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2021年 第30卷 第3期 刊出日期:2021-03-20
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  • 区域可持续发展
    长江经济带开发区及其产业空间格局演变研究
    王文鑫, 杨庆媛, 苏康传, 毕国华, 张忠训
    2021, (3):  519-533.  doi:10.11870/cjlyzyyhj202103001
    摘要 ( 495 )   PDF (8365KB) ( 79 )   收藏
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    开发区是区域经济发展的重要引擎,优化开发区空间布局和产业结构配置对长江经济带经济协调可持续发展具有重要的现实意义。运用统计分析及地理空间分析方法,探究长江经济带省级以上开发区及其产业的空间格局演变特征,并采用多元线性回归方法探析技术密集型产业空间分布的主要影响因素。结果表明:长江江经济带开发区空间布局1992~2012年由分散“多点状”结构变为“T字型”结构,2012~2017年稳定为“网格状结构”;开发区空间分布呈稳定的“西南-东北”方向,分布中心偏移特征为“东北向-正西向-东北向”,2002~2012年偏移幅度最大,2012~2017年偏移幅度最小,地理空间总体呈扩张态势;开发区空间相关性总体上波动起伏,高-高集聚区域先增大再缩小;开发区产业中技术密集型产业具有绝对优势,其中以装备制造业为主,其与电子通信产业共同呈现明显的“一核多极”空间分布特征,四大行业中另外2个行业与开发区空间布局特征相一致;三大类型产业中,总体呈现为上下波动的集聚特征,只有1992年的劳动密集型产业为分散特征;城市经济环境对于开发区产业发展有正向联系,而政府引用外资存在一定的反向联系,政策因素在整个发展过程中发挥了重要的影响作用。
    长三角地区跨区域合作创新对区域多样化的影响研究
    苏 灿, 曾 刚, 叶 雷, 徐宜青
    2021, (3):  534-543.  doi:10.11870/cjlyzyyhj202103002
    摘要 ( 224 )   PDF (962KB) ( 21 )   收藏
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    区域多样化发展在提高生产力、促进就业以及稳定经济等方面发挥着重要作用。一直以来演化经济地理学框架下区域多样化发展中外部资源的作用被忽略,而跨区域合作创新是区域获取外部知识的重要途径之一。研究使用2000~2017年长三角地区41个城市的发明专利数据,对区域经济一体化特征显著的长三角地区多样化水平与合作创新进行测度,并实证检验区域内部与跨区域的合作创新在区域多样化进程中所发挥的作用。结果表明:(1)长三角地区各城市的相关与不相关多样化水平总体呈现逐渐上升并趋于稳定的趋势;(2)合作创新作为知识流动的重要载体,合作参与者大多位于长三角内,合作创新所产生的知识溢出往往发生在具有技术关联性的产业间,从而有助于促进长三角地区发展相关多样化,但对不相关多样化没有表现出显著影响;(3)合作创新中参与团队数量与区域相关与不相关多样性没有显著关系;(4)合作创新中跨区域合作比例越高,越能够促进区域相关与不相关多样化的发展。因此,在推动区域产业多样化的过程中应注重强化区域间的合作,借助外部力量引导区域产业发展。
    长江中游城市群网络联系度与度中心性时序变化研究(2001~2016)
    周 俊, 凌昌隆
    2021, (3):  544-553.  doi:10.11870/cjlyzyyhj202103003
    摘要 ( 220 )   PDF (2326KB) ( 39 )   收藏
