陕北现代化煤炭开采区土地沙漠化影响及原因——以大柳塔—活鸡兔矿区为例

为了弄清楚陕北现代化煤炭开采对沙漠与黄土交界处土地沙漠化和地质环境的影响,以神府煤田的大柳塔—活鸡兔矿区为例,采用遥感解译、大比例尺地面调查以及GIS技术,对矿区近20年来煤炭开采区沙漠化土地及地质环境的演化特征进行分析,探讨了土地沙漠化的影响因素。结果表明:近20年来研究区土地沙漠化总体呈好转趋势,1986—1996年是矿区沙漠化好转的主要时期,主要因为该时期煤炭开采规模较小,采空塌陷区增加缓慢;20世纪80年代中期以来,矿区因煤矿采空所形成的塌陷区面积不断扩大,但采空塌陷至少对严重和中度沙漠化土地的影响微弱;1996年以来,随着煤炭开采力度不断加大,采空塌陷区面积呈指数增长,但土地沙漠化仍处于一个相对稳定的时期;煤炭资源开发造成大面积地面塌陷和裂隙、地下水水位下降、泉水流量减少甚至干涸,以及地表径流减少等,会导致区域生物多样性的减少和湿地植被的演替,使生态环境更加脆弱。因此,影响矿区土地沙漠化的主要因素是气候变化和其他人为因素,而不是矿区生态特征和采空塌陷因素。设立重要的生态环境和水资源保护区是保护有限的水资源和生物资源必要手段,也是减轻土地沙漠化的重要途径。     

黑龙江省煤矿区地质灾害与防控措施研究

黑龙江少省是国家煤炭生产大省之一,累计原煤产量居全国第四位,煤炭资源开采造成煤矿及其周边地区土地塌陷面积达507.89 km^2。介绍了黑龙江四大煤矿区因煤炭开采引发的地质灾害问题,探讨了煤矿地质灾害的主要类型、形成机制和灾害的发展趋势;分析了地质灾害对矿区基础设施破坏、土地资源侵占、资源环境污染,群众生命财产安全和经济发展的危害;以科学发展观作指导,结合当地地质灾害防治实践,总结推出了加强地质灾害执法监管、新建矿灾害预防控制、塌陷区的土地复垦、煤矸石的资源化循环利用、矸石山的生物复垦和煤矿遗址的生态复垦旅游开发等措施模式。     

五台山生态关联区生态足迹及承载力时空变化

五台山生态关联区的生态安全对保障五台山世界遗产地可持续发展具有重要意义。为了分析五台山生态关联区的生态安全, 采用生态足迹模型对2010、 2015 和2018 年生态足迹进行测算分析。结果显示:(1)2010-2018 年, 五台山生态关联区的人均生态承载力总体稳定在2 hm² / 人左右; 人均生态足迹从1. 202hm² / 人增加到2. 655 hm² / 人; 生态盈亏由1. 099 hm² / 人的生态盈余演变成-0. 411 hm² / 人的生态赤字; 生态压力指数由0. 522 增长到1. 183。(2)不同类型的生态足迹不均衡, 耕地和草地是主要生态足迹因子, 滹沱河流域的耕地人均生态足迹明显高于其他区域和类型; 生态盈亏变化最大的是化石能源地, 其次为耕地,其余4 种变化小, 总体稳定, 轻度生态赤字分布范围明显大于生态盈余范围; 生态压力大小为草地>耕地>化石能源地>建设用地>林地>水域。五台山可持续发展面临挑战。     

基于生态足迹的珲春市生态承载力分析

以吉林省珲春市为研究区,运用生态足迹理论对珲春市2006年和2017年的生态足迹、生态承载力及生态压力指数进行了定量计算,并对生物资源消费和能源消费的变化进行了分析.结果显示:珲春市的人均生态足迹呈增加趋势,即由2006年的10.116 hm²/人增加到2017年的11.667 hm²/人; 人均生态承载力呈下降趋势,即由2006年的2.89 hm²/人降到2017年的2.76 hm²/人; 生态压力指数由2006年的1.23降到2017年的0.63,即土地生态安全由较不安全变为较安全.本研究结果可为珲春市的生态发展提供科学依据和决策支持.     

