011.黄土高原川道型城镇空间形态演变特征研究——以甘肃环县县城为例

黄土高原滑坡发育背景与成灾模式研究目录第一章绪论 (1)1.1选题背景及研究意义 (1)1.2本课题研究内容、方法及技术路线 (4)1.2.1研究对象、内容 (4)1.2.2研究方法 (5)1.2.3技术路线 (5)第二章文献综述 (7)2.1黄土成因 (7)2.2黄土地貌 (9)2.3黄土地层 (11)2.4黄土的物理力学特性 (15)2.5黄土地质灾害 (17)第三章黄土高原构造与地貌演化 (22)3.1黄土高原新构造运动 (22)3.1.1新构造分区 (22)3.1.2第四纪构造旋回 (25)3.1.3新构造运动的幅度 (27)3.2地震活动性 (29)3.2.1区域地震活动带 (29)3.2.2地震空间分布特征 (30)3.2.3地震时间序列特征 (31)3.2.4历史上8级以上破坏性大地震及其效应 (31) 3.3地貌与水系演化 (32)3.3.1典型古湖盆沉积特点 (32)3.3.2黄土高原现代地貌演变 (35)第四章黄土高原滑坡发育的地质环境 (38)4.1气象水文 (38)4.1.1气候特征 (38)4.1.2水文特征 (38)4.2地形、地貌 (40)V4.2.1地势特点 (40)4.2.2地貌类型 (40)4.3沉积环境与沉积地层 (43)4.3.1黄土的沉积环境 (43)4.3.2黄土地层 (44)4.3.3地层岩性 (50)4.4黄土高原斜坡结构类型 (52)4.4.1斜坡结构类型 (52)4.4.2斜坡结构类型特征及其分布区域 (55) 4.5黄土的工程地质特性 (63)4.5.1物质组成 (63)4.5.2黄土的物理性质 (64)第五章黄土高原滑坡类型及诱发因素 (67) 5.1滑坡类型及特征 (68)5.1.1黄土层内滑坡 (68)5.1.2黄土-基岩接触面滑坡 (69)5.1.3黄土-基岩滑坡 (70)5.2滑坡分布规律 (71)5.2.1滑坡分布概况 (71)5.2.2地貌与滑坡分布的关系 (72)5.3滑坡诱发因素 (73)5.3.1水的作用 (73)5.3.2河流侵蚀 (74)5.3.3人类工程活动 (75)5.3.4冻融作用 (75)5.3.5新构造活动与地震 (76)5.4黄土滑坡的成灾模式 (76)第六章黄土层内滑坡成灾模式 (78)6.1高速远程滑坡模式——泾阳东风滑坡 (78)6.1.1形成条件及机理 (78)6.1.2东风滑坡概况 (79)6.1.3东风滑坡机理分析 (81)6.1.4东风滑坡运动过程模拟 (85)VI6.2高速滑坡-沟谷泥流模式——华县高楼村滑坡 (86) 6.2.1形成条件及机理 (86)6.2.2高楼村滑坡概况 (87)6.2.3高楼村滑坡机理分析 (90)6.2.4高楼村滑坡运动模拟 (94)6.3高速滑坡-坡面泥流模式——黑方台焦家滑坡 (95) 6.3.1形成条件及机理 (95)6.3.2焦家滑坡概况 (96)6.3.3焦家滑坡触发机理 (98)6.3.4焦家滑坡运动模拟 (102)6.4快速错落式滑坡模式——富县三亩台滑坡 (102) 6.4.1形成条件及机理 (102)6.4.2三亩台滑坡概况 (103)6.4.3三亩台滑坡变形破坏的机理 (104)6.4.4三亩台滑坡的运动过程模拟 (108)第七章黄土—基岩接触面滑坡成灾模式 (110)7.1深层蠕动型滑坡模式——陕西延炼滑坡 (110) 7.1.1形成条件及机理 (110)7.1.2延炼滑坡概况 (110)7.1.3延炼滑坡形成机理 (113)7.1.4延炼滑坡的运动模拟 (116)7.2浅层蠕动型滑坡模式——天水罗玉沟滑坡 (117)7.2.1形成条件及机理 (117)7.2.2罗玉沟滑坡概况 (118)7.2.3罗玉沟滑坡稳定性分析及形成机理 (119)7.2.4罗玉沟滑坡的运动过程模拟 (121)第八章黄土—基岩滑坡成灾模式 (123)8.1泥岩切层高速远程滑坡模式——甘肃洒勒山滑坡 (123) 8.1.1洒勒山滑坡概况 (123)8.1.2洒勒山形成条件 (124)8.1.3洒勒山形成机制及稳定性分析 (125)8.1.4洒勒山滑坡的运动模拟 (126)8.2泥岩切层高速滑坡-泥石流模式——天水大沟滑坡 (128) VII8.2.1形成条件及机理 (128)8.2.2大沟滑坡概况 (128)8.2.3大沟滑坡形成机理 (129)8.2.4大沟滑坡的运动学模拟 (131)结论 (134)参考文献 (136)攻读学位期间取得的研究成果 (144)致谢 (145)VIII表目录表:1.1 滑坡致灾统计表(1983-2014部分) (3)2.1 黄土地貌类型（据孙建中,2005） (10)2.2 黄河中游黄土地层对比表（据刘东生1962,有修改） (12)2.3代表性黄土著作列表 (14)3.1 黄土高原新生代晚期构造阶段（据闵隆瑞,1984） (26) 3.2黄土高原新构造旋回的划分（据雷祥义,2001,有修改） (26) 3.3 鄂尔多斯台坳周缘活动断裂 (30)3.4 鄂尔多斯台坳周缘地震分布(公元1000年-2000年) (30)3.5 块体周缘地震活跃期的划分 (31)3.6 历史8级地震及其效应简表 (31)4.1 陕北地区地层表 (51)4.2 黄高原斜坡结构类型 (54)5.1 黄土高原滑坡类型及数量细分表 (67)5.2 黄土滑坡分类表 (68)5.3 不同地貌类型上滑坡数量表 (71)6.1 滑坡区黄土物理性质统计表 (80)6.2边坡基本力学参数 (80)6.3 L1-L3地层孔隙比及渗透系数 (89)6.4 不同深度下土的物理性质指标 (89)6.5 用于滑坡模拟的数据 (94)6.6 三亩台滑坡黄土物理力学参数 (105)6.7 三亩台滑坡各状态稳定系数 (105)6.8 三亩台滑坡运动模拟参数取值 (108)7.1试样基本物理指标 (112)7.2 滑坡模拟岩土体物理力学参数表 (114)7.3 延炼滑坡运动模拟参数表 (116)8.1 洒勒山滑坡模拟参数 (125)8.2天水地区易滑地层物理力学性质统计表(据吴玮江,2003) (131) 8.3大沟滑坡-泥石流数值模拟参数 (132)IX图目录图:1.1中国黄土分布图(据刘东生,1985) (1)1.2技术路线图 (6)3.1黄土高原及邻区新构造分区 (23)3.2黄土高原及邻区夷平面垂向变形幅度图(据朱照宇,1992) (27) 3.3黄土高原及邻近地区地壳垂直形变速率(据国家地震局,1998)(28)3.4 黄土高原地质构造及强震(>Ms5级)分布（据1:1000000缩图）(29)3.5 吴起土佛寺剖面(据雷祥义) (33)3.6 洛川清池剖面(据雷祥义) (33)3.7华县赤水武家堡剖面(据雷祥义) (34)3.8 黄土高原的古湖盆 (35)3.9 黄土高原河谷地貌演化图 (36)4.1 黄土高原区年均气温(℃)等值线图(据王念秦，2004) (38)4.2 黄土高原水系图（据1：1000000缩图） (39)4.3 黄土高原DEM高程图 (40)4.4 黄土高原地貌图（据1：1000000缩图） (41)4.5 