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土-水特征曲线通常用于估计非饱和土壤的抗剪强度,但是由于植物根系的吸水作用和加筋效应,使得植物边坡的抗剪强度不能直接利用基于基质吸力的非饱和土抗剪强度计算公式进行计算。以裸露边坡和植被边坡为研究对象,采用张力计现场测试和室内剪切试验相结合的方法,拟合水土特征曲线关系。结果表明:(1)植物根系的植入有效地提高了边坡土体的进气值,较素土进气吸力值增幅41.10%。在同等含水率条件下,植物边坡基质吸力明显大于素土边坡,提高了边坡土体的持水能力。(2)边坡红黏土基质吸力与含水率的关系符合V-G模型,利用最小二乘法得到模型参数。(3)随着体积含水率的增大,带根土与素土的抗剪强度参数值变化趋势大致相同,均呈现先增大后减小的趋势,但带根土的变化参数大,当含水率21.29%时,带根土黏聚力相较于素土增加了4.86 kPa,增幅18.55%,而内摩擦角对根系存在的敏感程度不如黏聚力。(4)随着土壤基质吸力不断增大,植被边坡与素土边坡的抗剪强度力学参数变化趋势大体相同,当土基质吸力为60～90 kPa土体的黏聚力提高最为明显,但植被边坡由于植物根系的存在,土体内基质吸力对边坡土体的抗剪强度提高幅度更大,黏聚力与内摩擦角最大增长幅度分别为37.34%和40.30%。通过建立土-水特征曲线参数与植物边坡抗剪强度的关系,可计算不同含水率或基质吸力条件下植物边坡的抗剪强度,为进一步分析工程实际中植物边坡的稳定性提供理论依据。 相似文献
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寒旱环境灌木根系增强边坡土体抗剪强度特征 总被引：1，自引：0，他引：1
为深入研究根系与剪切面呈不同夹角α条件下,边坡土体中根系对土体抗剪强度的影响,以及定量分析评价植物根系对边坡土体抗剪强度的增强作用,该项研究以生长期为150 d的柠条锦鸡儿、霸王根系及其组成的柠条锦鸡儿根-土复合体、霸王根-土复合体为研究对象分别进行室内单根拉伸试验和复合体剪切试验。通过对2灌木根系进行单根拉伸试验,得到2种灌木根系单根的抗拉强度,并对根系与剪切面夹角α分别为45°、60°、75°、90°等4种条件下的根-土复合体进行剪切试验,得到4种α角度条件下的根-土复合体试样抗剪强度;在此基础上,分析探讨了单根抗拉强度与根-土复合体试样粘聚力值之间的关系。结果表明:柠条锦鸡儿根系的单根抗拉强度较霸王根系的单根抗拉强度略高;柠条锦鸡儿根-土复合体、霸王根-土复合体试样,在4种不同α角度条件下的黏聚力均显著大于素土黏聚力;当α角由45°增大至90°时,2种灌木根-土复合体的黏聚力值呈逐渐增大的趋势,且黏聚力的增长率亦表现出一致性变化规律,即2种灌木根-土复合体试样的黏聚力的增长率均随着α角的增大而呈增大趋势;根-土复合体黏聚力值与单根抗拉强度存在正相关关系。由上述复合体黏聚力值的变化规律反映出,试验区2种灌木根系对边坡土体抗剪强度具有显著增强作用,同时亦反映出随根系的单根抗拉强度的增大,根系对土体粘聚力值的增强效果相对愈加显著,且随根系与剪切面间夹角不同,根系增强边坡土体抗剪强度贡献具有不同的变化规律,即表现在根系与剪切面之间的夹角趋于垂直时,根系具有相对最大限度地增强土体抗剪强度的作用。该研究结果为定量评价植物根系增强边坡土体抗剪强度的贡献,提供了试验方面的数据支撑,这为进一步深入探讨植物根系增强边坡土体抗剪强机理提供参考。 相似文献
3.
