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基于降阶模型的中子扩散特征值问题的不确定性分析研究

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原子能科学技术 2023年第8期57卷 1584-1591页

作者：梁鑫源王毅箴郝琛哈尔滨工程大学核安全与仿真技术国防重点学科实验室黑龙江哈尔滨150001 清华大学核能与新能源技术研究院先进反应堆工程与安全教育部重点实验室北京100084

为提高基于抽样统计的堆芯物理不确定性分析效率,将本征正交分解(POD)法与伽辽金(Galerkin)投影法相结合,研究了基于POD-Galerkin方法的降阶模型在堆芯物理不确定性分析中的应用可行性。以二维两群TWIGL基准题为研究对象,在各物质区群... 详细信息

为提高基于抽样统计的堆芯物理不确定性分析效率,将本征正交分解(POD)法与伽辽金(Galerkin)投影法相结合,研究了基于POD-Galerkin方法的降阶模型在堆芯物理不确定性分析中的应用可行性。以二维两群TWIGL基准题为研究对象,在各物质区群常数的有限次扰动下提取堆芯通量分布的关键变化特征,将全阶中子扩散问题在各变化特征上投影以建立降阶中子扩散模型,并以该降阶模型替代全阶模型开展物质区群常数的不确定性分析。结果表明:降阶与全阶模型计算的k eff数学期望偏差接近1 pcm,并且相比于全阶模型不确定性分析所需的计算时间,将降阶模型构造所需的全阶模型计算时间考虑在内,降阶模型的分析时间仅为其11.48%,极大地提高了不确定性分析的效率。基于拉丁超立方抽样和简单随机抽样的降阶与全阶模型计算的k eff数学期望偏差均小于8 pcm,相同样本量下拉丁超立方抽样结果的误差更小。从TWIGL基准题测试结果来看,在POD-Galerkin降阶建模中,相同样本量下,更建议采用拉丁超立方抽样方法。

关键词：降阶模型本征正交分解伽辽金投影不确定性分析

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三峡库区山区传统农业生态系统转型

地理学报 2019年第8期74卷 1605-1621页

作者：梁鑫源李阳兵邵景安刘雁慧冉彩虹重庆师范大学地理与旅游学院重庆401331 三峡库区地表过程与环境遥感重庆市重点实验室重庆401331

三峡库区是集农村、山区、移民区为一体的典型生态脆弱区,研究其传统农业生态系统的变化对于库区的农村发展与乡村振兴具有重要意义。通过"理论分析-实证研究-趋势预测"的研究框架,以草堂溪流域为例,利用2012-2017年的Quick Bird高分遥... 详细信息

三峡库区是集农村、山区、移民区为一体的典型生态脆弱区,研究其传统农业生态系统的变化对于库区的农村发展与乡村振兴具有重要意义。通过"理论分析-实证研究-趋势预测"的研究框架,以草堂溪流域为例,利用2012-2017年的Quick Bird高分遥感影像结合自然资源要素与农户行为从空间尺度上人地关系变化角度出发对三峡库区山区传统农业生态系统的转型及趋势进行解析。研究发现:①利用100 m间隔范围的缓冲环将三峡库区的农业生态系统模式分为高低低、高低高、低高低与低低高4种类型,不同模式分别代表三峡库区不同的农业发展阶段,揭示了库区传统农业生态系统由传统耕作方式向现代农业转型的趋势。②库区的农业生态系统正逐步由传统的耕作区域内粗放利用的纯农生计方式,通过坡耕地撂荒、经果林种植等生态恢复方式,向聚落周边300 m范围内种植结构合理化、物种多样化的集约利用方式转型。③以农户与坡耕地等系统要素为代表的三峡库区传统农业生态系统正在发生转型。其中坡耕地多由生产功能主导向生态与经济功能并重转变,农户生计方式趋于多样化,聚落系统生态活力逐渐增强,且农业生态系统转型的变化范围基本由高海拔山地区域向河谷平坝区迁移。此外,尽管在数据时限方面存在不足,但研究结果对于库区乡村土地利用、山区水土流失治理及农村人居环境改善均有启示意义。