锡林浩特市胜利矿区近30a植被覆盖度变化研究

为研究内蒙古锡林浩特市胜利矿区近30 a植被覆盖度变化情况及其影响因素,采用Sen斜率估计和M-K检验法分析NDVI变化趋势;基于像元尺度分析植被变化,研究其空间差异性;通过转移矩阵研究植被覆盖度稳定性、降雨和地形因子对植被覆盖度的影响程度。结果表明:(1)近30 a胜利矿区NDVI均值呈缓慢下降趋势;(2)植被损伤区面积占研究区总面积的23. 02%,分布于矿业景观和城镇建设景观;植被恢复区面积占研究区总面积的3. 11%,分布于人工草场与湿地;(3)植被覆盖度不稳定,易发生转移;(4)排土场高程和坡度与植被覆盖度呈显著负相关,坡向与植被覆盖度关系不显著。     

基于“三生空间”的土地利用功能转型与生态环境效应研究——以密云水库上游流域为例

基于“三生空间”国土开发模式,从土地利用功能转型驱动区域生态结构、服务功能改变的角度出发,借助“3S”技术,运用土地利用转移矩阵、生态环境质量指数及土地利用转型生态贡献率等方法,定量分析了2000-2019年间密云水库上游流域河北省西北部张家口、承德地区土地利用变化、转移特征及生态环境效应。结果表明：(1)2000-2019年,研究区土地利用整体呈现农业生产用地面积减少,林草生态用地、城镇/农村生活用地不断增加的特点;(2)生态环境指数整体呈现稳中略增的趋势,从2000年的0.7227增长到2019年的0.7261,生态环境指数相对较高,这得益于研究区得天独厚的林地和草地资源;(3)土地利用转型过程中,同时存在生态环境质量指数改善和恶化两种现象,最终两者相互抵消成增长趋势。研究期间影响生态环境改变的主导因素是草地生态用地、农业生态用地与林地生态用地三者之间的相互转换,2000-2010年间生态环境指数的增长主要贡献来源于草地生态用地和农业生态用地转为林地生态用地,二者贡献率为91.65%;2010-2019年间生态环境质量指数涨幅是前十年的近4倍多,除主导因素外,还得益于期间大量农业生产用地转为草地生态用地,贡献率为31.97%。     

张集矿区GIS数据库的RS更新

对比张集矿井2000年和2007年CBERS图像,计算归一化植被指数NDVI并结合目视判读和计算机非监督分类方法,提取矿区开采塌陷和新建工业广场、公路、铁路等空间要素信息。在ArcGIS9.0平台下从原始数据库中提取各种土地利用类型要素,分别与矿区开采塌陷要素进行叠加分析,得出开采塌陷影响各种类型土地范围和准确影响面积结果,并结合遥感图像,对原数据库内矢量要素进行匹配调整,完成对张集矿区GIS数据库的更新。     

沂河流域降雨量及降雨侵蚀力的时空尺度分析

根据1962—2019年沂河流域7个站点的日降水资料,运用ArcGIS空间插值、小波分析、重标极差分析(rescaled range analysis, R/S)等方法,分析降雨量及降雨侵蚀力时空变化。结果表明：沂河流域及各站点降雨量与降雨侵蚀力相关性均为正;沂河流域降雨量与降雨侵蚀力年内分布不均,主要集中在夏季,分别占全年的64.28%和73.60%;沂河流域年均降雨量为764.33 mm,降雨侵蚀力为1 433.26 MJ·mm/(hm²·h),年际总体呈波动下降趋势且未来两者均将延续历史减少趋势,两者均在1969年和1997年出现突变点且第一主周期分别为26 a和25 a;沂河流域降雨量和降雨侵蚀力在空间上均呈从东北到西南递增的趋势。     