关中黄土台塬区范围示意图（据马彩虹,2013） (42)4.6宝鸡黄土地层剖面(据丁仲礼，1989) (45)4.7宝鸡北塬边上的黑垆土和第一层古土壤层 (46)4.8路边厚层的褐色土层为第五层古土壤 (46)4.9中国黄土分布和不同剖面的对比(据刘东生,1996) (48)4.10九州台黄河阶地剖面(据孙建中,1991) (49)4.11 宝鸡渭河阶地剖面（据雷祥义,2006） (49)4.12 黄土高原地质图（1：1000000缩图） (50)4.13 黄土梁顶到斜坡方向黄土地层产状的变化（陕西淳化） (55)4.14 泾河南岸黄土塬边缘出露的水平层状黄土地层（陕西泾阳）(56)4.15 黄土-泥岩斜坡，黄土披覆在三趾马红土之上（陕西甘泉）(57)4.16 黄土-泥岩斜坡，黄土覆盖在紫红色新近系砂质泥岩阶地上（黄河刘家峡） (58)4.17 黄土-泥岩斜坡，黄土覆盖在新近系青灰色泥岩之上（天水大沟） (58)4.18 六盘山中部白垩系地层与古生代地层呈角度不整合接触（甘肃静宁） (59)4.19 鄂尔多斯地区白垩系泥质胶结的砂岩（陕西府谷） (60)4.20 鄂尔多斯地区三叠系砂岩夹页岩，差异风化，页岩剥落，砂岩崩塌X（陕西黄龙） (60)4.21白垩系砾岩之上覆盖的厚层黄土，黄土滑坡自基岩顶面剪出（泾河左岸） (61)4.22基岩斜坡地带，薄层黄土披覆在基岩之上（甘肃天水） (61)4.23 陕西黄陵县龙首村后斜坡坡积层蠕动导致居民窑洞变形破坏(63)4.24 黄土粒度的空间分布图（据朱海之,1991） (64)4.25 陇东正宁黄土剖面物理性质随深度的变化 (65)4.26 陇东正宁典型黄土剖面顶部出露地层L1-S5 (66)5.1 黄土高原滑坡类型及比例 (68)5.2 黄土层内滑坡分布特点 (69)5.3 黄土-基岩接触面滑坡分布特点 (69)5.4黄土-基岩滑坡的分布特征 (70)5.5 黄土高原滑坡分布图（1:1000000缩图） (72)5.6黄土高原地貌类型及其滑坡分布比例图 (72)6.1高速远程滑坡的运动模型 (78)6.2泾河南岸地貌及东风滑坡 (79)6.3 东风滑坡剖面图 (79)6.4 土-水特征曲线（L5） (80)6.5 拟合的土-水特征曲线图 (81)6.6 渗透系数曲线 (81)6.7渗流场数值模拟初始模型 (81)6.8 1980、1990、1993和2000年灌溉前孔隙水压力等值线 (82)6.9 坡体内孔隙水压力随灌溉时间的变化曲线（剖面位置距坡肩5m) (82)6.10 剖面3个点的孔隙水压力随时间变化 (83)6.11 滑坡滑面的应力分布图 (84)6.12 稳定系数随灌溉时间变化曲线 (85)6.13 东风滑坡三维复原模型 (85)6.14 东风滑坡三维模拟堆积形态 (86)6.15 三维模拟各时间段运动速度 (86)6.16 黄土滑坡-泥流的运动模型 (87)6.17 高楼村滑坡泥流 (88)6.18 滑坡滑后的实测地形图 (88)6.19 高楼村滑坡的纵剖面图 (88)6.20 不同深度下物理性质指标曲线 (89)6.21 不同地层的土-水特征曲线 (90)XI6.22 各地层非饱和渗透系数曲线 (90)6.23 渗流模型的有限元网格和边界条件 (90)6.24 不同年份的等压线及流线 (91)6.25破坏面上孔隙水压力分布图 (92)6.26 K0固结仪测得σ3′~σ1′线 (92)6.27 总应力不变增加孔隙水压力得到的应力路径 (93) 6.28 三轴固结不排水剪切试验结果 (94)6.29 高楼村滑坡-泥流运动模拟 (95)6.30焦家滑坡全貌 (96)6.31焦家滑坡主剖面图 (96)6.32焦家滑坡剖面黄土试样的基本物理指标曲线 (97) 6.33 黑方台的数字高程地形图 (97)6.34 黑方台地质剖面图 (98)6.35 焦家滑坡Q2黄土CU反压试验的应力路径 (98) 6.36 饱和黄土三轴CU试验结果 (99)6.37 渗流场数值模拟初始模型 (100)6.38 渗流模拟水位线变化图 (100)6.39 AB线节点孔压的变化 (100)6.40 不同阶段滑面节点应力曲线 (101)6.41 稳定系数随灌溉时间变化曲线 (101)6.42 焦家滑坡-泥流运动模拟结果 (102)6.43 快速错落式滑坡运动模型 (103)6.44 三亩台滑坡全景 (104)6.45三亩台滑坡主剖面 (104)6.46天然边坡的有限元模型 (105)6.47开挖后的有限元模型 (105)6.48 坡脚挖窑后的有限元模型 (105)6.49 天然边坡滑面上应力分布 (106)6.50切坡后滑面上应力分布 (106)6.51 建窑后滑面上应力分布 (106)6.52 窑洞废弃增湿滑面上应力分布 (107)6.53 窑前建房增湿后滑面上应力分布 (107)6.54 边坡剪应力τyz (108)6.55 边坡最大剪应变 (108)XII6.56 三亩台滑坡滑前拟合图 (108)6.57 模拟过程中地形 (109)6.58实测与模拟对比图 (109)7.1 低速蠕动滑坡运动模型 (110)7.2延炼滑坡全景 (111)7.3 延炼滑坡地质剖面 (111)7.4 坡顶逸出的蒸汽及坡脚地下水出露点 (112) 7.5 Q1、Q2、Q3黄土的颗分曲线 (112)7.6 拟合的土水特征曲线（图中点为试验点） (113) 7.7 非饱和渗透系数曲线 (113)7.8 延炼滑坡滑前地质模型 (113)7.9不同时期坡体水位及孔压的变化 (115)7.10随着时间变化的边坡稳定系数 (116)7.11 延炼滑坡滑前三维拟合图 (116)7.12 运动过程中的地形模拟图 (117)7.13实测与模拟对比图 (117)7.14 罗玉沟滑坡全貌 (118)7.15冲沟 (119)7.16 罗玉沟滑坡地质剖面 (119)7.17 泥岩峰值强度线 (120)7.18 饱和重塑黄土峰值强度线 (120)7.19 无限边坡分析模型(据GRIFFITHS D V) (120)7.20 罗玉沟滑坡运动模拟结果（等高距5m） (122)8.1 洒勒山滑坡卫片图 (123)8.2 洒勒山滑坡全貌 (123)8.3 巴谢河流域DEM图 (124)8.4 洒勒山滑坡地质剖面 (124)8.5 洒勒山滑坡模拟滑面及稳定系数 (126)8.6 洒勒山滑坡滑前复原地形 (126)8.7 滑体平均速率图 (127)8.8 洒勒山滑坡运动模拟结果 (127)8.9 大沟滑坡-泥石流全貌 (128)8.10 大沟泥流型黄土滑坡剖面(据Peng Jianbing,2015 ) (129) 8.11 泥石流填充的居民房 (129)XIII8.12 大沟滑坡-泥石流平面形态（航拍图） (1130)8.13 大沟滑坡-泥石流特征图 (130)8.14 大沟滑坡地层 (131)8.15 滑体滑动平均速度图 (132)8.16不同时刻滑坡堆积形态 (133)XIV第一章绪论1第一章绪论1.1 选题背景及研究意义黄土是第四纪以来，在干旱半干旱的气候条件下，由风力作用和成土作用所形成的松散堆积物。

