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基于ANN-CA的外来入侵植物互花米草的扩散趋势预测研究

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生态环境学报 2024年第3期33卷 341-350页

作者：刘亚静刘明月李京周帅华北理工大学矿业工程学院唐山市资源与环境遥感重点实验室河北省矿区生态修复产业技术研究院河北省矿业开发与安全技术重点实验室

采用遥感技术手段对九段沙互花米草(Spartina alterniflora)信息提取与动态监测基础上,开展滨海地区互花米草入侵时空特征分析、入侵地区景观演变规律以及预测互花米草扩散趋势等研究对于沿海城市生态环境协调发展具有重要的意义。选取... 详细信息

采用遥感技术手段对九段沙互花米草(Spartina alterniflora)信息提取与动态监测基础上,开展滨海地区互花米草入侵时空特征分析、入侵地区景观演变规律以及预测互花米草扩散趋势等研究对于沿海城市生态环境协调发展具有重要的意义。选取邻域因子、生态属性和地理属性等相关变量因子,耦合人工神经网络(ANN)与元胞自动机(CA),基于2015-2019年间九段沙互花米草与其他湿地景观类型数据构建ANN-CA模型,采用3层BP神经网络,在不断训练与校正与验证模型精度的基础上,对2019年九段沙区域互花米草进行模拟,采用Lee-Sallee形状指数来对比模拟分类结果与实际分类结果在空间分布层面的相似度,并进行相应的模型校正,在此基础上预测2025年九段沙互花米草扩散与群落分布格局,为互花米草的扩张趋势、景观演变以及分布扩散预测提供理论依据和科学基础。结果表明,1)1995-2025年间互花米草自从引种定居到不断扩张,所呈现的面积变化图近乎S型曲线,其中2015-2019年面积增长了847 hm^(2),2019-2025年面积增长了646 hm^(2),因此互花米草在九段沙自然保护区的动态扩散,分别为定居阶段、滞缓阶段、快速增长阶段以及缓慢增长阶段。2)2025年九段沙区域互花米草的扩张速率从趋势看已进入扩张的缓慢期,与前几年相比尽管有所增加,但趋势有所放缓。3)构建的ANN-CA模型能够较好地对九段沙自然保护区的植被演变进行模拟和预测。

关键词：土地利用 ANN-CA 元胞自动机九段沙互花米草

2000—2020年京津冀地区国土空间多功能权衡强度时空演变及影响机制

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生态学报 2024年第3期44卷 977-991页

作者：周亚鹏刘欣刘琳李富平李小光白艳河北农业大学国土资源学院保定071001 河北地质大学石家庄050031 河北省矿区生态修复产业技术研究院唐山063210 华北理工大学矿业工程学院唐山063210 中国科学院地理科学与资源研究所北京100101

厘清国土空间多功能相互关系及影响因素,对实现国土空间可持续利用与保护具有重要意义。以京津冀地区为例,揭示了其国土空间多功能时空变化特征,利用Spearman相关性分析、均方根误差和地理探测器诊断了多功能之间相互关系与权衡强度,并... 详细信息

厘清国土空间多功能相互关系及影响因素,对实现国土空间可持续利用与保护具有重要意义。以京津冀地区为例,揭示了其国土空间多功能时空变化特征,利用Spearman相关性分析、均方根误差和地理探测器诊断了多功能之间相互关系与权衡强度,并探析了多功能权衡强度影响机制。结果表明,生产功能和生活功能主要集中在东南部平原区,生态功能主要集中在西北山区,2000—2020年生产功能和生活功能提升而生态功能呈退化态势。国土空间多功能权衡强度均值表现为“生活功能-生态功能”>“生产功能-生态功能”>“生产功能-生活功能”。2000—2020年生产与生活功能间的权衡强度增强,从0.038上升至0.060;而生产与生态功能间权衡强度减弱,从0.190下降至0.180;生活与生态功能间的权衡强度轻微减弱,从0.206下降至0.205。京津冀西北区是生产与生态功能以及生活与生态功能权衡强度高值区,集中在承德、秦皇岛和北京市。东南部平原区是生产与生活功能权衡强度高值区,尤其是衡水、邯郸和邢台等地权衡明显加剧。国土空间多功能权衡强度空间分异受土地利用、自然因素和社会经济因素共同影响,其中土地利用强度是最主要影响因子,各影响因素在不同年份影响程度略有不同。研究结果可以帮助决策者将国土空间多功能权衡理念纳入国土空间规划与管理。