关键词：三峡库区生态脆弱山区传统农业生态系统转型案例研究空间尺度

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重庆市规模农地空间格局及其形成机制研究

重庆市规模农地空间格局及其形成机制研究

作者：梁鑫源重庆师范大学

学位级别：硕士

理解重庆市耕地如何转型及其转型趋势与机理对于“山地-丘陵-平坝”地形地貌复合区域粮食安全保障、生态环境治理、农业可持续发展至关重要。本文通过查阅国内外相关文献结合野外实地调研的农户资料,综合分析山区耕地的变化态势并由此... 详细信息

理解重庆市耕地如何转型及其转型趋势与机理对于“山地-丘陵-平坝”地形地貌复合区域粮食安全保障、生态环境治理、农业可持续发展至关重要。本文通过查阅国内外相关文献结合野外实地调研的农户资料,综合分析山区耕地的变化态势并由此提出“规模农地”的相关概念。与此同时,以山地-丘陵-平坝复合区、三峡库区、中西部结合带的典型代表重庆市为例,基于Google Earth高清影像数据源,利用ArcGIS的空间分析工具、Fragstats的景观格局指数、SPSS的数理统计方法等手段测算重庆市规模农地的空间格局,从农户-乡镇-区域尺度以及典型乡镇对比角度出发,深入探讨规模农地分布与发展的影响机制,以期为重庆市未来的耕地发展方向、农用地整治思路提供科学指导。研究表明:(1)2000-2016年间,重庆市耕地多功能发展由差异化向均衡化趋势转变,由于特色效益农业的发展,导致重庆市的种植结构变化显著,且倾向于规模化与专业化的利用方向。重庆市耕地逐步由以维持生存的粗放式利用向多功能发展的集约高效利用转型,最终产物即为具有多功能属性的规模农地。(2)重庆市规模农地的斑块规模大小依次为经果林>蔬菜>烟叶>药材>茶叶,各规模农地类型均有显著的集聚性且形状较为复杂,仍处于发展阶段,同时所有类型的规模农地集聚区多趋向分布在三峡工程覆盖区县及渝东南地区。此外,地形、岩性及土壤类型是影响规模农地景观格局的关键因素。(3)不同类型规模农地的分布规律存在异同性,经果林与茶叶多分布在长江沿岸地区,蔬菜覆盖范围较广,烟叶和药材数量最少故覆盖范围最小。规模农地集中分布在高程700m、坡度35°的区域内,分布比例与距水系、省道、县道的距离远近呈反比。规模农地分布的影响因素在农户、乡镇、区域水平上呈现差异性;但整体而言,各尺度下的主导因素作用力是相辅相成的。(4)规模农地的增长转移源基本来自耕地,其次为少量的林-灌-草地;规模农地的发展可根据各乡镇的社会经济发展状况与自然资源本底条件总结为不同模式。以耕-果转换过程为代表的规模农地,是在农户需求的经济效益与政府支持的生态政策共同作用的基础上,以森林转型过程和集约化农业阶段相结合而形成的多功能农业用地,其实质即为耕地功能转型。(5)规模农地的分布格局是典型区域农业利用规模化与专业化的空间表征,是特色效益农业发展与区域种植结构转变的产业代表,且规模农地的建设方向是以经济-生态双重效益为目标,山地-丘陵-平坝复合区耕地利用转型、农户生计方式转型、乡村转型等多重背景下的特色农业成果。

关键词：耕地功能转型规模农地空间格局形成机制重庆市

三峡库区“耕—果”转换时空变化特征及其启示——以草堂溪流域为例

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自然资源学报 2019年第2期34卷 385-399页

作者：梁鑫源李阳兵重庆师范大学地理与旅游学院重庆401331 三峡库区地表过程与环境遥感重庆市重点实验室重庆401331

三峡库区坡耕地如何实现功能转型,及其转型过程的作用机制对库区未来的粮食安全、生态安全等问题意义重大。本文利用0.51 m高清遥感影像数据,以草堂溪流域为研究区,结合野外实地考察,通过分析坡耕地向经果林的农地用途转换过程来揭示三... 详细信息

