地形复杂度对坡度坡向的影响

采用三阶不带权差分算法，研究了地形复杂度与坡度坡向的关系，澄清了目前关于坡度坡向误差空间分布的矛盾观点，并分别在凹向椭球和高斯合成曲面数学模型曲面DEM上对其进行验证。通过研究得出：①坡度、坡向误差与坡度值正相关；②坡度坡向误差主要分布在平坦地区；③坡向误差较坡度误差对DEM高程数据误差敏感，较小的DEM误差引起较大的坡向误差。     

DEM结构特征对坡度坡向的影响分析

数字高程模型已严格定义为按规则格网阵列记录的地形高程数据,其固有的结构特征(如格网分辨率、格网方向、高程数据准确度等)直接影响DEM对地形表达和坡度、坡向的计算精度。该文通过理论和数据独立的DEM实验分析方法,研究了DEM结构特征对坡度、坡向的影响,得出如下结论:1)高分辨率的DEM并不一定能给出高精度的坡度、坡向计算结果;2)可通过g=bm/ms×180/π×cos2S来选择合适的DEM分辨率;3)三阶不带权差分算法的坡度、坡向计算结果对DEM方向有较强的依赖性。     

可可西里土壤凝结水形成特征及其影响因素研究

青藏高原受气候变化影响,干湿过渡状况不断扩大,凝结水是旱区重要的水分补给来源,研究凝结水对青藏高原生态具有重要意义。为探究凝结水在青藏高原的形成特征以及影响凝结水形成因素,选取近年来受气候影响较大的可可西里盐湖地区作为研究区,使用微型蒸渗仪探究其0~10 cm土壤水分蒸发凝结特征,并利用相关回归分析、主成分分析探究影响凝结水形成因素。结果表明：（1） 在14:00—次日14:00期间,气温和土层温度均呈现出先减小后增大的变化趋势,0~10 cm土壤在00:00—10:00内有明显土壤凝结水形成,而在其余时间水量蒸发明显。大气水汽和土壤深层水汽组成土壤凝结水的比例约为1:3。当夜间近地空气相对湿度大于64%,近地气温小于3.8 ℃,5 cm土层温度低于4.1 ℃,有利于土壤凝结水的形成,平均水量可达0.2 mm·d^-1。（2） 相关分析表明土壤总凝结水量与5 cm土层温度和5~30 cm土层温度差呈显著负相关,而且凝结水量与相关因子的线性拟合效果较好;大气水汽凝结水量与气温呈现显著负相关,与相对湿度呈现显著正相关。主成分分析结果显示0~10 cm以上土层微气象因子对凝结水形成因素较大。     

疏勒河上游流域地面坡谱特征

坡谱是以某项坡面因子为自变量,其对应的地面面积为因变量所构成的统计图表或模型。坡谱用微观的地形因子反映宏观的地貌特征的空间分异。以ASTER GDEM V002作为基础数据,利用Arc GIS中数字地形分析工具,提取了疏勒河上游流域的地面坡度、坡向、坡度变率、坡向变率,并分别进行了面积统计,绘制了坡谱曲线。结果显示:研究区以陡坡、斜坡为主,二者占总面积的74.16%,陡坡主要分布在疏勒南山、托来南山,斜坡则主要分布在山脉与盆地的过渡地带。在疏勒河盆地和昌马盆地,坡度变率较小,而坡向变率则较大。疏勒河上游流域地面坡谱反映出研究区地面起伏大,地形破碎。坡度变率、坡向变率对山脊线、疏勒河沟沿线具有重要的指示作用。     

