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滑坡碎屑流消能桩结构动力计算与设计方法

自然灾害学报 2024年第1期33卷 151-161页

作者：姚军李新坡孙玉莲吕珉昌中国科学院、水利部成都山地灾害与环境研究所四川成都610041 中国科学院大学北京101499

滑坡碎屑流由于体积大、速度快和运动距离远的特性,常常在下游造成较大破坏形成严重的自然灾害。基于消能桩与滑坡碎屑流结构的动力相互作用过程,采用功能原理和结构力学方法,推导了消能桩对滑坡碎屑流能量耗散的理论计算模型。首先,通... 详细信息

滑坡碎屑流由于体积大、速度快和运动距离远的特性,常常在下游造成较大破坏形成严重的自然灾害。基于消能桩与滑坡碎屑流结构的动力相互作用过程,采用功能原理和结构力学方法,推导了消能桩对滑坡碎屑流能量耗散的理论计算模型。首先,通过冲击力计算模型获得滑坡碎屑流冲击力的垂向分布;其次,由悬臂梁挠曲变形的关系确定其抗弯反力;然后,根据滑坡碎屑流在坡面上流动的面积、厚度估算消能桩的反力,以及在反力方向上碎屑流通过的距离;最后,计算单根桩的动能耗散量。采用推导的公式进行消能桩的优化设计:综合考虑下游防护对象的位置和滑坡体的堆积位置,计算消能桩的“消能效益”,确定消能桩的数量;根据最大块石的冲击力作用,计算需要消能桩的排数,从而确定消能桩的排布设计。选取一个滑坡碎屑流实例,采用上述理论计算模型设计消能桩,计算出消能桩的数量和排数,并根据计算结果进行优化布设。结果表明,该模型适用于消能桩的优化设计与应用。

关键词：滑坡碎屑流消能桩动力计算优化设计

紫色土丘陵区坡地柑橘园土壤碳氮的空间分布特征

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环境科学 2024年第1期45卷 343-353页

作者：李子阳陈露赵鹏周明华郑静朱波中国科学院水利部成都山地灾害与环境研究所山地表生过程与生态调控重点实验室成都610041 中国科学院大学北京100049

20世纪90年代以来,西南紫色土丘陵区大量坡耕地转变为果园,提高了农民的经济收益,但这一土地利用变化对土壤碳(C)、氮(N)空间分布特征的影响仍然缺乏研究.为探究紫色土丘陵区坡耕地转变为果园后土壤C、N的空间分布特征,选取四川盆地中... 详细信息

20世纪90年代以来,西南紫色土丘陵区大量坡耕地转变为果园,提高了农民的经济收益,但这一土地利用变化对土壤碳(C)、氮(N)空间分布特征的影响仍然缺乏研究.为探究紫色土丘陵区坡耕地转变为果园后土壤C、N的空间分布特征,选取四川盆地中部紫色土丘陵区代表性柑橘园为研究对象,分析了由坡耕地转变为柑橘园后,土壤C、N空间分布特征及其主要影响因素.结果表明,坡面位置(坡位)对土壤总氮(TN)、硝态氮(NO_(3)^(-)-N)和可溶性有机碳(DOC)含量均有显著影响(P0.05).在0~30 cm土层,土壤NO_(3)^(-)-N含量沿坡面的变化趋势为:上坡位中坡位>下坡位.各坡位土壤C、N含量随深度(0~30 cm)增加呈现整体降低趋势,其中土层深度对土壤TN、SOC、NO_(3)^(-)-N和DOC含量的影响显著(P研究可为理解紫色土丘陵区耕地转变为果园后土壤C、N空间分布特征及主控因子提供研究案例.

关键词：紫色土柑橘园坡位氮(N) 碳(C) 空间分布

城乡二元差异视角下横断山区县域尺度居民生计水平测度

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生态学报 2024年第6期44卷 2351-2363页

作者：王保盛黄学渊贺新军朱冉中国科学院、水利部成都山地灾害与环境研究所成都610299 中国科学院大学北京100049

城市化导致城乡居民生计差异凸显,区域尺度的居民生计研究需充分考虑该差异。采用可持续生计方法(SLA),基于县域尺度建立城乡差异化的居民生计测度体系,引入城乡差异因子测度了横断山区县域的居民生计水平。结果表明:(1)引入城乡差异因... 详细信息