三峡库区坡耕地如何实现功能转型,及其转型过程的作用机制对库区未来的粮食安全、生态安全等问题意义重大。本文利用0.51 m高清遥感影像数据,以草堂溪流域为研究区,结合野外实地考察,通过分析坡耕地向经果林的农地用途转换过程来揭示三峡库区坡耕地功能转型的内在机制。研究表明:(1)草堂溪流域的耕—果转换重心在2012年后,以高程800 m为拐点由西南部低海拔平坝地区向东北部高海拔、坡耕地覆盖地区转移,变化发生点均在坡度15°～30°范围内;(2)研究区耕—果转换的集聚特征一般发生在8.5 km左右的特征尺度上,且空间分布随时间推移愈发均匀;(3)耕—果转换现象与人为活动关系密切,多发生在河流、道路及农村居民点附近;(4)耕—果转换可在微观与宏观尺度上总结为六种变化模式,受社会经济与自然因素驱动,库区耕—果转换的本质为坡耕地功能转型,且转型重点倾向于经济效益与生态效益的共赢。

关键词：三峡库区耕—果转换时空变化特征草堂溪坡耕地功能转型

多情景粮食安全底线约束下的中国耕地保护弹性空间

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地理学报 2022年第3期77卷 697-713页

作者：梁鑫源金晓斌孙瑞韩博任婕周寅康南京大学地理与海洋科学学院南京210023 自然资源部海岸带开发与保护重点实验室南京210023 南京大学自然资源研究院南京210023

科学解析中国耕地数量保多少与如何保等问题对保障国家粮食安全与资源环境可持续发展具有重要意义。面向共享社会经济路径(SSPs)的多情景粮食安全底线约束,本文试图利用耕地保有量、人口预测、粮食需求估算、单产提升潜力衰减等模型方法... 详细信息

科学解析中国耕地数量保多少与如何保等问题对保障国家粮食安全与资源环境可持续发展具有重要意义。面向共享社会经济路径(SSPs)的多情景粮食安全底线约束,本文试图利用耕地保有量、人口预测、粮食需求估算、单产提升潜力衰减等模型方法,依据产能特征—健康状态—耕作条件—利用水平的多维度耕地保护紧迫性评估框架,通过耦合时间序列的数量边界控制与空间尺度的区域规则约束刻画出中国的耕地保护弹性空间。在满足个人基本营养安全与作物单产条件干扰变量恒定的假设前提下,研究发现:(1)中国多情景耕地保有量在2020—2100年间呈下降态势,现有耕地数量足以维持长期的粮食安全,但短期内则仅勉强达到理论粮食安全的临界区间1.40×10^(8)~1.59×10^(8)hm^(2)。(2)不同维度耕地保护紧迫性在九大农业区划内呈现差异化分布特征,自然条件优越且适宜耕作的黄淮海平原区与长江中下游地区是综合紧迫性高值地块集聚区域。(3)可持续情景与区域冲突情景分别代表粮食安全底线约束下的最小与最大耕地保有量情景,在当前国际形势下,中国应保证短期(2035年内)可休耕量不高于9.29%。(4)基于时空耦合划定的耕地保护弹性空间可分为优先保护、严格管控、休养生息、战略储备、整治修复和特殊保护6类,不同空间的耕地保护弹性强度、目标与任务各有侧重。整体而言,耕地保护弹性空间的划定思路有助于农业结构调整、休耕政策完善等耕地空间规划体系构建,对中国耕地保护制度转型具有借鉴价值。

