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重庆缙云山森林火灾干扰边坡的滑坡易发期预测

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农业工程学报 2023年第9期39卷 131-141页

作者：李通王云琦祁子寒何相昌李克文北京林业大学水土保持学院重庆三峡库区森林生态系统教育部野外科学观测研究站北京100083 北京林业大学水土保持学院重庆缙云山三峡库区森林生态系统国家定位观测研究站北京100083

为明确缙云山火灾后边坡的失稳机制并预测未来滑坡风险,该研究通过对火林地根-土体物理性质勘测和试验,借鉴森林砍伐与根系强度预测模型-SIDLE曲线模型预测了根系强度的衰减和恢复动态,并采用COMSOL模拟了未来40 a林地边坡在正常状态和... 详细信息

为明确缙云山火灾后边坡的失稳机制并预测未来滑坡风险,该研究通过对火林地根-土体物理性质勘测和试验,借鉴森林砍伐与根系强度预测模型-SIDLE曲线模型预测了根系强度的衰减和恢复动态,并采用COMSOL模拟了未来40 a林地边坡在正常状态和极端降雨事件后的稳定性动态。结果表明:(1)缙云山林缘边坡为约1.5 m厚的砂质壤土-砂质泥岩双层土坡结构,上下层渗透性和土体强度差异悬殊;(2)林缘边坡在自然状态下处于稳定状态,潜在滑动面位于深层(稳定系数FOS>2);极端降雨条件下,潜在滑动面位于土层结构面上,该处易出现带状积水,正孔隙水压力约10 kPa,极端降雨后无根系状态临界FOS为1.13,根系固土状态下临界FOS为1.32;(3)火灾发生后对自然状态下边坡深层稳定性影响较小,而极端降雨后边坡浅层稳定性随火灾后的年动态呈现快速降低而后缓慢恢复的趋势,期间FOS谷值处便出现长达数年的浅层滑坡易发期。缙云山林缘边坡的失稳机制为降雨过程中土层界面处正孔隙水压力积累弱化了有效应力。结合文献已有灌木根系数据和本区植物根系固土特性和土层特征,保守估计该次火灾发生后6~9 a为滑坡易发期,FOS为1.22~1.32,至少18~24 a后才可完全恢复至火灾前的稳定条件。研究结果有助于了解区域浅层滑坡形成机制,为火后森林恢复和边坡风险评估提供初步参考。

关键词：边坡失稳降雨入渗森林火灾根系固土流固耦合边坡稳定

火烧迹地根系分布对浅层含根土土水特征及渗透特性的影响

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中国水土保持科学 2023年第3期21卷 42-51页

作者：闫相君王云琦祁子寒何相昌李克文骆丕昭北京林业大学水土保持学院、重庆缙云山三峡库区森林生态系统国家定位观测研究站北京100083 北京林业大学水土保持学院、重庆三峡库区森林生态系统教育部野外科学观测研究站北京100083

火灾会造成森林浅层土水力特性发生改变,植物根系可以改变土壤土水特征和渗透特性。以重庆市北碚区缙云山虎头村的火烧迹地为研究对象,采用平衡锥仪法、烘干法等测定不同火灾程度下马尾松林和毛竹林土壤的液限、密度、饱和含水率等基本... 详细信息

火灾会造成森林浅层土水力特性发生改变,植物根系可以改变土壤土水特征和渗透特性。以重庆市北碚区缙云山虎头村的火烧迹地为研究对象,采用平衡锥仪法、烘干法等测定不同火灾程度下马尾松林和毛竹林土壤的液限、密度、饱和含水率等基本物理性质,通过变水头渗透试验测定浅层含根土的饱和渗透系数k s,采用激光粒度仪法测定颗粒级配曲线并基于van-Genuchten(VG)模型拟合土-水特征曲线。结果表明:1)森林火灾导致其浅层土壤密度降低,饱和含水率、液限、孔隙度等显著升高;2)火烧迹地根系数量减少,其中0~相比未遭受火烧浅层土的渗透系数提高58.26倍,毛竹林导水率变化规律与马尾松林相似且渗透系数的改变程度更大,其重度火烧区表层土的渗透系数提高162.24倍;4)火烧迹地浅表层含根土土-水特征曲线进气值参数α随火烧程度的加剧而降低3.0%~6.8%,其孔径分布参数n随火烧程度的加剧而增加6%~30%。研究结果进一步量化森林火灾对浅表层含根土饱和渗透特性和土水特征的影响,为火烧迹地边坡水力特性研究及边坡稳定分析提供科学依据。

