Analytical investigation of the exact groundwater divide between rivers beyond the Dupuit–Forchheimer approximation     

Ruoyi Li  Xu-Sheng Wang 《水文研究》2021,35(2):e14036

The groundwater divide is a key feature of river basins and significantly influenced by subsurface hydrological processes. For an unconfined aquifer between two parallel rivers or ditches, it has long been defined as the top of the water table based on the Dupuit–Forchheimer approximation. However, the exact groundwater divide is subject to the interface between two local flow systems transporting groundwater to rivers from the infiltration recharge. This study contributes a new analytical model for two-dimensional groundwater flow between rivers of different water levels. The flownet is delineated in the model to identify groundwater flow systems and the exact groundwater divide. Formulas with two dimensionless parameters are derived to determine the distributed hydraulic head, the top of the water table and the groundwater divide. The locations of the groundwater divide and the top of the water table are not the same. The distance between them in horizontal can reach up to 8.9% of the distance between rivers. Numerical verifications indicate that simplifications in the analytical model do not significantly cause misestimates in the location of the groundwater divide. In contrast, the Dupuit–Forchheimer approximation yields an incorrect water table shape. The new analytical model is applied to investigate groundwater divides in the Loess Plateau, China, with a Monte Carlo simulation process taking into account the uncertainties in the parameters.  相似文献   

Terrestrial discharge influences microbioerosion and microbioeroder community structure in coral reefs     

SA Mwachireya  M Carreiro-Silva  BE Hartwick  TR McClanahan 《African Journal of Marine Science》2018,40(1):25-42

Microbioerosion rates and microbioeroder community structure were studied in four Kenyan protected coral-reef lagoons using shell fragments of Tridacna giant clams to determine their response to the influence of terrestrial run-off. Fourteen different microbioeroder traces from seven cyanobacteria, three green algae and four fungi species were identified. The river discharge-impacted reef and ‘pristine’ reef showed similar composition but higher microbioeroder abundance and total cyanobacteria- and chlorophyte-bioeroded areas when compared with the other study reefs. Cyanobacteria dominated during the north-east monsoon (NEM) relative to the south-east monsoon (SEM) season, with algae and cyanobacteria being major microbioeroders in the river-impacted and pristine reefs. The rate of microbioerosion varied between 4.3 g CaCO3 m^?2 y^?1 (SEM) and 134.7 g CaCO₃ m^?2 y^?1 (NEM), and was highest in the river-impacted reef (127.6 g CaCO₃ m^?2 y^?1), which was almost double that in the pristine reef (69.5 g CaCO₃ m^?2 y^?1) and the mangrove-fringed reef (56.2 g CaCO₃ m^?2 y^?1). The microbioerosion rates measured in this study may not be high enough to cause concern with regard to the health and net carbonate production of Kenya’s coral reefs. Nevertheless, predicted increases in the frequency and severity of stresses related to global climate change (e.g. increased sea surface temperature, acidification), as well as interactions with local disturbances and their influence on bioerosion, may be increasingly important in the future.  相似文献   

长江经济带城市土地利用效率的影响因素及其空间溢出效应研究     

周晓艳  章芳  张苗苗 《测绘与空间地理信息》2020,(4):1-6

在人多地少的基本国情下,提高城市土地利用效率是促进区域可持续发展和建设生态文明的内在要求。本文在对2009-2016年长江经济带108个地级及以上城市土地利用效率的研究基础上,采用空间相关性研究方法分析了时空分布格局,通过构建空间杜宾模型(SDM)对其空间溢出效应进行分析。研究结果表明:1)2009-2016年长江经济带城市土地利用效率整体呈现稳定上升趋势;基本呈现以上海、南京、武汉等不同城市群中心城市向外逐步降低的“中心-外围”的分布格局。2)通过构建空间杜宾模型分析发现,经济发展水平、产业结构有显著为正的直接效应和溢出效应;土地市场化水平有显著为正的溢出效应;城市固定资产投资对城市土地利用效率具有正的直接效应和负的溢出效应;政府财政支出水平则对城市土地利用效率的直接效应和溢出效应均不明显。3)不同影响因素对经济带上中下游城市土地利用效率的空间效应存在一定差异性。  相似文献   

