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半干旱草原露天矿区生态累积效应:评估模型与应用

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煤炭学报 2024年第7期49卷 3199-3215页

作者：梁佳欣李晶殷守强任河蒋斋中国矿业大学(北京)地球科学与测绘工程学院北京100083

为揭示半干旱草原露天矿区生态环境质量状况,分离矿区人类活动生态累积效应并识别其演变态势,在厘清矿区生态累积效应概念的基础上,构建适用于半干旱草原的露天矿区生态环境质量评估指数(Surface Mining Areas Eco-environmental Evalua... 详细信息

为揭示半干旱草原露天矿区生态环境质量状况,分离矿区人类活动生态累积效应并识别其演变态势,在厘清矿区生态累积效应概念的基础上,构建适用于半干旱草原的露天矿区生态环境质量评估指数(Surface Mining Areas Eco-environmental Evaluation Index,SMAEEI)以及矿区生态累积效应定量评估模型。选取内蒙古胜利矿区为研究区,量化分析1986—2020年区域生态环境质量和生态累积效应的时空分布规律,以及主要人类活动的生态累积效应差异。结果表明:①SMAEEI适用于半干旱草原露天矿区,能客观呈现各地类生态环境质量高低顺序。35 a间研究区生态环境质量呈极显著下降趋势,且其空间差异显著减弱。露天矿场、城镇扩张区、锡林河湿地及北侧草地生态环境质量出现极显著、显著的退化趋势。②半干旱草原露天矿区生态累积效应定量评估模型能剔除气候因素对生态系统的耦合影响,分离并量化人类活动对矿区生态系统的累积效应,揭示累积的方向、程度和空间范围。35 a间研究区生态服务价值累积量(Change of Ecosystem Service Value Cumulant,COESVC)共减少1186157.03万元,出现负向生态累积效应,生态系统服务功能下降。高度、中度负向累积区集中在湿地和草地退化区、城镇区、露天矿场。③露天开采、城镇建设造成的单位面积负向生态累积效应最明显,前者在单位时间内带来的负向累积变化最剧烈,后者负向累积效应的局部影响程度和偏离度最大;放牧活动引起的负向生态累积效应影响范围最广、总量最大,但局部影响程度最小,生态系统服务功能较其余人类活动更稳定。研究成果可将矿区人类活动引起的生态环境实物量变动转化为价值量描述,为采用货币形式测算矿区生产生活行为的环境损害成本提供可行方法。

关键词：生态累积效应半干旱草原露天矿区生态环境质量评估指数生态服务价值内蒙古胜利矿区

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中国资源型城市GDP时空特征及聚类分析

统计与决策 2023年第24期39卷 108-112页

作者：韩张骞李晶殷守强苏怡婷中国矿业大学(北京)地球科学与测绘工程学院北京100083

为探讨资源型城市经济发展水平时空异质性,文章使用2004—2019年国内生产总值(GDP)统计数据,采用马尔科夫链、空间自相关和热点分析、时序数据聚类分析等方法,分析中国115个资源型城市GDP的空间格局特征、时序演变、空间集聚和时序轨迹... 详细信息

为探讨资源型城市经济发展水平时空异质性,文章使用2004—2019年国内生产总值(GDP)统计数据,采用马尔科夫链、空间自相关和热点分析、时序数据聚类分析等方法,分析中国115个资源型城市GDP的空间格局特征、时序演变、空间集聚和时序轨迹类型特征。结果显示:(1)中国资源型城市GDP整体呈现“东部和中部高、西部和东北低”的空间分布特征,且高水平和低水平之间相对差异呈缩减趋势。(2)GDP的时序演变呈现向中等和中低水平类型转移的趋同趋势,空间上GDP发展水平表现出集聚特点,热点区一直集中在东中部地区,冷点区由西部向东北地区转移。(3)通过资源型城市GDP时序轨迹聚类发现,“稳定上升且增长率高”的类型主要位于我国东中部地区,“稳定上升但增长率低”或波动增长的类型在西部地区比较普遍,“上升—下降—平稳”的类型主要在东北地区。

关键词：资源型城市 GDP 时空特征空间相关性时序轨迹分类

基于空间聚类分层抽样的黄骅市县域耕地质量等别监测样点布设

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资源科学 2019年第2期41卷 257-267页

作者：杨江燕殷守强张利门明新陈影河北农业大学国土资源学院保定071000 中国矿业大学地球科学与测绘工程学院北京100083

耕地质量监测是当前国家及时掌握耕地质量和产能变化的重要工作手段。合理布设耕地质量监测样点可以大幅提高耕地质量监测的效率。以河北省黄骅市县域耕地为研究对象,以耕地的质量属性和空间位置属性为耕地质量等别监测区的划定依据,采... 详细信息