尖萼金丝桃根系对边坡土体抗剪强度的影响 总被引：2，自引：2，他引：0
[目的]探讨根系单根抗拉拔强度对边坡土体抗剪强度的影响,定量分析根系对边坡土体抗剪强度的增强作用,为评价植物根系增强边坡土体抗剪切性能提供依据。[方法]以2 a生尖萼金丝桃根系及其组成的根土复合体为研究对象,分别进行室内单根拉拔试验和根土复合体剪切试验,获得根系的抗拉强度及根土复合体试样黏聚力值;在此基础上分析根系抗拉强度与根土复合体黏聚力值之间的关系。[结果]尖萼金丝桃根系抗拉强度与根系直径存在负向幂函数关系,相关性系数均大于0.92;根系拉拔位移、抗拉拔力均与根系直径呈正相关关系,拉拔位移与抗拉拔力之间也表现为显著正相关关系;抗拉强度与根系直径、拉拔位移、抗拉拔力两两之间均呈负相关关系;根土复合体的黏聚力相较于无根素土均有不同程度的增长,增幅达17.25%～94.76%,黏聚力、黏聚力增长率均与根土面积比、根土体积比呈正相关关系。[结论]尖萼金丝桃根系拉拔特征对边坡土体抗剪强度产生显著的影响,边坡土体抗剪切性能评价指标与根系拉拔特征变化密切相关。 相似文献
4.
根系含量对土壤抗剪强度的影响 总被引：1，自引：0，他引：1
为了深入研究根系对土壤的"加筋"作用,即充分了解植物根系对边坡土体抗剪强度的影响,通过直剪试验研究了安山口、八毛地、瓷器山和高岭山头等4处边坡的原状土和无根扰动土的剪应力-剪切位移关系,探讨了不同平均含根量的土体抗剪强度。结果表明:平均含根量为0.945%的安山口、1.154%的八毛地、1.326%的瓷器山及1.173%的高岭山头等4处原状土的黏聚力明显比对应的无根扰动土大,黏聚力增幅分别为5.05%、17.10%、36.93%和33.42%,内摩擦角提高并不明显;随着含根量的增加,土体的黏聚力增大,抗剪强度增大;草灌混合植物根系与草本植物根系相比能更有效地提高土壤的抗剪强度。 相似文献
5.
研究根-土复合体土-水特征曲线与抗剪强度的关系,可为紫色土埂坎根-土复合体强化机理的揭示与埂坎稳定性的维持提供科学依据。选取三峡库区典型紫色土坡耕地埂坎草本植物根—土复合体为研究对象,结合Hyprop2土壤水分特征曲线测量仪、滤纸法与直剪试验,拟合土-水特征曲线,揭示基质吸力对根-土复合体抗剪强度的影响。结果表明:(1)根-土复合体土-水特征曲线明显分为边界效应区、过渡区与非饱和残余区,3种常用模型(B-C、VG、F-X)中F-X模型拟合该曲线效果最好,根-土复合体饱和含水率、进气吸力、残余区含水率以及相同体积含水率下的基质吸力均高于素土。(2)随着体积含水率降低,根-土复合体黏聚力先增大后减小,试验范围内黏聚力最大值51.25 kPa出现在体积含水率约23%时,内摩擦角则线性增大。相同体积含水率下,根-土复合体黏聚力较素土最大增加50%,内摩擦角提升不大。(3)基质吸力对根-土复合体抗剪强度的增强作用具有阶段性特征,各阶段临界吸力值与土-水特征曲线一致,过渡区(基质吸力为3~500 kPa)土体抗剪强度提高明显,进入非饱和残余区后(基质吸力>500 kPa)由于黏聚力下降,土体抗剪强度增速减慢,根-土复合体抗剪强度随基质吸力增大而提升的幅度大于素土。通过建立埂坎根-土复合体土-水特征曲线和抗剪强度的关系,可估测实际工况下的埂坎土体抗剪强度,进而为坡耕地埂坎的建设、维护管理以及坡耕地侵蚀阻控提供理论依据。 相似文献
6.