顾及地类转换差异的城市空间扩展元胞自动机模型及应用研究     

于明明  曾永年 《地球信息科学学报》2018,20(1):48-56

元胞自动机模型已经成为城市空间扩展模拟研究的重要方法之一,并得到广泛应用。然而,现有的城市扩展元胞自动机模型仍存在不足。由于元胞状态设置较为简单,从而使模型转换规则中对不同用地类型向城市用地转换的差异与强度考虑不够。基于此本文在元胞自动机模型的框架下,设计了多元结构的元胞状态及转换规则,提出了顾及地类转换差异与强度的城市扩展元胞自动机模型。在计算非城市用地向城市用地转换的转换概率时,该模型考虑了3个方面的概率：① 地形地貌、经济发展等城市发展的驱动因素对城市用地扩展的影响概率,该概率采用logistics方法进行计算;② 邻域元胞的用地类型对中心元胞转换概率的影响,该概率采用扩展摩尔型方法进行计算;③ 不同类型的非城市用地（本研究中包括耕地、林地和裸地3种类型）向城市用地转换的强度,该概率由模拟基期土地利用数据与目标年份土地利用数据的叠加,得出不同类型的非城市用地在此时间段内向城市用地转换的规模,进而确定不同类型的非城市用地向城市用地转换的强度。最后,将以上3种概率的乘积作为元胞转换的概率。通过转换概率与转换阈值的对比判断中心元胞是否在下一个阶段转换为城市用地。经过迭代计算,不断增加城市用地元胞的数量。当模拟城市用地的结果与目标年份的城市用地规模差值在一定的范围内时停止模拟,得出最终结果。模型构建完成后,本文以长株潭城市群核心区为例进行了模拟实验。以2001年该地区的土地利用数据为基期数据,模拟2010年该地区的城市用地规模和空间分布。研究结果表明,根据本文提出的模型模拟的城市扩展结果与真实数据相比具有较高的一致性。模拟结果正确率达到68.66%,比基于传统logistics回归的元胞自动机模型的模拟精度提高了4.25%,Kappa系数为0.675。该模型较好地模拟了长株潭城市群核心区城市扩展,在城市空间扩展模拟中具有较好的适应性与有效性。  相似文献   

Peaks of People: Using Topographic Prominence as a Method for Determining the Ranked Significance of Population Centers     

Garrett Dash Nelson  Ryan McKeon 《The Professional geographer》2019,71(2):342-354

This article borrows a statistical method from physical geography—topographical prominence—to suggest a new technique for measuring the relative significance or rank of population centers. Unlike raw population measures, prominence gives consideration to both the spatial intensity of concentrated population areas as well as the spatial dependence or independence of neighboring settlement clusters in relation to one another. We explain how to apply the topographic prominence calculation method to gridded population data and examine its practical utility through case studies of several U.S. states. We then discuss some ways in which parametric choices about point-to-surface transformations can result in considerably different outcomes and offer further suggestions for conceptualizing and measuring population center significance.  相似文献   

风和径流量对长江口缺氧影响的数值模拟   总被引：1，自引：1，他引：0  

郑静静  刘桂梅  高姗  李云  李志杰 《海洋学报》2018,40(9):1-17

受自然和人类活动的影响，海洋缺氧现象日益严重，威胁着海洋生态环境，海洋缺氧问题已经引起了人们的广泛关注。本文应用区域海洋模式并耦合生态模式，对东海的生态系统进行了数值模拟和分析研究。与观测数据比较显示，该模型能较好地模拟长江口外生态变量的分布趋势。另外本文通过设置不同敏感性实验，探讨风和径流量对长江口底层缺氧现象的影响，结果分析表明，风和径流量对长江口外缺氧区的形成有显著的影响。径流量变化虽然对长江口外缺氧区的季节变化影响并不显著，但是对缺氧区域面积却存在显著的影响。径流量增加，水体层化增强，表层叶绿素浓度增加，最终导致缺氧区域范围扩展；径流量减小，水体层化减弱，表层叶绿素浓度减小，缺氧区域范围缩小。风向和风速的改变不仅影响长江口外缺氧区的季节变化，还影响缺氧区域面积。  相似文献   

Flexural deformation controls on Late Quaternary sediment dispersal in the Garo-Rajmahal Gap,NW Bengal Basin     

Jean-Louis Grimaud  Celine Grall  Steven Goodbred  Michael S. Steckler  Ryan Sincavage  Jennifer L. Pickering  Chris Paola  Leonardo Seeber  Md. Saddam Hossain 《Basin Research》2020,32(5):1242-1260

Subsurface deformation is a driver for river path selection when deformation rates become comparable to the autogenic mobility rate of rivers. Here we combine geomorphology, soil and sediment facies analyses, and geophysical data of the Late Quaternary sediments of the central Garo-Rajmahal Gap in Northwest Bengal to link subsurface deformation with surface processes. We show variable sedimentation characteristics, from slow rates (<0.8 mm/year) in the Tista megafan at the foot of the Himalaya to nondeposition at the exposed surface of the Barind Tract to the south, enabling the development of mature soils. Combined subsidence in the Tista fan and uplift of the Barind Tract are consistent with a N-S flexural response of the Indian plate to loading of the Himalaya Mountains given a low value of elastic thickness (15–25 km). Provenance analysis based on bulk strontium concentration suggests a dispersal of sediment consistent with this flexural deformation—in particular the abandonment of the Barind Tract by a Pleistocene Brahmaputra River and the current extents of the Tista megafan lobes. Overall, these results highlight the control by deeply rooted deformation patterns on the routing of sediment by large rivers in foreland settings.  相似文献   