西咸一体化驱动的咸阳市热力景观格局时空分异分析

以西咸一体化进程为驱动,以咸阳市1988～2019年热力景观格局时空分异演变特征为研究对象,以多时相、多源异构数据为支撑,采用单窗算法反演得到了多时相热环境数据,结合景观生态学理论,运用斑块总数等景观指数及空间格局移动轨迹方法对咸阳市31年间的热力景观格局时空演变特征进行了剖析.结果表明:(1)咸阳市31年间热力景观类型中常温区占主导地位,年均占有率为70.1%;(2)常温区景观类型变幅最大,31年间累计减少104.65 km~2;其次是热岛区,31年间累计增加99.5 km~2;变幅最小的是强绿岛区,31年间累计减少2.24 km~2;(3)热力景观指数分析表明:31年间咸阳市整体热力景观斑块形状复杂度降低,斑块趋于规则化.究其原因是城市化进程导致城市用地类型占主导地位及大规模城镇化建设过程区域完成所致.(4)咸阳市热岛景观和强热岛景观整体呈现由西南向东北的方向走势.     

基于RSEI的长时序区域生态安全格局构建——以太行山区河北段为例

以太行山区河北段为研究对象,计算遥感生态指数(Remote Sensing Ecological Index, RSEI),进而识别生态源地,选取土地利用类型、归一化植被指数、高程、坡度等多源空间数据进行综合阻力评价,采用电路理论模型提取生态廊道和生态夹点,构建“源地-廊道-节点”的长时序区域生态安全格局。结果表明：(1)研究区2002年、2007年、2012年、2017年、2021年的RSEI均值分别为0.507、0.538、0.554、0.493、0.541,20年间RSEI呈现“上升-下降-上升”的变化趋势;(2)研究区源地总面积逐期增加,初期至末期面积增加5 705 km²,面积占比由2.66%增加至18.56%,源地斑块RSEI均值由0.774上升为0.834;(3)研究区主要生态廊道呈现南北纵向分布,研究末期识别生态源地16个,生态廊道21条,生态夹点5个。     

西藏土地荒漠化遥感监测

应用RS与GIS技术,利用1976年的MSS数据和2000年TM遥感数据,对西藏境内的荒漠化土地现状 与动态变化进行监测研究,并对其时空演变特征进行了分析。结果表明,西藏荒漠化土地面积2000年为29.08 ×104km2,占总面积的24.28%,其中沙质荒漠化土地面积为24.99×104km2,占20.86%。1976年荒漠化总面 积为27×104km2。由1976～2000年间,荒漠化土地总面积增加了20764.67km2,共增长7.69%,年增长率为 0.32%。同时,土地荒漠化程度明显加重,重度沙质荒漠化土地面积增加了315.87%。     

西安大气细颗粒(PM1)化学组成及其对能见度的影响

在2012年秋季选取天气状况相对稳定的12d,运用细颗粒化学组分在线观测仪(ACSM),观测西安大气颗粒物变化;利用正矩阵因子分析法(PMF)对大气细颗粒物中的有机物进行源解析,探讨其对能见度的影响;最后,结合IMPROVE公式中吸湿增长因子和多元线性回归统计方法重建散光系数。结果表明:在观测时段,PM₁(不包括黑碳和矿尘等难熔组分)和PM_2.5质量浓度时间序列的相关性较好(判定系数为0.67),PM₁ 约占PM2.5质量浓度的60%,有机物约占PM₁ 质量浓度的58%,其他组分(包括SO₂^4- ,NO₃^- ,NH₄⁺ 和Cl^- )约占42%;高相对湿度(大于85%)伴随着一次组分质量分数的增加,雨水对一次组分的湿沉降作用也更加明显;利用正矩阵因子分析法对有机物进行源解析,分解出烃类有机气溶胶(HOA)和氧化性有机气溶胶(OOA)两种组分;OOA 约占有机物质量浓度的54%,HOA 约占46%,并且在下午时段,HOA 发生挥发,经过光化学反应快速转化为OOA;硝酸盐对光的散射贡献最大。     

