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汾河流域土地资源时空演变及多目标优化模拟研究

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汾河流域土地资源时空演变及多目标优化模拟研究

作者：张恩月太原师范学院

学位级别：硕士

土地利用/覆被变化(Land Use/Land Cover Change,LUCC)是人类社会与自然界长时间的相互作用、相互影响下的结果,对全球环境变化具有关键性作用,对流域土地利用变化过程与规律进行探索与认识有助于掌握今后的土地利用发展趋势;通过土地... 详细信息

土地利用/覆被变化(Land Use/Land Cover Change,LUCC)是人类社会与自然界长时间的相互作用、相互影响下的结果,对全球环境变化具有关键性作用,对流域土地利用变化过程与规律进行探索与认识有助于掌握今后的土地利用发展趋势;通过土地利用模拟预测研究,可以提前得出未来流域土地利用的空间布局情况;优化未来土地利用结构可以提高土地资源的利用效率,为流域土地资源的合理利用及可持续发展提供参考。基于此,本文以中国北方矿业主导型流域——汾河流域为研究区,基于2000年、2005年、2010年、2015年、2020年五年基准期研究区的空间矢量数据、社会经济数据、生态环境监测数据等,采用土地利用多模型测度法、FLUS模型、MCR模型分析研究区2000—2020年土地利用变化规律,多情景模拟预测2030年土地利用数量结构和空间格局,并对其土地利用结构进行优化配置,提出针对性空间优化配置方案。结果表明:(1)2000—2020年,汾河流域耕地、草地面积线性下降;建设用地、林地面积线性增长;水域、未利用土地面积多年基本持平。水域和建设用地的土地利用变化幅度最大,林地的变化幅度最小。(2)2000—2020年,土地利用空间格局呈现建设用地、耕地、草地、林地逐次嵌套的分布特征,盆地核心区变化显著,边缘区变化较小。流域盆地核心区变化显著,边缘区变化较小。空间上,耕地、建设用地主要分布流域中下游盆地,而林地、草地等则集中分布流域边缘的山地丘陵。(3)2030年4种模拟情景下,流域主要土地利用地类保持稳定,仍以耕地、林地、草地为主。空间格局呈现建设用地、耕地集中分布于流域盆地核心区,草地、林地集中分布于流域边缘区的分异特征。(4)将汾河流域土地利用功能分为生态适宜区和城镇适宜区,生态适宜区包括禁止开发区面积2491.76km,限制开发区6445.99km;城镇适宜区包括重点开发区16325km,优化开发区14477km。(5)2030年,各情景土地利用优化分区除禁止开发区用地结构相对合理外,其他分区均存在不同程度的土地利用结构问题,限制开发区仍需适当压缩该区耕地及建设用地比例,重点及优化开发区应考虑适当开发宜耕草地,促进流域土地利用生产、生活、生态功能协调发展,实现土地资源高效集约利用。

关键词：土地利用变化 FLUS—MCR模型预测模拟优化配置汾河流域

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汾河流域土地利用变化及生态环境效应

干旱区研究 2022年第3期39卷 968-977页

作者：苏迎庆张恩月刘源刘庚林菲太原师范学院汾河流域科学发展研究中心山西晋中030619 太原师范学院地理科学学院山西晋中030619 山西农业大学资源环境学院山西晋中030800

选取汾河流域为研究区,采用土地利用动态度、地学信息图谱、生态价值指数和植被覆盖度综合分析研究区2000年、2005年、2010年、2015年及2018年土地利用变化及生态环境影响效应问题。结果表明:(1)2000—2018年,流域建设用地、林地呈现增... 详细信息

选取汾河流域为研究区,采用土地利用动态度、地学信息图谱、生态价值指数和植被覆盖度综合分析研究区2000年、2005年、2010年、2015年及2018年土地利用变化及生态环境影响效应问题。结果表明:(1)2000—2018年,流域建设用地、林地呈现增长趋势,增长面积分别为1350.90 km^(2)、85.50 km^(2),增长率分别为92.83%、0.96%;耕地、草地出现小幅下降趋势,缩减面积分别为729 km^(2)、674.10 km^(2),缩减率分别为-5.02%、-7.63%;水域及未利用土地维持多年平均水平,平均面积为297 km^(2)、7.92 km^(2)。空间格局呈现建设用地、耕地集中于流域核心区,草地、林地集中于边缘区的分异特征。(2)各时序综合土地利用动态度、土地转移图谱、土地利用涨落势变化近似,显著变化区主要位于流域盆地及其与山地过渡区,多年综合土地利用动态度为4.34%,单一土地利用动态度及土地利用涨势幅度最高的是建设用地及林地。(3)基于不同的主导土地利用类型影响,生态价值指数时序演变呈现“下降-增长-下降”的波浪状曲线特征;植被覆盖度经历“增长-下降-增长”的演变特征;空间格局上与土地利用变化区域呈现空间斑块重叠。地形结构、用地标准、社会经济及环保政策等因子驱动下,未来流域土地利用变化或将加大,对生态环境的胁迫增强。