山东农业大学学报(自然科学版),2020,51(5):855-857VOL.51NO.52020 Journal of Shandong Agricultural University(Natural Science Edition)doi:10.3969/j.issn.1000-2324.2020.05.014黄土高原地区地质灾害分析—基于甘肃省庄浪县实地勘察侯云龙,万宝峰*,郁文,刘蓓蕾甘肃工程地质研究院,甘肃兰州730000摘要:分析甘肃省庄浪县黄土高原地区地质灾害，为黄土高原地区地质灾害防治提供参考依据。

据庄浪县气象水文特征与岩土体特征，选取地质灾害分析因子，利用投影寻踪聚类模型和自然断点分级法对地质灾害风险进行分析。

结果显示，甘肃省庄浪县重点地质灾害防治区主要集中于水洛河流域，一般地质灾害防治区主要集中在庄浪河、葫芦河与水洛南河的部分流域。

关键词:黄土高原;地质灾害;灾害分析中图法分类号:X43文献标识码:A文章编号:1000-2324(2020)05-0855-03 Analysis of Geological Hazards in Loess Plateau Based on Field Investigation in Zhuanglang County,Gansu ProvinceHOU Yun-long,WAN Bao-feng*,YU Wen,LIU Bei-leiGansu Institute of Engineering Geology,Lanzhou730000,ChinaAbstract:This paper analyzes the geological disasters in the Loess Plateau area of Zhuanglang County,Gansu Province,and provides reference for the prevention and control of geological disasters in the Loess Plateau area.According to the meteorological and hydrological characteristics and rock and soil characteristics of Zhuanglang County,the geological disaster analysis factors are selected,and the projection pursuit clustering model and natural break point classification method are used to analyze the geological disaster risk.The results show that the key geological disaster prevention areas in Zhuanglang County of Gansu Province are mainly concentrated in the Shuiluo River Basin,while the general geological disaster prevention areas are mainly concentrated in some basins of Zhuanglang River,Hulu River and Shuiluonan river. Keywords:Loess Plateau;geological hazard;hazard analysis随着生态环境关注度的提升，地质灾害分析受到越来越多的关注[1]。

摘要：针对陇东黄土高原沟壑区城乡结合带出现的一些特殊的人居景观，通过对地理单元的生态脆弱区研究，探讨研究区人居景观生态格局的修复策略，提出了以整体性、异质性为主体分析的“三元一体”“多维异质”的修复策略。

通过对窑洞、沟坡、梁峁三个典型人居环境的研究，为促进黄土高原生态系统良性循环与生态恢复提供了诸多的依据。

关键词：黄土高原；人居环境；生态修复；三元一体；修复策略一、研究区概况（一）研究区地理概况甘肃省黄土高原分为两部分，陇东黄土高原沟壑区、陇西黄土丘陵沟壑区。

研究区位于甘肃东部以南北向的六盘山（陇山）――关山为界，具有典型的塬、沟壑地形、梁、峁、丘陵等地形特征。

从地理层面来看，陇东黄土沟壑区被流水分割成了诸多破碎的地理单元，破坏了研究区的生态链。

（二）陇东地区城乡结合地带概况由于城乡结合地带的特殊性，研究区属于受到城市、乡村等易干扰地带的影响，具有极大的不稳定性[1]。

它不是两个系统简单的叠加，而是异于城市和乡村特殊的社会―经济―自然的复合系统，是两个生态系统的交错带[2]。

交错带内有大小不等的塬、梁、峁和沟壑等地形，存在不少生态敏感区和破碎地理单元，严重影响了当地居民的生活环境。

1.现存问题人居景观生态特征方面，主要存在四个方面：自然，研究区自然生物环境逐渐减少，生态功能随之降低；污染，固体废弃物污染严重，“三废”物质以各种途径进入大气、土壤或水体，造成土地和水源的二次污染，影响居民生活，恶化当地生态环境[3]；人文，传统村落异化瓦解，建筑风格缺乏地域性。

窑洞建筑遭到破坏，现代建筑涌现、多元化的乡村地域文化逐步衰落消亡；农业，农业开敞空间逐渐消失，导致人居环境恶劣。

根据生态现状及地理单元演变过程，从景观被分割的破碎度及变化趋势来看，研究区人居环境遭到分割，景观生态链破坏功能分区不协调，连通性低，不利于人们进行生态交往。

2.产生原因社会层面，城乡结合地带存在农业用地向非农建设用地进行无序转化的现象，导致耕地资源浪费，原始生态链严重破坏，影响了城乡结合带的可持续发展；经济层面，破碎化的农业耕地形态，致使劳动力就业机会减少，严重打击了农民种田的积极性，出现耕地严重荒废的局面。

甘肃省位于祖国西部，地处黄河上游，地域辽阔。

介于北纬32°11′~42°57′、东经92°13′~108°46′之间，大部分位于我国地势二级阶梯上。

甘肃省地处黄土、青藏和蒙古三大高原交汇地带。

东接陕西，南邻四川，西连青海、新疆，北靠内蒙古、宁夏并与蒙古人民共和国接壤。

甘肃地貌复杂多样，山地、高原、平川、河谷、沙漠、戈壁交错分布，地势自西南向东北倾斜。

境内地形复杂，山脉纵横交错，海拔相差悬殊，高山、盆地、平川、沙漠和戈壁等兼而有之，是山地型高原地貌。

从东南到西北包括了北亚热带湿润区到高寒区、干旱区的各种气候类型。

甘肃省气候干燥，气温日较差大，光照充足，太阳辐射强。

省会兰州，天水、嘉峪关、平凉、庆阳、酒泉、张掖、金昌、白银等为省内主要城市。

该省地处黄土高原、青藏高原和内蒙古高原交接地区，地形以高原、山地为主。

河西走廊绵延于省内西北部；砂磁、戈壁与绿洲相间。

主要山脉有祁连山、陇山、西倾山、龙首山、马鬃山等。

本省河流多属黄河水系，以黄河及其支流洮河、渭河、祖历河等为主。

甘肃特色地貌：梯田梯田是在坡地上分段沿等高线建造的阶梯式农田。

是治理坡耕地水土流失的有效措施，蓄水、保土、增产作用十分显著。

梯田的通风透光条件较好，有利于作物生长和营养物质的积累。

按田面坡度不同而有水平梯田、坡式梯田、复式梯田等。

梯田的宽度根据地面坡度大小、土层厚薄、耕作点击此处添加图片说明方式、劳力多少和经济条件而定，和灌排系统、交通道路统一规划。

修筑梯田时宜保留表土，梯田修成后，配合深翻、增施有机肥料、种植适当的先锋作物等农业耕作措施，以加速土壤熟化，提高土壤肥力。

干旱地貌干旱地貌是指干旱气候区发育的地貌。

干旱区年降水量一般不超过200-250毫米，且多以暴雨形式降落。

植被稀少，昼夜温差大，物理风化作用强烈，风力强，荒漠发育。

其地貌以风成地貌和暂时性流水地貌为主，如沙丘、戈壁，干冲沟和洪积扇等。

第30卷第5期2011年05月地理科学进展PROGRESS IN GEOGRAPHYV ol.30,No.5May,2011收稿日期：2011-01；修订日期：2011-04.基金项目：国家自然科学基金重点项目(40830741)；国家科技支撑计划课题(2008BAH31B02)。

作者简介：刘艳华(1984-),女，博士研究生。

主要从事经济地理和区域可持续发展等领域的研究工作。

基于ESDA 方法的黄土高原地区经济发展格局及其演化特征分析刘艳华1,2，徐勇1，刘毅1(1.中国科学院地理科学与资源研究所，北京100101；2.中国科学院研究生院，北京100049)摘要：探索式空间数据分析(ESDA)方法可以很好地揭示区域经济增长特征及其与空间环境的关系，是深入了解和把握区域经济的空间分布和演化规律的有效手段之一。

本文基于ESDA 方法，利用黄土高原地区284个县市级行政单元1990、2000和2007年3期的人均GDP 数据，分析了黄土高原地区经济增长的空间分布格局和动态演变特征，验证了ESDA 方法在揭示社会经济发展空间分异和演变规律方面的作用。