水土流失是限制山区坡耕地持续利用的主要问题。为探讨农作物根系固土机理,本文采用无侧限压缩试验测定了素土、玉米和大豆成熟期根土复合体的抗剪强度和应力应变特性,WinRHIZO（Pro.2019）根系分析系统测定了根系构型特征,分析了根土复合体力学特性与根系特征参数间的关系。结果表明：①玉米和大豆根系能显著增强土体抗剪强度（P＜0.01）,其根土复合体强度相对素土分别提高了117.65%和71.91%;②两种农作物根土复合体黏聚力c与根长密度、根表面积密度、根体积密度、根重密度均呈极显著正相关（P＜0.01）,其中D≤1mm细根对黏聚力增量Δc的贡献大于其他径级根系;③根系构型性状中,玉米根分支数高于大豆45.44%且各径级根系分布更均匀,其根土复合体随含根量的增加在破坏时表现出弱应变硬化特征且裂缝拓展变缓,侧向变形减小。综上：农作物根系均能增强土体抗剪强度,但根系结构类型不同则对土体力学特性的影响不同,细根和分支数较多的玉米根系更能有效增强土体强度和约束变形,因此须根系玉米对表层土体的固持能力优于直根系大豆。坡耕地利用中,可以通过合理布局须根系农作物来防治水土流失。 相似文献
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花岗岩残积土边坡草本植物根固效应试验 总被引：1，自引：1，他引：0
为了推进根系固土机制的定量研究,在前期边坡调查和植物筛选的基础上,人工种植了百喜草、假俭草、狗牙根3种常见的护坡植物,根据各深度下原状根-土复合体干密度、含水率和质量含根量等物理性质指标,设计了重塑根-土复合体直剪试验方案,实施了3种植物原状和重塑根-土复合体的直剪试验。结果表明:3种原状根-土复合体的抗剪强度在各级法向压力作用下均随含根量的增加而逐渐增大;3种原状根-土复合体的黏聚力和内摩擦角均随深度的增加而减小;3种植物根系在相同的土体状态下对黏聚力的影响排序为狗牙根百喜草假俭草;对土体内摩擦角的影响排序为假俭草百喜草狗牙根。植物根系增强土体抗剪强度的作用不仅受植物种类的影响,还与土体的干密度和含水率密切相关,干密度的增加对黏聚力的提升有显著影响,对内摩擦角的影响却并不大;3种植物重塑根-土复合体的最优含水率均为25%左右。在重塑根-土复合体的直剪试验中,很难探求含根量对抗剪强度指标的影响。 相似文献
8.
为研究自然边坡其强度特性随含水率的变化规律。通过设计不同体积含水率(20%,27%,35%,40%,45%)和2种含根量(RAR=0.1%,0.3%)的重塑土进行不固结不排水三轴试验,以研究含水率对土体破坏方式、抗剪强度和初始切线模量的影响。结果表明：(1)试样破坏模式多为剪切变形和剪胀变形,在含水率为20%,27%时,出现明显剪切贯穿面破裂带,其余含水率下表现为剪胀变形;(2)含水率对根土复合体抗剪强度主要体现在黏聚力上,含水率从20%升至45%时,2种含根量的根土复合体黏聚力分别降低67%,72%;含水率低于35%时,可用对数关系表示,随含水率升高,黏聚力明显降低;含水率达到35%以上时,可用线性关系表示,黏聚力下降速度减缓;含根量增加,抗剪强度提高;(3)不同含根量和围压下根土复合体初始切线模量与含水率关系可以用线性关系拟合,含水率从20%升至45%时,2种含根量的根土复合体初始切线模量平均分别降低43%和47%。综合考虑土体弹塑性和植物因素对土体位移或变形的影响,可提高边坡稳定性计算精度。研究结果可为植物边坡以及水土保持植被建设治理提供科学参考,丰富根系固土领域的科学理论。 相似文献
9.
