中国科技期刊卓越行动计划推介:《北京师范大学学报自然科学版》

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摘要:近些年鄂尔多斯市经济社会在高速发展的同时,区域水资源供需矛盾也愈加突出.本研究基于水资源、经济社会和生态环境3个层面22项评价指标,构建了鄂尔多斯市水资源承载力综合评价体系.采用AHP-熵权组合权重TOPSIS模型,开展2010—2021年鄂尔多斯市水资源承载

第61卷第2期

文章一览

1.

鄂尔多斯市水资源承载力分析及障碍度诊断

作者:

石奇伟,段利民,杨璐,苗平,郝蓉,王瑞东,芦小燕,罗艳云,刘晓民,刘廷玺

页码:2025, 61(2): 129-140.

摘要:

近些年鄂尔多斯市经济社会在高速发展的同时,区域水资源供需矛盾也愈加突出.本研究基于水资源、经济社会和生态环境3个层面22项评价指标,构建了鄂尔多斯市水资源承载力综合评价体系.采用AHP-熵权组合权重TOPSIS模型,开展2010—2021年鄂尔多斯市水资源承载力评价,应用障碍度模型诊断了评价结果的主要障碍因子及障碍度.结果表明:近10年鄂尔多斯市水资源承载力呈逐年上升趋势,其中:鄂托克旗和达拉特旗增速最快,年均可达2.5%;9个旗区水资源承载力多为临界可承载,时空分异显著,准格尔旗和杭锦旗的水资源承载力分别为最强和最弱;最主要的障碍因子为供水模数、水资源开发利用率、生态环境用水率.研究结果可为区域水资源高效利用、人口产业结构调整等提供支撑.

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2.

地铁沿线壅水预测及地基安全风险分析研究

作者:

董亚楠,王志文,商金华,徐东辉,何柱锟,黄晨曦,左锐

页码:2025, 61(2): 141-150.

摘要:

地铁工程是疏解城市地面交通压力的重要手段,但地铁工程侵入含水层可能产生地下水壅高风险,在我国城市化加速发展背景下,明晰该风险并进一步核算其对浅基础地基承载力的影响至关重要.本研究通过数值模拟手段构建耦合线状地铁工程构筑物的三维数值模型,模拟济南地铁4号线典型区段沿线在短期、长期内的地下水壅高值,分析丰枯水期壅高值的差异并核算水位壅高对沿线浅基础地基承载力的影响.研究结果表明:1) 模拟期1、3、10 a后地铁沿线地下水壅高数值范围分别为12.942~24.839、5.117~17.890、2.291~7.869 cm,模拟期10 a后地下水壅高值降低至较低水平,证实工程构筑物对区域地下水流场的长期影响趋于微弱;2) 在壅高影响更为明显的短期1 a情景中,汛期济南地铁4号线研究区段沿线地下水壅高值范围为16.949~28.190 cm,相比非汛期平均高出4.485 cm;3) 壅水现象沿线分布并可划分为2个明显的主要壅高带,受壅高影响的地基承载力降低率为0.186%~0.589%,总体上地下水壅高对地基安全影响相对不明显.研究在形成线状地铁工程沿线地下水壅高影响的创新认识基础上,将为济南地铁4号线规划建设过程中解决地质环境风险提供理论支撑.

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3.

基于GMS的平原区浅层地下水潜在硝酸盐点源污染预测研究——以秦皇岛为例

作者:

胡博文,范琳琳,王磊,李振雄,王振华,解志旺,李毅

页码:2025, 61(2): 151-160.

摘要:

为研究秦皇岛平原区浅层地下水中硝酸盐污染潜在发展动态,本文利用GMS构建地下水水流与溶质迁移耦合模型,对地下水中硝酸盐潜在点源在未来20 a间的迁移和污染风险进行预测,探讨了切断污染源的不同时间情景对水源地的污染影响.结果表明:构建的地下水流动模型和36个野外统测数据拟合较好,能够反映区域地下水流动情况;浅层地下水中硝酸盐污染羽主延伸方向从西北向东南沿海扩散;水源地的地下水开采影响了局部地下水流动方向,昌黎县后孟营水源地存在较显著的污染风险.此外,研究发现切断污染源后,迁移和稀释的过程是缓解后孟营水源地硝酸盐污染风险的主要因素,及时切断污染源能够有效降低污染风险.