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    长江中游城市群在国家发展中的作用越来越突出,其网络化的城市体系也逐渐发育并趋于完善。充分考虑到经济、人口、贸易、运输量、基础设施、公共服务等多种因素,并基于时间序列上的考量,从传统引力模型出发,引入克鲁格曼指数,通过AHP法,确定经济、社会、2个维度的城市“质量”以及几何直线、公路、铁路3个维度的城市联系成本等各个模型指标的权重,研究了长江中游城市群2001~2016年的城市联系度和度中心性的时序变化。研究发现,随着经济社会的发展以及城市间联系通道的建设,以武汉-长沙-南昌为中心的长江中游城市群城市联系网络体系逐渐形成并不断深化,以武汉、长沙为中心的城市群体发挥着越来越重要的作用,对区域的影响力逐渐强化,越来越多的城市融入到城市网络中,并发展均衡。研究表明:(1)区域网络化特征越来越显著,联系深化逐渐显现,构建区域联系大通道、促进基础设施互联互通十分重要。(2)中心城市显著加强,次级节点的培育有待提高,多中心、层级化、深层次的城市体系渐渐形成,还需要强化顶层、开拓底层配合发挥作用。(3)网络化与层级化的长江中游城市群正在完善,创新、协调、绿色、开放、共享的城市体系既需要中心城市的引领,也需要更多城市积极深入、积极参与、积极推进。
    都市圈内核体系的综合比较研究 ——以长江中游城市群三大都市圈为例
    魏国恩, 孙平军, 张振克
    2021, (3):  554-564.  doi:10.11870/cjlyzyyhj202103004
    摘要 ( 201 )   PDF (2313KB) ( 85 )   收藏
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    都市圈是推进新型城镇化的新形态,也是实现区域经济发展的基本单元,这项研究明确了区域空间发展“点-区-群”过程中,城镇综合竞争力、空间联系强度、要素区际流动在都市圈内核体系的关键性作用,通过都市圈的综合对比,为优化区域协调发展新机制、适应都市圈提质增效的新要求提供新的借鉴。通过结合城镇综合竞争力模型、改进的空间联系模型、要素流强度模型等方法集成,分析2016年长江中游城市群中长沙都市圈、武汉都市圈、南昌都市圈在城镇综合竞争力、空间结构、城镇职能分工体系3个维度的对比差异。结果表明:(1)综合竞争力研究显示,各都市圈综合竞争力具有显著的空间非均衡分布特性,长沙都市圈呈东西轴带发展,武汉都市圈的中心-外围城镇差异显著,南昌都市圈缺乏强引领能力的高值发展中心;(2)长沙都市圈形成中心-外围的圈层式空间结构形态,武汉都市圈形成多中心组团式空间结构形态,南昌都市圈呈现出昌九“双星”式空间结构形态,都市圈在中心城市指向性、空间结构形态的显著差异,与城镇扩张政策、城镇发展差距及现代交通运输线路的网络化等因素相关联;(3)长沙都市圈内部城镇的要素配置层次分明,具有完善的要素流职能分工体系,武汉都市圈的交通流与经济流位序匹配程度较差,南昌都市圈缺乏完善的经济流、交通流职能分工体系;(4)在讨论分析中为各都市圈指出了完善资源共享和要素传递通道,优化城镇分工协作机制,促进现代交通网络体系发展等针对性发展思路。
    新型城镇化对工业用地效率影响的空间计量分析——基于江苏省企业调查数据
    崔继昌, 郭贯成
    2021, (3):  565-574.  doi:10.11870/cjlyzyyhj202103005
    摘要 ( 143 )   PDF (1608KB) ( 33 )   收藏
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    利用2015年江苏省工业企业用地调查数据,通过空间自相关分析和空间计量模型,研究新型城镇化不同维度对工业用地效率的影响,并区分不同类型企业做出对比分析。结果表明:(1)全省工业用地效率水平总体上呈现出由南向北逐渐降低的空间结构,制造业、电力业企业对全省企业用地效率的空间格局特征具有代表性;(2)人口、经济、土地和社会城镇化对全部企业、采矿业和制造业表现出正向作用,而对于电力业企业,仅社会城镇化表现出正向作用。研究认为新型城镇化对工业用地效率具有正向促进作用,要进一步优化城镇化进程中工业用地空间布局,促进不同类型企业在区域间协调发展,发挥城镇化的溢出效应。
    基于不透水表面指数的城市扩张趋势及驱动机制分析——以南京市为例
    李发志, 朱高立, 姬 超, 侯大伟, 孙 华
    2021, (3):  575-590.  doi:10.11870/cjlyzyyhj202103006
    摘要 ( 153 )   PDF (4377KB) ( 27 )   收藏