关键词：土地利用/覆被变化生态环境效应时空格局汾河流域山西

燃煤工业区不同土地利用类型土壤汞含量污染评价

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环境科学 2022年第7期43卷 3781-3788页

作者：李强姚万程赵龙张朝张恩月苏迎庆刘庚太原师范学院地理科学学院晋中030619 太原师范学院汾河流域科学发展研究中心晋中030619 中国环境科学研究院环境基准与风险评估国家重点实验室北京100012 生态环境部土壤与农业农村生态环境监管技术中心北京100012

为揭示黄土高原燃煤工业区不同土地利用方式下土壤Hg污染特征及空间变异程度,以山西省忻州市西部7县为研究区域,采用地累积指数、潜在生态风险指数、健康风险模型和地理探测器等对该区域不同土地利用类型中的Hg含量进行污染及健康风险评... 详细信息

为揭示黄土高原燃煤工业区不同土地利用方式下土壤Hg污染特征及空间变异程度,以山西省忻州市西部7县为研究区域,采用地累积指数、潜在生态风险指数、健康风险模型和地理探测器等对该区域不同土地利用类型中的Hg含量进行污染及健康风险评价.结果表明,耕地、草地、林地和居住用地中ω(Hg)均值分别为0.48、0.34、0.58和0.52mg·kg^(-1),耕地、草地、林地和居住用地中Hg平均值分别为背景值的16、11.33、19.33和17.33倍,变异系数大小为:居住用地>耕地>草地>林地.地累积指数与潜在生态风险指数评价结果表明,研究区整体受Hg污染生态风险程度较为严重,局部区域存在极强污染.健康风险评价结果表明研究区Hg对儿童和成人均不存在非致癌健康风险.因子探测结果表明耕地Hg的空间变异性主要受工农业生产影响,草地Hg主要受土壤有机质和pH值影响,林地Hg主要受土壤盐分的影响,居住用地Hg主要受土壤盐分和有机质的影响.Hg含量空间分布格局总体上表现为中部向南北两侧递增趋势,污染严重区域主要受煤炭开采及工业生产等人类扰动因素影响.

关键词：燃煤工业区土壤污染评价空间变异汞污染环境风险

基于情景模拟的流域低碳土地利用格局优化研究——以汾河流域为例

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干旱区研究 2023年第2期40卷 203-212页

作者：张恩月郑君焱苏迎庆张蕾张鹏飞刘庚太原师范学院地理科学学院山西晋中030619 中晋环境科技有限公司山西太原030000 西北师范大学地理与环境科学学院甘肃兰州730070 太原师范学院经济与管理学院山西晋中030619

开展土地利用优化配置,旨在促进区域土地资源科学利用及实现碳减排目标。本文以汾河流域为研究区,基于2015年、2020年土地利用及阻力因子数据,采用FLUS-MCR模型、碳收支系数法,验证模型精度下,设置2030年低碳发展优先、经济发展优先、... 详细信息

开展土地利用优化配置,旨在促进区域土地资源科学利用及实现碳减排目标。本文以汾河流域为研究区,基于2015年、2020年土地利用及阻力因子数据,采用FLUS-MCR模型、碳收支系数法,验证模型精度下,设置2030年低碳发展优先、经济发展优先、耕地保护优先、生态保护优先及自然发展5种模拟情景,对比未来不同情景下土地利用类型的布局特征,并提出优化布局方案。结果表明:(1)2020年汾河流域禁止、限制、重点及优化开发区4类土地利用功能分区面积分别为:2491.76 km^(2)、6445.99 km^(2)、16325 km^(2)、14477 km^(2);流域净碳排放量为2002.46×10^(4)t,禁止开发区为流域碳汇区,碳吸收总量为0.76×10^(4)t,其余三区为碳源区,碳排放总量为2003.22×10^(4)t。(2)2030年各情景土地利用碳收支情况由高到低为:低碳发展优先、生态保护优先、耕地保护优先、自然发展、经济发展优先。(3)2030年,不同情景下除禁止开发区用地结构相对合理,限制开发区仍需适当压缩该区耕地及建设用地比例;重点及优化开发区应考虑适当开发宜耕草地,促进流域土地利用生产、生活、生态功能协调发展,实现低碳土地利用目标。