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4.

AMF对Cd胁迫下虎尾草生长、生理特性及Cd积累的影响

作者:

张粉果,霍文涛,张三庆,梁芙蓉,徐冰,王永吉

页码: 2025, 61(2): 161-169.

摘要:

以虎尾草为宿主植物,根内根孢囊霉和摩西斗管囊霉为菌剂,采用温室盆栽的方式进行Cd污染模拟试验,研究丛枝菌根真菌(AMF)对Cd胁迫下虎尾草生长、生理特性以及Cd积累的影响.结果表明:1)未接种AMF时,低质量分数Cd能促进虎尾草的生长,高质量分数Cd则抑制其生长;随着Cd2+质量分数增加,虎尾草的抗氧化酶活性(POD)、根系活力呈先上升后下降的趋势,可溶性糖、可溶性蛋白、叶绿素和丙二醛的含量呈上升趋势;2)无Cd胁迫时,AMF促进了虎尾草的生长,虎尾草的POD、可溶性糖含量增加;3)所有Cd胁迫处理下虎尾草地下部Cd质量分数大于地上部;接种AMF后,虎尾草地上Cd富集系数均增强;4)在一定Cd质量分数范围内,AMF提高了虎尾草的根系活力、POD、光合色素含量,增强了虎尾草对Cd的耐受性.本研究结果可为土壤Cd污染修复提供一定的实验依据.

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5.

高校校园碳足迹核算及零碳校园规划路径分析——以北京师范大学海淀校园为例

作者:

蔡鑫, 孟凡鑫, 孙宇彤, 庞凌云, 张哲, 蔡博峰

页码:2025, 61(2): 170-177.

摘要:

本研究综合考虑高校地理边界内的直接碳排放和跨境间接碳排放,从生命周期视角出发构建了高校校园碳足迹核算方法学模型,选取北京师范大学海淀校园(简称海淀校园)作为案例,系统性地核算并分析了海淀校园碳足迹(包括直接碳排放与间接碳排放)现状,并从消费侧及生产侧2个视角出发,设计低碳校园、深度减碳及零碳校园3种情景规划,探究零碳校园规划路径.结果表明:1) 海淀校园2022年的碳足迹为96.72 kt ,其中高校碳足迹主要来源为外调电力引起的间接碳排放,占比50.3%;校园直接碳排放与其他间接碳排放所产生的碳排放总量相当,分别占高校碳足迹总量的25.5%和24.2%.2) 海淀校园教师公寓区、学生宿舍区、办公区为高校碳足迹的主要来源区域,碳排放总量达到42.06 kt,占高校碳足迹总量的43.5%,主要由电能消耗及天然气消耗导致;其余功能区中,图书馆、生活服务区、教学区及主楼碳排放量分别为9.30、8.32 、7.92 、7.25 kt,其中,生活服务区的碳排放来源比较特殊,主要由用水及用天然气驱动引起.3) 海淀校园如果参考低碳校园情景方案,在2060年可实现40%的校园碳减排;若执行深度减碳情景规划,则可在2060年减少近70%的校园碳排放;如果高校可以依照零碳校园规划路径,综合消费侧及生产侧各项减碳措施,则有望在2060年实现零碳校园建设.本研究结果可为高校落实“碳中和”政策,厘清高校碳足迹现状并实现零碳校园建设提供科学依据和政策启示.

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6.

CGE模型在低碳转型研究领域的应用态势——基于CiteSpace的文献计量分析

作者:

张立英, 崔琦, 张力小, 郝岩

页码:2025, 61(2): 178-190.