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    城市扩张趋势及驱动机制研究存在两大难题:(1)传统景观数据的混合像元问题影响城市扩张趋势研究的准确性;(2)城市扩张驱动因子的共线性问题影响驱动机制研究结论的可靠性。针对上述问题,以南京市为例,利用不透水表面分析结果,采用不透水面加权平均重心分析、线性方向均值分析及标准差椭圆分析方法开展2000~2017年城市扩张趋势研究,并利用偏最小二乘回归分析方法对城市扩张驱动机制开展定性及定量分析。结果表明:南京市整体上表现为多中心非同步的蔓延式扩张;2000~2017年的3个时间跨度内,南京市整体的不透水表面扩张速度不断增长,年均不透水表面加权平均重心转移距离分别为303,379,611 m,全市尺度上往顺时针偏北259.12°方向转移2 564 m,具体到各辖区,重心转移距离存在较大差异;城市扩张的外部形态特征具有明显的方向性,2000、2005、2010以及2017年4个时期,不透水表面的标准差椭圆扁率均在2.232以上,主要表现为南北向扩张,各辖区扩张方向性不同;城市外部空间特征及发展战略、河流水系及自然保护区分布、土地利用规划等因素表现为对城市扩张方向的约束和限制作用;第二产业从业人员数量、人口密度、第三产业固定资产投资额、地区生产总值、城乡人均可支配收入等因素成为影响城市扩张规模的主要因素。
    我国区域间制造业转移及其结构演进研究
    曹卫东, 章屹祯
    2021, (3):  591-601.  doi:10.11870/cjlyzyyhj202103007
    摘要 ( 133 )   收藏
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    在产业转移及转型升级的背景下,以2006、2011、2016年我国21个主要制造业工业销售产值及从业人员为研究数据,应用动态集聚指数、产业梯度系数、改进偏离份额模型(SSM)等方法,对我国制造业转移及其结构演进进行探究。研究发现:(1)研究期内,制造业转移的主体是劳动密集型与部分技术密集型制造业,转移的方向是从东部向中西部地区,但2011~2016年江苏、浙江等地的化学原料、医药等制造业出现了较强的空间集聚态势;(2)东部地区的食品制造业、饮料制造业、金属冶炼业等边际产业的转移与技术授让,不仅优化了自身的产业组织形态,还促进了中西部地区制造业规模化、集聚化发展,而辽宁、吉林、黑龙江等地则须防范产业流失,引导制造业集聚发展;(3)研究期内,上海、广东等东部地区制造业结构效应指数W大于1,且平均结构偏离分量P较大,表明其制造业含有较大比重的朝阳产业,制造业产业结构较好;湖南、贵州等中西地区制造业竞争效果指数U大于1,且平均竞争效应较大,表明其制造业发展较为迅速,竞争力较强。研究有助于厘清在产业转移及转型升级的背景下,我国制造业转移及其结构演进的新特征,为我国经济、产业高质量发展提供借鉴意义。
    自然资源
    中国省际水足迹空间转移网络特征研究
    阎晓东, 孙才志
    2021, (3):  602-613.  doi:10.11870/cjlyzyyhj202103008
    摘要 ( 118 )   PDF (1475KB) ( 34 )   收藏
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    水资源短缺已经严重影响到人类的生存和中国的可持续发展,分析各地区水资源情况是解决水资源问题的关键。论文利用2007和2012年区域间投入产出表,计算中国30个地区(未分析西藏、香港、澳门和台湾地区)水足迹转移量,并结合源-汇系统理论,从源-汇地分析水资源网络地区间流动格局。最后,构建生态网络分析模型,深入分析地区间水足迹的控制、依赖关系以及水资源网络的芬恩循环指数和系统鲁棒性,结果表明:(1)水足迹输出量较大的地区为黑龙江和新疆地区,水足迹输入量较大的地区多为经济规模较大的地区,如江苏、浙江、广东和山东等。(2)在源地系统中,黑龙江等八省区是重要的水足迹源点,多数源点省区的水足迹外向度系数有减小的趋势,各地区对水足迹存在强烈的竞争关系。汇地系统中,汇聚力系数较大的地区为江苏、浙江、山东和广东;北京和天津的依赖度系数很大,多数地区的依赖度系数呈现减小的趋势。(3)黑龙江、新疆等地区对其他地区具有较强的控制关系,北京、天津等地区对其他地区具有较强的依赖关系。(4)水资源网络的循环性较差,2007和2012年仅有江苏和广东地区的贡献率较高;另外,整个水资源网络的系统鲁棒性偏向于冗余度更高、效率更低的一侧。各地区水足迹转移和空间格局分析可为解决水资源问题提供理论依据,同时为地区和产业水资源合理利用提供理论支持。