城市化导致城乡居民生计差异凸显,区域尺度的居民生计研究需充分考虑该差异。采用可持续生计方法(SLA),基于县域尺度建立城乡差异化的居民生计测度体系,引入城乡差异因子测度了横断山区县域的居民生计水平。结果表明:(1)引入城乡差异因子能一定程度消除居民生计水平测度研究中城镇居民生计优势对区域整体生计水平的放大作用;(2)2000—2015年横断山区城乡二元性结构特征显著,期间城乡居民生计关键驱动因子差异明显,乡村居民生计发展逐步由自然资本驱动转变为物质资本驱动,城镇规模超过产业发展状况成为影响城镇居民生计发展的关键影响因子,城乡统筹来看,投资规模和信息获取能力开始愈发的显现其对于居民生计发展的积极作用;(3)横断山区县域居民生计水平总体偏低,发展动能总体不足,两极化发展趋势日益明显;(4)区域居民生计水平总体呈南高北低的空间分布格局,同海拔、坡度呈显著的负相关关系,区域内越是生计脆弱的县域,其居民生计发展越易受到自然环境的制约,同时县域居民生计水平同区域劳动力数量、经济规模显著正相关,劳动力充足、经济发展水平较高的县域其居民生计对自然环境扰动具有更强的韧性。总体来看引入城乡差异因子的可持续生计方法能较好的适用于区域尺度的居民生计水平测度研究,能一定程度消除城乡二元结构差异对居民生计整体水平产生的影响。

关键词：城乡差异可持续生计方法(SLA) 影响因素熵值法

基于土地利用变化的四川省凉山州移民生态效应研究

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生态学报 2024年第8期44卷 3241-3252页

作者：胥梦娇赵伟蔡俊飞杨羽佳中国科学院、水利部成都山地灾害与环境研究所成都610299 中国科学院大学北京100049

土地利用变化是自然演变与人类活动共同作用的结果,大量的人口流动一定程度上将影响土地利用方式,进而对区域生态环境质量产生影响作用。因此,研究人口流动对土地利用变化的影响及生态效应,能为合理调控区域人地关系,促进区域生态环境... 详细信息

土地利用变化是自然演变与人类活动共同作用的结果,大量的人口流动一定程度上将影响土地利用方式,进而对区域生态环境质量产生影响作用。因此,研究人口流动对土地利用变化的影响及生态效应,能为合理调控区域人地关系,促进区域生态环境与经济的平衡发展提供理论支持。基于长时序高空间分辨率土地利用数据,以具有典型移民现象的四川省凉山州为研究区,针对移民驱动下的土地利用时空变化特征及其诱发的生态效应进行研究分析。结果表明:(1)2000—2020年间,受人口迁移影响,凉山州土地资源的利用结构和程度都发生了相应改变,以耕地、草地、林地及不透水面的面积变化最为显著。在人口迁入较多的西昌、冕宁和德昌等县市内,供人类生活、生存所需要的耕地和建筑用地的数量显著增加;相反,对于大量人口迁出的喜德、昭觉和美姑等地区,人类活动强度的降低为生态用地的恢复和重建提供了条件,生态用地面积不断上涨。(2)受土地利用类型、地形条件、人口分布等因素的影响,凉山州整体生态环境质量呈西高东低、北高南低的空间分布格局。2000—2020年,整体生态环境质量仅下降了0.36%,总体较为稳定。(3)生态环境质量改善区域集中于东部的越西、美姑及昭觉等县市,而生态环境质量降低的区域主要位于盐源、会里、西昌和德昌等县市。生态环境质量的改变与区域移民活动存在紧密联系,其中由移民迁入引发的耕地和不透水面对生态用地的挤占,对生态环境质量退化贡献比重达87.97%,而随着移民迁出为生态工程的实施提供条件,凉山州内生态用地面积共增加775.84 km2。

关键词：移民土地利用变化生态效应凉山州生态环境质量

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青藏高原三江源地区草地GPP对干旱响应的时空特征分析

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遥感技术与应用 2024年

作者：张茜彧赵伟范建容中国科学院水利部成都山地灾害与环境研究所

在全球变暖的背景下，探究青藏高原三江源地区草地生产力对干旱的响应机制，对了解植被发展动态和区域生态系统保护具有重要意义。研究基于Global Land Surface Satellite(GLASS)植被总初级生产力（Gross Primary productivity,GPP）产... 详细信息