摘要:

文章利用可视化分析工具CiteSpace 6.2.R4全面考察了基于CGE的低碳转型相关研究的发文量趋势、作者合作网络、期刊分布及研究热点和前沿,并对比讨论了国内外运用CGE模型分析低碳转型存在的差异,以及中国运用CGE模型研究低碳转型面临的机遇,并提出了CGE模型在低碳转型领域的应用前景.研究发现:1)2013—2023年的发文量经历了缓慢增长和快速增长2个阶段,运用CGE模型研究低碳转型已成当下热点.2)相关研究发表在经济学、环境、能源等多个学科的核心期刊上,显示该研究得到了广泛关注.研究者团队较为稳定,机构之间存在大量合作,中国和日本的高校与科研机构成为重要力量.3)研究热点集中在碳减排政策、可再生能源发展和碳中和路径对社会经济的影响方面,电力转型、减碳综合效益评估成为新兴的研究前沿.4)国内外在使用CGE模型研究低碳转型时存在显著差异,这些差异主要体现在数据可用性、政策环境和能源结构方面.未来,CGE模型的发展应更加关注社会公平、技术进步和跨学科合作等,以应对不断变化的研究需求和复杂的经济环境.

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7.

将核电纳入我国低碳转型市场化政策工具体系研究:Ⅰ. 影响因素分析

作者:

刘博杰, 陈思宇, 钟诚, 尚鑫, 胡江, 吴梦蓉, 叶雨洋, 柏云声, 刘耕源

页码:2025, 61(2): 191-197.

摘要:

核电是清洁、低碳、安全、高效的基荷能源,在我国能源体系的地位逐步提升,是实现我国碳中和目标不可或缺的能源,具有巨大的碳减排潜力.然而目前,核电尚未纳入我国碳市场等低碳转型市场化政策工具体系,其碳减排价值有待进一步实现.为探索核电纳入我国低碳转型市场化政策工具体系的可行机制,本文通过文献综述系统总结了核电未纳入中国低碳转型市场化政策工具体系的因素与潜在影响,测算了核电在我国碳中和进程不同阶段发挥的碳减排效益.研究得出,将核电纳入我国低碳转型市场化政策工具体系不仅有利于碳中和目标的实现,而且有利于节约电力系统的投资.

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8.

将核电纳入我国低碳转型市场化政策工具体系研究:Ⅱ. 经验与路径

作者:

刘博杰, 陈思宇, 钟诚, 尚鑫, 胡江, 吴梦蓉, 叶雨洋, 柏云声, 刘耕源

页码:2025, 61(2): 198-206.

摘要:

本文系统梳理了国际上核电纳入低碳转型市场化政策工具体系以及我国清洁能源碳减排效益实现的经验,在此基础上提出了绿色核电证书的概念及其核发与交易模式,构建了以绿核证书作为载体,依托碳市场纳入低碳转型市场化政策工具体系,通过为核电颁发专属的绿核证书实现核电与碳市场的有效衔接.绿核证书是“证电合一”的低碳属性证书,采用“事中减碳”的机制.高耗能高排放的电力用户在直接购买核电的同时获得绿核证书,由此降低自身外购电力的间接碳排放,在满足履约要求的同时其富余的碳配额还可以出售到碳市场获得收益.本研究分析了核电与碳市场衔接可能产生的潜在影响及该机制的不确定性,为我国核电纳入低碳转型市场化政策工具的相关规划与政策制定提供更进一步的科学支撑.

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9.

西宁市主要湿地挺水植物光合与蒸腾作用的时空变化和影响因素研究

作者:

张春娜, 刘志锋, 左晔, 张凤娇, 毛旭锋

页码:2025, 61(2): 207-216.

摘要:

挺水植物作为城市湿地植被的重要组成部分,其光合作用能够吸收二氧化碳、释放氧气,同时通过蒸腾作用调节湿度,对于提升高原旱区城市居民福祉具有重要作用.本文聚焦西宁市城市湿地中的芦苇和香蒲2种主要挺水植物,通过在不同地点、不同时段测定芦苇和香蒲的生理指标和环境参数,分析其时空变化特征及影响因素.研究结果表明:1)时间上,净光合速率日变化为多峰型,香蒲高于芦苇;芦苇蒸腾速率为单峰型,香蒲为双峰型,香蒲高于芦苇;水分利用效率日变化为单峰型,芦苇高于香蒲.2)空间上,芦苇和香蒲净光合速率表现入水口高于出水口的特征;芦苇入水口蒸腾速率高于出水口,香蒲出水口蒸腾速率高于入水口;芦苇入水口水分利用效率低于出水口,香蒲水分利用效率没有明显空间差异.3)光合有效辐射、水汽压差、大气温度和水质是影响挺水植物光合与蒸腾作用时空变化的重要因素.4)香蒲固碳释氧量和增湿能力均高于芦苇.研究结果为评估和提升西宁市湿地的生态系统服务提供了科学依据.