关键词：低碳土地利用优化配置 FLUS-MCR模型碳收支系数汾河流域山西

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汾河流域水土资源耦合协调格局及驱动因素

中国沙漠 2023年第3期43卷 169-177页

作者：张恩月苏迎庆张云枫李育桢李可璇刘庚太原师范学院地理科学学院山西晋中030619 西北师范大学地理与环境科学学院甘肃兰州730070 中国科学院西北生态环境资源研究院内陆河流域生态水文重点实验室/甘肃省祁连山生态环境研究中心甘肃兰州730000

开展区域水土资源耦合协调研究,旨在促进区域社会经济发展与水土资源的可持续利用。选取汾河流域为研究区,基于2006、2013、2018年多源遥感监测数据、社会经济统计数据及再分析产品数据,构建了水土资源耦合协调评价指标体系,并采用耦合... 详细信息

开展区域水土资源耦合协调研究,旨在促进区域社会经济发展与水土资源的可持续利用。选取汾河流域为研究区,基于2006、2013、2018年多源遥感监测数据、社会经济统计数据及再分析产品数据,构建了水土资源耦合协调评价指标体系,并采用耦合协调度模型、空间自相关模型及地理探测器对研究区2006—2018年水土资源耦合协调度进行测度,并识别其主导影响因子。结果表明:(1)2006、2013、2018年流域水土资源耦合协调度以低度协调与中度协调为主,整体为[0.10,0.50]。空间上,高值区主要位于流域中上游区域,低值区集中于中下游区域,且具有明显的时间异质性。多年演变趋势为向上开口的抛物线。(2)研究期流域水土资源耦合协调Moran's I值分别为0.274、0.266、0.195,总体经历高—高—低的下降过程,全局相关性水平下降,空间集聚效应降低,区域差异减小。局部自相关主要显示为高-高(H-H)和低-低(L-L)两类。(3)影响汾河流域水土资源耦合协调度空间分异的主导因子依次为年降水量、生活用水量占比、产水模数、人均建设用地面积等,其中,年降水量与产水模数影响因子间的交互作用最强。未来应该加强流域水土资源的合理配置,优化土地利用结构,协调统筹流域上中下游、大中小城镇之间的水土资源分配及用量,积极促进区域跨流域调水及土地资源的修复整治。

关键词：水土资源耦合协调度空间自相关地理探测器汾河流域

某钢铁工业区及其周边土壤中多环芳烃污染特征、源解析及风险评价

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环境污染与防治 2022年第5期44卷 625-630,638页

作者：姚万程苏迎庆张恩月李强刘庚太原师范学院地理科学学院山西晋中030619 太原师范学院汾河流域科学发展研究中心山西晋中030619

以山西省某大型钢铁厂及其周边土壤为研究对象,对表层土壤中多环芳烃(PAHs)含量特征、污染来源及风险程度进行分析和评价。结果表明:(1)表层土壤中16种PAHs单体均有检出,总质量浓度为65.82~10514.04 ng/g,均值为2152.31 ng/g;PAHs组成... 详细信息

以山西省某大型钢铁厂及其周边土壤为研究对象,对表层土壤中多环芳烃(PAHs)含量特征、污染来源及风险程度进行分析和评价。结果表明:(1)表层土壤中16种PAHs单体均有检出,总质量浓度为65.82~10514.04 ng/g,均值为2152.31 ng/g;PAHs组成以低环PAHs为主,高环PAHs次之;污染处于中等水平;污染严重的采样点主要分布在工业生产频繁、交通运输繁忙和废水、废气集中排放的区域。(2)表层土壤中PAHs主要来源于煤燃烧源,同时存在石油源和汽车尾气污染,3者对该区域PAHs的平均贡献率分别为55.8%、12.0%、32.2%。(3)研究区土壤中低环PAHs具有较高的潜在生态风险,成人与儿童均存在潜在的致癌风险。

关键词：钢铁工业区多环芳烃源解析风险评价

小农户农业生产技术效率的社会互动效应——基于甘肃省203个农户的调查

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中国农业资源与区划 2024年第6期45卷 180-189页

作者：庞海月张恩齐陈前恒中国农业大学经济管理学院北京100083 南京大学地理与海洋科学学院江苏南京210023

[目的]提升小农户农业生产技术效率是发展现代农业的关键,探究“差序格局”下农业生产技术效率的社会互动效应对于促进小农户与现代农业有机衔接具有重要现实意义。[方法]文章基于2010—2016年一个西北村庄203个农户的微观调研面板数据... 详细信息