关键词：国土空间多功能权衡强度影响机制京津冀地区

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尾矿库土壤铵态氮空间分异性及其可视化表达

中国矿业 2024年第7期33卷 118-126页

作者：冯郑文刘亚静华北理工大学矿业工程学院河北唐山063210 唐山市资源与环境遥感重点实验室河北唐山063210 河北省矿区生态修复产业技术研究院河北唐山063210 河北省矿业开发与安全技术重点实验室河北唐山063210

为解决尾矿库土壤铵态氮含量信息描述和表达手段单一,引起空间分异性精细化表述不明确的问题,以迁安市某尾矿库为研究区,采集化验0~20 cm、20~40 cm、40~60 cm三层土壤铵态氮含量,利用莫兰指数分析土壤铵态氮空间自相关性和空间聚集程度... 详细信息

为解决尾矿库土壤铵态氮含量信息描述和表达手段单一,引起空间分异性精细化表述不明确的问题,以迁安市某尾矿库为研究区,采集化验0~20 cm、20~40 cm、40~60 cm三层土壤铵态氮含量,利用莫兰指数分析土壤铵态氮空间自相关性和空间聚集程度;利用标准差椭圆分析研究区内土壤铵态氮含量的二维空间变化趋势;基于二维空间中土壤铵态氮分异性研究,探讨3D经验贝叶斯克里金对土壤铵态氮三维空间分布特征的模拟,通过构建剖切面和等值面,深入研究尾矿库土壤铵态氮在水平方向及垂直方向的二维三维可视化表达效果。研究结果表明:尾矿库土壤铵态氮含量在不同土壤深度均存在显著的空间正向关联性和空间集聚性;随着土壤深度增加,铵态氮含量西南-东北变化的方向性越明显;二维三维插值显示研究区土壤铵态氮含量在水平方向、垂直方向上空间分布均有显著差异性,等值面的构建有效描述了尾矿库土壤铵态氮具体含量值的三维空间精细化分布规律。通过本文研究以期为矿区土壤理化性质三维空间分布规律研究、土壤修复,以及生态可持续发展提供理论支撑及参考。

关键词：铵态氮莫兰指数标准差椭圆 3D经验贝叶斯克里金空间分布

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河北省责任主体灭失矿山迹地生态修复现状、存在问题及修复对策

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金属矿山 2024年第6期 1-13页

作者：夏冬邵国梁李小光姚纪明李富平杨天鸿华北理工大学矿业工程学院河北唐山063210 河北省矿业开发与安全技术重点实验室河北唐山063210 河北省矿区生态修复产业技术研究院河北唐山063210 东北大学资源与土木工程学院辽宁沈阳110819

河北省为北京市、天津市的生态屏障,生态敏感性强。该省矿产资源丰富,历史上的乱采乱挖、无序开采等导致大量的责任主体灭失矿山迹地遍布全省,这与生态环境保护间的矛盾显得异常突出。在收集相关资料的基础上,总结了河北省矿产资源的赋... 详细信息

河北省为北京市、天津市的生态屏障,生态敏感性强。该省矿产资源丰富,历史上的乱采乱挖、无序开采等导致大量的责任主体灭失矿山迹地遍布全省,这与生态环境保护间的矛盾显得异常突出。在收集相关资料的基础上,总结了河北省矿产资源的赋存状况、责任主体灭失矿山迹地的分布特征、生态环境破坏现状及生态修复现状,揭示了河北省责任主体灭失矿山迹地生态修复存在的主要问题,并基于河北省不同区域的生态功能定位,提出构建“环境地质致灾机理模式—地质灾害隐患的治理与消除—优化生态修复技术方案—地质灾害、修复效果动态监测与评价”4个环节的生态修复理论框架,依据各生态功能定位区的作用、区位特征、气候、土壤等要素,分析总结了适用于不同区域生态修复的技术与实施方案,并以具体的案例开展了修复工程分析。

关键词：责任主体灭失矿山迹地生态修复生态功能定位河北省

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塞罕坝植被覆盖时空分异与驱动机制研究

西部林业科学 2024年第1期53卷 163-171页

作者：王晓红辛守英阳丽虹马明浩焦琳琳华北理工大学矿业工程学院河北唐山063210 河北省矿区生态修复产业技术研究院河北唐山063210 河北省矿山绿色智能开采技术创新中心河北唐山063210 国家知识产权局专利局专利审查协作广东中心广东广州510700