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10.

考虑玉米冠层聚集效应的LAI反演研究

作者:

薄鑫宇, 谢东辉, 吴门新, 阎广建, 穆西晗

页码:2025, 61(2): 217-227.

摘要:

叶面积指数(leaf area index,LAI)是反映植物冠层结构和光能利用的重要指标.随着遥感技术的不断发展,利用遥感数据获取大面积LAI已经成为监测作物生长和估产的重要手段.基于物理模型的LAI遥感反演方法经常假设作物冠层结构是均匀分布,然而,作为典型的垄行结构,作物冠层被公认为是介于连续植被与离散植被之间的一种过渡形式,而简单的均匀假设必然会给反演带来偏差.本文以农作物玉米为研究对象,首先重建了玉米三维冠层结构,并定量对比分析了一维辐射传输模型PROSAIL和三维辐射传输模型LESS在玉米冠层不同生长期的反射率差异,确定了玉米冠层的非均匀分布特征是引起PROSAIL模型模拟和反演误差的主要因素;然后,考虑到玉米冠层生长过程中聚集指数的变化特征,利用LESS模型定量计算了不同生育期玉米冠层结构对应的聚集指数,建立了聚集指数和有效叶面积指数(LAIe)之间的关系;进而,利用该关系对基于PROSAIL模型反演得到的LAI进行修正.结果表明,修正后的LAI精度有明显提高,从0.27提高到了0.55.该方法有望提高中高分辨率遥感数据在农作物LAI反演精度.

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11.

基于城市综合实力引力模型的珠三角城市群土地变化多情景模拟

作者:

高怡凡, 宋长青, 叶思菁, 张潇丹, 高培超

页码:2025, 61(2): 228-237.

摘要:

合理利用土地资源已经成为了城市可持续发展中的重要问题.土地变化模拟可以预测未来不同情景下的土地利用变化,为人们更合理地使用土地资源提供参考.土地变化模型是土地变化模拟的有效工具.在众多土地变化模型中,CLUMondo模型成为近年来流行的土地变化模型,其特征在于允许一种土地类型提供多种土地系统服务,更真实地刻画了土地类型与土地系统服务之间的关系,该模型已广泛地应用于全球或区域的土地变化模拟中.为了使得CLUMondo模型应用于城市群的扩张研究时能够更全面地反映城市之间的相互作用,本文提出了一种基于城市综合实力引力模型的模拟方法. 具体而言, 本文通过集成CLUMondo模型和城市引力模型,将城市引力模型的计算结果作为驱动因子参与CLUMondo模型的土地变化模拟中,解决了CLUMondo模型应用于城市群扩张模拟时忽略城市间相互作用的问题,并选择了珠三角城市群作为案例区域,验证了集成后模型的精度.本文得到如下结论:1)城市引力模型可以较好地刻画城市之间的相互作用;2)通过集成CLUMondo模型和城市引力模型,可以提高CLUMondo模型在模拟城市扩张时的精度.本文的研究为城市群的扩张模拟提供了解决方案,并为珠三角城市群的可持续发展提供建议.

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12.

基于雨洪管理模型与NSGA-Ⅱ的低影响开发设施空间布局多目标优化与效益分析

作者:

孙赫, 高培超, 王昊, 房德琳

页码:2025, 61(2): 238-246.

摘要:

以北京市某建成小区为例,利用该小区的地形、雨水管网等数据,构建了研究区雨洪管理模型.评估了低影响开发(LID)设施对雨洪削减本身的贡献,同时通过货币化方法对设施的初始投资成本、维护成本以及在生命周期内提供的生态系统服务价值进行了计算,并进行贴现处理,最后将雨洪管理模型与效益评估进行结合,构成了耦合优化模型.考虑到LID设施在生命周期内维护成本和生态系统服务价值的增长潜力,利用非支配排序遗传算法(NSGA-Ⅱ)对LID设施的空间布局进行优化,以设施面积为决策变量,以径流削减率和净成本为目标函数,利用熵权-TOPSIS法对铺设方案进行综合评价与方案优选.在满足相关约束条件的前提下,实现了76.3%的径流削减率,综合净成本为1.4×10⁶元.本研究通过对LID设施的综合效益进行评估,旨在为海绵城市建设提供更全面的决策依据,促进水资源的再利用和城市环境的改善,为实现碳达峰、碳中和目标提供重要的城市生态支持和减排途径.本研究的算法和设施附加价值的货币化结果具有一定的普适性,根据工程实际对参数进行适当调整后可适用于其他研究区,为这些区域的LID设施布局优化提供参考.