    RADS数据集在长江上游水库蓄水调度中的应用前景
    孙思瑞, 秦鹏程, 陈柯兵, 吴旭树
    2021, (3):  614-622.  doi:10.11870/cjlyzyyhj202103009
    摘要 ( 145 )   收藏
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    长江上游水库蓄水集中在8~10月,此期正值雨季后期,若水库不能在降水集中的雨季结束前蓄至一定水位,将严重影响水库兴利目标的实现。为优化现有蓄水调度方案,该文选用德州农工大学Rainy And Dry Season(RADS)数据集,长系列的雨季划分资料,分析了长江上游雨季结束时间特征。结果表明,RADS与现有全国、长江上游雨季特征的研究结果较为一致,数据集在研究区域适用性较好。乌江流域的雨季结束时间波动范围明显较大,需重视乌江流域的中长期水文气象预报,以提前预警流域雨季较早结束的情况。而对于乌江、岷江大渡河流域水库联合调度方案所规定的9月1日与10月1日的起蓄时间,1961~2007年中曾出现过雨季更早结束的情况,即对于这两个流域的水库而言,统筹考虑防洪任务与预报水情,蓄水时间可考虑进一步提前。
    洪湖湿地植物多样性与保护对策
    厉恩华, 杨 超, 蔡晓斌, 王 智, 王学雷
    2021, (3):  623-635.  doi:10.11870/cjlyzyyhj202103010
    摘要 ( 285 )   PDF (1883KB) ( 60 )   收藏
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    在气候变化和人类活动多重因素影响下,自20世纪50年代以来洪湖湿地的生态环境发生了深刻变化。依据多年监测结果,分析了洪湖湿地植物多样性和植被现状,认为湖滨带过度开发、江湖阻隔、旱涝频发、水体富营养化、入侵种泛滥等可能是影响洪湖湿地植物多样性保护的突出问题,就此提出了“退垸还湿”恢复滨岸带湿地、实施水系连通和水资源优化调控、改善水质和积极控制入侵种等对策建议。同时认为,长江中下游河湖水网的自然水文联系是维持区域水生植物多样性的重要基础,应注重域内河湖湿地恢复、提高流域内大小河湖湿地的植物多样性、恢复自然水文过程和水系联系、形成多样性保护的河湖网,才能为流域湿地植物多样性维持奠定基础。
    异龙湖沉水植物分布格局与水环境因子相关性研究
    方 馨, 赵风斌, 柴晓利, 王丽卿
    2021, (3):  636-643.  doi:10.11870/cjlyzyyhj202103011
    摘要 ( 328 )   PDF (906KB) ( 20 )   收藏
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    异龙湖为中国云南九大高原湖泊之一,是处于草型向藻型湖泊转化节点上的典型高原湖泊,因历史原因,异龙湖东西湖区水环境条件差异较大,可较好的代表云南高原草型及藻型湖泊类型,因此研究异龙湖的沉水植物时空分布与水环境因子关系,对于我国高原湖泊的保护具有重要意义,且自1980年以来异龙湖沉水植物相关研究成果较少,因此,本研究在异龙湖开展为期一周年的水环境因子及沉水植物调查,对沉水植物分布格局及其与水环境因子之间相互关系进行了研究,以期为异龙湖的沉水植物研究留下珍贵的历史资料,并探索异龙湖沉水植物分布格局及其影响因子,为沉水植物恢复提供数据及技术支撑。结果表明:东西湖区沉水植物的群落结构具有显著差异,西湖区小茨藻(Najas minor All.)、狸藻(Utricularia vulgaris L)、轮叶黑藻(Hydrilla verticillata)等为优势种,东湖区篦齿眼子菜(Potamogeton pectinatus L)、狐尾藻(Myriophyllum verticillatum L)为优势种,且西湖区沉水植物的生物量及物种丰度显著高于东湖区。通过相关性分析看出水深、透明度、溶解氧是影响异龙湖沉水植物分布的主要环境因子,总氮、总磷、氨氮及pH是次要影响因子,异龙湖在现状条件下恢复沉水植物应针对不同湖区恢复采用不同的恢复策略,选择不同的沉水植物种类开展恢复工作。