基于灯光数据的京津冀城市多标度异速分析     

龙玉清  陈彦光 《地理科学进展》2019,38(1):88-100

城镇体系的时空演化是一个复杂的动力学过程,具有无尺度性,其特征可以采用异速标度指数定量描述。论文以京津冀为例,基于1992—2013年夜间灯光数据的校正结果,提取城镇夜间灯光信息,采用多标度异速分析方法,分析京津冀城镇体系的相对发展特征及其空间分异格局。研究发现：①京津冀大城市的增长空间局限日益显著。虽然大城市如京津唐的绝对发展水平高,但接近环境承载量的极限,22 a间增长快速的是大城市交接地带的小城市(如三河、迁安、廊坊等)。②相对增长速度快的城市从东北到西南呈现带状分布——政府选择发展的“雄安新区”就在这个轴带上。由此可以得出两个结论：其一,京津冀城市演化的趋势相对均衡化,空间结构异质性逐步减弱,整个城镇体系的发展趋于相对平衡状态;其二,大、小城市“两极”贯通或许是增强城镇体系功能的有效途径。京津冀的空间格局优化不能仅仅考虑主要的、规模大的中心城市,而应该基于等级结构协调整个城镇网络体系。  相似文献   

环塔里木盆地绿洲城市发展与水环境质量协调度     

孜比布拉·司马义  杨胜天  杨晓东  王蕾  肖合来提·巴义 《中国沙漠》2020,40(1):88-96

解决好新疆环塔里木盆地绿洲城市发展与水环境质量之间的关系，对"一带一路"倡议顺利实施及新疆社会稳定具有十分重要的作用。基于2004-2017年环塔里木盆地绿洲城市发展与水环境变化状况，构建城市发展与水环境质量的综合评价模型及二者的协调度模型，以探讨环塔里木盆地绿洲城市发展、水环境质量变化及二者的协调关系。结果表明：2004-2017年，（1）环塔里木盆地绿洲城市发展综合指数呈现出逐年稳定上升的趋势，经济发展和城镇空间规模扩大是环塔里木盆地绿洲城市发展的主要形式；（2）环塔里木盆地绿洲城市的水环境质量综合指数呈现出逐年降低的趋势，水环境质量形势严峻；（3）环塔里木盆地绿洲城市发展-水环境质量系统的协调度呈现倒U型的稳定发展趋势，但总体上两者的协调度较低，城市发展和水环境质量之间的矛盾日益突出。  相似文献   

关中平原城市群植被覆盖的时空特征与影响因素   总被引：2，自引：0，他引：2       下载免费PDF全文

王治国  白永平  车磊  陈志杰  乔富伟 《干旱区地理》2020,43(4):1041-1050

植被是全球及区域生态系统环境变化的重要指标,也是对人类社会活动有重要贡献的资源之一。为了研究关中平原城市群不同区域植被覆盖变化对自然和人文因子的响应,以划分为三个区域的植被作为研究对象,选取2000—2017年MODIS-NDVI遥感数据,运用趋势分析、探索性空间数据分析与地理探测器等方法,从时序演进与空间分布方面研究了18 a内植被覆盖的演化及分布特征,定量分析影响植被覆盖的主导因子。遥感数据要通过投影转换、拼接、最大值合成等方法进行处理,再运用Python程序进行影像批量裁剪,将遥感数据和气象数据进行分区统计,最后对该处理数据进行讨论研究。结论表明：（1） 研究期内关中平原城市群植被覆盖呈显著上升趋势,NDVI平均值增速为0.077·（10 a）^–1,阶段性变化特征明显,其中2005—2007阶段和2011—2013阶段极显著增加,最大上升速率达到了0.05·a^–1。（2） 空间上总体呈现“南高北低”的分布特征,研究区总体得到改善;高值区主要分布在南部秦岭北坡,受气候因子的影响更大,植被覆盖增加速度缓慢,达到轻度改善水平;低值区聚集在黄土高原边缘地区,植被增加趋势明显;中部关中平原极少部分地区植被覆盖出现了轻度退化或严重退化,以西安市及临近城市最为典型。（3） 热点区主要分布在秦岭山区及关中平原中部地区,冷点区则集中于黄土高原边缘地区,植被覆盖总体以增长为主。热点区格网数量持续增多,2013年达到最大为45.07%;冷点区域数量不断减少,2017年减少到9.82%;次热点区与次冷点区主要分布在中部平原地带及北部地区,由连片分布转化为零散分布,且总量不断减少。（4） 自然因素对植被覆盖的影响最为突出,其中气温和降水为影响植被覆盖的主导因子,决定力q值分别为0.955和0.931,且气温的影响大于降水的影响;人文因子影响力较为显著,GDP因子决定力q值达到0.387。研究可为当地改善植被覆盖环境提供理论依据。  相似文献