自然保护地及其毗邻区人类活动影响研究： 进展与展望

人类活动超载、土地破坏性利用在自然保护地毗邻区普遍存在,是自然保护地栖息地丧失与生态系统退化的主要因素,对全球生态安全构成严重威胁。中国自然保护地毗邻区人口众多,保护发展“兼用”属性明显,治理成本高,管控难度大。且自然保护地及其毗邻区人类活动影响具有溢出性、复杂性、动态性等特征,对其影响评估、作用机理和管控策略等研究成为众多学者近年来关注的重要议题。为厘清自然保护地及其毗邻区人类活动影响研究进展,采用叙述性文献综述法,从洞势、明律、释理和施策4个方面,系统梳理自然保护地及其毗邻区人类活动影响研究领域的国际进展。研究洞察了自然保护地及其毗邻区人类活动影响研究的价值和趋势;明晰了环境监测实验、数理模型模拟和社会科学研究3种揭示人类活动影响规律的基本研究范式;阐释了人类活动影响的机理、效应和机制3类核心研究议题;揭示了人类活动影响管控的空间和程序2条根本途径,并对其面临的挑战进行了探讨。研究认为自然保护地人类活动影响研究应将关注视野拓展至毗邻区乃至自然保护地网络,加强人与自然相互作用研究和地域性实践,协同空间途径和程序途径,发展动态治理体系。     

基于FLUS模型的县域土地利用变化模拟与扩张分析

为探究未来土地利用变化空间格局演变特征,在模型精度验证的基础上,采用FLUS模型、马尔可夫链(Mark-ov chain)、空间叠加分析、核密度分析等方法,设置了自然发展、政策约束两种情景,模拟了2025年祥云县土地利用变化,并分析了不同地类扩张的空间格局特征.结果表明:自然发展情景下,建设用地主要在道路沿线及建成区周...     

基于PLUS的佛山市高明区土地利用模拟及变化特征分析

为分析高明区未来土地利用变化特征,通过2010年、2015年和2020年三期土地利用数据,基于PLUS模型提取土地利用变化规律并模拟2030年土地利用状况。结果表明,2020年～2030年高明区土地利用变化呈现耕地、建设用地面积分别增加7.48 km²、4.88 km²,林地、水体面积分别减少9.19 km²、3.09 km²的“两减两增”特点,形成了城市周边主要以耕地转变为建筑用地,偏远乡村周边主要以林地转变为耕地的土地利用类型变化特征。研究结果有助于促进高明区土地资源合理配置,推进国土空间高质量发展。     

基于多情景模拟的村庄土地利用布局方法研究

面对我国量大面广的村庄规划问题,如 何通过数字化技术科学理性地指导村庄土地 利用,从而协调乡村生产、生活、生态空间的关 系,成为当下村庄规划编制过程中一大难点。基 于此,本文通过对FLUS模型的理解,针对村庄 土地变更的要求进行调整与优化。并通过调整 FLUS模型模拟参数,设定村庄发展的四大情 景,从而创新性地提出一种基于FLUS模型的多 情景村庄土地利用模拟的方法。并以农业主导 型的村庄——凉风垭村为例进行模拟试验,结 合村庄现状基本情况和城镇发展目标,选择合 适的村庄发展情景,引导村庄土地利用布局,统 筹协调好乡村生产、生活、生态空间的关系,促 进村庄规划走向精准与智慧化。     

基于马尔柯夫模型的土地利用变化趋势预测

结合土地利用的动态演变特征和马尔柯夫模型性质,利用马尔柯夫模型对湘潭市土地利用变化类型进行了预测,通过将实际利用数据与预测结果对比,结果表明与实际用地情况相符,从而验证了利用马尔柯夫过程预测城市土地变化趋势的可行性。     

应对海平面上升问题的城市土地利用格局 脆弱性多情景模拟评估及应对策略

全球气候变化引发的海平面上升对沿海区域的环境和社会经济发展造成巨大破坏。以珠三角广州南沙为研究区域,基于传统、自然增长和规划控制3种土地利用格局预设发展情景,采用PLUS(Patch-generating Land Use Simulation Model)模型模拟各情景下的未来土地利用格局。同时,针对近期(2030年)、中期(2050年)和远期(2100年)3种不同海平面上升叠加风暴潮风险下的土地利用格局脆弱性开展多情景定量化评估,并提出应对策略。结果显示：1)3种土地利用格局发展情景中,传统格局情景能够最有效地应对或缓解海平面上升和风暴潮灾害风险,而自然增长情景应对未来海岸灾害的能力最弱;2)从不同土地利用类型的脆弱性程度来看,城镇建设用地的综合脆弱性最高,而村庄建设用地的综合脆弱性最低;3)根据不同发展情景及灾害风险应采用综合防御、适应及撤退等多种应对策略。综合考虑了未来土地利用格局的多种变化情景、灾害风险及应对策略,能够为滨海城市应对未来海岸灾害的适应性规划提供决策参考。     