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13.

农牧交错带景观尺度土壤腐殖质层厚度空间变异分析

作者:

徐婷, 张卓栋, 王旖林, 朱淼

页码:2025, 61(2): 247-254.

摘要:

研究农牧交错带景观尺度土壤腐殖质层厚度空间特征及变化规律,探明腐殖质层厚度的主要影响因素,为其土壤资源利用与保护提供科学依据.本文基于野外实地调查数据,利用地统计与GIS相结合的方法,从景观尺度分析农牧交错带土壤腐殖质层厚度的空间分布特征及其与地形、植被等环境因素的关系.结果表明:1)研究区内土壤腐殖质层厚度均值为53.8 cm,主要集中于20~60 cm;2)土壤腐殖质层厚度具中等空间自相关性,其空间变异性较高,呈较明显的斑块状分布;3)海拔是土壤腐殖质层厚度最显著的影响因子(PP>0.05).景观尺度下多种环境因素的综合作用形成土壤腐殖质层厚度空间分布的高复杂性,其空间异质性在土壤碳储量测算等相关研究中应被关注.

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14.

黄土塬地貌区滑坡灾害易发性量化评估及关键驱动因子

作者:

陈丹璐, 安雪莲, 邵怀勇, 李文然, 潘明辰, 文海家, 孙德亮

页码:2025, 61(2): 255-267.

摘要:

聚焦黄土塬地貌区滑坡灾害,综合考虑地形地貌、水文、土壤等因素,针对黄土塬地貌区滑坡易发性评价建立了综合量化评价体系.利用LightGBM模拟黄土高原黄土塬滑坡易发性,选取5个精度指标评估其预测性能与鲁棒性,运用SHAP算法解析诱发因素对模拟结果的影响,揭示黄土塬地貌区滑坡易发性发生机制.研究发现,LightGBM模型对黄土塬滑坡易发性具有较强的模拟与预测能力(AUC为0.844),SHAP算法能较好地辨识出黄土塬地貌区滑坡易发性关键驱动因子,即距道路距离、年均降雨量、地形起伏度、人口密度、地表切割深度、坡长等,在此基础上绘制了研究区滑坡易发性风险图,为区域滑坡治理及滑坡灾害的防灾减灾提供了关键理论依据.

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15.

青藏高原三江并流区近地表氧含量影响因素研究

作者:

张林浩, 唐海萍, 史培军

页码:2025, 61(2): 268-274.

摘要:

缺氧威胁着高海拔(海拔≥2 500 m)地区人群的身体健康.最近的研究表明,海拔不是影响青藏高原近地表大气氧含量(体积分数)的唯一因子,还受到气温和植被因素的综合影响,这种影响在青藏高原典型地区由于氧含量的观测点比较零散而未能深入探究。本研究于2019—2022年夏季沿川藏线和滇藏线对三江并流区开展野外路线考察测量,获得90个采样点数据以探索三江并流区干旱河谷近地表氧含量与海拔、植被(净初级生产力(NPP)、叶面积指数(LAI)、植被覆盖率(FVC)、生长季节长度(LOS))、气候变量(气温、月平均降水量)之间的关系.结果表明:1)气温、海拔、LAI、降水量、NPP和FVC是预测三江并流区近地表氧含量的重要变量;2)海拔是影响三江并流区近地表氧含量空间变异的主要因素;3)相较于整个青藏高原,植被因素对本研究区近地表氧含量的标准化直接影响显著下降.未来应将近地表氧含量的不同驱动因素纳入地球系统模型,以减少预测氧动态及其对全球变暖的潜在反馈的不确定性.

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来源:科创中国一点号

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