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基于饱和渗透系数空间变异结构的斜坡渗流及失稳特征

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地球科学 2018年第2期43卷 622-634页

作者：张抒唐辉明刘晓谭钦文夏侯云山中国地质大学教育部长江三峡库区地质灾害研究中心湖北武汉430074 中国地质大学工程学院湖北武汉430074

以往研究一般采用单随机变量方法(SRV)或基于水平或垂直方向波动范围生成的空间变异随机场来模拟岩土参数的空间变异性,对具有倾斜定向特征的空间变异随机场未有涉及.基于条件模拟相关理论和非侵入式随机有限元的理论框架,提出了利用序... 详细信息

以往研究一般采用单随机变量方法(SRV)或基于水平或垂直方向波动范围生成的空间变异随机场来模拟岩土参数的空间变异性,对具有倾斜定向特征的空间变异随机场未有涉及.基于条件模拟相关理论和非侵入式随机有限元的理论框架,提出了利用序贯高斯模拟方法进行斜坡参数条件随机场模拟并运用有限元方法进行斜坡渗流和稳定性分析的方法.针对理想边坡,对各向同性和几何各向异性的共7种空间变异结构的饱和渗透系数(Ks)各进行了200次条件随机场模拟,基于条件随机场模拟结果进行了有限元渗流和稳定性计算,对每种空间变异结构多次计算结果进行了统计分析.结果表明:本文所提出的方法不仅再现了研究区域参数的空间二阶统计特性,通过设定变异函数参数进行不同空间变异类型、变异程度、变异定向性的随机场模拟,同时利用现场观测数据对随机场模拟结果进行条件限制,从而提高了随机场的赋值精度;Ks的空间变异结构对孔隙水压力的分布规律、地下水位线变化范围、稳定性系数和最危险滑动面分布特征均有一定程度的影响.本研究为库岸斜坡稳定性评价提供方法支撑.

关键词：空间变异结构条件随机场序贯高斯模拟非侵入式随机有限元饱和渗透系数工程地质

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上海城市土壤重金属空间变异结构和分布特征

上海城市土壤重金属空间变异结构和分布特征

作者：章立佳上海师范大学

学位级别：硕士

随着区域社会经济的快速发展,城市土壤重金属的积累与污染问题日益凸显,直接关系到土壤质量和人类生存质量,研究城市或者郊区土壤重金属的分布状况可为保护生态环境和建设宜居环境提供一定的理论依据。为揭示城市化、工业化等人为活动... 详细信息