基于有限元法的某稀土矿区地下水污染预测模拟

本文在查明矿区水文地质条件及水质现状的基础上,采用有限元法,对母液集取率为85%与溪沟边水质达标时两种条件下开采过程及开采结束后可能产生的地下水污染进行模拟,以评价不同情景下矿区地下水可能的污染程度。模拟结果表明:在所有开采阶段,稀土矿区附近区域污染物离子以SO24-和NH4+为主,母液回收率85%的工况下水质超标严重,第7年达到最大污染程度;溪沟边地下水水质达Ⅲ类标准时的单井每天的母液泄漏量应小于0.025m3/d,评价区每天的母液泄漏总量约为8.25m3。松散岩类和全风化层地下水易受污染,但其恢复能力较强,下部岩层不容易受到污染,但污染后很难恢复。     

PSR模型下土地利用变化的生态环境响应评价

以丹江流域(河南段)为研究区,选取2005年、2010年ETM+影像和2015年OLI影像等数据,解译了研究区内土地利用数据,并对三期数据定量分析。在对土地利用变化分析的基础上,改进PSR模型,对研究期内丹江流域(河南段)土地利用变化的生态环境响应进行评价。研究表明:从2005年到2015年,研究区在土地利用总量、类型和结构变化等内生变量中,建设用地的高速扩展对生态环境的负向变化影响显著。     

基于遥感和GIS的郑州市区土地利用时空变化研究

采用ERDAS IMAGINE 8.6和ArcGIS 10对TM遥感影像数据进行解译处理,获得了1995年、2002年和2009年土地利用分类图,基于这三期土地利用分类图进行了土地利用时空变化研究。研究结果表明:郑州市在近14年间市区建设用地的变化幅度和变化速度较农用地大。农用地转变为建设用地的区域在前7年集中分布在郑州市区的北部和南部,后7年间则向周边特别是南部和东部扩散,该规律为郑州市区的土地利用规划提供了一定的决策依据。     

基坑变形的灰色模拟与预测

根据基坑变形监测信息,采用ＧＭ （１,１）灰色建模分析方法处理监测数据,模拟变形值和预测变形的发展趋势,并在工程实例中得到了检验。实践证明,该方法是处理基坑监测反馈信息并预测变形发展的有效手段,能为基坑动态设计和信息化施工提供决策依据。     

基于三维非稳定流数值模拟的地下水污染预测评估——以浙东典型化工区为例

利用FEELOW数值模拟软件,建立非均质、各向异性三维非稳定流地下水概念模型,对化工区地下水中的1, 2-二氯乙烷及二氯甲烷进行模拟预测。预测结果分析可知:区域水文地质条件有利于地下水污染物的扩散,周边地表水对其有稀释扩散的作用,随着时间推移和距离的增加,地下水中污染物浓度可迅速降低,扩散范围较小,主要集中在污染源附近。     

基于PLUS-InVEST模型的碳储量时空演变 与预测模拟

城市化的快速推进导致生态空间萎缩、景观破碎化等 问题,极大降低了城市生态系统的碳存储能力。在此背景下, 探究城市碳储量的时空演变特征、未来变化趋势及与景观格局 的空间关联性意义重大。以深圳市为研究对象,基于2000— 2020年土地利用数据,耦合PLUS-InVEST模型对土地利用和 碳储量的时空演变进行分析。设定多种情景发展模式,对不同 模式下土地利用和碳储量的变化进行预测模拟。最后,结合双 变量空间自相关分析碳储量与景观格局的关联性及空间集聚特 征。结果表明：1)2000—2020年深圳市碳储量呈下降趋势, 耕地、林地等生态用地向建设用地的转换是区域碳储量下降的 根源;2)未来3种情景下的碳储量和生态用地面积均明显下降, 其中生态优先情景下碳储量下降最少;3)在高度城市化区域, 碳储量与生态面积、景观破碎度均呈正相关关系,三者综合指 数的空间布局特征与人类活动的开发程度息息相关。研究结果 为土地紧缺的城市实现低碳高质量发展提供依据和参考。     