关键词：森林火灾含根土根系分布土-水特征曲线渗透特性

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重庆缙云山3种典型倒伏树木根土盘特征

中国水土保持科学 2023年第2期21卷 74-82页

作者：何相昌王云琦李通李耀明王余靖祁子寒李克文北京林业大学水土保持学院重庆三峡库区森林生态系统教育部野外科学观测研究站北京100083 北京林业大学水土保持学院重庆缙云山三峡库区森林生态系统国家定位观测研究站北京100083 广东省水利电力勘测设计研究院有限公司广州510635

根土盘是边坡林木力学分析建模和了解林木倒伏力学机制的重要模块。为实现基于植株地上部分易观测指标对根土盘几何参数的预测,以及分析根土盘形态特征的主要影响因子,对缙云山林地倒伏树木进行野外调查,统计杉木、润楠、大头茶的树高... 详细信息

根土盘是边坡林木力学分析建模和了解林木倒伏力学机制的重要模块。为实现基于植株地上部分易观测指标对根土盘几何参数的预测,以及分析根土盘形态特征的主要影响因子,对缙云山林地倒伏树木进行野外调查,统计杉木、润楠、大头茶的树高、冠高、冠幅、根土盘的迎风半径、背风半径、横向直径、根土盘深度、根系数量、地形坡度等指标,并对3种植物的根土盘根系抗拉强度进行测定,最终对调查数据进行统计拟合以及PCA分析。结果表明:1)大头茶具有最大的横向直径与最小的根土盘深度且表层根系数量多于杉木和润楠,根土盘整体呈宽浅圆盘状;杉木具有最小的横向直径与最大的根土盘深度且深层根系数量多于大头茶和润楠,根土盘整体呈窄深圆柱状;2)3种树木根土盘的横向直径、迎风半径、背风半径与胸径均呈较强的正相关关系(R^(2)>0.452),根土盘深度与胸径的相关性则较弱(R^(2)相关关系,根土盘深度与冠幅、冠高比呈较强正相关关系。综合得出:通过胸径可以对横向直径、迎风半径、背风半径这些指标进行相对比较好的预测,对根土盘深度的预测则较差;倒伏株的根土盘形态主要受根土盘根系数量、冠高比等决定,较多的根系数量和较大的地形坡度导致更大的根土盘横向直径,冠高、冠幅比较大的树木,导致更大的根土盘深度。

关键词：林木倒伏根土盘根系抗拉强度根系附加黏聚力

基于三轴UU试验的土体含水率对根土复合体强度特性的影响

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水土保持学报 2023年第6期37卷 153-160页

作者：骆丕昭王云琦李通祁子寒何相昌李克文北京林业大学水土保持学院重庆三峡库区森林生态系统教育部野外科学观测研究站北京100083 北京林业大学水土保持学院重庆缙云山三峡库区森林生态系统国家定位观测研究站北京100083

为研究自然边坡其强度特性随含水率的变化规律。通过设计不同体积含水率(20%,27%,35%,40%,45%)和2种含根量(RAR=0.1%,0.3%)的重塑土进行不固结不排水三轴试验,以研究含水率对土体破坏方式、抗剪强度和初始切线模量的影响。结果表明:(1)... 详细信息

为研究自然边坡其强度特性随含水率的变化规律。通过设计不同体积含水率(20%,27%,35%,40%,45%)和2种含根量(RAR=0.1%,0.3%)的重塑土进行不固结不排水三轴试验,以研究含水率对土体破坏方式、抗剪强度和初始切线模量的影响。结果表明:(1)试样破坏模式多为剪切变形和剪胀变形,在含水率为20%,27%时,出现明显剪切贯穿面破裂带,其余含水率下表现为剪胀变形;(2)含水率对根土复合体抗剪强度主要体现在黏聚力上,含水率从20%升至45%时,2种含根量的根土复合体黏聚力分别降低67%,72%;含水率低于35%时,可用对数关系表示,随含水率升高,黏聚力明显降低;含水率达到35%以上时,可用线性关系表示,黏聚力下降速度减缓;含根量增加,抗剪强度提高;(3)不同含根量和围压下根土复合体初始切线模量与含水率关系可以用线性关系拟合,含水率从20%升至45%时,2种含根量的根土复合体初始切线模量平均分别降低43%和47%。综合考虑土体弹塑性和植物因素对土体位移或变形的影响,可提高边坡稳定性计算精度。研究结果可为植物边坡以及水土保持植被建设治理提供科学参考,丰富根系固土领域的科学理论。

关键词：根土复合体含水率破坏模式抗剪强度初始切线模量

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森林火灾对浅层含根土力学特性的影响

中国水土保持科学 2023年第3期21卷 34-41页

作者：李克文王云琦祁子寒王太强刘玉芳何相昌北京林业大学水土保持学院、重庆缙云山三峡库区森林生态系统国家定位观测研究站北京100083 北京林业大学水土保持学院、重庆三峡库区森林生态系统教育部野外科学观测研究站北京100083 重庆缙云山国家级自然保护区管理局重庆400700