耕地质量监测是当前国家及时掌握耕地质量和产能变化的重要工作手段。合理布设耕地质量监测样点可以大幅提高耕地质量监测的效率。以河北省黄骅市县域耕地为研究对象,以耕地的质量属性和空间位置属性为耕地质量等别监测区的划定依据,采用空间聚类法生成20种备选监测区方案,通过综合比较方差、抽样误差、抽样效率和抽样弹性系数,选出初始监测区方案,并在此基础上局部优化,最终生成耕地质量等别监测区方案,最后以耕地质量等别监测区为分层依据,运用分层抽样法布设了耕地质量等别监测样点。研究表明:(1)在抽样误差为1%的要求下,分区数为65的备选耕地质量等别监测区方案的综合样本容量为77,抽样效率相对较高,被选定为初始监测区方案;(2)随着耕地质量等别监测区数目从5增加到100,相同监测区内耕地单元之间在空间位置和耕地质量等别上的差异程度由快速减少到趋于平稳;(3)在布设相同数量的监测样点时,本文提出的基于空间聚类分层抽样的样点布设方法在表土质地、剖面构型、盐渍化、有机质含量、排水条件、灌溉条件和国家耕地质量自然等指数等因素方面的抽样误差分别为0.37、1.02、1.39、0.91、0.31、1.53和1.27,均明显低于传统的等别分层抽样、简单随机抽样、网格分层抽样,具有较高的抽样效率。研究成果可为耕地质量等别监测样点布设相关工作和研究提供有效指导。

关键词：耕地质量等别监测样点布设抽样误差抽样效率空间聚类分层抽样黄骅市

草原型露天煤矿区土壤重金属污染评价及空间分布特征

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煤炭学报 2019年第12期44卷 3676-3684页

作者：李晶杨超元殷守强杨震刘乾龙崔绿园中国矿业大学(北京)地球科学与测绘工程学院北京100083 温州市勘察测绘研究院浙江温州325000

草原型露天煤矿区土壤重金属含量的空间分布特征和污染状况,关系到矿山开采与生态环境修复政策的制定,同时也是研究煤炭开发影响范围的参考指标之一。通过分析矿区采场周边土壤重金属含量从重金属污染视角研究煤炭开采影响的“类型”与... 详细信息

草原型露天煤矿区土壤重金属含量的空间分布特征和污染状况,关系到矿山开采与生态环境修复政策的制定,同时也是研究煤炭开发影响范围的参考指标之一。通过分析矿区采场周边土壤重金属含量从重金属污染视角研究煤炭开采影响的“类型”与“边界”,以及确定生态修复措施的参考依据之一。以宝日希勒一号露天矿采场为中心,从采场边缘向外4 km范围内沿西、西北、北、东北、东、南6个方向设置辐射状的调查样线,共布设了58个土壤采样点。应用内梅罗指数法、地质累积指数法和潜在生态危害指数法,对土壤重金属污染水平及潜在生态危害进行评价。采用单因素方差分析法,判断采煤活动是否对采场外土壤重金属含量造成影响及影响边界。通过对土壤重金属含量进行相关分析,探索不同土壤重金属元素是否具有相同的来源。研究结果表明:①与土壤环境质量(GB 15618—1995)Ⅰ级标准相比,土壤重金属中Pb,Zn和Cr均未超标,Cu超标率为28%,但未超过国家Ⅱ级标准,对农牧业生产、人体健康和环境基本没有影响。②以内蒙古土壤背景值为标准,Pb,Cu部分无污染,部分中度污染,Zn和Cr没有污染。综合污染程度指数处于“警戒线”水平。潜在生态危害指数<150,处于轻微生态风险等级。③在附近有道路分布的西、西北方向及S201省道附近的采样点上,Pb含量相对较高。④Zn与Cu在东方向,Pb与Cu在北方向具有较强的相关性,各元素之间在其他方向均未表现出较强的相关性。Pb,Cr,Zn和Cu含量与采场距离关系不密切,没有呈现距离衰减特征。⑤参照2018年颁布实施的《土壤环境质量农用地土壤污染风险管控标准(试行)》(GB 15618—2018),各项土壤重金属含量远低于规定的风险筛选值,土壤污染风险低。宝日希勒矿区采场外4 km范围内土壤重金属含量总体上处于无污染状态。各方向Pb,Cr,Zn和Cu含量均未表现出距离衰减特征,个别土壤采样点重金属含量相对高,附近分布有道路、居民点、电厂等,与煤矿直接开采关系不明显。