关键词：粮食安全多情景复合中国耕地保护弹性空间时空耦合

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三峡库区典型流域聚落变迁的土地利用效应

生态学报 2020年第12期40卷 3879-3890页

作者：冉彩虹李阳兵梁鑫源重庆师范大学地理与旅游学院重庆401331 三峡库区地表过程与环境遥感重庆市重点实验室重庆401331 南京大学地理与海洋科学学院南京210023

三峡库区是典型的移民区和生态敏感区,探究其由于聚落变迁所引发的土地利用转移效应对于区域社会经济发展和生态恢复具有重要意义。以库区腹地草堂溪流域为研究对象,基于2000—2018年GOOGLE EARTH高分影像,结合当地自然地理环境和社会... 详细信息

三峡库区是典型的移民区和生态敏感区,探究其由于聚落变迁所引发的土地利用转移效应对于区域社会经济发展和生态恢复具有重要意义。以库区腹地草堂溪流域为研究对象,基于2000—2018年GOOGLE EARTH高分影像,结合当地自然地理环境和社会经济发展从微观尺度对山区聚落变迁的土地利用效应进行剖析。研究表明:(1)扩张型聚落周边以耕地转为果园为主;衰退型聚落周边土地利用转型主要表现为耕地向果园、有林地转变;自然增长型聚落周边以耕地和灌木林地向有林地,果园转化;消没型聚落周边以耕地,果园转为林草地,撂荒地为主,经济和生态效益均有所提高;且除消没型聚落外,另外3种聚落类型周边土地利用功能逐渐向生产生态功能转变,消没型周边土地利用功能逐渐侧重于生态功能。(2)2000—2010年,聚落变迁劳动力转移是聚落周边用地类型变化的根本因素,政府政策是是造成土地利用转型的直接因素;2010—2018年社会经济发展是土地利用转型的直接驱动因素,而农户生计需求是引发用地类型变化的根本驱动力;(3)聚落的变迁,不仅驱动了土地利用转型而且促使流域内经营主体由农户个体经营向政府、企业为主的经营主体转变。研究结果对于库区生态建设,农户经济发展以及改善人居环境等方面具有一定的积级作用。

关键词：聚落变迁土地利用转型经营主体草堂溪流域

空间关联视角下江苏省土地利用冲突与碳排放的互馈机制

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西部人居环境学刊 2024年第1期39卷 104-108页

作者：杜敏梁鑫源速度科技股份有限公司南京大学地理与海洋科学学院自然资源部海岸带开发与保护重点实验室

明晰区域土地利用结构变化对人为碳排放的影响有助于制定国土空间低碳优化策略。以江苏省为案例研究区,基于1997—2017年长时期土地利用数据与人为活动碳排放量进行空间关联性分析,运用双变量自相关、耦合协调度模型探讨土地利用冲突与... 详细信息

明晰区域土地利用结构变化对人为碳排放的影响有助于制定国土空间低碳优化策略。以江苏省为案例研究区,基于1997—2017年长时期土地利用数据与人为活动碳排放量进行空间关联性分析,运用双变量自相关、耦合协调度模型探讨土地利用冲突与人为碳排放的时空格局及其互馈机制。结果表明:(1)受到建设用地增量与地方政策贡献驱动,江苏省碳排放强度以2011年为节点先升后趋于平缓。(2)土地利用冲突与人为碳排放时空演变格局具有负向空间重叠特征,经济发展增速较快的地区相对经济发达地区存在更多潜在的国土空间管理冲突和更少的碳排放增量。(3)江苏省全域土地利用冲突与碳排放关系处于低耦合与拮抗时期,60%以上的区县单元内长期维持着稳定的权衡关系。

关键词：空间关联土地利用冲突人为碳排放互馈机制江苏省

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基于冲突—适配视角的土地利用可持续性评价

地理学报 2021年第7期76卷 1763-1777页

作者：韩博金晓斌孙瑞李寒冰梁鑫源周寅康南京大学地理与海洋科学学院南京210023 自然资源部海岸带开发与保护重点实验室南京210023 江苏省土地开发整理技术工程中心南京210023