根系对土体的力学特性有显著影响,可以对土壤侵蚀和浅层滑坡起到作用。森林火灾发生后,对表层土壤产生影响,植物根系的固坡作用明显减弱,然而对灾后根土复合体力学特性的影响及根系腐败研究尚不充分。为揭示火灾对根系固土能力的弱化机... 详细信息

根系对土体的力学特性有显著影响,可以对土壤侵蚀和浅层滑坡起到作用。森林火灾发生后,对表层土壤产生影响,植物根系的固坡作用明显减弱,然而对灾后根土复合体力学特性的影响及根系腐败研究尚不充分。为揭示火灾对根系固土能力的弱化机理,对2022年8月21日发生山火的重庆市缙云山国家级自然保护区开展调查,从不同火烧程度的区域采集土样,采用电子万能试验机测得根系抗拉强度、ZJ型应变控制式直剪仪测定含根土体抗剪强度。结果表明:1)轻度火烧区与未被火烧区的细根数量差异较小,而中等火烧区与重度火烧区明显减少,对直径相同时,针阔混交林和竹林的未火烧区根土复合体的抗剪强度均明显大于火烧区,中度火烧区与重度火烧区下降较为明显;3)火烧等级对土壤黏聚力显著影响,针阔混交林重度火烧区0~10 cm土壤黏聚力较未火烧区域降低86%,竹林重度火烧区20~30 cm下降72%。结果可为研究森林火灾对根土复合体力学特性的影响及其相关机制提供依据,为灾后浅层滑坡等地质灾害易发性评价和防灾减灾提供数据支撑。

关键词：森林火灾根系分布根系生物量土壤力学性质黏聚力

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河岸稳定性动态机理及生态支护方案分析

中国水土保持科学 2023年第3期21卷 156-164页

作者：张兴存程雨萌李通祁子寒何相昌骆丕昭王玉杰王云琦北京林业大学水土保持学院、重庆缙云山三峡库区森林生态系统国家定位观测研究站北京100083 北京林业大学水土保持学院、重庆三峡库区森林生态系统教育部野外科学观测研究站北京100083

为研究降雨联合水位波动条件下的河岸稳定性动态机理,设计合理的生态护坡方案,采用实地勘察、力学试验、数值模拟相结合的方法揭示嘉陵江北碚段边坡稳定性随水位变动的特点及边坡失效机理,并对比传统护坡手段探讨“活木桩护坡”措施中... 详细信息

为研究降雨联合水位波动条件下的河岸稳定性动态机理,设计合理的生态护坡方案,采用实地勘察、力学试验、数值模拟相结合的方法揭示嘉陵江北碚段边坡稳定性随水位变动的特点及边坡失效机理,并对比传统护坡手段探讨“活木桩护坡”措施中的关键技术参数。结果表明:1)河岸滩涂边坡的稳定性随水位升降而波动,在水位消落阶段边坡稳定疾速下降,其原因为边坡外部静水压力随水位消落卸载,边坡内部指向坡外的渗透压力作用导致中坡位发生浅层破坏。在暴雨多发的夏秋季节,当江水位下降速率超过3 m/d应激发河岸滩涂的滑坡灾害预警;2)在活木桩的桩体直径和入桩角度固定的条件下,适当增加入桩长和减少桩间距有助于限制边坡水平位移,河岸滩涂缓坡的桩体配置建议为警戒水位和常水位之间的中上部,桩距2.3 m桩长3.3 m组合,且只有当桩长接近潜在滑动层时才会影响到表层土的稳定性;3)在优化参数配置下的活木桩配置初期,可在水位消落的极端条件下提高稳定系数18.6%,是传统草灌木固坡效果的3.8倍。木桩根系充分生长后可提高边坡稳定系数22.3%,较同配置桩体增加3.7%。

关键词：水位波动流固耦合边坡稳定活木桩稳定系数

根系对浅表层土大孔隙分布特征及饱和渗透性的影响

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水土保持学报 2021年第5期35卷 94-100,107页

作者：祁子寒王云琦王玉杰李通王余靖何相昌北京林业大学水土保持学院重庆三峡库区森林生态系统教育部野外科学观测研究站北京100083 北京林业大学水土保持学院重庆缙云山三峡库区森林生态系统国家定位观测研究站北京100083

根系的存在对土壤大孔隙的产生及渗透特性有着重要影响,为研究浅表层土体中根系生物量与土壤大孔隙特征之间的数值关系,在缙云山针阔混交林中选取杉木单株植物根际土体为研究对象,进行染色示踪试验及根系生物量测量,取样后在室内采用自... 详细信息