在全球变暖的背景下，探究青藏高原三江源地区草地生产力对干旱的响应机制，对了解植被发展动态和区域生态系统保护具有重要意义。研究基于Global Land Surface Satellite(GLASS)植被总初级生产力（Gross Primary productivity,GPP）产品，结合站点气象、土壤水分及土壤温度等观测数据，采用趋势分析和相关分析等方法，分析了青藏高原三江源地区2002～2020年草地GPP对干旱的响应规律及不同环境因子的影响作用。结果表明：（1）19年来三江源地区主要表现为暖湿化，大部分地区草地GPP呈增长趋势；（2）草地GPP在生长季对标准化降水蒸散指数（Standardized precipitation evapotranspiration index,SPEI）的响应程度在空间格局上产生显著差异，短期（1～4月）和长期（9～12月）SPEI的对生长季各月GPP的影响面积占比均超过75%，其中SPEI-1和SPEI-12占比明显高于其他时间尺度；（3）三江源地区生长季草地GPP对干旱的响应沿海拔梯度的变化特征表现为先上升后下降的趋势，低海拔地区降水与土壤水分是干旱抑制植被光合作用的主要诱因，而在高海拔地区气温与土壤温度则是干旱约束植被光合作用的主导因素。

关键词：三江源地区植被总初级生产力草地干旱标准化降水蒸散指数

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基于生态系统服务的水电开发利益相关者分析

生态学报 2024年

作者：王新宇朱小康傅斌中国科学院水利部成都山地灾害与环境研究所中国科学院大学

水电开发对流域生态系统服务有重要影响。生态系统服务的供给区、水电企业和周边的农牧民构成了流域水电开发的利益主体。准确识别这些利益相关者在流域水电开发中扮演的角色对于建立和执行生态补偿机制至关重要。已有研究大多对利益相... 详细信息

水电开发对流域生态系统服务有重要影响。生态系统服务的供给区、水电企业和周边的农牧民构成了流域水电开发的利益主体。准确识别这些利益相关者在流域水电开发中扮演的角色对于建立和执行生态补偿机制至关重要。已有研究大多对利益相关者进行定性划分，定量分析侧重在经济损益，未考虑生态系统服务对利益相关者的影响。以西藏自治区拉萨河流域为研究区，评估了与水电开发关系密切的产水服务、土壤保持服务和洪水缓解服务。通过社会网络分析方法，本研究探讨了在水电开发背景下，生态系统服务的供给者和需求者内部的中心性与凝聚子群，揭示了不同利益相关者之间的网络结构和联系强度。结果表明：（1）墨竹工卡县、林周县和嘉黎县是生态系统服务的主要供给区，位于生态系统服务供给社会网络的中心，中心度分别为1.75、1.48和1.30。（2）直孔水电站和旁多水电站处于三项生态系统服务需求网络中心，中心度、中心势最高，分别为0.37和0.35、0.41和0.38。（3）甘曲村和宁布村位于农牧民对水电开发影响感知的社会网络中心，中心度分别为3.54和2.41。本研究通过将生态系统服务评价与社会网络分析方法结合，清楚地描绘了拉萨河流域水电开发中不同利益相关者的相互关系，为制定水电开发的生态补偿策略提供了科学依据。

关键词：生态系统服务供需关系梯级水电开发社会网络分析影响感知拉萨河流域

蓄水对三峡库区消落带土壤和植被的影响研究进展

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水生态学杂志 2024年

作者：李秋宏王小国刘祥龙中国科学院水利部成都山地灾害与环境研究所中国科学院大学

三峡水库“蓄清排浑”的运行模式致使三峡库区消落带与自然消落带截然不同。文章综述了近十几年来三峡水库蓄水前后消落带土壤理化性质和植物群落的变化情况。相关研究表明，蓄水后消落带土壤pH、土壤有机碳和总氮等变化显著，土壤pH逐... 详细信息

三峡水库“蓄清排浑”的运行模式致使三峡库区消落带与自然消落带截然不同。文章综述了近十几年来三峡水库蓄水前后消落带土壤理化性质和植物群落的变化情况。相关研究表明，蓄水后消落带土壤pH、土壤有机碳和总氮等变化显著，土壤pH逐渐趋于中性，土壤有机碳和总氮含量随水位涨落周期的增加呈下降趋势。土壤质地、容重等物理性质和土壤pH、有机碳和总氮等化学性质随着水位高程的变化也会发生相应改变。干流和支流消落带植物群落组成和物种多样性均已发生显著变化，许多原有陆生植物难以适应新的生境而消亡。不同水位高程区植物组成和物种多样性也不同，优势物种以狗牙根和苍耳为主，新的稳定植物群落已逐渐形成。今后应加强消落带先锋物种对环境胁迫的生理生态响应研究，进一步完善消落带生态系统植物-土壤-水耦合关系研究，开展土壤碳氮的主要损失形态和途径分析，并对消落带生态系统进行长时序、大尺度的调查，为三峡库区消落带生态恢复和重建提供参考。