    生态环境
    长江中游平原湖区人工林枯落物和表层土壤持水特性
    胡文杰, 庞宏东, 王晓荣, 付 甜, 胡兴宜, 来生艳, 穆俊明
    2021, (3):  644-653.  doi:10.11870/cjlyzyyhj202103012
    摘要 ( 241 )   PDF (1099KB) ( 33 )   收藏
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    研究长江流域平原湖区人工林的水源涵养功能,对长江两岸造林绿化和生态修复具有重要指导意义。通过野外调查,采用室内浸泡法,分析比较了7种不同林分类型枯落物层和土壤表层的水源涵养能力。结果表明:(1)枯落物半分解层蓄积量大于未分解层,未分解层蓄积量以池杉林(Taxodium ascendens)最大,半分解层蓄积量以苏柳林(Salix jiangsuensis)最大。池杉林的总蓄积量最大,为3.90 t/hm2 ;(2)未分解层最大持水率大于半分解层,其值分别为263.63%~530.86%和209.17%~277.91%。未分解层和半分解层的最大〗持水量为0.95~4.48和4.15~6.02 t/hm2 ,分别以池杉林和苏柳林最大;(3)未分解层有效拦蓄量为0.44~3.11 t/hm2 ,半分解层为0.75~3.82 t/hm2 ,分别以池杉林和二球悬铃木林(Platanus acerifolia)最高。总最大持水量和总有效拦蓄量均以池杉林最大,分别为9.61和5.64 t/hm2 ;(4)枯落物持水量随浸水时间的延长表现为先显著增加后减缓,最后达到饱和,两者之间呈对数函数关系。枯落物吸水速率随浸水时间的延长表现为前期吸水速率较大,后急剧变小,最后趋近于0,两者之间呈幂函数关系;(5)表层土壤最大持水量和有效持水量最大的均为苏柳林,分别为1 116.27和213.27 t/hm2 。枯落物层以池杉林水源涵养能力较好,土壤表层以苏柳林水源涵养能力较好。总体来看,以苏柳林的综合水源涵养能力较好。
    近30年三峡库区生态系统服务价值与生态风险时空变化及相关性研究
    李辉, 周启刚, 李斌, 国洪磊, 王福海, 何昌华
    2021, (3):  654-666.  doi:10.11870/cjlyzyyhj202103013
    摘要 ( 151 )   PDF (7379KB) ( 41 )   收藏
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    随着空间要素的集聚和经济快速发展,大量生态用地向非生态用地转变、区域景观格局中的关键生态涵养源不断萎缩、生态服务功能弱化等,使得生态安全面临新的挑战。文章在RS和GIS技术的支撑性下,以1986、1995、2000、2007、2010和2018年6期三峡库区Landsat TM/Landsat 8OLI遥感影像为数据源,基于5 km*5 km评价单元格,核算了30年来三峡库区生态系统服务价值和生态风险指数的时空分异特征及二者的相关性。研究结果表明:(1)1986~2018年三峡库区生态系统服务价值总量由1 639.56×108元持续增长到1 662.01×108元,整体增幅1.37%,高级别生态风险等级占比呈现缓慢降低趋势,总体下降10.89%,研究区生态状况有所改善;(2)三峡库区单位面积生态系统服务价值和生态风险指数在数值上存在一定的负向相关性,同时在空间上也具有一定的负向相关性;(3)生态系统服务价值和生态风险指数在变化速率上具有一定的非同步性,生态风险高指数区域所对应的生态系统服务价值具有较大降低的可能性,需要特别关注。研究旨为三峡水利工程的安全运行与三峡库区的可持续开发利用提供参考。
    三峡水库蓄水后荆江三口分流量计算方法
    陈帮, 李志威, 胡旭跃, 朱玲玲, 谭岚
    2021, (3):  667-676.  doi:10.11870/cjlyzyyhj202103014
    摘要 ( 199 )   PDF (2358KB) ( 12 )   收藏