关键词：露天煤矿重金属污染评价空间分布

黄河流域矿区充填复垦泥沙供需状况及输沙路径分析

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农业工程学报 2019年第5期35卷 268-277页

作者：李晶殷守强于加春胡振琪杨震杨超元中国矿业大学(北京)地球科学与测绘工程学院北京100083 中国矿业大学环境与测绘学院徐州221116

引黄河泥沙充填复垦采煤沉陷地是减轻黄河淤积和提升矿区复垦率的有效途径,有助于改善区域生态环境。该文以黄河主要淤积河段及沿岸150km范围内的23个国家规划矿区为研究区,分别采用沙量平衡法和开采沉陷预计法估算了黄河流域矿区充填... 详细信息

引黄河泥沙充填复垦采煤沉陷地是减轻黄河淤积和提升矿区复垦率的有效途径,有助于改善区域生态环境。该文以黄河主要淤积河段及沿岸150km范围内的23个国家规划矿区为研究区,分别采用沙量平衡法和开采沉陷预计法估算了黄河流域矿区充填复垦泥沙的供给量和需求量,初步分析了适宜引黄充填复垦矿区并设计了概略输沙路径。研究结果表明:1950—2013年,黄河主要淤积河段的总泥沙淤积量约为144.31亿t;截至2013年,各规划矿区充填复垦总需沙量约为225.12亿t;综合考虑泥沙供需状况和输沙距离2个因素,包头、义马、焦作、郑州、肥城、黄河北、淄博7个近距离矿区和乌海、平顶山、晋城、鹤壁、新汶5个中距离矿区适宜黄河泥沙充填复垦,需沙量和需调用水量分别为90.19和148.81亿t;各适宜充填复垦矿区的概略输沙路径长度处于21.98～109.02km,总长度约为643km。研究成果可为黄河泥沙充填复垦技术推广提供前期专题性基础数据,为后续可行性研究、规划设计及充填复垦等相关政策制定提供参考。

关键词：土地复垦排水煤矿黄河流域国家规划矿区泥沙充填复垦供需状况

耕地质量监测中不同抽样方法的精度比较——以河北省黄骅市为例

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资源科学 2016年第11期38卷 2049-2057页

作者：殷守强王鑫贺文龙门明新张利河北农业大学国土资源学院保定071000

耕地质量监测是及时掌握耕地质量和产能变化的必要手段,科学合理的抽样方法不仅能保证监测精度,还可以减少监测成本。本文以河北省黄骅市为研究区域,结合区域耕地质量的实际状况,运用6种抽样方法抽取耕地单元作为监测样点,并计算和比较... 详细信息

耕地质量监测是及时掌握耕地质量和产能变化的必要手段,科学合理的抽样方法不仅能保证监测精度,还可以减少监测成本。本文以河北省黄骅市为研究区域,结合区域耕地质量的实际状况,运用6种抽样方法抽取耕地单元作为监测样点,并计算和比较不同抽样均值的最大相对误差和相对抽样精度。结果表明,抽样精度随着样本容量的增加而提升,速度由快变慢。与简单随机抽样相比,在抽样精度方面,系统分层抽样和系统等距抽样的优势极大,并随着样本数量的增加优势扩大;等别分层抽样的优势较大并且平稳;乡镇分层抽样的优势不大。网格分层抽样不但没有优势,反而可能造成精度的损失。不同的抽样方法在满足相同的监测精度时所需的样本量差异显著,合理的抽样方法在满足监测精度的同时,可以明显地减少样本量。本研究有助于选择出最合适的抽样方法,以期为耕地质量监测中不同抽样方法的精度比较提供方法指导。

关键词：耕地质量监测抽样方法精度比较黄骅市

基于景观连通性的怀来县未利用地开发建设适宜性评价

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中国生态农业学报 2016年第7期24卷 969-977页

作者：贺文龙殷守强门明新张利河北农业大学国土资源学院保定071000 河北保定生态文明研究院保定071000

未利用地开发为建设用地是破解建设用地空间不足的重要途径,同时未利用地在维护景观生态环境方面发挥着巨大作用,实现对未利用地资源的合理开发,就需要处理好开发与保护之间的关系,降低未利用地开发建设过程中对景观生态造成的不利影响... 详细信息