分析结果表明：黄土高原地区的人均GDP 分布表现出了显著的高值和低值集聚(空间正相关)特征，且其空间分异状况具有一定的稳定性；目前黄土高原地区的经济增长仍以不平衡增长为主，短期内高水平地区高速增长趋势仍将继续，而低水平地区很难实现经济增长的快速提高；黄土高原地区存在着常态化的城市产业集聚推动型和机遇性的资源开发拉动型两种增长类型，后者对人均GDP 水平的拉动效应更强，然而却容易造成产业畸形单一，经济增长缺乏可持续性、稳定性和抗干扰性。

关键词：探索式空间数据分析(ESDA)；空间自相关；人均GDP ；黄土高原地区1引言认识和把握社会经济现象的空间分异规律对于制定区域空间规划和区域发展政策具有重要的指导意义。

传统的地理学对社会经济现象空间分异规律的揭示一般采用先定性描述社会经济现象的空间分布状况，再分析原因和揭示规律的研究方法。

黄土高原汾河流域地表景观演变特征研究侯志华;马义娟【期刊名称】《水土保持研究》【年(卷),期】2013()2【摘要】黄土高原是中国高度脆弱的生态系统之一,基于2000年和2008年两期TM遥感影像,以黄土高原脆弱区独立的流域单元———汾河流域为例,综合运用GIS和RS技术及景观生态学的基本原理与方法,分析该流域地表景观特征及其变化趋势,同时利用DEM数据,探讨景观演变的空间分异规律,为进一步研究流域景观演变驱动机制提供有价值的信息。

结果表明:(1)农田、森林、草地始终是该流域的主要景观构成,但绝对优势景观(农田)所占比例大幅下降;(2)就整体景观尺度而言,形状趋于规则,连通性增强,多样性增大,蔓延度下降,整体景观格局受人为活动的干扰越来越强;(3)流失的农田主要流向了草地、森林和聚落,成为该流域8a来主要的景观演变类型;(4)农田向聚落景观的演变主要发生在地势平坦、海拔低的中部两大盆地地区,农田向林草景观的演变则主要发生在海拔较高、坡度较大的上游、中游南部以及中下游外围的山地丘陵区。

【总页数】6页(P92-97)【关键词】景观演化;空间分异;遥感;景观指数;汾河流域【作者】侯志华;马义娟【作者单位】太原师范学院城市与旅游学院【正文语种】中文【中图分类】P901【相关文献】1.汾河流域乡村聚落空间演变特征研究 [J], 郜丹阳;郑泽文;郭文炯;吕敏娟2.古村落景观流域属性及其机理研究——以汾河流域为例 [J], 邵秀英;曹哲3.汾河流域蒸发演变规律及变异特征研究 [J], 韩韡4.汾河流域生态敏感性综合评价及时空演变特征 [J], 刘海龙;王炜桥;王跃飞;丁娅楠;田庆春5.汾河流域景观格局脆弱性时空分异特征 [J], 付扬军;师学义;和娟因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

黄土高原气候环境演变研究王毅荣;张强;江少波【摘要】该领域相关研究主要基于生物地质记录、历史文献和器测资料,研究了黄土高原气候在万年、千年和百年尺度上的演变特征,探讨了当时自然植被状况与气候变化的联系；分析了当代黄土高原气候变化及其区域响应的主要特点.从较为宏观的角度,为研究黄土高原环境效应提供相关的历史背景.【期刊名称】《气象科技进展》【年(卷),期】2011(001)002【总页数】5页(P38-42)【关键词】黄土高原;气候环境;演变;进展【作者】王毅荣;张强;江少波【作者单位】中国气象局兰州干旱气象研究所/甘肃省于旱气候变化减灾重点实验室/中国气象局干旱气候变化与减灾重点开放实验室,兰州730020;甘肃省定西市气象局,定西743000;中国气象局兰州干旱气象研究所/甘肃省于旱气候变化减灾重点实验室/中国气象局干旱气候变化与减灾重点开放实验室,兰州730020;甘肃省定西市气象局,定西743000【正文语种】中文黄土高原是中华文明的主要发源地，总面积约64万km2，现承载人口1亿以上。

位于黄河中上游和海河上游地区，东起太行山，西至日月山，南界秦岭，北抵鄂尔多斯高原；可分为陇中盆地，陇东、陕北高原，渭河地堑平原，山西高原；除了一些裸岩的高山以外，基本上覆盖了60～200m厚的细腻黄土微粒，土质疏松，流水侵蚀强烈，地形破碎；是内陆干旱向季风气候的过渡带和气候变化敏感区、生态环境脆弱带。

黄土高原的气候生物环境是气候环境因素的共同作用，研究其演变的历史和进程对黄土高原生态环境建设和发展等具有重要价值。

黄土高原风尘堆积约从22Ma BP开始，冬季风环流就从内陆干旱区携带大量的风尘在黄河中游堆积形成黄土，而夏季风环流从低纬海洋携带大量的水汽，到新近纪晚期和第四纪，北极冰盖的形成与发展使冬季风环流的强度和内陆干旱度加剧[1]；对最近5个间冰期黄土高原环境空间格局的研究显示，东亚季风对黄土区降水的影响占主导地位，而南亚季风的影响处于相对次要的地位，第四纪最后一个间冰期的全新世期间，黄土高原的降水较大程度地受东亚夏季风环流的控制[2，3]。