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    荆江三口河道(藕池河、虎渡河、松滋河)的水沙变化是江湖关系演变的重要内容,其分水分沙变化驱动江湖关系的调整,而且三峡水库蓄水后加剧了三口分流显著减少。通过三口河道的5个水文站2003~2018年水位与流量实测数据分析,考虑口门区水位下降等因素,得到三口河道分流量的经验公式,并量化荆江枯水位下降对三口河道分流量的影响。结果表明:三口分流量是口门区水位的函数,口门区水位下降引起三口河道分流量的同向减少。根据水位与流量关系得到三口五站简化分流量计算公式,进一步考虑口门区水位下降、河道宽度等因素,得到经验分流量与修正分流量的计算公式。采用2017~2018年实测日平均水位值与流量值,验证藕池河管家铺站与康家岗站的分流量经验公式,得到相对误差分别为4.5%与13.7%,验证虎渡河弥陀寺站的相对误差为11.5%,松滋河新江口与沙道观的相对误差值分别为4.5%与7.3%。可知荆江三口分流量的经验公式与实测值符合良好,可作为评估未来受荆江干流水位下降对荆江三口河道分流量的影响。
    蓝绿空间冷岛效应时空变化及其影响因素 ——以苏州市为例
    杨朝斌, 张亭, 胡长涛, 范吉康, 吉曹翔, 付喜娥
    2021, (3):  677-688.  doi:10.11870/cjlyzyyhj202103015
    摘要 ( 389 )   PDF (7000KB) ( 195 )   收藏
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    水体和植被组成的“蓝绿空间”能够有效减缓城市热岛效应,探究其时空变化特征和影响因素对于改善城市环境和促进区域绿色低碳发展具有重要意义。以2004、2010和2014年三期Landsat遥感影像为数据源反演地表温度表征热环境,构建冷岛效应强度和冷岛指数定量分析苏州市蓝绿空间降温作用的时空变化特征,利用分类统计、剖面趋势法和线性拟合等方法分析蓝绿空间面积、土地利用变化和其它社会经济因素对冷岛效应的时空影响,结论如下:(1)2004~2014年苏州市冷岛效应面积不断减小,减少比例高达24.04%;空间上看,苏州北部和东部冷岛区域减少尤为明显,南部湖泊为主的地区变化相对较小。(2)从冷岛强度数值大小看,蓝绿空间的降温能力不断增强,2004、2010和2014年的冷岛强度分别为6.3℃、7.1℃和9.6℃;但考虑到其面积变化,苏州市蓝绿空间冷岛效应对于热环境的调节作用呈现出减弱趋势。(3)水体构成的“蓝色空间”降温能力(10.5℃)远大于植被“绿色空间”的冷岛强度(4.8℃);流动河渠的冷岛强度要明显高于静止的湖泊。(4)土地利用变化:尤其城市扩张侵占大量水田为影响苏州市冷岛效应时空变化的重要驱动因素,反观苏州市湖泊总面积在研究时间范围内有小幅增长,推断出政府决策者对于蓝绿空间类型的优先保护程度。
    基于循环神经网络的洞庭湖水位预测研究
    郭燕, 赖锡军
    2021, (3):  689-698.  doi:10.11870/cjlyzyyhj202103016
    摘要 ( 75 )   PDF (3001KB) ( 19 )   收藏
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    洞庭湖流域分布了3个重要的自然保护区,是我国大型淡水湖泊湿地系统之一,生态资源丰富。水位是维持其生态系统结构、功能和完整性的基础。为预测长江和流域“四水”来水组合影响下的洞庭湖水位变化,该文采用两种循环神经网络方法——长短期记忆(LSTM)和门控循环单元(GRU),构建了洞庭湖水位变化的预测模型。LSTM和GRU 的优势在于能够学习网络的输入和输出之间的长期依赖关系,这对于模拟受上游来水影响的水位累积变化至关重要。模型以湘江、资水、沅江、澧水入湖流量和长江干流宜昌站前期流量作为输入条件,预测洞庭湖不同湖区的水位变化过程。利用1980~2002年水位流量时间序列数据对模型进行测试,2003~2014年数据进行验证,并对两种模型的预测结果进行了比较。结果表明:(1)循环神经网络LSTM和GRU方法均可合理预测洞庭湖水位的变化过程,NSE和R2均为0.91~0.95,各站水位预测的RMSE值为0.41~0.86 m,NSE和R2均为0.91~0.95;(2)LSTM的预测精度稍高于GRU,但GRU计算更高效,是LSTM一个很好的替代方案;(3)模型能够较准确的模拟一次洪水事件,洪水位的预测值与真实值的最大相对误差低于5%;且模型具有较好的多步长时间序列预测能力,有在水文模型应用方面的潜力。