岩溶地区地下空间开发适宜性评价——以桂林市规划中心城区为例

以桂林市规划中心城区为例,选取了12 个影响岩溶地区地下空间开发利用的地质环境因素( 地貌类型、地下水富水性、地下水位埋深、地下河对地下空间开发的影响程度、土体厚度、土体地基适宜性、岩体结构、岩溶塌陷易发程度、岩溶发育程度、断裂构造、特殊性土发育程度、人类工程活动强度) ,利用地质环境要素通过专家－ 层次分析法建立了岩溶地区地下空间开发适宜性评价指标体系和评价方法,并通过MapGIS 软件实现可视化。依据预测分区指标计算,将研究区浅层地下空间资源开发利用适宜性划分为: 适宜性好( Ⅰ) 区的面积为34. 43 km² ; 较好( Ⅱ) 区412. 34 km² ; 较差( Ⅲ) 区397. 71 km² ; 差( Ⅳ) 区35. 52 km²。     

同位素与水文地球化学方法在矿井突水水源判别中的应用

通过对抚顺老虎台矿区各类水体的同位素及水化学特征研究,阐述了地表水与矿井各开采水平及73003^#突水点的同位素和水化学特征及其相互关系,论证了矿井上覆白垩系砾岩含水层与73003^#突水点的联系。研究表明:73003^#突水点的同位素及水化学特征与地表水及其他开采水平差异较大,而与白垩系砾岩水的同位素及水化学特征相似。根据同位素、水化学特征及混合计算发现,突水点的水是白垩系地下水与第四系地下水的混合,且白垩系砾岩水占67%,占主导作用;矿井突水通道为活化的F₁断层。     

煤炭开采形成的碳源/碳汇分析——以徐州贾汪矿区为例

建立煤矿瓦斯碳源温室效应潜能及区域生态系统碳汇的计算模型;依据煤矿瓦斯涌出数据估算出我国开采吨煤瓦斯碳源温室效应潜能值及徐州贾汪矿区瓦斯碳源温室效应潜能值;结合土地利用数据对贾汪区1990—2010年期间煤炭开采形成的碳源/碳汇效应进行了研究,认为煤炭开采过程中瓦斯碳源温室效应明显,研究区植被-土壤碳汇量逐年降低,水域负碳汇量逐年增加,这两种变化趋势随煤矿产量减少仍持续存在.研究结果表明:1)煤矿瓦斯是研究区域的主要碳源之一,我国吨煤瓦斯碳源温室效应潜能值为108.11kg CO_2当量,研究期贾汪区瓦斯碳源温室效应潜能总值为CO_2当量126.79万t,是其同期植被-土壤碳汇总量187.49万t的67.66%;2)煤炭开采活动削弱了区域生态系统的碳汇能力,贾汪区2010年植被-碳汇能力比1990年下降了10.23%,而同期徐州整体植被碳汇能力相对稳定;3)煤炭开采活动影响区域生态类型,水域负碳汇影响大幅度增强,贾汪区水域负碳汇量以3.51%的速度逐年递增,累计增幅达73.79%,而同期徐州水域负碳汇则整体减少;4)水域面积和建设面积在开采期单调增加,在大量煤矿闭矿后碳汇衰减趋势并未减弱,水域负碳汇量仍然呈上升趋势.在1990—2000年的贾汪区煤矿扩产阶段及2000—2010年的煤矿陆续闭矿阶段,贾汪区年植被-土壤碳汇量分别减少4.10%和6.39%,年水域负碳汇量分别增加55.33%和11.89%.     