随着区域社会经济的快速发展,城市土壤重金属的积累与污染问题日益凸显,直接关系到土壤质量和人类生存质量,研究城市或者郊区土壤重金属的分布状况可为保护生态环境和建设宜居环境提供一定的理论依据。为揭示城市化、工业化等人为活动对土壤环境质量的影响,本文选择能反映上海“城-郊-乡”梯度差异的城市样带,采用地统计学方法对表层土壤样品Cu、Zn、Pb、Cr、Mn5种重金属的空间变异结构和分布特征进行了尺度效应分析和梯度差异分析,对土壤重金属污染状况做出评价,得出主要结论如下: 1.研究样带内5种土壤重金属元素空间分析结果表明,土壤Cu、Cr、Mn、Pb、Zn均属中等变异性,土壤Pb变异系数最大。5种重金属元素在一定范围内均存在空间相关性,其中Mn有明显的空间自相关,Zn为中等程度空间相关, Cu、Cr、Pb空间相关性弱,说明Cu、Cr、Pb以随机变异为主,受人类活动的影响和干扰大。在样带范围内土壤Cu呈条带状分布,由中心城区向郊区递减。Cr、Mn呈岛状分布,由中心向四周辐射状递减。Pb、Zn空间分布表现出条带状和岛状分布相结合的特点。 2.土壤重金属污染状况分析表明,土壤Cr、Zn、Pb污染相对严重,Cr、Zn、Pb和Mn样点超标率均在45%以上,其中Cr的超标率达到86.2%。土壤Cr、Zn、Pb、Mn和Cu之间均具有极显著的相关性,土壤重金属之间表现为复合污染或者具有同源性。利用单因子指数法和内梅罗综合指数法评价土壤重金属污染程度。样带区内,Cu、Pb、Zn都体现出从市区到郊区污染程度减轻的规律,污染程度由高到低均为:徐汇区、闵行区、奉贤区。研究区内复合污染指数P综在0.78～5.08之间,75.7%的样点综合污染指数在1～2之间,属于轻度污染。5%的样点综合污染指数大于2,属于中度以上污染。土壤重金属污染程度总体上体现“城-郊-乡”的梯度差异,也反映了工业区分布、城市交通、废弃物排放等对城市土壤重金属分布的影响。 3.不同研究尺度下城市土壤重金属含量各项统计特征值和变异系数均存在明显差异。样带尺度上土壤Mn、Cr呈正态分布,Cu、Pb、Zn含量服从对数正态分布。而校园和区级尺度下五种土壤重金属均符合正态分布。样带尺度上,土壤Mn有明显空间自相关,土壤Cr、Zn、Pb、Cu空间相关性很弱。区级尺度上,土壤Cr、Zn、Cu有强烈的空间相关性,土壤Pb有明显空间自相关,土壤Mn空间相关性很弱。校园尺度上,土壤Pb有强烈空间相关性,土壤Zn有明显空间自相关,土壤Cr、Cu、Mn空间相关性很弱。 4.不同尺度重金属空间变异结构表现出不同变异规律。校园尺度和区级尺度下土壤重金属均存在较好的空间结构,样带级尺度下的五种重金属中的三种（Cu、Pb和Zn）在空间分布上呈纯块金形式,样本之间体现出随机性和独立性,未能有效揭示土壤重金属元素的空间变异结构。不同研究尺度下城市土壤重金属含量的空间分布特征有明显的差异。样带尺度上,土壤Cu、Pb、Zn的分布总体上比较相似,呈岛状与条带状相结合的特点,土壤Cr、Mn呈岛状分布。区级尺度上土壤Cu、Cr、Zn的空间分布特征呈岛状,土壤Pb、Mn含量的空间分布总体上呈条带状分布。校园尺度上,土壤Cu、Cr、Mn呈条带状分布,土壤Zn、Pb呈岛状分布。工业生产活动、企业废弃物排放和交通业发展是影响土壤重金属污染的重要因素。 5.对“城-郊-乡”梯度上土壤重金属污染的比较分析表明,徐汇区内土壤Cu、Cr、Zn具有强烈的空间相关性,土壤Pb具有明显的空间自相关,土壤Mn的空间相关性很弱;闵行区内土壤Mn具有明显空间自相关,土壤Cr、Cu、Pb、Zn在闵行区内以随机变异为主,空间相关性很弱;奉贤区内土壤Cu、Pb、Zn具有强烈的空间相关性,土壤Mn具有明显空间自相关性,土壤Cr表现出中等程度的空间相关性。从徐汇区、闵行区到奉贤区,由中心城区到远郊,随着城市化水平降低、人为干扰强度的减弱,土壤Cu、Pb、Zn的变异程度在减弱,影响其空间分布特征的结构性因素在增强。在城郊结合部,随着城市化、工业化的快速推进,随机因素特别是强化的人为活动干扰引起土壤重金属污染的空间结构产生强烈的变异。 6.半方差函数分析表明,徐汇区土壤Cu、Pb、Zn符合球状模型,土壤Cr符合指数模型,土壤Mn符合线性模型;闵行区内土壤Mn符合指数模型,土壤Cr符合线性模型,土壤Cu、Pb、Zn的半方差拟合模型均为线性模型,表现为纯块金形式;奉贤区内,土壤Mn符合球状模型,土壤Cr和Pb符合线性模型,土壤Cu符合高斯模型,土壤Zn符合指数模型。作为完全城市化地区的徐汇区和以农业用地为主的奉贤区,土壤Cu、Cr、Mn、Pb、Zn总体上均表现出明显的空间相关性,而作为城郊结合部的闵行区,受到强烈的人为活动影响和干扰,土壤Cu、Cr、Pb、Zn均表现出样点之间较强的随机性和独立性,空间相关性很弱。徐汇区内土壤Cu、