    长沙地区典型树木蒸腾对环境因子的响应及模拟
    戴军杰, 章新平, 罗紫东, 刘仲藜, 黎祖贤
    2021, (3):  699-711.  doi:10.11870/cjlyzyyhj202103017
    摘要 ( 168 )   PDF (4995KB) ( 13 )   收藏
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    以长沙地区的桂花树、樟树、马尾松和枫香等典型树木为研究对象,基于2013~2015年监测的树木茎水势、树干液流、土壤水分和各气象因素,探究树木蒸腾对环境因子的响应;利用MJS、BTA和MBTA蒸腾模型模拟4种典型树木的蒸腾,选出适合当地气候条件的最优模型。结果表明:在非干旱期间,树木蒸腾对降水和土壤水分的敏感性较弱,太阳辐射对桂花树和马尾松蒸腾的影响最大,敏感系数>0.75,而樟树与枫香的蒸腾对太阳辐射和水汽压亏缺的敏感性均强。在2013年夏季干旱期间,土壤含水量是树木蒸腾的主导因子,敏感系数>0.71,气温和水汽压亏缺对树木蒸腾均有抑制作用。3个模型中,MBTA模型对树木蒸腾的模拟效果最好,相对误差低于5%;BTA模型未能模拟出2013年夏季干旱时树木日蒸腾量的下降过程,且明显高估2014~2015年生长季马尾松的蒸腾水平;MJS模型对树木蒸腾的模拟效果一般。3个模型对2013年生长季树木蒸腾的模拟效果均较2014~2015年生长季的模拟效果差,这表明当环境胁迫超出树木的适应范围时,树木生理结构会发生改变,并导致基于环境因子构建的蒸腾模型模拟精度降低。
    自然灾害
    1960~2017年汉江流域气象干旱时空特征分析
    冉鹏羽, 赵强, 熊丹, 姚天
    2021, (3):  712-720.  doi:10.11870/cjlyzyyhj202103018
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    基于汉江流域13个站点1960~2017年的逐月降水和平均气温资料,计算不同时间尺度下的标准化降水蒸散指数(SPEI),分析汉江流域气象干旱时空特征,并结合大气环流指数讨论该流域气象干旱成因。结果表明:(1)汉江流域SPEI数值具有3~4年的主周期,表现出干湿交替的状态。(2)年尺度下,轻旱和中旱发生频率在5%~24%,且西部地区较高。春季,多轻旱和中旱发生且频率在6%~19%;夏季,轻旱频率中部高于四周,最高地区频率在20%~28%;秋季,中部地区干旱频率较高;冬季干旱频率普遍高于10%但以轻旱和中旱为主。(3)年尺度下,汉江流域SPEI值以0.0021/a的速度降低,说明全球变暖对流域年际干旱情况影响很小;春季和秋季SPEI值与MEI、SOI显著相关,相关系数绝对值在0.271~0.422之间;夏季SPEI值与EASM显著相关,相关系数绝对值在0.261~0.498之间;冬季SPEI值与AO、NAO显著相关,相关系数绝对值在0.220~0.281之间。
    洞庭湖流域旱涝异常的时空分布及其与大气环流和水汽输送的关系
    刘仲藜, 章新平, 黎祖贤, 贺新光, 关华德
    2021, (3):  721-733.  doi:10.11870/cjlyzyyhj202103019
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    利用洞庭湖流域1960~2017年103个气象站点逐月降水数据和NCEP/NCAR再分析数据,通过计算Z指数和区域旱涝指数,对流域近57年来季节性旱涝异常的时空变化和典型旱涝年份的同期大气环流、水汽输送形势进行分析,以加强对季节性旱涝异常及可能的直接影响因素的认识。结果表明:洞庭湖流域连续两年出现旱涝异常的可能性不大,春、夏季节发生旱涝异常的一致性较秋、冬季小。在春、秋季节,流域干湿变化表现出年际性并有明显的空间分布,在冬、夏季节表现出年代际转换并存在变湿的趋势。此外,各季节均表现出涝重于旱的统计特征。同期大气环流形势会对流域旱涝异常产生显著影响,当西风带经(纬)向环流偏强时,干旱易出现在冬(夏)、春(秋)季节。当副高脊线偏北时,干旱易出现在夏、秋季节;在冬季时,偏强偏西的副高易使流域出现冬涝。流域Z指数在各季节均与净经向水汽通量呈显著正相关,在春、夏、秋季节与净水汽收支呈显著正相关,而在冬季可能与降水动力条件关系更密切。