根系的存在对土壤大孔隙的产生及渗透特性有着重要影响,为研究浅表层土体中根系生物量与土壤大孔隙特征之间的数值关系,在缙云山针阔混交林中选取杉木单株植物根际土体为研究对象,进行染色示踪试验及根系生物量测量,取样后在室内采用自制定水头装置进行水分穿透试验和渗透试验。结果表明:(1)不同土壤剖面和不同土层深度的土壤染色面积不同,距离树木主干位置越远的剖面染色面积越大,而距离主干位置越近的剖面染色面积越小,且随着土层深度的增加整体上每个剖面上染色面积比均下降;(2)4个剖面整体表现出随土层深度的增加根系数量减少的趋势,根系直径主要集中在0.2~10 mm,且0.2~1 mm径级的根系较多;(3)染色区较未染色区具有更大的稳定出流速率,4个剖面染色区的出流速率分别为未染色区的1.97,1.81,1.77,1.70倍,且随着土层深度的增加大孔隙数量减少,大孔隙的半径分布范围在0.3~1.7 mm;(4)大孔隙度和根系生物量与渗透系数呈正相关关系,大孔隙度决定了渗透系数94.5%的变异,根系生物量决定了渗透系数87.4%的变异。

关键词：土壤大孔隙水分穿透曲线根系生物量渗透特性

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文本到视频生成:研究现状、进展和挑战

电子与信息学报 2024年第5期46卷 1632-1644页

作者：邓梓焌何相腾彭宇新北京大学王选计算机研究所北京100080

文本到视频生成旨在根据用户给定的文本描述生成语义一致、内容真实、时序连贯且符合逻辑的视频。该文首先介绍了文本到视频生成领域的研究现状,详细介绍了3类主流的文本到视频生成方法:基于循环网络与生成对抗网络(GAN)的生成方法,基于... 详细信息

文本到视频生成旨在根据用户给定的文本描述生成语义一致、内容真实、时序连贯且符合逻辑的视频。该文首先介绍了文本到视频生成领域的研究现状,详细介绍了3类主流的文本到视频生成方法:基于循环网络与生成对抗网络(GAN)的生成方法,基于Transformer的生成方法和基于扩散模型的生成方法。这3类生成方法在视频生成任务上各有优劣:基于循环网络与生成对抗网络的生成方法能生成较高分辨率和时长的视频,但难以生成复杂的开放域视频;基于Transformer的生成方法有能力生成复杂的开放域视频,但受限于Transformer模型单向偏置、累计误差等问题,难以生成高保真视频;扩散模型具有很好的泛化性,但受制于推理速度和高昂的内存消耗,难以生成高清的长视频。然后,该文介绍了文本到视频生成领域的评测基准和指标,并分析比较了现有主流方法的性能。最后,展望了未来可能的研究方向。

关键词：文本到视频生成扩散模型生成对抗网络

论侗族古碑刻中蕴含的山地农耕文化及其在乡村振兴实践中的价值

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贵州民族研究 2024年第1期45卷 68-76页

作者：杨军昌何小怡贵州大学历史与民族文化学院贵州贵阳550025 贵州大学经济学院贵州贵阳550025 贵州大学民族文化与区域发展研究中心贵州贵阳550025

农业农村农民问题一直是关系国计民生的根本性问题,千百年来备受国家高度重视,因此下起民间,上达官府均积淀和保留了大量关于农业的各类历史文献,以反映一个泱泱古国农业发展的悠久历史和灿烂文明,世所瞩目。承载山地农耕文化的侗族碑... 详细信息

农业农村农民问题一直是关系国计民生的根本性问题,千百年来备受国家高度重视,因此下起民间,上达官府均积淀和保留了大量关于农业的各类历史文献,以反映一个泱泱古国农业发展的悠久历史和灿烂文明,世所瞩目。承载山地农耕文化的侗族碑刻作为我国农业历史文献大海中的冰山一角和民族民间文献中的特殊类别,保留了相当数量的关于种植业、林业、畜牧业、水利以及生产秩序、乡村公益与治理等方面的史料,体现侗族生态保护、资源利用、耕作技艺、生计知识、公益管护、纠纷调处、人与自然和谐等多方面的山地农耕文化蕴意。它们既是传统农业社会历史资料之一荟萃,也是当代山地农耕文化传承与弘扬的“教材”,因而不仅在区域经济社会史研究中不可或缺,而且之于当今民族地区乡村振兴战略的落地生根也具有直接的资治价值。

关键词：农耕文化侗族碑刻价值分析乡村振兴