关键词：消落带土壤理化性质植物群落三峡库区

三江源区草地水土保持与防风固沙功能临界植被覆盖度时空变化分析

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山地学报 2024年第2期42卷 143-153页

作者：杨祎王根绪李阳王志伟中国科学院、水利部成都山地灾害与环境研究所中国科学院大学

三江源区是中国重要的生态安全屏障，其水土保持与防风固沙功能对中国及其周边地区生态安全具有重大意义。水土保持与防风固沙功能临界植被覆盖度是三江源草地生态保护与恢复的关键指标，但其变化尚不明确。本研究利用修正通用土壤流失... 详细信息

三江源区是中国重要的生态安全屏障，其水土保持与防风固沙功能对中国及其周边地区生态安全具有重大意义。水土保持与防风固沙功能临界植被覆盖度是三江源草地生态保护与恢复的关键指标，但其变化尚不明确。本研究利用修正通用土壤流失方程(RUSLE)和修正通用土壤风蚀方程(RWEQ)模拟了1979—2018年三江源区草地水土保持与防风固沙功能临界植被覆盖度并分析了其时空变化。结果表明：(1)近40年来，三江源区草地水土保持功能临界植被覆盖度东南高、西北低，多年平均值为12.21%±1.42%,年增长率为0.30%(P部水土保持及防风固沙功能临界植被覆盖度大于50%,西南大部分区域不超过40%。(4)水土保持及防风固沙功能临界植被覆盖度在长江源区和黄河源区东北部呈下降趋势，其中黄河源东北部下降趋势显著(P部和澜沧江源区呈显著上升趋势(P研究结果可为三江源生态环境保护以及高寒草地多目标管理提供科学依据与数据支撑。

关键词：临界植被盖度生态阈值生态恢复高寒草地三江源

藏东南典型海洋型冰川表碛与退缩区不同演替阶段土壤微生物群落特征

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中国环境科学 2024年

作者：叶鑫彤胡扬刘巧鲁旭阳刘琛中国科学院水利部成都山地灾害与环境研究所中国科学院大学

海洋型冰川加速退缩导致区域物种资源库和微生物多样性改变，目前针对冰川末端表碛与退缩区土壤微生物特征及环境驱动机制研究不足。以藏东南阿扎冰川和米堆冰川为研究区，采用细菌16S rRNA基因扩增子测序和真菌ITS测序技术，研究了冰... 详细信息

海洋型冰川加速退缩导致区域物种资源库和微生物多样性改变，目前针对冰川末端表碛与退缩区土壤微生物特征及环境驱动机制研究不足。以藏东南阿扎冰川和米堆冰川为研究区，采用细菌16S rRNA基因扩增子测序和真菌ITS测序技术，研究了冰川表碛与退缩区不同植被演替阶段土壤中微生物群落特征及土壤化学性质影响。结果表明，两条冰川表碛与退缩区土壤中共发现细菌门38个，其中Proteobacteria、Actinobacteriota、Bacteroidota为优势群，共发现真菌门7个，Basidiomycota和Ascomycota为优势群，优势群分别占细菌和真菌总量的95%和90%。阿扎和米堆冰川表碛中Patescibacteria、RCP2-54、Bacteroidota、Gemmatimonadota和Acidobacteriota的菌群丰度存在显著差异，米堆冰川表碛和退缩区土壤中微生物群落结构和丰度存在显著差异（p＜0.05），而退缩区三个演替阶段之间的群落结构差异不显著。适应极端环境的微生物群落在表碛中丰度最高，而随着演替进程参与植物定殖或与植物共生的微生物群落丰度与多样性显著增加，群落结构在植被演替后期逐渐趋于稳定。除全钾外，养分含量在两条冰川表碛中均较低，随着植被演替土壤pH值逐渐降低而养分逐渐增加，演替后期显著高于前两阶段。表碛中的微生物群落与pH值和全钾显著正相关，而退缩区土壤中则与速效钾、硝态氮、全磷、可溶性有机碳显著正相关，并以磷限制为主。研究结果为认识藏东南典型海洋型冰川微生物特征、理解微生物在表碛与退缩区演替过程中的作用及变化提供科学依据。

关键词：海洋型冰川表碛退缩区细菌真菌土壤化学性质