黄土高原刺槐根系国土的力学增强效应评价 总被引：1，自引：0，他引：1
为了评价根系固土的力学增强效应,采用三轴压缩试验研究了中国西北黄土高原上的刺槐(Robiniapseudoacacia)根系-黄土复合体.结果表明:根土复合体极限主应力差最多时候比素土提高了70%,复合体抵抗剪切破坏的能力比素土有明显提高;根系能显著增强土壤黏聚力,复合体黏聚力在含水量12.7%时比素土提高了38%～162%,在含水量12.7%时比素土提高了22%～50%,对土壤内摩擦角影响较小;在含垂直根、水平根和复合根的3种复合体中,根体积比高的复合根土复合体比根体积比低的水平根与垂直根土复合体具有更高的增强土壤抗剪强度的特性;土壤含水量的增加直接导致土壤内部黏聚力下降,对素土和根土复合体抗剪强度产生的是负面效果. 相似文献
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三种护坡植物根-土复合体抗剪强度比较 总被引：4，自引：3，他引：1
以紫穗槐、胡枝子及狗牙根根系及其与土壤构成的根-土复合体为研究对象,通过对根-土复合体的室内直剪试验,比较分析了不同物种根系和不同含根量对根-土复合体的抗剪强度的影响。结果表明,根系的存在提高了土体的抗剪强度,根-土复合体的抗剪强度随着含根量的增加而增大,但当含根量达到一定值时根-土复合体的强度增加并不明显,即存在最佳含根量范围;与无根扰动土相比,根-土复合体内摩擦角无显著变化,但显著提高了黏聚力,其中紫穗槐、胡枝子、狗牙根黏聚力平均增幅分别为47.5%,39.2%和38.9%;紫穗槐、胡枝子和狗牙根根-土复合体对土壤的抗剪强度影响不同。在水土流失区种植乔灌木物种能有效增加坡体稳定性,降低土壤侵蚀。 相似文献
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生态脆弱区土地生态安全动态评价——以河北省张家口市为例 总被引：2，自引：0，他引：2
[目的]通过研究河北省张家口市土地生态安全的演变趋势及时空差异特征,旨在为张家口市土地资源管理及可持续利用提供科学依据。[方法]从土地自然基础状况、土地利用状况、土地污染、退化状况、土地景观格局状况、土地生态建设状况及土地社会经济状况6个方面构建张家口市土地生态安全评价指标体系,运用综合指数法对张家口市2000和2010年土地生态安全状况进行动态评价,分析其土地生态安全动态变化趋势及其空间异质性特征。[结果]2000—2010年张家口市多数区县的土地生态安全评价综合指数呈增长趋势,且土地生态安全状况多处于安全、较安全及敏感态,土地生态安全状况处于风险态和恶劣态的区县主要集中在中部市区及其周边地区。[结论]近10a来,张家口市土地生态安全状况总体变好,这与退耕还林还草工程及其他生态建设工程的实施具有密切关系。 相似文献
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对比分析两次土壤侵蚀遥感调查结果显示:河北省山区极强度和强度土壤侵蚀得到了有效遏止,极强度侵蚀面积减少了818.22 km2,强度侵蚀面积减少了4 293.38 km2;中度和轻度土壤侵蚀面积呈增加趋势,中度土壤侵蚀面积增加3 314.86 km2,轻度土壤侵蚀面积增加6 153.9 km2;河北省山区土壤侵蚀总面积增加,轻度以上的土壤侵蚀面积增加4 357.16 km2。张家口市土壤侵蚀变化比较明显,极强度和强度土壤侵蚀面积明显减少,减少了3 646.46 km2,而中度和轻度侵蚀面积大幅度增加,增加了9 599.69 km2,轻度以上的土壤侵蚀面积增加了5 953.23 km2。 相似文献
13.
以河北省A级旅游景区相关数据为基础,采用地理数学方法的空间分析手段和GIS空间分析工具,从定性和定量两方面分析了河北省A级旅游景区在时间和空间上的分布规律。结果表明:（1）空间维度上。河北省A级旅游景区在空间分布类型上属于凝聚型,但已经较接近于随机分布型;河北省A级旅游景区空间分布上呈现出分布不平衡的特征,保定、唐山、张家口、石家庄、秦皇岛地区分布密度较高,呈现出典型的核心—边缘扩散特征;（2）时间维度上。河北省A级景区增长态势出现3个波段,即“较快增长期”（2000—2005年）、“平缓增长期”（2005—2008年）、“快速增长期”（2008—2014年）,景区内部的发展呈现出非均匀的分层级的差异特征;景区分布重心随着时间的发展不同程度地由东北向西南方向偏移,景区等级与景区分布均匀程度呈现出高度的正相关。 相似文献
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不同产量水平葡萄园水肥投入特点及其土壤-树体养分特征分析 总被引：3，自引：1，他引：2