土地利用可持续性评价是土地系统科学与可持续发展交叉学科研究中一个重要内容,对识别区域土地利用与管理问题,制定可持续土地管理决策具有重要意义。本文从土地利用可持续内涵解析出发,提出了一种基于土地系统冲突与适配视角、适用于... 详细信息

土地利用可持续性评价是土地系统科学与可持续发展交叉学科研究中一个重要内容,对识别区域土地利用与管理问题,制定可持续土地管理决策具有重要意义。本文从土地利用可持续内涵解析出发,提出了一种基于土地系统冲突与适配视角、适用于不同区域与时段的土地利用可持续评价框架,并以2000—2015年长三角地区为例进行实证分析。结果显示:①基于土地系统外部发展施压及土地系统内部支撑角度,可以构建由“资源子系统冲突”“功能子系统冲突”“承载子系统冲突”“资源—功能适配性”“功能—承载适配性”组成的土地系统结构。并基于静力学平衡方程,通过计算结构支撑性与平衡性得到土地利用可持续性;②长三角地区各项土地冲突适配指标中,土地系统功能冲突改善程度最高,但土地功能与承载适配程度最低。各项冲突适配指标具有显著的城乡、纬度、海陆空间分异特征;③长三角地区包含17种土地系统构型,呈现最稳定与最不稳定构型两极分布多、中间构型数量少的特征。长三角地区土地利用可持续性结果范围是0.20~1.58,其中浙江>安徽>长三角地区均值>江苏>上海,浙江诸暨市、安吉县等实施绿色发展战略地区显著高于江苏连云港市、如东县等实施传统经济主导型发展战略地区。本文可以为分析区域土地系统可持续性、设置土地可持续发展规划目标、探索土地系统转型方向提供思路与方法借鉴。

关键词：土地利用可持续性评价框架土地系统长三角

基于改进CoMOLA模型的镇域土地利用优化

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农业工程学报 2020年第12期36卷 257-267,F0004页

作者：张孟真金晓斌韩博梁鑫源周寅康南京大学地理与海洋科学学院南京210023 自然资源部海岸带开发与保护重点实验室南京210023 江苏省土地开发整理技术工程中心南京210023

全域土地综合整治是实施乡村振兴战略的重要抓手,也是提升农村土地整治效果的有效途径。为探索服务全域整治目标的土地利用优化配置方法,借助非优势排序遗传算法在进化模拟、全局搜索等多目标决策优化中的优势,从转型条件、面积约束、... 详细信息

全域土地综合整治是实施乡村振兴战略的重要抓手,也是提升农村土地整治效果的有效途径。为探索服务全域整治目标的土地利用优化配置方法,借助非优势排序遗传算法在进化模拟、全局搜索等多目标决策优化中的优势,从转型条件、面积约束、效益测算等方面构建约束多目标土地利用优化配置模型(Constrained Multi-objective Optimization of Land-use Allocation,CoMOLA),同时借鉴首位度理论改进模型并选取典型研究区进行案例分析。通过设置经济优先、生态优先及生产优先3种不同发展情景优化土地利用土地管理配置,利用中间结果识别未来发展可能的冲突,为规划制定提供依据。研究结果表明:1)经济优先情景下,研究区2030年经济效益较基期年(2018年)增长了12.33%,生态效益和生产产量分别减少了11.41%和3.73%;生态优先和生产优先情景下,生态效益和生产产量分别提高了51.68%、11.63%;2)土地利用数量结构与空间结构在3种情景中均存在一定的极化趋势,绝对冲突地块面积分别为1.98%、3.12%和1.71%。需结合发展目标等多重因素,参考冲突识别结果,因地制宜制定发展方案。综合而言,运用改进约束多目标土地利用优化配置模型进行研究,能同时满足土地利用的时空特征,得到较为客观的土地利用土地管理优化方案,且其中间结果可作为地类发展冲突识别依据,可为多目标优化问题提供新的方法借鉴。

关键词：土地利用模型优化全域整治冲突识别 CoMOLA