未利用地开发为建设用地是破解建设用地空间不足的重要途径,同时未利用地在维护景观生态环境方面发挥着巨大作用,实现对未利用地资源的合理开发,就需要处理好开发与保护之间的关系,降低未利用地开发建设过程中对景观生态造成的不利影响。本文以冀西北间山盆地的河北省怀来县为例,引入最小累积阻力模型,选取工程地质条件、地形地貌条件、区位因素条件、自然生态条件4个方面指标构建阻力面,并通过构建潜在雨水生态廊道和生态节点对未利用地开发建设适宜性评价结果进行优化。结果表明:1)基于最小累积阻力模型对未利用地进行建设适宜性评价,突出了已有城镇建设用地的作用,评价结果呈现集中分布的特点,有利于今后的规模开发利用。2)根据评价结果将研究区划分为适宜扩展区、较适宜扩展区、限制扩展区和禁止扩展区,面积分别为17 064.67 hm^2、20 468.30 hm^2、9 723.66 hm^2和7 993.82 hm^2。由此可见,怀来县未利用地开发为建设用地的潜力较大。3)将开发建设适宜性评价结果与潜在雨水生态廊道、生态节点进行叠加,打破了适宜性扩展区集中连片的扩展格局,有效地保障了区域景观生态的连通性。本研究丰富了山地丘陵区未利用地建设适宜性评价的内涵,可为科学合理利用未利用地资源提供技术支撑。

关键词：未利用地建设用地最小累积阻力模型景观连通性适宜性评价怀来县

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怀来县土地利用变化与景观生态安全评价

土壤通报 2016年第1期47卷 15-20页

作者：贺文龙霍晶门明新殷守强河北农业大学国土资源学院河北保定071000 中国地质大学长城学院河北保定071000

为揭示土地利用变化以及人类经济社会活动对环境状况的影响,从景观的角度对区域的生态安全进行评价,构建景观生态安全评价体系,基于1986年、2004年和2012年的土地利用现状遥感解译图,对研究区的景观生态安全进行评价。结果表明,1986年、... 详细信息

为揭示土地利用变化以及人类经济社会活动对环境状况的影响,从景观的角度对区域的生态安全进行评价,构建景观生态安全评价体系,基于1986年、2004年和2012年的土地利用现状遥感解译图,对研究区的景观生态安全进行评价。结果表明,1986年、2004年和2012年怀来县景观生态安全指数变化得分范围在22.92~86.88、22.82~81.85和25.03~83.14之间,从1986~2004年,而景观等级处于I、II等级的区域面积在下降,处于III、V等级的区域面积增加,IV等级的区域面积基本无变化,从2004~2012年,处于I、III等级的区域面积下降,而处于II、IV、V等级的区域面积呈现上升态势,从1986~2012年,怀来县的景观生态安全重心转移呈现向城市外围、水库区域以及山地丘陵区推进的局面,最后,对影响景观生态安全的主要驱动因素进行了分析。

关键词：土地利用变化景观生态景观重心驱动力怀来县

张家口市生态保护重要性评价及主导生态功能分区研究

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土壤通报 2020年第2期51卷 280-288页

作者：李晶王媛殷守强崔绿园邓晓娟中国矿业大学(北京)地球科学与测绘工程学院北京100083 中国国土勘测规划院北京100035

张家口市是京津冀生态屏障的关键区域,为揭示其生态保护重要性的空间差异,本文构建了包括生态系统服务功能重要性和生态敏感性的生态保护重要性评价指标体系,采用变异系数法和极限条件法开展生态保护重要性综合评价并分析其空间差异;以... 详细信息

张家口市是京津冀生态屏障的关键区域,为揭示其生态保护重要性的空间差异,本文构建了包括生态系统服务功能重要性和生态敏感性的生态保护重要性评价指标体系,采用变异系数法和极限条件法开展生态保护重要性综合评价并分析其空间差异;以乡镇为基本单元,采用K-Means聚类分析方法划定主导生态功能区。结果表明:张家口市生态保护"极重要"和"高度重要"面积比例分别为28.39%和21.91%,主要分布在西北部坝上高原区及东南部的燕山和太行山的山地地区;6个主导生态功能区中,3个属于单项生态功能"极重要"或具有复合生态功能,应列为生态保护和生态修复的重点区域。研究成果有助于生态保护政策制定,可以为空间开发格局优化"、三生空间"划定、国土空间规划等提供参考。

关键词：生态保护重要性生态系统服务功能生态敏感性主导生态功能区