    三种气象干旱指数在四川省的适用性分析
    王荣江, 李谢辉, 周任君, 王磊
    2021, (3):  734-744.  doi:10.11870/cjlyzyyhj202103020
    摘要 ( 214 )   PDF (2458KB) ( 43 )   收藏
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    受气候和地形等多种因素影响,气象干旱指数在不同地区有着不同的表现。位于长江上游地区的四川省地貌条件复杂,气候类型多样,在使用气象干旱指数进行干旱监测前需要评估其适用性。利用四川省34个气象站点1987~2016年间日降水和日平均气温数据,基于SPI、SPEI和2017年新版国标文件中增加的MCI指数,利用时间序列和空间插值等方法主要对四川省1987~2010年间的干旱过程和干旱年份进行了分析,借助建立的RMSE指标和评分法重点研究了多时间尺度指数反映的干旱强度、干旱范围等与实际旱情的符合度。结果表明:(1)总体上MCI最好,SPI与SPEI效果接近;具体月尺度上,MCI、SPI 3(3个月)、SPEI 3(3个月)是适用性排名的前三位。(2)川东部盆地适合用MCI,川西南山地适合用SPEI 3,川西北高原适合用SPI 6(6个月)或SPI 1(1个月)。(3)SPI、SPEI、MCI指数在川东部盆地的监测误差最小,川西南山地次之,川西北高原最大。
    基于RSEI的地震区生态环境质量恢复研究 ——以汶川县为例
    潘洪义, 李加安, 张琴
    2021, (3):  745-757.  doi:10.11870/cjlyzyyhj202103021
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    “5·12”地震对汶川县的生态环境造成了巨大破坏,评价生态环境质量的恢复程度是汶川县灾后重建的一项重要基础工作。基于TM和OLI数据,利用ENVI平台的主成分分析技术,计算出研究区3个时期的遥感生态指数(RSEI),用于分析2003~2017年研究区的生态环境质量变化及恢复情况。结果表明:(1)2003~2017年,汶川县的生态环境质量以中等及以上为主,3个时期中等及以上等级所占比例分别为90.21%、82.01%、94.65%;(2)3个时期的RSEI指数的均值分别为0.627、0.617、0.716,生态环境质量经历了未恢复到恢复提升的过程,且研究末期的生态环境质量超过研究初期。(3)2003~2017年,汶川县生态环境质量中的较差、中、良这3个等级的面积转移明显,差和优两个等级变化不大。T1时间段,中等和良等向较低等级转移;T2时间段,较差、中、良等均向较高等级转移;T3时间段,除优等以外,其余等级均主要向较高等级转移。(4)海拔1 498~4 466 m和坡度15°~63°之间,是生态环境质量恢复最明显的区域。
    秦岭—淮河南北干旱热浪耦合风险区识别及其影响因素
    张玉凤, 李双双, 延军平
    2021, (3):  758-769.  doi:10.11870/cjlyzyyhj202103022
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    综合考虑干旱热浪耦合危险性、暴露性和脆弱性,构建干旱热浪耦合风险评价框架,对秦岭—淮河南北干旱热浪耦合风险区进行识别,探讨不同指标要素与风险空间格局的响应关系。结果表明:(1)1960~2018年秦岭—淮河南北干旱热浪具有群聚群发性。其中,耦合频发期为:20世纪70年代末~80年代初,空间集聚中心主要分布在淮河平原、长江中下游东部、川东丘陵以及巫山山区,而20世纪90年代后干旱热浪耦合逐渐减弱;(2)秦岭—淮河南北干旱热浪耦合风险具有空间分异特征,排名前30位高风险区,有70%的城市位于长江中下游、淮河平原,30%位于四川盆地东部,上述城市人口密集,干旱热浪耦合暴露性强,使得区域面临干旱热浪耦合风险较高;(3)路径分析验证干旱热浪耦合风险因素关系表明:秦岭—淮河南北危险性、暴露性与风险呈反向关系,说明区域干旱热浪高暴露、高致灾危险区,因社会应对灾害能力较强,可在一定程度缓解系统的受灾风险。

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