关键词：城市土壤重金属空间变异结构污染评价磁学诊断

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城市土壤重金属空间变异结构和分布特征

城市土壤重金属空间变异结构和分布特征

多中心作用下大城市房价空间分异的特征及影响因素——以合肥市为例

中国地理学会2012年学术年会

作者：柳云龙章立佳庄腾飞韩晓非卢小遮上海师范大学地理系上海闵行区环境保护局

随着区域社会经济的快速发展,城市土壤重金属的积累与污染问题日益凸显,直接关系到土壤质量和人类生存质量,研究城市或者郊区土壤重金属的分布状况可为保护生态环境和建设宜居环境提供一定的理论依据。为揭示城市化、工业化等人为活动对土壤环境质量的影响,本文选择能反映上海"城-郊-乡"梯度差异的城市样带,采用地统计学方法对表层土壤样品Cu、Zn、Pb、Cr、Mn5种重金属的空间变异结构和分布特征进行了分析,对土壤重金属污染状况做出评价。结果显示:研究样带内土壤Cu、Cr、Mn、Pb、Zn均属中等变异性,土壤Pb变异系数最大。5种重金属元素在一定范围内均存在空间相关性,其中Mn有明显的空间自相关,Zn为中等程度空间相关,Cu、Cr、Pb空间相关性弱,说明Cu、Cr、Pb以随机变异为主,受人类活动的影响和干扰大。在样带范围内土壤Cu呈条带状分布,由中心城区向郊区递减。Cr、Mn呈岛状分布,由中心向四周辐射状递减。Pb、Zn空间分布表现出条带状和岛状分布相结合的特点。土壤重金属污染状况分析表明,土壤Cr、Zn、Pb污染相对严重,Cr、Zn、Pb和Mn样点超标率均在45%以上,其中Cr的超标率达到86.2%。土壤Cr、Zn、Pb、Mn和Cu之间均具有极显著的相关性,土壤重金属之间表现为复合污染或者具有同源性。样带区内,Cu、Pb、Zn都体现出从市区到郊区污染程度减轻的规律,污染程度由高到低均为:徐汇区、闵行区、奉贤区。研究区内复合污染指数P综在0.78～5.08之间,75.7%的样点综合污染指数在1～2之间,属于轻度污染。5%的样点综合污染指数大于2,属于中度以上污染。土壤重金属污染程度总体上体现"城-郊-乡"的梯度差异,也反映了工业区分布、城市交通、废弃物排放等对城市土壤重金属分布的影响。

关键词：城市土壤重金属空间变异结构污染评价

来源： cnki会议评论

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长江流域资源与环境 2021年第7期30卷 1538-1546页

作者：孙彪杨山南京师范大学地理科学学院江苏南京210023 江苏省地理信息资源开发与利用协同创新中心江苏南京210023

随着城镇化水平迅速提高,大城市通过外延式扩张与内涵式发展逐渐形成了多中心,在多中心作用下城市空间,尤其是房价空间的变化表现出异质性与复杂性。以快速发展的合肥市为例,从不同空间尺度利用地统计法研究城市房价的空间分异特征,并... 详细信息

随着城镇化水平迅速提高,大城市通过外延式扩张与内涵式发展逐渐形成了多中心,在多中心作用下城市空间,尤其是房价空间的变化表现出异质性与复杂性。以快速发展的合肥市为例,从不同空间尺度利用地统计法研究城市房价的空间分异特征,并通过构建特征价格模型分析房价空间分异的主导因素,以揭示城市空间结构与房价空间分异的逻辑关联。结果表明:(1)在主城区尺度上,房价空间分布与多中心结构相符,在各中心范围内形成了3个高房价区;(2)在中心区尺度上,各中心区房价呈现出圈层与扇形相混合的分布特征,不同规模等级的中心对其周边房价影响范围的差异,形成了不同的空间变异模式;(3)影响房价空间分异的三类特征中,结构特征与邻里特征在主城区尺度上对房价空间分异产生了较大的作用;(4)不同功能的中心区房价空间分异的主导因素各异,区位特征对旧城中心的影响最大,结构特征与区位特征均对行政中心有较大影响,结构特征是新区中心影响房价最主要的因素。