第37卷第4期2023年8月水土保持学报J o u r n a l o f S o i l a n d W a t e rC o n s e r v a t i o nV o l .37N o .4A u g.,2023收稿日期:2022-12-04资助项目:国家自然科学基金项目(42201431);甘肃省社科基金项目(2022Y B 069);甘肃农业大学校级项目(G S A U -Z L -2015-046);兰州市科技计划项目(2021-1-143) 第一作者:黄鑫(1986-),男,硕士,讲师,主要从事土地评价研究㊂E -m a i l :h u a n g x @g s a u .e d u .c n 通信作者:李晓丹(1983-),女,博士,讲师,主要从事土地利用管理研究㊂E -m a i l :l i x d @g s a u .e d u .c n黄河流域上游城市群三生空间时空演化特征及其变化稳定性分析黄鑫1,李晓丹1,芦倩2,黄倩倩1,程文仕1,许艳1(1.甘肃农业大学管理学院,兰州730070;2.甘肃农业大学资源与环境学院,兰州730070)摘要:识别三生空间迁移演化规律并掌握其引发的空间性状改变情况,对优化国土空间布局㊁提高利用水平影响深远㊂以黄河流域上游城市群为研究对象,基于转移矩阵对研究区2000 2020年三生空间时空演化规律进行分析,并以此为基础,利用强度分析模型,从三生空间一㊁二级分类双重视角,就空间演化带来的变化稳定性问题进行讨论㊂结果表明:(1)20年间,研究区三生空间转移变化活跃但发生数量和规模均呈缩减态势,空间转移以呼包鄂榆和宁夏沿黄城市群两地为主,呈东多西少分布特征,但以生态为主㊁生产和生活空间为辅的整体格局未发生改变㊂(2)20年间,流域三生空间变化先强后弱,整体不稳定㊂生产和生活空间稳定活跃增加,减少趋于平缓,生态空间增加趋于平缓,但减少趋向活跃,前二者对生态空间的胁迫趋向常态㊂同时,流域三生空间内部彼此转移频繁,存在生产 生活及生活 生态2种稳定地系统性转变模式㊂(3)三生空间二级子类此消彼长的改变是生产㊁生活㊁生态空间变化的显性原因,而经济发展驱动㊁城市引力影响以及宏观政策指引则是引发流域三生空间演替变化的内在作用机制㊂(4)转移矩阵与强度分析模型的联合研究框架,有助于实现区域三生空间变化及其性状改变情况的一体化监测㊂提高空间利用效率,控制城市规模,坚持耕地保护,推行有效的空间退出机制,发挥宏观政策对空间流转的导引作用,将对研究区国土空间高质量利用产生积极影响㊂关键词:三生空间;时空演化;强度;变化稳定性;黄河流域上游城市群中图分类号:F 301.24 文献标识码:A 文章编号:1009-2242(2023)04-0184-11D O I :10.13870/j.c n k i .s t b c x b .2023.04.024C h a r a c t e r i s t i c s o f S p a t i o -t e m p o r a l E v o l u t i o na n d t h eC h a n g e S t a b i l i t y A n a l y s i s o fP r o d u c t i o n -L i v i n g -E c o l o g i c a l S pa c e o fU rb a n A g g l o m e r a t i o n i n t h eU p pe rR e a c h e s of t h eY e l l o wR i v e rB a s i n HU A N G X i n 1,L IX i a o d a n 1,L U Q i a n 2,HU A N G Q i a n qi a n 1,C H E N G W e n s h i 1,X U Y a n 1(1.C o l l e g e o f M a n a g e m e n t ,G a n s uA g r i c u l t u r eU n i v e r s i t y ,L a n z h o u 730070;2.S c h o o l o f R e s o u r c e s a n dE n v i r o n m e n t ,G a n s uA g r i c u l t u r eU n i v e r s i t y ,L a n z h o u 730070)A b s t r a c t :I d e n t i f y i n g t h e m i g r a t i o na n de v o l u t i o no fP r o d u c t i o n -L i v i n g -E c o l o g i c a ls p a c e (P L Es pa c e )a n d u n d e r s t a n d i n g t h e c h a n g e so f s p a t i a l c h a r a c t e r i s t i c s t r i g g e r e db y i th a v ea p r o f o u n d i n f l u e nc eo no p t i m i z i n gt h e l a y o u t o f n a t i o n a l l a n d s p a c e a n d i m p r o v i n g u t i l i z a t i o n l e v e l .T a k i n g t h e u r b a n a g g l o m e r a t i o n i n t h e u p p e r r e a c h e s o f t h eY e l l o w R i v e rb a s i na s t h e r e s e a r c ho b j e c t ,b a s e do n t h e t r a n s f e rm a t r i x ,t h e s p a t i o -t e m p o r a l e v o l u t i o n r u l e o f t h e P L Es p a c e i n t h e s t u d y a r e a f r o m2000t o 2020w a s a n a l y z e d .O n t h i s b a s i s ,b y me a n s of t h e s t r e ng th a n a l y si sm o d e l ,t h e c h a n g e s t a b i l i t y b r o u g h t b y t h e s pa t i a l e v o l u t i o nw a s d i s c u s s e d a n d q u a n t i f i e d ,f r o m t h e d u a l p e r s p e c t i v e o f t h e p r i m a r y a n ds e c o n d a r y c l a s s i f i c a t i o no f t h eP L Es p a c e ,r e s p e c t i v e l y .T h e r e s u l t s r e v e a l e d t h a t :(1)T h e s p a t i a l c h a n g e o f P L Es p a c e i n t h e s t u d y a r e aw a s a c t i v e d u r i n g t h e p a s t 20y e a r s ,b u t w i t had ec r e a s i n g t e nde n c y i nt h ea m o u n ta n dt h es c a l e ,w h i c h w a sa l s oc o n c e n t r a t e d u p o nt h e H u b a o E r y uu r b a na g g l o m e r a t i o na n dt h e N i n g x i au r b a na g g l o m e r a t i o na l o n g t h e Y e l l o w c i t y cl u s t e r ,w i t ht h e d i s t r i b u t i o nh i g h i n t h e e a s t a n d l o w i n t h ew e s t .N e v e r t h e l e s s ,t h e o v e r a l l p a t t e r nw a s s t i l l d o m i n a t e db yt h ee c o l o g i c a l s p a c e a n d t h e p r o d u c t i o n a n d l i v i n g s p a c ew e r ef o l l o w e d.