选择河北省葡萄主产区张家口怀来县鲜食和酿酒葡萄典型高低产园为研究对象,连续2a跟踪剖析其水肥投入特点,比对分析树体营养与土壤养分协调供应关系。结果表明:(1)生长季总灌溉量高产园<低产园,灌溉水利用效率明显高于低产园;酿酒葡萄高产园灌溉量为1 822m3/hm2较为适宜。(2)当地高低产园养分投入均偏高且盈余严重,鲜食果园氮、磷、钾盈余量分别为693.3,663.9,705.3kg/hm2,酿酒果园则为145.9,353.3,246.4kg/hm2;高产园较为关注生长季全程及需钾关键生育期钾肥追施补充。(3)鲜食高产园果实可溶性固形物、还原性Vc显著高于低产园;酿酒高产园氮、磷、钾肥偏生产力均明显高于低产园,实现了养分资源的高效利用。(4)树体氮素含量叶片>叶柄、果穗,生长季总体呈下降趋势,土壤硝态氮与树体氮素含量没有明显相关性;叶片磷素变化剧烈,鲜食和酿酒分别呈现"高-低-高"和"M"状动态变化,叶柄和果穗波动较小,土壤速效磷与叶片磷素含量呈负相关趋势;整个生长季植株钾含量表现出叶柄>果穗>叶片的趋势,叶柄中钾素变化波动较大,高产园花后始终维持较高的土壤供钾水平。(5)建议葡萄植株氮磷营养诊断应选取花后叶片,钾则以花后叶柄为宜。 相似文献
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土地资源的紧缺,势必对粮食安全产生不良效应,影响整个社会生活的稳定。所以,对未利用地的整治开发,是补充和保护土地资源的重要举措。通过科学引导土地开发利用,分析未利用地宜耕、宜建及生态风险,综合评价其开发利用方向和功能分区,是目前土地工作的重点,可为解决土地供求冲突的途径指明方向。通过对河北沽源县未利用地进行宜耕、宜建及生态风险分析,并运用遗传算法和权衡模型对多重适宜性评价结果进行有效综合,初步划定其用地功能分区,可以解决多种开发方向间的牵制问题提供借鉴,为全国的相似区域未利用地资源整治提供前期有效示范。结果表明:(1)沽源县未利用地宜耕开发可划分为4个等级,多为二级宜耕未利用地,主要分布在县域北部和西南部;(2)宜建开发可分4个等级,多为一级宜建未利用地,主要集中在县域的中北部;(3)就未利用地的生态风险评价而言,可划分为五级,多为中低生态风险区,生态风险整体上表现为南高北低;(4)沽源县的未利用地可初步划分为耕作用地、建设用地、生态用地3种用地功能区,耕作用地功能区大多分布在县域西北部,建设用地功能区主要位于县域中部,生态用地功能区大多分散在县域南部。 相似文献
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为获得优质丰产抗逆优良的谷子品种，甘肃省农业科学院作物研究所用山西省农业科学院选育的谷子品种晋谷29号作母本、皋兰农家地方品种皋兰大凉谷作父本，有性杂交后经过多年多地鉴定，选育出了丰产、抗病谷子新品种陇谷029。2022年通过农业农村部谷子品种登记。该品种白谷黄米，外观品质和蒸煮食味品质俱佳，2017年被中国作物学会粟类作物专业委员会评为“二级优质米”。陇谷029熟性适中，抗旱性强、抗倒伏；抗谷锈病、黑穗病和白发病，中抗谷瘟病和玉米螟。2015 — 2016年参加甘肃省谷子品种多点试验2 a平均折合产量 4 675.36 kg/hm2，2017 — 2018年参加全国谷子区域联合鉴定西北早熟组试验，2 a平均折合产量5 479.50 kg/hm2。陇谷029适宜甘肃中东部及河西走廊地区、山西大同、河北张家口、宁夏固原及内蒙古呼和浩特等西北春谷区种植。 相似文献
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杏壳生物炭对温室次生盐渍化土壤修复效应的研究 总被引：2，自引：0，他引：2
日光温室土壤次生盐渍化是设施蔬菜生产中的主要障碍性因子。研究以温室盐渍土、杏壳生物炭和负载微生物的杏壳生物炭为主要对象,通过监测土壤培养过程中土壤溶液pH,电导率(EC),水溶性磷、水溶性钾的动态变化,以及相应处理下盐分敏感蔬菜-辣椒的发芽率,探索添加不同比例的生物炭材料对温室次生盐渍化土壤的修复效果。结果表明,经过40 d土壤培养,添加杏壳生物炭对土壤溶液pH影响不明显,但是2.5%低添加量生物炭降低土壤溶液EC值的效果最为明显,在土壤培养的整个时期,添加杏壳生物炭和负载微生物的杏壳生物炭土壤溶液EC值均显著低于CK,且微生物负载生物炭降低土壤溶液EC值的效果更好;此外,添加生物炭不仅降低了土壤水溶性磷钾的变化幅度,有利于磷钾在土壤中的固持,而且显著提高了土壤碳氮比(P <0.05);辣椒发芽率随生物炭材料添加量的增加显著提高(P <0.05),其中添加10%负载微生物的杏壳生物炭辣椒的发芽率可达90%以上,比对照提高2.3倍。综上所述,添加负载微生物的生物炭对设施菜田次生盐渍化土壤的修复效果较好。 相似文献
18.