考虑大气温度变化的冻土区桩基承载力预测

大气温度变暖情况下,研究冻土桩基承载力变化规律,可为设计年限内预测工程结构物的工作状况提供科学依据。根据桩端入土深度及桩土相互作用原理分别对季节性冻土地区桩基和多年冻土地区桩基进行分类,并建立相应的桩土相互作用模型。以实际桩基工程为例,首先,建立大气温度与地温之间的关系,得出冻结期和融化期地面平均温度;然后,建立冻土区季节冻结及季节融化深度和地面平均温度与多年冻土厚度的关系,得出冻土区季节冻结及季节融化深度变化和多年冻土厚度变化;进一步综合季节冻土及多年冻土桩基工作状况的不同,结合已建立的考虑温度变化的桩土相互作用模型,基于现行规范的单桩承载计算公式并考虑不同的土性物理参数的基础上,最终建立大气温度变化与桩基承载力相关方程,预测桩基承载力变化状况。以上研究方法可运用于冻土区桩基承载力初步预测。     

基于FLUS-InVEST模型的碳储量时空变迁及多情景模拟预测——以成德眉资地区为例

通过对陆地生态系统的碳储量研究与各类用地的碳排放与存储核算,能够有效量化碳排放,助力国土空间规划,并优化土地利用方式。以成德眉资地区为研究区,基于2000、2010、2020年的土地利用数据,耦合FLUS-InVEST模型对20年来的碳储量时空变化进行分析,并对2030年生态修复力度不同的3种情景下的碳储量进行了模拟预测。结果表明：2000—2020年,研究区因耕地与草地面积减少、固碳能力降低导致碳储量相应减少;2030年随着生态修复力度的加强,研究区的碳储量损失会逐渐减小,生态空间质量将得到更好的改善,生态系统固碳能力也将显著提升;现有的政策规划能很好地改善研究区未来碳储量薄弱空间,并有效提升其固碳能力。建议落实国土空间生态修复规划,多管齐下引领低碳生活,助力研究区实现碳中和目标。     

基于灰色模型的多年冻土区路基状态预测

讨论了灰色系统理论在路基状态预测中的应用,建立了多年冻土区铁路路基状态的灰色动态预测模型(Gray Dynamic Model)GM(1,1),实例预测表明该模型具有较高的精度.利用VB编程将上述模型程序化.     

基于MORPAS的敖汉旗林家地金多金属成矿远景区预测

随着GIS技术实现多源地学信息的集成、分析以及融合,使得对于成矿远景区的定量化预测成为可能。本文在系统总结内蒙古敖汉旗林家地地区的地质条件以及区域成矿规律的基础上,利用GIS空间分析、主成分分析、聚类分析以及C-A分形理论等提取了包括地质、地球物理异常、地球化探异常以及遥感蚀变异常等在内的13个证据因子,并基于MORPAS平台应用证据权法成功建立了内蒙古敖汉旗林家地地区综合信息找矿模型,在此基础上成功圈定了15个I级成矿远景区和17个II级成矿远景区,同时对各成矿远景区结合实际地质情况进行了分析和评价。结果表明：内蒙古敖汉旗林家地地区已知金矿点大部分都落入圈定成矿远景区内,证明了该方法的合理性和可靠性。预测结果可为该区域的下一步找矿工作提供一定的技术支持和科学依据。     

基于BP模型与ARX模型的基坑变形预测研究

随着建设工程施工的信息化与安全化,基坑的变形预测是基坑设计和施工的重要补充手段。基于BP人工神经网络模型以及时序分析ARX自回归各态历经模型,对基坑的沉降变形进行了预测,数据结果表明两种模型均能较好地对未来值进行较真实的预测;从BP模型与ARX模型的预测结果均方误差值大小的角度而言,BP模型的预测对于未来趋势的判断比ARX模型要更强一些。试验结果说明两种预测模型应用于实际工程的监测预测具有实际意义。     

基于多种保护特征协同与权衡的区域自然 保护地网络规划 ——以北京为例

自然保护地网络(PAN)对保护生物多样性、维持区 域重要的生态功能,促进生态空间与建设空间的可持续发展有 重要作用。为了全面实现保护目标,需要综合多种保护特征的 空间分布关系、保护成本等因素,对自然保护地网络中的各类 保护地进行高效明确的空间规划。研究以北京为例,依托系统 保护规划(SCP)框架建立区域尺度自然保护地网络规划的技 术路线。针对生物多样性和生态系统服务保护特征进行制图和 空间相关性分析,定义3类保护分区,采用空间优化算法工具 (Marxan with Zones)对保护分区进行3种情景的优先选址 布局,以最大限度地提高保护特征之间的协同,减少保护特征 之间的权衡。结果表明：对比绝对理想的保护场景,在严格的 保护场景中将保护目标以一定比例分配至相邻的分区,在提高 保护目标的实现率、促进保护特征之间的协同上更具有优势。 该研究能够为区域自然保护地网络的建设提供有效依据。