关键词：多中心空间分异格局空间变异结构特征价格模型合肥市

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考虑级配空间随机特性的堆石坝变形应力分析

河海大学学报（自然科学版） 2021年第6期49卷 543-549页

作者：朱晟卢知是河海大学水文水资源与水利水电工程科学国家重点实验室江苏南京210098 河海大学水工结构研究所江苏南京210098

为研究坝壳料填筑级配的空间变异性及其对土石坝变形、应力的影响,以两河口心墙堆石坝最大断面坝段为例,选取分形分布作为级配模型,引入地质统计学方法,以指数模型、高斯模型为变异函数模型,分析级配分形维数的空间变异结构,采用克里金... 详细信息

为研究坝壳料填筑级配的空间变异性及其对土石坝变形、应力的影响,以两河口心墙堆石坝最大断面坝段为例,选取分形分布作为级配模型,引入地质统计学方法,以指数模型、高斯模型为变异函数模型,分析级配分形维数的空间变异结构,采用克里金估计方法模拟堆石料、过渡料级配的空间随机分布;将随机模拟与有限元方法相结合,对大坝进行500次随机应力、变形计算后得到收敛结果,并与确定性有限元法作比较。结果表明:考虑级配空间分布的随机性时,坝体水平向位移、最大沉降量等都有不同程度的增大;若不考虑随机性,有超出50%的概率低估坝体应力、变形;考虑级配随机特性的计算方法对于高堆石坝设计及变形控制问题具有较好的应用价值。

关键词：堆石坝级配分形理论空间变异结构克里金方法随机性有限元

皖东江淮丘陵县域农田土壤有机质空间变异特征

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中国土壤与肥料 2020年第1期 39-44页

作者：顾成军高正宝赵明伟滁州学院土木与建筑工程学院安徽滁州239000 滁州市农业技术推广中心安徽滁州239000 滁州学院地理信息与旅游学院安徽滁州239000

基于皖东江淮丘陵滁州市7个县域农田土壤有机质数据,运用传统统计学和地统计学方法,分析了皖东江淮丘陵县域农田土壤有机质的空间变异特征。研究结果表明,滁州市各县域农田土壤有机质平均含量介于15.16~19.90 g·kg-1之间,土壤有机质含... 详细信息

基于皖东江淮丘陵滁州市7个县域农田土壤有机质数据,运用传统统计学和地统计学方法,分析了皖东江淮丘陵县域农田土壤有机质的空间变异特征。研究结果表明,滁州市各县域农田土壤有机质平均含量介于15.16~19.90 g·kg-1之间,土壤有机质含量总体水平较低。变异系数为11.0%~22.4%,均为中等程度变异。但不同县域农田土壤有机质的空间自相关程度和结构性影响因子存在差异。空间自相关程度方面,南谯、来安、明光、凤阳和全椒5个县域为强烈空间自相关,而定远和天长两个县域为中等空间自相关。结构性影响因子方面,南谯、全椒和明光3个县域主要受土壤质地影响,而定远、凤阳、来安和天长4个县域主要受土壤类型影响。皖东江淮丘陵各县域应结合其土壤有机质空间变异特点对土壤资源进行合理利用与保护,以提高土壤有机质含量,改善土壤质量。

关键词：土壤有机质空间变异空间变异结构滁州市江淮丘陵

基于GIS的表层土壤重金属污染及空间特征研究——以玄武湖景区为例

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环境工程学报 2015年第8期9卷 4083-4089页