(2)D u r i ng th e p a s t20y e a r s,t h e s p a ti a l c h a n g e t r e n do f P L Es p a c e i n t h e b a s i nw a s f i r s t s t r o n g a n d t h e nw e a k,w h i c hw a s u n s t a b l e a s aw h o l e.T h e i n c r e a s e o f p r o d u c t i o na n dl i v i n g s p a c ew a sa c t i v ea n ds t a b l e,w h i l e t h ed e c r e a s e t e n d e dt ob e g e n t l e.T h e i n c r e a s e o f e c o l o g i c a l s p a c e t e n d e dt ob e g e n t l e,b u t t h ed e c r e a s e t e n d e d t ob ea c t i v e,a n dt h es t r e s so f t h e f i r s t t w o g r o u p so nt h ee c o l o g i c a l s p a c et e n d e dt ob en o r m a l.A t t h es a m et i m e,P L Es p a c e i nt h eb a s i n w a s f r e q u e n t l y t r a n s f e r r e dt oe a c ho t h e r,a n dt h e r e w e r et w os t a b l es y s t e m a t i ct r a n s f o r m a t i o n m o d e so f p r o d u c t i o n-l i f e,l i f e-e c o l o g i c a l.(3)T h e t r a n s f o r m a t i o no f P L Es p a c ew i t h i n t h e s e c o n d a r y c l a s s i f i c a t i o n l e v e l w a s t h e d o m i n a n t r e a s o n f o r t h e c h a n g e o f p r o d u c t i o n,l i v i n g a n d e c o l o g i c a l s p a c e,w h i l e t h e d e v e l o p m e n t o f e c o n o m i c d r i v e,t h e i n f l u e n c e o f u r b a n a t t r a c t i o n,a sw e l l a s t h e g u i d a n c e o fm a c r o p o l i c i e sw e r e t h e i n t e r n a l m e c h a n i s m s t h a t c a u s e d t h e a l t e r n a n t c h a n g e o f P L Es p a c e i n t h e b a s i n.(4)T h ej o i n t r e s e a r c h f r a m e w o r ko f t r a n s f e rm a t r i x a n d t h e i n t e n s i t y a n a l y s i sm o d e l w o u l d r e a l i z e t h e i n t e g r a t e dm o n i t o r i n g o f c h a n g em o n i t o r i n g a n d t h ec h a n g e so ft h ec h a r a c t e r i s t i c so ft h er e g i o n a lP L E s p a c e.T h ei m p r o v e m e n to fs p a c eu t i l i z a t i o n e f f i c i e n c y,r e g u l a t i o no f u r b a ns c a l e,p e r s i s t e n c eo f c u l t i v a t e d l a n d p r o t e c t i o n,f u l f i l l m e n t o f e f f e c t i v e s p a c e e x i tm e c h a n i s m,a n d g i v i n gp l a y t o t h e g u i d i n g r o l eo fm a c r o p o l i c i e so ns p a c e t r a n s f o r m w i l l h a v e p o s i t i v e i m p a c t s o n t h eh i g h-q u a l i t y u t i l i z a t i o no f P L Es p a c e o f t h e s t u d y a r e a.K e y w o r d s:P r o d u c t i o n-L i v i n g-E c o l o g i c a ls p a c e;s p a t i o-t e m p o r a le v o l u t i o n;i n t e n s i t y;c h a n g eo fs t a b i l i t y;u r b a na g g l o m e r a t i o n i n t h eu p p e r r e a c h e s o fY e l l o w R i v e rB a s i n国土空间是支撑各类社会经济活动的基本载体[1]㊂改革开放以来,我国城镇化㊁工业化进程持续推进,有力保障经济高速发展的同时,也不可避免地激化人地矛盾,引发如土地低效利用㊁空间结构失衡㊁生态质量下降等次生问题,严重阻碍国土空间潜能发挥[2]㊂面对困局,党的十八大提出以 三生空间 为蓝本的国土空间优化目标,开拓 生产空间集约高效㊁生活空间宜居适度㊁生态空间山清水秀 协调发展新格局[3]㊂三生空间基于土地利用类型结构㊁着眼土地利用功能视角提出,其源于土地利用体系,又高于类型分类系统,是对国土资源结构㊁功能逻辑联系的高度凝练与科学统一,对统筹资源利用㊁优化资源配置具有重要指导意义[2]㊂因此,在土地利用基础上,科学划分三生空间㊁厘清其发展现状及变化特征,对优化地区国土空间结构,协同社会㊁经济㊁生态综合发展,保证空间规划治理体系有效落地具有积极影响㊂在发展需求与政策导向交织作用下,学界围绕三生空间展开广泛探讨,涉及三生空间内涵与分类[4],格局分析㊁模拟与因素检测[2,5-6],功能识别㊁优化与联系[7-8],空间冲突㊁重构与权衡[9-10],三生转型及其生态效应[11]等诸方面㊂总体来看,当前成果丰硕,为优化空间开发㊁调和空间竞争提供广泛支撑,但也存有不足:(1)过度关注三生空间数量上的增减变化和类型间的迁移流向,缺乏对其变化性状的有效认知㊁监测与诊断,特定时序内地区三生空间演化带来何种空间状态改变,是平缓㊁活跃或稳定的,空间转入转出等迁移过程引发何种空间趋势变化,是趋强㊁趋弱或平稳的等㊂此次研究将该类性状统称为 三生空间变化稳定性 ,并将之定义为规定研究期内,受自然㊁社会经济等驱动,各类空间不断发生迁移㊁改变与演化所导致的三生空间状态的改变情况,是趋于由某类空间向另外一类转变或继续维持前一状态不变的一种变化性状的综合描述,若其在不断变化中更趋于不变,则称其具有变化的稳定性㊂空间变化的稳定与否是空间演化的作用结果,对其探讨可弥补此研究方向关注的不足,在演化 前导过程 动态监测基础上,进一步从其引发的 后继效应 视角,实现变化发生强度㊁趋势及空间迁移稳定状态的实时监测,为管理者提供更具指向性的决策依据,如发现建设用地存在高强度转移,则予以干预和调控以遏制该趋势,使之趋于平稳防止过快城镇化㊂为此引入强度分析模型,从要素整体㊁要素内部㊁要素之间3个自上而下的不同层面,通过测算要素迁移变化发生的强弱,反馈对象的变化稳定性状态㊂(2)目前三生空间研究尺度多样,涵盖国家级[12]㊁行政区[6,13]等多类范围㊂但整体看,流域尺度研究偏少,特别是对 流域城市群 