东北低山丘陵典型区侵蚀沟分布特征及其地形影响研究

东北低山丘陵区是重要的粮食主产区和商品粮基地,高强度的农业垦殖造成了严重的水土流失,侵蚀沟危害日益加剧。选择东辽河上游106.5 km²的区域为研究区,基于分辨率2 m的遥感影像,在GIS人工预判读侵蚀沟的基础上,野外实地验证并测量了研究区内长度≥50 m、且深度≥0.5 m的侵蚀沟的几何参数与经纬度;基于DEM获取了侵蚀沟所在坡面的坡度、坡向和高程等空间信息;分析了研究区侵蚀沟的基本特征与时空演化趋势,探讨了坡度和坡向对侵蚀沟发育的影响。结果表明：① 目前研究区已形成侵蚀沟322条,分布密度为3.0条/km²,沟壑密度为0.8 km/km²,割裂度为1.4%,侵蚀沟发展速度快,沟蚀强度已达强烈程度,应引起足够重视。② 侵蚀沟主要分布在6°~9°的坡耕地上,坡度对沟蚀的影响明显,坡耕地高强度垦殖是沟蚀加剧的主要驱动力;③ 阳坡（S、E）上侵蚀沟分布相对较多,而阴坡（N）上侵蚀沟分布最少,坡向对沟蚀也有一定影响。研究成果为认识东北低山丘陵区侵蚀沟发生与演化提供了科学数据。     

武夷山黄山松林主要种群生态位特征

根据样地调查所获得的基本数据,运用生态位宽度、生态位中心、生态位偏离、生态位扩散系数和生态位重叠测度公式,在反映热量、水分、光照变化情况的海拔、坡度和坡向梯度轴上,以种群重要值作为资源位上的表现特征,分别计测了武夷山黄山松林主要种群的生态位特征.结果表明:武夷山黄山松林主要种群在海拔轴、坡度轴及坡向轴上的生态位总宽度的大小顺序大致为:黄山松、吊钟花、鹿角杜鹃、南方铁杉、豆梨、木荷、云锦杜鹃、粗柄杜鹃、多脉青冈、野樱、弯蒴杜鹃、米饭花.多数主要种群具有较宽的生态位幅度,而少数物种对资源利用还不完全.黄山松生态位宽度占据明显优势,其他种群的生态位宽度都基本上客观地反映了它们在群落中各自不同的地位和作用.在海拔、坡度、坡向轴上,不同种群的实现生态位中心点及生态位偏离差异较大,其最佳适应存在明显的差异,而群落内不同种群间的生态位扩散系数差异不十分明显,其对环境因子的选择强度差异不大.武夷山黄山松林多数主要种群在3个资源轴上的资源利用能力或环境的生态适应能力方面有较大程度的相似性,生态位普遍重叠,资源共享趋势明显.     

一个计算山地地形参数的计算机模式

本文提出了一个虚拟次网格二维差分格式,依此建立了一个计算山地小地形参数(即局地平均坡向、坡度和地形遮蔽角)的通用计算机模式。模式的输入参数为研究地区的拔海高度网格化后的资料、空间格距和网格点数;模式的输出结果为每个格点上的坡向、坡度及沿任一方位上的地形遮蔽角以及一些地形统计值。由此,可较准确、客观地制作出研究山区的坡向、坡度图和地形遮蔽图。经实测验证,模式的计算值与实测值比较吻合。     

若尔盖盆地沙丘形成分布影响因素探讨

应用遥感数据、DEM数据、野外采样数据和气象数据探讨若尔盖盆地沙丘形成分布的影响因素。气候变化与人类活动等多种因素导致的现代河相沉积物与活化出露的古河相湖相沉积物是重要沙源,风动力条件与沙源的时空结合在堆积床面形成沙丘,沙丘主要分布在河谷与丘陵山坡。沙丘分布随海拔高度增加面积减少,随坡度增大面积下降。河谷沙丘坡度小,主导坡向也不突出。丘陵沙丘坡度相对较大,以分布在斜坡和缓坡为主;主导坡向相对突出,主要分布在背风坡的东坡、东南坡。在沙源地下风方向随距离增大沙丘沉积物平均粒径变小,分选性变好。沙丘形成是沙源、风动力、堆积床面三者耦合作用的结果,这种耦合既表现在时间上,也表现在空间上。     

DEM采样间隔对地形描述精度的影响研究

数字高程模型(DEM)的精度包括采样点数据精度和地形描述精度两方面,前人对DEM精度的研究多集中在DEM采样点精度,而忽视了地形描述精度。该文提出基于窗口曲面拟合计算拟合曲面系列参数与"实际地形"曲面参数的标准差来衡量地形描述精度的方法,研究发现DEM地形描述精度随采样间隔的增大呈降低趋势;并利用坡度频率曲线和坡度累计频率曲线研究对DEM精度敏感的坡度因子与DEM采样间隔的关系,认为随DEM采样间隔增大,坡度衰减(变缓)的速率加快。     