[目的]提升小农户农业生产技术效率是发展现代农业的关键,探究“差序格局”下农业生产技术效率的社会互动效应对于促进小农户与现代农业有机衔接具有重要现实意义。[方法]文章基于2010—2016年一个西北村庄203个农户的微观调研面板数据,利用村庄内的礼物往来情况构建空间权重矩阵,使用空间自回归模型(SAR)实证研究小农户农业生产技术效率的社会互动效应。[结果](1)小农户农业生产技术效率存在显著的正向社会互动效应,若某农户的农业生产技术效率提高1个单位,社会网络中与其有关系往来的农户的农业生产技术效率将提高0.154个单位;(2)农户间农业生产技术效率的社会互动效应在2010—2016年随着时间推移而减弱;(3)家庭成员的平均健康水平、家庭收入和家庭外出务工人数对农业生产技术效率具有显著正向影响,户主年龄和家中学生数量对农业生产技术效率具有显著负向影响。[结论]优先引导部分农户接受技术培训,并通过社会互动大面积推广技术,有效提高农户的农业生产技术效率,同时,推进教育、培训和健康等人力资本投资以促进农业生产技术效率,重点引导户主年龄大和收入低的农户提高农业生产技术效率。

关键词：小农户农业生产技术效率社会网络社会互动空间计量模型

基于区块链的芝麻油防伪溯源系统的设计与实现

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食品科学 2024年第8期45卷 13-18页

作者：徐金胜张恩河南师范大学计算机与信息工程学院河南新乡453007 智慧商务与物联网技术河南省工程实验室河南新乡453007

芝麻油作为日常饮食中不可或缺的食用油之一,其质量和安全性受到了广泛关注。然而,芝麻油掺假问题日益严重,这使得保障芝麻油的质量安全成为了一个急需解决的问题,所以建立芝麻油防伪溯源对保障质量安全十分重要。本实验设计研发了一套... 详细信息

芝麻油作为日常饮食中不可或缺的食用油之一,其质量和安全性受到了广泛关注。然而,芝麻油掺假问题日益严重,这使得保障芝麻油的质量安全成为了一个急需解决的问题,所以建立芝麻油防伪溯源对保障质量安全十分重要。本实验设计研发了一套基于区块链技术的芝麻油防伪溯源系统,提出了“区块链缓存”的双存储设计,即链下存储并缓存溯源信息,链上同步存储溯源信息的哈希值;此外还设计了链码直连状态数据库的查询方案,解决了区块链网络数据存储压力大、查询效率低的问题。通过分析与验证,消费者利用微信扫码通过小程序能够快速方便地查验芝麻油真伪,有效解决了芝麻油溯源链不同环节之间在数据安全和溯源信息真实性上的问题,在实践中也取得了较好的应用效果。

关键词：区块链芝麻油防伪溯源系统质量安全

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建筑用生物质基纤维素保温气凝胶研究进展

复合材料学报 2024年第1期41卷 108-120页

作者：韩申杰张恩浩卢芸中国林业科学研究院木材工业研究所北京100091 盐城工学院产业技术研究院盐城224000 青岛大学环境科学与工程学院青岛266071

建筑保温可以有效降低建筑材料的热损失,对于保持建筑内部的舒适度起着重要的作用。提高建筑材料的保温性能至关重要,特别是通过减少加热-冷却的热量损失来实现节能。因此,研究具有优良保温性能的建筑材料已成为当前保温领域研究的重点... 详细信息

建筑保温可以有效降低建筑材料的热损失,对于保持建筑内部的舒适度起着重要的作用。提高建筑材料的保温性能至关重要,特别是通过减少加热-冷却的热量损失来实现节能。因此,研究具有优良保温性能的建筑材料已成为当前保温领域研究的重点之一。与传统的保温建筑材料相比,生物质基纤维素保温气凝胶具有低导热系数、高比表面积、可再生性、成本效益和环境友好型等优越的物理和化学特性,是未来建筑节能技术的理想新型建筑材料。本文综述了近年来生物质基纤维素保温气凝胶的制备技术、研究现状、存在的问题及在建筑材料(屋顶、内外墙和玻璃等)中的应用。最后,简要讨论了生物质基纤维素气凝胶在保温材料应用中面临的挑战,并对其未来的发展方向进行了展望。

关键词：建筑材料生物质纤维素气凝胶保温材料研究进展