这一复合目标鲜有关注㊂此类空间对象,既具备流域所辖范围独特的自然条件属性,又具有城市与城市群独立且兼容并蓄的发展特征,对其三生空间时空演化规律及其带来的变化稳定性进行探讨,有助于全方位了解空间变化发生时的数量㊁方向㊁格局及发生后的强度㊁趋势与稳定性状,可为制定区域空间管理策略㊁开发个性与共性并存的研究范式提供参考案例㊂黄河流域是中国九大流域片区之一,也是区域重要的生态屏障与经济文化发展中心,自然本底独特㊁生态环境脆弱[5]㊂作为黄河水源涵养地和黄土高原水土流失重点保护区的上游地区,同时兼具生态韧性差㊁经济581第4期黄鑫等:黄河流域上游城市群三生空间时空演化特征及其变化稳定性分析发展过速等问题㊂改革开放特别是西部大开发以来,上游城市发展迅速,城市间社会经济往来日趋频繁,互动与联系逐渐增多,城市集群效应显著[14]㊂区域三生空间的转移㊁开发与改造进入活跃期,空间利用㊁冲突与矛盾呈现高发态㊂虽然当前正有序开展国土空间规划,但对区域空间利用强度及其性状变化认知的不足,仍影响流域空间利用效能的高效发挥,而各自为政的利用格局也不利于流域城市群三生空间的协同发展,为地区生态保护与高质量发展带来挑战㊂科学分析流域城市群空间变化特征,将对转变空间利用方式㊁提高利用水平起到启示和推动作用㊂综上,选定黄河流域上游城市群为研究对象,在划定三生空间分类标准基础上,借助转移矩阵㊁强度分析模型,对研究区2000 2020年三生空间格局的时空演化规律及其变化稳定性特征进行探讨,本次研究重点聚焦于:(1)引入变化强度与变化稳定性理念至三生空间领域;(2)构建时空演化与变化稳定性协同分析框架,形成以流域城市群为对象,以三生空间时空演化与变化稳定性水平监测为核心的研究范式;(3)分析并讨论空间变化发生的原因及其内在作用机制,以期为区域国土空间高质量利用提供参考㊂1 研究区概况与数据来源1.1 研究区概况黄河流域地处95ʎ50'00ᵡ 119ʎ06'00ᵡE ,32ʎ06'00ᵡ 41ʎ48'00ᵡN ,横跨中国东㊁中㊁西部广大地区,总面积约79.5万k m 2[5]㊂根据河道流经区自然和水文情况不同,又细分上㊁中㊁下3个流域子区[15]㊂其中上游覆盖青海㊁甘肃㊁宁夏等省区,下辖兰西㊁呼包鄂榆和宁夏沿黄3大城市群,国土面积㊁人口和经济占比总量分别为14.82%,6.53%,9.62%[16]㊂改革开放特别是西部大开发来,上游城市群社会经济发展迅速,工业化与城镇化持续推进,交通㊁水利等基础设施逐步完备㊂地区快速发展的同时,也较大幅度改变原有国土空间的利用结构㊁格局与强度(图1)㊂图1 研究区域1.2 数据来源与空间分类研究数据为2000年㊁2010年和2020年3期土地利用/覆被遥感监测数据,源于中国科学院资源环境科学与数据中心(h t t p s ://w w w.r e s d c .c n /),分辨率1k m ˑ1k m ㊂数据集包括耕地㊁林地㊁草地㊁水域㊁建设用地和未利用地6大类,并依据土地自然资源属性细分为25个子类㊂依据三生空间内涵及其功能理论[2,17],结合空间分类研究成果[6,18],将其划分为生产㊁生活和生态3个一级大类和7个二级子类(表1)㊂表1 黄河流域上游城市群三生空间分类系统一级空间二级空间具体子类生产空间农业生产空间水田㊁旱地工矿生产空间工矿交通等建设用地生活空间城镇生活空间城镇用地农村生活空间农村居民点用地生态空间绿色生态空间有林地㊁灌木林地㊁疏林地㊁其他林地,高㊁中㊁低覆盖度草地蓝色生态空间河渠㊁湖泊㊁水库和坑塘㊁冰川和永久积雪地㊁滩地灰色生态空间沙地㊁戈壁㊁盐碱地㊁沼泽地㊁裸土地㊁裸岩石砾地2 研究方法2.1 转移矩阵转移矩阵能将任意2期空间变化转移面积按矩阵方式排列,描述特定时段三生空间利用结构及类型功能的转移特征[18]㊂A i j =A 11A 12...A 1nA 21A 22A 2nA n 1A n 2...A n n(1)式中:A 为面积;i ㊁j 分别为研究期初与期末不同三生类型;n 为空间类型数量㊂2.2 强度分析模型强度分析模型最早由美国克拉克大学A l d w a i k 团队提出,用以在系统论框架内,通过间隔㊁类别及转换3个递推层次,逐级测算地类转换强度大小,揭示连续时间间隔内对象变化过程的稳定性情况[19-22],模型结构[23-25]分为3个层次㊂2.2.1 间隔层次 反映不同时间间隔内三生空间变化强度的改变状况,将之与整体平均变化强度相比681水土保持学报 第37卷较,以反馈在整个研究时序内三生空间变化的稳定性㊂假定S t和U分别为各研究期和整体空间变化强度,若S t=U表示空间变化强度均匀无变,在研究时序内维持稳定;若S t>或<U表示该时期空间变化强度呈增或减态,变化具有非平稳性㊂S t=ðJ j=1(ðJ i=1C t i j)-C t j j[]{}/ðJ j=1(ðJ i=1C t i j)[]Y t+1-Y tˑ100%(2)U=ðT-1t=1ðJ j=1(ðJ i=1C t i j)-C t j j[]{}/ðJ j=1(ðJ i=1C t i j)[]Y T-Y1ˑ100%(3)式中:S t为不同研究时限内三生空间变化强度;U为整体研究时限内空间平均变化强度;C t i j为某一时限内由期初Y t时刻三生类型i转为期末Y t+1时刻j的数量;J为三生类型数量;T为时间间隔数量㊂2.2.2类别层次反映不同三生空间类型在不同时限内增加或减少的强度,将之与对等时限空间变化强度(S t)相比较,反映不同三生类型增加或减少的活跃度㊂假定G t j和L t i分别为某一时限不同三生类型增加和减少强度,若G t j=L t i=S t,表明三生空间在该时限同比例转入并转出,各类型增减强度一致且与该时限三生空间变化强度一致,说明时限内该空间类型变化绝对稳定㊂若某一三生类型总转入强度>同期变化强度S t,说明类型增长活跃,反之为平缓;若总转出强度>S t,则说明类型减少活跃,反之为平缓;若某一三生类型在连续时限的增长或减少均表现活跃或平缓,则表明该类型在整个观测期具有稳定性㊂G t j=(ðJ i=1C t i j)-C t j j[]/(Y t+1-Y t)ðJ i=1C t i jˑ100%(4)L t i=(ðJ j=1C t i j)-C t i i[]/(Y t+1-Y t)ðJ j=1C t i jˑ100%(5)式中:G t j为某一时限内三生类型j的转入强度;L t i为类型i的转出强度;C t i i为某一时限内期初类型i转为期末类型i的面积,即不变面积;C t j j为期实类型j 转为期末类型j的面积;其余参数同前㊂2.2.3转换层次反映某一时限三生空间彼此间相互转移变化的强度,即由某一三生类型转变为其他类型的强度,分转入㊁转出2个层面㊂三生类型n转入视角[公式(6)㊁公式(7)]:假设某一时限期末三生类型n从期初i转入强度为R t i n,同一时限内期初各三生类型转为类型n的平均强度为W t n㊂若R t i n=W t n,说明类型n从期初不同三生类型i转入的过程随机均匀;若R t i n>W t n,说明三生类型n倾向从i获取转入面积,反之为避免;若n在连续时限均表现倾向或避免,则说明其从类型i获取转入的过程具有时间上的稳定性;类型m转出视角[公式(8)㊁公式(9)]:亦存在对等关系㊂若m在连续时限内也表现一致的倾向或避免,则表明其向j转出过程同样具有稳定性㊂R t i n=C t i n/(Y t+1-Y t)ðJ j=1C t i jˑ100%(6) W t n=(ðJ i=1C t i n)-C t n n[]/(Y t+1-Y t)ðJ j=1(ðJ i=1C t i j)-C t n j[]ˑ100%(7)式中:R t i n为某一时限内期初三生类型i到期末n的转入强度(iʂn);W t n为同一时限内期初各三生类型转入为n的平均强度,其他同前㊂Q t m j=C t m j/(Y t+1-Y t)ðJ i=1C t i jˑ100%(8) V t m=(ðJ j=1C t m j)-C t mm[]/(Y t+1-Y t)ðJ i=1(ðJ j=1C t i j)-C t i m[]ˑ100%(9)式中:Q t m j为某一时限内期初三生类型m到期末j的转出强度(jʂm);V t m为同一时限内期初三生类型m 转出为期末各类型的平均强度,其他同前㊂由于转变强度识别繁冗复杂,杨建新等[22]提出 交叉列联表 予以改进㊂根据研究时限与三生类型,构建nˑ2网格矩阵,表示n个研究时限转入㊁转出2个方向下的三生转换模式(图2):a表示时间间隔1内三生类型j从i转入的倾向性,b表示同时限内三生类型i转出为j的倾向性,真赋红假赋绿;c㊁d与a㊁b同源,代表不同研究时限㊂若横向上a㊁b或c㊁d 同色,说明该研究时限三生类型i向j具有倾向或避免态的系统性:即期初空间i倾向/避免转出为期末空间j且期末空间j也同样倾向/避免从期初空间i 转入,称具有倾向/避免态的系统性[22]㊂若纵向上a㊁c或b㊁d同色,表明研究时限内三生i向j的转换具有稳定性㊂四格同色则表示:三生i向j的转变是具有稳定特征的系统性变化,即i倾向/避免于向j 转出,j倾向/避免于从i转入,二者同时还在时间上保持转换的稳定性㊂图2三生空间转移模式的交叉列联781第4期黄鑫等:黄河流域上游城市群三生空间时空演化特征及其变化稳定性分析3结果与分析3.1三生空间时空演化特征3.1.1时间特征2000 2020年,城市群三生空间此消彼长,变化特征不一㊂生产先减后增㊁生活持续增加㊁生态由增转减(图3)㊂前10年,生产空间下降剧烈,总量由71719k m2减少至69726k m2,这一趋势与生产空间大幅转出至生态空间有关,累计转出4398k