高寒沙区吸湿凝结水凝结过程与温湿度的关系

吸湿凝结水作为干旱半干旱地区除降雨外主要的水分来源,具有十分重要的生态水文学意义。以青海共和盆地高寒沙区1997年植被恢复区生物土壤结皮吸湿凝结水为研究对象,2018年5—9月采用自制微渗仪观测吸湿凝结水量,同时观测近地层空气温湿度和土壤温湿度。结果表明：观测期间,不同类型结皮吸湿凝结水量存在差异,表现为苔藓结皮>藻类结皮>物理结皮>流沙,且差异性与观测时间无关;吸湿凝结水量与近地层空气湿度正相关,与近地层空气温度、土壤温度湿度负相关,且相关性与地表类型无关;吸湿水凝结过程主要受近地层空气温湿度的影响,累积贡献率85.294%;生长季吸湿凝结水主要产生时间为19：00至次日07：00,期间凝结速率呈波动性变化;19：00—23：00吸湿凝结水凝结速率不断上升,且上升趋势与近地层空气温湿度无关;00：00—03：00吸湿凝结水凝结速率出现滞后效应,滞后于近地层空气温湿度变化1 h;04：00—07：00呈先升高后降低趋势,04：00出现该时间段凝结速率最低值,05：00出现该时间段凝结速率的最高值。     

沙土内摩擦角与粒径、含水率及天然坡角的关系

沙的摩擦性质是影响沙丘形态的重要因素之一,研究沙土内摩擦角对于探讨床面沙波形态、沙丘流动性、沙丘稳定性、沙丘防护等都具有实际意义。本文实验研究了内摩擦角与粒径、含水率及天然坡角的定量关系。结果表明:当粒径从<0.125 mm增大到0.315～0.4 mm时,内摩擦角从32.25°减小到28.06°; 而粒径从0.315～0.4 mm增大到0.63～0.8 mm时,内摩擦角却从28.06°增大到31.47°。主要原因是,粒径小时颗粒的比表面积大,颗粒间接触面积大使得内摩擦角大。粒径大时,颗粒表面棱角突出,颗粒间嵌入咬合作用明显使得内摩擦角大。当含水率从0%增加到15%时,内摩擦角从29.07°增大到31.84°; 而含水率从15%增加到20%时,内摩擦角却从31.84°减小到30.75°。主要原因是一定含水率下沙土表现出黏聚性,而高含水率下水的润滑作用使得颗粒间摩擦力减小。内摩擦角与天然坡角都反映沙土摩擦特性,两者相等。     

西南喀斯特山区三水转化与水资源过程及合理利用

中国西南喀斯特山区由于地质背景和地貌结构的特殊性,致使三水转化与水资源形成过程不同于非喀斯特山区。文章探讨该区三水转化机理、水资源补给方式和形成过程,得出喀斯特流域对于相同或相似降雨过程的响应,不同的流域结构决定了补给方式、三水转化、径流调蓄和输移特征。提出喀斯特山区水资源合理利用模式应按照因地制宜、因土制宜、因水制宜及因需制宜原则,采用以小微型为主的水资源开发利用模式,实施分散拦蓄、分散供水,以化整为零方式解决喀斯特山区的整体性干旱缺水。     

库岸边坡倾角及水位变化对红土型库岸稳定性影响研究

水库库岸失稳对水库安全运行有重大影响。采用土工试验和干湿循环试验,结合数值计算及理论分析,研究红土型库岸边坡倾角和库水位升降与库岸稳定性的关系。结果表明:(1)在一定初始干密度条件下,红土抗剪强度随水位升降循环次数增加而非线性减小,且在水位升降循环约10次时趋于稳定。(2)在一定水位升降速率、升降幅度和升降循环次数条件下,红土型库岸稳定安全系数随库岸边坡倾角的增加总体上呈减小的趋势,且在边坡倾角为50°左右存在稳定安全系数极小值。(3)在一定水位升降循环次数条件下,水位上升到坡高的60%左右为上升阶段的相对危险区域,且水位上升速率对库岸稳定安全系数影响很小;水位下降至坡高的70%左右为库水位下降阶段的相对危险区域,且水位下降速率越大,库岸稳定安全系数越小。(4)针对一定初始干密度,库岸稳定安全系数先随水位升降循环次数的增加而减小,但在水位升降循环次数约10次后逐渐趋于稳定。库岸岩土体性质及库岸边坡倾角、水位变化都会对库岸稳定产生影响。     