作者：徐娅陈红华南京林业大学土木工程学院南京210037

GIS与地统计学已广泛运用于土壤科学的研究.为调察研究玄武湖公园内陆区域土壤重金属污染情况及空间分布的特征,为污染评估治理提供可视化的科学依据,本文采集并分析了玄武湖内陆地区0～20 cm土壤中Cr、Cd、Ni、Pb、Zn和Cu 6种元素含量... 详细信息

GIS与地统计学已广泛运用于土壤科学的研究.为调察研究玄武湖公园内陆区域土壤重金属污染情况及空间分布的特征,为污染评估治理提供可视化的科学依据,本文采集并分析了玄武湖内陆地区0～20 cm土壤中Cr、Cd、Ni、Pb、Zn和Cu 6种元素含量,对其进行描述性统计分析判断污染情况,并利用ArcGIS分析其污染情况及空间特征,结果表明,Cd超标率高达97.5％且平均值0.25高于国家一级标准1.23倍,存在轻微污染,其他5个元素均值均低于一级标准且超标率均低于21％,基本不存在污染的情况.从空间分布来看,Pb、Zn和Cu含量从内向外呈增大趋势,Cr、Ni整体浓度值相对偏小,大部分区域含量均在中值附近或以下,以上5种元素块基比均在0.5左右,含量及分布均是由随机因素及结构性因素共同控制,而Cd块基比仅0.028因而其分布规律则主要受结构性因素影响.

关键词：表层土壤重金属 ArcGIS 空间变异结构地统计学模型克里金插值

四川盆地丘陵区土壤水分空间变异及其时间稳定性分析

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山地学报 2009年第2期27卷 211-216页

作者：王改改魏朝富吕家恪张卫华西南大学资源环境学院

土壤水分在空间分布上的不均匀性以及空间分布结构在时间上的稳定性,对深入理解土壤水分空间变异具有重要的意义。在四川盆地丘陵区旱坡地选取150m×150m的地块范围,利用传统统计学、地统计学以及时间稳定性指数对土壤水分空间变异特征... 详细信息

土壤水分在空间分布上的不均匀性以及空间分布结构在时间上的稳定性,对深入理解土壤水分空间变异具有重要的意义。在四川盆地丘陵区旱坡地选取150m×150m的地块范围,利用传统统计学、地统计学以及时间稳定性指数对土壤水分空间变异特征及时间稳定性的进行了分析。结果发现:在垂向变异上,土壤水分变异含量随深度的增加而降低,变异系数则相反;在空间变异结构上,0～30cm土壤水分的基台值、块金效应在不同时间发生明显波动,但仍以空间相关性为主,30～40cm的块金效应波动小,空间自相关程度高且比较稳定;球状、指数、高斯模型可用来模拟土壤水分的空间变异;空间分布格局均呈基本带状分布;土壤水分的相对值在1左右波动,稳定性指数各随土壤深度的增加而降低。

关键词：土壤水分垂向异质性空间变异结构空间分布时间稳定性

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基于TM数据源的农田光谱异质性研究

中国生态农业学报 2003年第3期11卷 106-109页

作者：毛任钊李红军中国科学院石家庄农业现代化研究所石家庄050021

应用地统计学方法,研究分析2景TM影像信息所反映的农田光谱特征空间变异结构结果表明,多数地段样方3个波段像元灰度值存在明显的空间半方差结构,半方差曲线图遵从球函数和指数函数理论模型,在盐渍土区呈现幂函数模型;结构方差在基台值... 详细信息

应用地统计学方法,研究分析2景TM影像信息所反映的农田光谱特征空间变异结构结果表明,多数地段样方3个波段像元灰度值存在明显的空间半方差结构,半方差曲线图遵从球函数和指数函数理论模型,在盐渍土区呈现幂函数模型;结构方差在基台值中所占比例均较大(多为41％～96％间),像元之间空间相关性较强,最大相关距离分别在6～45个像元之间。

关键词：农田光谱异质性 TM影像地统计学方法空间变异结构遥感影像