盖度灌丛)、情景d(阴坡灌木林)、情景e(阴坡高盖度灌丛)、情景f(阴坡低盖度灌丛)的植物措施减流效应为13.04%~91.28%,减沙效应为44.46%~99.98%。总体来看,不同情景的减流减沙效应为情景d>情景e>情景c>情景f>情景b>情景a。     

砂岩韵律层理对地下水封洞库水封效果的影响

随着国家战略储备规模的不断扩大,中国块状结晶岩体的可选范围受到诸多因素限制,突破砂岩区地下水封洞库建设技术可以极大提高地下洞库选址适用范围。为探究在砂岩区建库的可行性,以西南某砂岩区建库选址为背景,利用FEFLOW软件建立水平层理、倾斜10°层理、倾斜50°层理3种工况对应的砂岩区地下水封洞库渗流场模型,并假定2~3条厚层泥岩,放大低渗透性泥岩层对于水封环境的破坏程度,模拟分析砂岩韵律层理对地下洞库水封效果的影响。结果表明:厚层泥岩对于倾斜50°层理工况的影响最小,对于水平层理工况的影响最大,而厚层泥岩已成为地下水环境中的隔水层,严重影响甚至破坏了水封环境。基于此,在模型中针对性设置水平水幕孔、垂直水幕或斜向水幕系统,模拟结果表明:水封效果得到明显改善。在实际工程中,可通过下移水平水幕系统、特定区域增设垂直水幕或斜向水幕系统等实现更好的水封效果。研究成果可为砂岩区地下储油洞库水封设计及选址提供理论参考。     

均质砂岩酸腐蚀的力学性质分析

借助于无扰动细观动态监测CT技术和化学动力学分析方法,研究了钙质胶结砂岩受酸腐蚀的渗透力学特性,建立了岩样渗透破坏深度、单轴抗压强度、CT数与岩石密度之间的关系式,推算了不同时段溶液的浓度,并对计算结果进行了初步验证。     

乡土建筑与龙游石窟的关系探析

结合历史资料解析了龙游石窟的成因,经过实地调研发现,在衢江及其支流两岸分布着众多的石窟洞穴,龙游红砂岩石窟并非仅局限于凤凰山上。通过对当地古村落的走访和调查,发现当地的乡土建筑普遍使用红砂岩石块作为建筑用材,消耗量十分巨大。通过分析论证,认为红砂岩石窟的开采主要是为了满足当地建筑用材的需要,其开采选址主要为了利用水流运道,方便易行,节约成本。