m2,这也与1999年起实施的退耕还林(草)工程高度吻合㊂后10年,生产空间转出减少但转入增长,因此出现反弹增加的变化趋势㊂2000 2020年,生活空间平稳增加,总量由5192k m2增长至6330 k m2㊂其间,生活空间转出发生量最小,转入面积较高,因此总量持续攀升㊂相较而言,生态空间变化波动性较大㊂前期增加得益于生产空间强力注入,后期减少是由于随着西部大开发推进和经济发展,流域开发对生产㊁生活空间需求增加,向生态空间扩张增强,加之两类空间向生态空间转入支援锐减,收支失衡导致生态空间快速下降㊂3.1.2空间特征2000 2020年城市群三生空间分布格局总体平稳,以生态为主,平均总占比76.79%,生产和生活空间紧随其后(图4)㊂生产空间分布广泛,呼包鄂榆城市群集中在包头㊁呼和浩特和榆林等东部地区;宁夏沿黄城市群密集分布在宁夏平原,包括石嘴山㊁银川及中宁中部和通宁西北;兰西城市群东侧以兰州为中心,西侧以西宁㊁乐都城市带为轴线呈散射状,藏区分布较少㊂生活空间多以各级城市为圆心向外辐射,局地团簇化特征明显㊂生态空间横跨东西,区域连片性显著,并在鄂尔多斯高原㊁海东高原等地集聚㊂子类空间中,农业生产和绿色生态分布最广㊂灰色生态集聚在鄂尔多斯市杭锦旗北部㊁乌审旗和鄂托克旗南部,中卫市沙坡头北部及共和㊁海晏和贵南等地㊂除刘家峡㊁龙羊峡㊁青海湖等大型水源地,蓝色生态主要沿黄河干流分布㊂工矿生产和城镇生活空间多以城市为中心聚集,农村生活空间破碎而离散㊂注:白色代表空间减少,灰色反之;箭头表示空间转移方向,数值为变化面积(k m2)㊂图32000-2020年三生空间转移网络图42000-2020年黄河流域上游城市群不同分类粒度的三生空间分布相比较而言,空间转移多发于流域中东地区,以呼包鄂榆和宁夏沿黄城市群为主㊂2000 2010年,两地转移变化达5457,1816k m2,占总转移量67.91%和22.60%㊂前者集中于包头㊁呼和浩特和榆林等东线地区,后者均衡分布在吴忠市盐池㊁红寺堡区㊁银川灵武和石嘴山㊂兰西城市群转移平缓,分布破碎离散,只占总变化量的㊂, 此间的转移最剧烈,占总转移面积的87.43%㊂2010 2020年,空间转移仍集中于呼包鄂榆和宁夏沿黄城市群,但数量和范围都有显著缩减㊂前者多发于呼和浩特㊁鄂尔多斯和榆林,但较此前有南偏趋势;后者广泛分布在宁夏平原,集中在吴忠市红寺堡区以北㊂兰西城市群在兰州北部也出现明显转移团簇,主要是因为自年起,兰州新区作为第个国家级新区在此881水土保持学报第37卷地开拔设立㊂各类变化中,生态向生产空间转移更为明显,占总转移面积的73.57%(图5)㊂图5 2000-2020年黄河流域上游城市群三生空间格局转变特征3.2 变化稳定性分析3.2.1 间隔层次强度 2000 2020年流域三生空间间隔层次变化强度分别为0.243和0.122,相较于平均变化强度0.183,呈先高后低变动特征,说明20年间,流域三生空间变化状态前后不一致,整体呈现出非平稳性(图6a )㊂二级分类视角下间隔层次结果与一级结果一致(图6b ),变化强度同样先高后低于平均变化强度,说明不存在尺度因素导致的变异性问题㊂图6左侧部分也表明,前期发生的空间变化面积比例远超后期,变化总量缩减,变化发生放缓㊂三重结果均证实,流域三生空间在20年的持续变化中并不稳定,整体呈前期较强㊁后期趋弱的变化特征㊂2000 2010年是退耕还林(草)自启动到实施再到深化的重要时期,受政策导向约束与引导,此阶段发生的定向空间转移较剧烈,这也是导致空间变化不稳的主要原因㊂图6 间隔层次三生空间不同分类粒度的面积及强度变化3.2.2 类别层次强度 基于类别层次,进一步反馈不同空间类型增加或减少的变化情况(图7)㊂20年间,生产㊁生活空间总转入强度分别为0.406,0.414和1.264,1.196,二者均高于同期平均变化强度0.243和0.122,说明20年来,生产和生活空间的增加一直都较活跃并维持稳定㊂但同期,两类空间的转出则并不平稳㊂前10年生产㊁生活空间减少强度均高于同期平均变化强度,二者下降较活跃㊂后10年,二者转出强度均低于平均变化强度,空间减少趋缓㊂生产㊁生活空间转出强度前期活跃㊁后期迟滞,2类空间减少在20年间并不稳定㊂生态空间强度变化与前二者相悖㊂20年间,生态空间总转入强度为0.177和0.012,均低于同期平均变化强度,表明其增长平缓而稳定,且后期缓和趋势显著高于前期㊂与转入相对,20年间生态空间总转出强度前低后高于平均变化强度,前10年减少缓和㊁后10年趋向活跃,空间转出前弱后强,变化也不稳定㊂值得注意的是,2000 2010年生态空间转入量较大,达452k m 2/a (图7a ),但其强度变化并不活跃,远低于平均变化强度0.243,这与生态空间基数庞大㊁转入量相对有限有关㊂这一现象也说明,空间转移数量与强度变化并不完全对等需要鉴别,强度分析是必要的㊂从二级分类结果解析空间变化稳定性差异产生的原因(图8)㊂对生产空间,20年间农业生产空间转入强度为0.372和0.105,均低于同期平均变化强度0.427和0.185,空间虽稳定增加但表现平缓㊂相比下,工矿生产转入强度达4.261和7.676,远超平均变化强度,是生产空间稳定增长的主因㊂年来农业和工矿生产转出呈981第4期 黄鑫等:黄河流域上游城市群三生空间时空演化特征及其变化稳定性分析现一致的前期活跃㊁后期趋缓特性,这种前强后弱的变化状态使得生产空间转出最终不平稳㊂对生活空间,20年间城镇和农村生活空间转入强度均高于同期平均变化强度,呈活跃增加的稳定态势㊂2类空间共同加持下,生活空间平稳增长㊂同期,城镇和农村生活转出均呈前期活跃㊁后期趋缓的变化特征,使得生活空间转出最终也呈前强后弱的非平稳性㊂图7类别层次三生空间一级分类下的面积及强度变化对生态空间,20年间绿色㊁蓝色生态空间转入都较稳定,前者平缓后者活跃,灰色空间转入先活跃后趋缓㊂三者协同使得生态空间转入呈平缓不活跃的稳定特征㊂同期,绿色空间转出平缓,但蓝色㊁灰色空间转出趋于活跃,最终导致生态空间减少前弱后强不稳定㊂图8类别层次三生空间二级分类下的面积及强度变化091水土保持学报第37卷3.2.3 转换层次强度 基于转换层次原理,构建交叉列联表,进一步反馈空间彼此的转移变化特征(图9㊁图10)㊂图9转换层次三生空间一级分类的交叉列联图10 转换层次三生空间二级分类的交叉列联由图9可知,20年间3类空间内部转移频繁㊁模式多样,其中:生产 生活空间呈稳定的倾向性系统转换模式,即生活倾向由生产转入,生产也倾向转出为生活,二者在20年间保持转换的稳定性;类似地,生活 生态空间呈稳定地避免性系统转换模式㊂此外,生产避免转出为生态㊁生态倾向从生产转入㊁生活倾向转出为生产㊁生活避免从生态转入这4类转换也具有时间上的稳定性㊂整体来看,20年间生态更倾向从生产空间转入,但生产和生活空间都避免转出为生态空间㊂由图10可知,二级子类空间彼此的转移变化更显详尽,其中,农业生产 城镇生活㊁农业生产 农村生活等空间存在稳定的倾向性系统转换关系;农业生产 灰色生态㊁工矿生产 农村生活等空间存在稳定的避免性系统转换关系㊂整体来看,农业生产与城镇生活㊁农村生活及工矿生产与城镇生活间倾向性的转移关系,是导致生产 生活空间出现稳定的倾向性系统转换关系的主要推力;城镇生活㊁农村生活与3色生态空间彼此相互避免的转移关系,则共同导致生活 生态空间出现稳定的避免性系统转换模式㊂4 讨论4.1 流域三生空间的实质变化与内在影响机制2000 2020年,黄河流域上游城市群三生空间持续变化㊂数量上,生态转出水平最高,生产转出与生态转入变动性最强,生活转入最为平稳㊂强度上,生活和生产保持高强度增加㊁低强度减少,生态增加强度锐减但其减少强度则超过平均强度临界值㊂变化状态上,流域空间转换稳定与不稳定并存,生产和生活保持稳定倾向性关系的同时,二者减少呈现一致的前强后弱不稳定性;生活和生态彼此稳定排斥的同时,生态减少前弱后强不稳定趋势明显㊂虽然三生空间在不同监测视角上的表象性变化繁复,但其变化特征的指向性整体趋于一致,多种状态变化均表明:生产和生态空间的彼此转换在流域空间转换关系中占主导地位,但转换优势已由生产转出为生态导向为生态转出为生产,而流域生活空间的持续扩张也在稳步胁迫生态空间㊂流域空间利用的不协调性依旧存在㊂前述分析已证实,二级空间此消彼长的迁移变化是生产㊁生活和生态一级空间演化发生的显性归因,但其对空间变化内在机制究竟如何仍缺乏解释力㊂三生空间变化是社会经济等诸要素综合作用的结果,纵观流域20年发展特征发现,经济的跃迁提升㊁城市化进程的迅速推进及宏观政策的强势注入对区域空间变化具有绝对影响力,具体而言:(1)经济跃迁㊂2000 2020年,流域经济增速明显,取得量级突破㊂以流域4大省会城市及榆林市为例,20年来5大中心城市生产总值整体呈线性增长态势,年均G D P 增量约为120亿元/a ,与5大城市2000年平均G D P 总量相当(图11a )㊂经济的急速发展,有效提振流域开发力度㊁加速建设用地扩张(图11b)㊂以工矿生产空间为代表(表2㊁表3),20年间其面积总量由675k m 2增长到3533k m2,平均转入变化强度约超整体平均变化强度25倍㊂可见经济发展大幅提升国土空间的开发力度,其对流域空间流转与稳定性状态也同样产生强力扰动㊂191第4期 黄鑫等:黄河流域上游城市群三生空间时空演化特征及其变化稳定性分析。