榆林市土地生态系统服务功能价值测评

以典型农牧工矿交错区的榆林市为研究对象,基于遥感和GIS技术获取3期土地利用动态数据,分析评价了该地区近14年土地利用变化、成因以及所引起的土地生态系统服务价值的变化。结果表明:1988、1999、2002年,榆林市土地利用结构发生了巨大的变化。除牧草地和建设用地持续增加外,其他的土地利用类型均出现不同程度的减少,其中耕地面积减少最多,减少量为352350hm²,其次是未利用土地,减少285765hm²;减少面积最小的是水域。引起土地利用变化的主要原因是在自然环境背景下人为因素影响的结果,尤其是政策方面的影响尤为突出。该地区生态系统服务价值从1988年的150.65亿元增加到2002年的171.99亿元,增加了21.34亿元,这表明该区生态环境质量整体在提高。各生态系统服务类型中废物处理和水分供应的价值最大,对区域发展起着至关重要的作用。     

层状介质采空塌陷区微震波传播速度模型构建

为提高微震源定位精度,构建精细化微震波速度模型,基于层状均匀介质假设,定义震波等效传播路径和等效波速,分段构建采空塌陷区“三带”波速模型.开展室内相似材料模型试验,实测人工震源微震信号,依据波速模型计算震波传播等效波速,分析采空塌陷区内震波等效波速变化特征,并与实测等效波速对比.结果表明：采空塌陷区内等效波速规律性较弱,单一函数难以表示,可用分段形式建立波速模型;采空塌陷区不同带产生的震波等效波速差异大,最大差值近900 m/s;震波等效传播路径距采空塌陷区中线越近,实测等效波速越低;采空塌陷区波速模型计算相对误差可控制在10%以内.该波速模型可以有效描述采空塌陷区的波速结构.     

基于GIS评价活动断裂对公路的影响——以宁夏地区为例

为了查清活动断裂对公路的影响,总结了宁夏地区9条全新世活动断裂的基本特征和活动性,确定了评价和预测活动断裂对公路工程影响的指标体系,并建立了分级标准。采用优先排序法对指标进行筛选和优化,运用主成分分析法确定权重,选用多级模糊综合评判法建立了评价模型。以ARCGIS9为平台,建立了宁夏地区活动断裂空间数据库,运用矢量叠加运算实现了宁夏地区活动断裂对公路影响的现状评价,运用栅格叠加运算实现了宁夏地区海原活动断裂带对公路影响的预测评价。预测结果表明,宁夏地区对公路影响大的海原活动断裂面积为12.34km²,占全区总面积的1.0%;影响较大的为271.28km²,占总面积的21.4%;影响中等的为400.05km²,占总面积的31.6%;影响小的为585.04km²,占总面积的46.0%。     

基于CA-Markov模型的西安市热环境模拟研究

将元胞自动机理论和马尔可夫模型相结合,构造了可用于城市热环境模拟与预测分析的CA-Markov模型.以西安市为例,基于单窗算法反演了西安市2000年和2006年两个不同时相城市热环境数据,并利用构建的CA-Markov耦合模型,模拟分析了西安市2018年城市热环境格局分布特征.结果表明:(1)CA-Markov模型具有较高的模拟精度,可用于城市热环境的模拟研究;(2)2018年西安市不同热岛类型面积由高到低依次为:常温区绿岛区热岛区强热岛区强绿岛区,所占面积比例分别为:70.20%、13.06%、12.01%、3.67%、1.06%;2006~2018年12a间强热岛区、热岛区、常温区、绿岛区和强绿岛区的面积变化分别为:0.31%、-0.60%、1.2%、-0.84%、-0.08%;(3)2018年西安市热环境状况整体趋于良好,常温区占绝对优势,但局部地区热环境表现为小幅加剧的趋势.因此,建议西安城市规划建设中热环境规划作为一项重要内容予以考虑.     

地震层析法在调查铁路路基塌陷区中的应用

铁路路基沉降、塌陷将严重影响列车的行车安全。快速而准确地圈定沉降塌陷区对施工治理设计有着重要的意义。造成铁路路基沉降、塌陷的地质原因是多种多样的。对于浅部(<50m)地质因素造成的,可以采用地震层析方法来确定沉降塌陷区的速度分布,从而推测出沉降塌陷区的范围及地质原因,为施工治理设计提供参数。通过地震折射、孔间及路基两侧地震透射,利用SeisImager软件进行射线追踪,可以准确地圈定沉降塌陷区的范围。SeisImager软件使用最小走时树方法进行射线追踪,其算法的适应性非常强,是较好的地震折射和孔间地震透射层析法的解释软件。