水与裂隙对边坡稳定性的影响分析及工程应用

地下水与岩土体之间发生的氧化还原作用,既改变着岩土体中的矿物成分,又改变着地下水的化学组分及侵蚀性,从而影响岩土体的力学特性。将剖面上垂直裂缝深度取为边坡稳定性系数为最小值时的对应深度值来确定裂缝的开裂深度。裂缝与水的相互作用加剧边坡变形并使之滑动。运用岩石边坡平衡破坏的分析计算模型,对工程实例进行稳定性计算与分析。结果表明,在边坡稳定性计算中,考虑裂隙、水以及它们的共同作用能比较合理地评价边坡稳定性状况。     

Topography-Controlled Soil Water Content and the Coexistence of Forest and Steppe in Northern China

The semi-arid forest-steppe ecotone in China is characterized by a patchy pattern of forest and steppe, with forest patches restricted to shady slopes. To address the effect of topography on forest distribution through regulation of available water, we calculated evaporation as a function of slope aspect and inclination. Field vegetation records from randomly selected sites with minimum slope inclination were used to test the simulated forest distribution. Seasonal and diurnal changes of surface soil temperature and moisture of shady and sunny slopes were recorded. Soil water content was measured during two growing seasons on both sunny and shady slopes with the same forest type at three sites located along the mean annual precipitation (MAP) gradient. Evaporation decreases with slope inclination on shady slopes, but increases with inclination on sunny slopes. The shady slope received 35% of the annual direct solar radiation received by the sunny slope when the slope inclination was 25°, and the contrast in annual direct solar radiation between the shady and sunny slopes further widens as slope inclination increases. Steeper shady slopes can support forests in dryer climates, with log-linear regression revealing a minimum slope inclination for forest distribution along the MAP gradient. The simulated minimum slope inclination for forest growth was larger than the observed minimum inclination, and the difference was greater in wetter conditions. A larger forest area fraction was considered to lead to a reduction in soil temperature and evaporation, as verified by soil temperature and moisture records and soil water content measurements. The slope-specific forest distribution in the semi-arid region of China can be explained by a topography-controlled soil water supply. Lower evaporation, resulting from lower direct solar radiation on shady slopes, allows shady slopes to retain a water supply sufficient for sustaining forests, and the existence of forests on shady slopes further reduces evaporation. Different tree species coexist at the xeric timberline due to regulation by slope inclination and aspect.     

降雪对生物土壤结皮光合及呼吸作用的影响

通过对降雪处理下2种生物土壤结皮（藓类结皮和藻类结皮）光合及呼吸作用的测定,研究了降雪后生物土壤结皮净光合速率和呼吸速率的变化特征。结果表明：冬季生物土壤结皮净光合速率、呼吸速率受空气温度,辐射及土壤水分的影响,水分是关键影响因子;生物土壤结皮的光合及呼吸作用主要有3个阶段性的变化;降雪后生物土壤结皮的净光合速率和呼吸速率都会先增加后降低;生物土壤结皮的净光合速率和呼吸速率变化会受到积雪覆盖、降雪改变温度及水分的影响;生物土壤结皮净光合速率、呼吸速率与降雪量正相关。本研究证实了冬季生物土壤结皮的光合与呼吸作用不可忽略,对全球碳循环过程有重要意义。     

我国水价的变化过程及其区域特征的研究

随着资源危机的加剧，水价及其相关问题受到了广泛的关注，回顾了建国以来我国水价及其相关水利政策的演变，探讨了我国水价特征的空间分布，地区间的差异及其与社会经济，水资源与水环境之间的关系，研究了20世纪90年代后期以来我国水价改革，分析了我国水价的现状和发展前景，提出了近期水价增长的理论依据，讨论了不价承受能力和调水的水价等相关问题。     

黄河源地区草地退化空间特征

There are about 400 million hm2 of grassland in China, which account for 13% of the grassland in the world and 41% of the total land area of China. It is the biggest terrestrial ecosystem in China (Liu et al., 2003). Due to impacts of global change and ec…