研究塞罕坝林场植被覆盖变化及其驱动机制能够为区域植被保护与森林经营管理提供重要的理论依据。基于MODIS-NDVI、气温和降水数据,采用趋势分析、偏相关性分析、残差分析和相对作用分析等方法,分析塞罕坝林场2000—2020年不同植被覆盖... 详细信息

研究塞罕坝林场植被覆盖变化及其驱动机制能够为区域植被保护与森林经营管理提供重要的理论依据。基于MODIS-NDVI、气温和降水数据,采用趋势分析、偏相关性分析、残差分析和相对作用分析等方法,分析塞罕坝林场2000—2020年不同植被覆盖的时空变化,探讨气候因素和人类活动对不同植被覆盖的驱动机制。结果显示:(1)塞罕坝林场植被覆盖的归一化差异植被指数(NDVI)低于0.55的区域归为低植被覆盖区,NDVI高于0.65的区域为高植被覆盖区,而NDVI为0.55~0.65的区域为中等植被覆盖区。(2)2000—2020年,不同植被覆盖等级NDVI的平均增长速率有所差异,低植被覆盖区NDVI平均增长速率较快;其次是中等植被覆盖区和高植被覆盖区;尤其是2007年之后,塞罕坝林场全域NDVI平均增长速率明显高于2000—2007的植被NDVI平均增长速率。(3)在不同植被覆盖等级区,NDVI的主要驱动因素也有所不同,低植被覆盖区NDVI主要受到人类活动的影响,其贡献率高达60.78%;中高植被覆盖区主要驱动因子存在着空间异质性,即中高植被覆盖区的西部和东南部的低海拔区主要受人类活动的影响,而东北部的高海拔区主要受到气候因素的影响。

关键词：塞罕坝林场归一化差异植被指数气候因素人类活动

冻融作用下条带状磁铁石英岩损伤机理试验研究

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煤炭科学技术 2024年

作者：严加驹邵国梁夏冬贾淯斐华北理工大学矿业工程学院河北省矿业开发与安全技术重点实验室河北省矿区生态恢复产业技术研究院河北省矿山绿色智能开采技术创新中心东北大学资源与土木工程学院

我国寒区矿产资源丰富，随着高寒地区资源开发强度的逐渐加大，众多寒区岩土工程问题日益突出，研究冻融作用下岩石损伤演化机理，对寒区岩土工程建设和灾害防治具有重要意义。为探究冻融作用对岩石的损伤劣化规律，本文以研山铁矿东帮... 详细信息

我国寒区矿产资源丰富，随着高寒地区资源开发强度的逐渐加大，众多寒区岩土工程问题日益突出，研究冻融作用下岩石损伤演化机理，对寒区岩土工程建设和灾害防治具有重要意义。为探究冻融作用对岩石的损伤劣化规律，本文以研山铁矿东帮边坡条带状磁铁石英岩为研究对象，对冻融区间[-20，20]℃、最长冻融周期为280次的条带状磁铁石英岩开展了力学与声发射试验，获得该岩石不同冻融周期的力学、声发射特征参数，结合冻融损伤理论，进一步探究适宜于该岩石的冻融损伤机理，建立基于声发射特征参数的高(冻融周期≥70次)、低(干燥、饱水、冻融周期≤40次)冻融周期的损伤本构模型。研究结果表明：低冻融周期条带状磁铁石英岩的峰值强度，弹性模量，声发射撞击数、累计振铃计数、累计能量的降低幅度均明显高于高冻融周期的岩样；冻融40周期前后，岩样单一b值呈先降后升趋势；随冻融周期的增加，大震级撞击数的下降幅度高于小震级；低冻融周期岩样的冻融损伤机制以第一类冻融损伤理论为主导，高冻融周期岩样的冻融损伤机制为第一和第二类冻融损伤理论共同主导；低冻融周期岩样以脆性破坏模式为主，高冻融周期岩样的破坏模式由脆性逐渐向延性过渡；基于声发射累计振铃计数，建立了高、低冻融周期岩石的损伤变量耦合关系式，推导了高、低冻融周期岩石的冻融损伤模型，并对其进行了初步验证。

关键词：条带状磁铁石英岩冻融循环损伤模型声发射

留茬高度对陕北采煤沉陷区饲料桑生长特性的影响

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草地学报 2024年第3期32卷 952-957页

作者：常风云陈启航史建国李佳奇李正雄王飞云纪俊娥段义忠亢福仁罗竹梅榆林学院陕西省陕北矿区生态修复重点实验室陕西榆林719000 国家林业和草原局桑树产业工程技术研究中心陕西西安710000 陕西省林业科学院治沙研究所陕西榆林719000