基于风蚀模型的宁夏土壤风蚀特征及影响因素 总被引：1，自引：0，他引：1
为了阐明宁夏土壤风蚀情况,基于第一次全国水力普查中推荐的风蚀经验模型,通过野外土壤采样及风洞试验修正模型参数,运用遥感、地理信息系统技术,对2000—2015年土壤风蚀强度时空变化特征进行分析,运用变异系数法确定各影响因子权重,明确影响风蚀的主要因子。结果表明:空间分布上,微度、轻度风蚀的区域分布在石嘴山市西部,银川市西部和东部,吴忠市中北部,中卫市中部,固原大部分地区,中度及以上风蚀的区域分布在沙坡头区、灵武市、盐池县、平罗县、兴庆区、贺兰县、金凤区的沙地、荒漠地区;时间序列上,研究期间风蚀发生总面积和风蚀强度整体呈下降趋势;按风蚀地类分,风蚀强度排序为:沙地>耕地>裸地>草地>林地,平均风蚀强度分别为:47.39t/(hm2·a),5.77t/(hm2·a),1.82t/(hm2·a),1.48t/(hm2·a),1.00t/(hm2·a);银川、吴忠、固原、中卫的风蚀强度的主要影响因子为土壤湿度,次要影响因子为植被覆盖度,石嘴山风蚀强度的主要影响因子为超过起沙风速累积时间。 相似文献
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基于PSR模型的张家口地区生态安全综合评价 总被引：3，自引：1，他引：2
人口快速增长,城镇化速度加快以及人类对自然环境不合理开发利用所引发的资源浪费、土壤退化和环境污染等问题,给生态安全状况带来了重大挑战.以河北省张家口地区为例进行了生态安全综合评价研究.根据该地的社会、经济和环境特点,运用压力—状态—响应(PSR)模型,提出以社会经济资源作为模型组成部分的区域生态安全综合评价模型及指标体系.共确定了29项评价指标,经过建立样本矩阵对指标进行无量纲化处理,运用AHP法确定指标权重,将得到的各指标值采用综合指数法进行运算,从而得到各指标的综合生态安全指数值.1987-2009年各县(区)的生态安全指数总体呈增长趋势,涨幅为0.035 6;坝上高原区的平均综合生态安全指数总体要高于冀西北间山盆地区,平均高0.006 0.评价结果与实际拟合度较高,能够反映区域生态问题和区域生态安全状况. 相似文献
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针对河北省张家口市特殊的生态区域地位和脆弱的生态环境及经济发展落后态势,为探讨其生态环境的重要性与经济社会发展的重要性的相互关系,以张家口地区的13县为研究对象,采用基于熵值法的协调评价方法对其县域协调发展进行了评价。首先建立了张家口地区县域协调发展的评价体系,包括生态资源、经济水平和社会发展3个子系统,共计21个指标。利用熵值法确定指标权重,计算得出各县域的子系统分值以及三者之间的协调度。根据协调度和经济水平将13个县域进行分区,共分为4个类型区:发达协调区,蔚县;发达调和区,怀来县;中等发展协调区,包括宣化县、张北县、阳原县、怀安县、万全县、涿鹿县、赤城县和崇礼县;欠发达失调区,包括康保县、沽源县和尚义县。各类型区的分布与区位分布有关:欠发达地区位于张家口地区的北部,发达区位于张家口南部,而中等发展区主要集中在中部。并针对不同分区制定因地制宜的发展策略,为其今后的发展提供具有指导意义的建议与帮助。 相似文献