为明确不同留茬高度对饲料桑(Morus alba L.)生长性状和生产性能的影响,寻求适宜的留茬高度,本研究以‘丰驰2号’为研究对象,设置5个留茬高度分别为5 cm(C5),10 cm(C10),15 cm(C15),20 cm(C20),40 cm(C40)以及留全株为对照组(CK),测定... 详细信息

为明确不同留茬高度对饲料桑(Morus alba L.)生长性状和生产性能的影响,寻求适宜的留茬高度,本研究以‘丰驰2号’为研究对象,设置5个留茬高度分别为5 cm(C5),10 cm(C10),15 cm(C15),20 cm(C20),40 cm(C40)以及留全株为对照组(CK),测定各处理的农艺性状、荧光参数、光合及单株干鲜重。结果表明:C20,C15,C10处理下的农艺性状和生产性能均显著高于其它处理(PC20>C10。

关键词：陕北饲料桑留茬高度生物量

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基于地球物理数据的化工场地污染源追踪案例分析

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环境科学学报 2024年第4期44卷 344-355页

作者：田少兵王鹏冯洪川尚通晓梅荣刘玲陈月云李向前江苏省地质调查研究院南京210047 江苏环保产业技术研究院股份公司南京210019 江苏省地质调查研究院自然资源部国土(耕地)生态监测与修复工程技术创新中心南京210018

为查明污染场地污染源分布特征及其扩散运移路径,提供合理有效的勘查钻孔位置,并验证环境地球物理勘查技术的有效性.基于某搬迁后的化工场地初查污染严重区域,开展高密度电阻率法勘探,运用光滑约束最小二乘法二维反演,获取了4条电阻率剖... 详细信息

为查明污染场地污染源分布特征及其扩散运移路径,提供合理有效的勘查钻孔位置,并验证环境地球物理勘查技术的有效性.基于某搬迁后的化工场地初查污染严重区域,开展高密度电阻率法勘探,运用光滑约束最小二乘法二维反演,获取了4条电阻率剖面,构建了勘查区40 m以浅地层电性结构模型.结合已知钻孔岩性及污染物超标情况,成功圈定区域无机污染物和有机污染物的埋藏位置和扩散路径,并预测了污染物的扩散区域,经钻孔验证该推断可靠可信.认为高密度电阻率法可在污染场地调查中发挥积极作用,在条件允许的前提下,可降低成本,提高污染物探测精度,值得推广应用.

关键词：环境地球物理勘探污染场地调查高密度电阻率法污染源追踪三维建模

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基于POI的石家庄主城区城市功能空间特征及混合度评估

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华北理工大学学报（自然科学版） 2024年第2期46卷 84-94页

作者：张寅桐郭力娜郭柳娜贾玉娜赵艳霞华北理工大学矿业工程学院河北唐山063210 矿产资源绿色开发与生态修复协同创新中心河北唐山063210 河北省矿区生态修复产业技术研究院河北唐山063210 华北理工大学经济管理学院河北唐山063210

现代城市规划更加注重城市功能混合,因其有助于提升城市活力,增进城市效率。POI大数据可以为城市功能混合评估提供现势性更强的精细数据源。以石家庄主城区为案例区,基于POI点数据,通过计算点频数密度对研究区进行功能区划分,结合最邻... 详细信息

现代城市规划更加注重城市功能混合,因其有助于提升城市活力,增进城市效率。POI大数据可以为城市功能混合评估提供现势性更强的精细数据源。以石家庄主城区为案例区,基于POI点数据,通过计算点频数密度对研究区进行功能区划分,结合最邻近指数和核密度分析城市功能区空间分布情况;利用信息熵计算城市功能混合度并对其进行空间特征分析。研究发现:(1)石家庄主城区功能区分区中,单一功能区占比达到40.95%,而混合功能区约为29.11%;在单一功能区中科教文化功能区占比最多,约为16.47%,与住宅功能区协同分布;在混合功能区中存在多种类型的功能混合,其中"购-医-住-科"类型的混合功能区较多,主要分布在石家庄主城区中部及西南部地区,占比为10.12%;(2)各功能类型中除交通设施功能呈现均匀分布,其他四类功能均呈现集聚型分布;(3)石家庄主城区低混合度地区较少,但高混合度地区分布较为分散,城市功能结构有待优化提升,石家庄城市发展还有很大的提升空间。

关键词：城市建设 POI点数据功能区分区城市功能混合度

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