生态修复研究现状

1.2国内外研究现状聚落作为人类的家园和住所，是人类生产和生活与外部环境关系最密切的时空单元[1]。早在1841年，德国地理学家JohannGeorgKohl就开始关注人类交通、居住地与地形的关系。十九世纪末期，JeanBrunches、AlbertDemangeon对聚落空间分部与类型划分进行的研究，开始指导人们研究乡村住宅，使聚居成为人类的重要组成部分。二十世纪初，Jones、Sauer借鉴德国人文景观的概念指出把历史、地处与人文景观和它们的区别作为地理学研究的重要课题。1906年SchlüterOtto正式提出“聚落地理”的概念。20世纪30年代以来，聚落地理研究遍及全世界，并在发展较早的国家形成了不同的研究风格，如1933年德国地理学家ChrisTaylor提出了著名的三角形聚落分布和六边形市场网络空间结构理论模式，英国则对聚落的历史地理有较多的研究；美国的聚落研究从白人的拓荒和居住问题开始，带有明显的实用性质。国外的专家对我国聚落的相关研究主要有美国历史地理学家G.W.Skinner对成都东郊龙泉驿开展聚落研究[2]。七十年代以后，国外学术界开始将聚落的研究与政治和社会相联系[3]，或者将聚落放在全球背景下去研究[4,5]，但较为突出的是对聚落与能源的探讨[5,6]，有的从聚落形态角度分析[6]，有的则从建筑学角度思考[7]。关于城市聚落与乡村聚落在国外研究也比较普遍，C.I.Okpala从政策方面进行比较[8]，PaulOldfield则从经济方面进行了探讨[9]。乡村聚落的研究也在这一时期兴起。CayLienau在1973年概括性地论述了乡村聚落这个术语[10]，随后，乡村聚落规划[11,12]相关的研究也日渐增多，美国[13]、英国[12,14]、日本[11]对此都有较为系统的研究。2000年之后，聚落研究已从聚落空间的结构与形态扩展到多视野、多角度、多层面的研究领域。随着相关学科领域之间的相互渗透，聚落研究的深度和广度都有所拓展，如聚落地理学、景观生态学等交叉学科的引入，使传统聚落的研究从聚落空间的结构与形态拓展到多视野、多角度、多层面的研究领域。随着相关学科领域之间的相互渗透，聚落研究的深度和广度都有所拓展。国外学术界的研究热点逐渐向聚落的旅游[15]、聚落形态[16]、聚落与气候变化[17]和聚落的系统分析[18]。当然，对于区域性聚落的相关研究[15,16,19]也是有增无减，尤其是将GIS和RS技术应用到聚落相关的研究[20-25]也是近几年的热点。我国对聚落的记载始于《史记·五帝本纪》。该书记载道“一年而所居成聚，二年成邑，三年成都”，注释中称“聚，谓村落也”。但国内对于聚落的研究，相对于国外来说起步较晚，在三十年代初才初见相关文献。我国地理学家张其昀（1935）、朱炳海（1939）、严钦尚（1939）、刘恩兰（1948）分别就我国民族地理之分布、西藏东部与川西之高山聚落进行了开创性研究[26-29]，林超教授系统地研究了聚落分类[30]，并指出农村聚落与土地的密切关系。总的来看，1949年以前的聚落地理研究涉及内容广泛，对聚落所体现的人地关系进行了多方面的探讨，聚落从而成为区域地理研究的一个组成部分，内容上偏重于解释聚落与环境之间的因果关系。新中国成立到70年代中期，我国聚落地理学研究处于相对低潮的阶段，主要是开展了居民点规划及布局的研究。文革结束以后，随着人文地理学的全面复兴，金其铭、李旭旦、谢吾同等人聚落地理方面的研究较多。这一时期的研究主要集中于基础性理论的讨论[31]，省级范围的聚落布局[32,33]，聚落类型及分布[34]，聚落与环境[35,36]及各种对聚落的调研[37]。九十年代对聚落的研究主要在聚落形态的研究[38,39]，聚落演化规律[40,41]，及聚落与文化、旅游[42,43]等方面。进入21世纪以来，国内学着一方面试图从对传统聚落的研究中发现利用价值[44-47]，另一方面，由于聚落地理学、景观生态学等交叉学科的引入，使传统聚落的研究从聚落空间的结构与形态拓展到多视野、多角度、多层面的研究领域，对聚落景观的研究[48]、对少数民族聚落的研究[49-51]也较多，对聚落的区域性[52-54]、聚落变迁[55,56]、聚落形态[57,58]及聚落相关的人地关系[54,56]研究是近期的热点。随着技术的进步，利用RS获取地理信息的精确性，提取研究区域有关聚落高度、分布、空间结构等方面的不受人为干扰的客观信息，有其特有的优势。GIS和RS也逐渐应用到聚落的相关研究中[59-63]，把先进技术融合到聚落相关的研究中也是今后聚落研究的一个趋势。岷江上游作为一个独特的地理单元，很早就引起学术界的广泛关注[26,64]，解放前对其研究较少，仅限于初步的科学考察[65,66]，新中国建立以后的很长一段时间没有相关的研究出现。直到七八十年代，冯汉骥、杨景春等才对该区域的石棺葬和地质学进行初步研究[67]，随后对该地区森林资源、水电资源的研究逐渐增多[68,69]。对岷江上游的科学考察也在不断进行，对植被及生态问题的研究是该时期的研究热点[70,71]。九十年代对该区的研究逐渐转向生态问题及修复[72,73]、土壤地质[74,75]以及其他环境问题[76,77]。这一时期的研究仍然处于基础的理论分析阶段，实用性不强。进入新千年之后，科学界对岷江上游的关注度骤然升高，文史学、地学、气象学、景观学界的学者都从不同视角对该区有相关的研究[78-81]。学着们对该区的研究也逐渐细致化和区域化[82,83]。对该区域从聚落角度进行研究是近几年才兴起的，主要有陈国阶、陈勇、叶延琼、王青等少数学者[84-87]，把GIS和RS技术应用到该区的研究者也是近年来的一个趋势。利用RS和GIS技术，对岷江上游遥感数据进行解译、分析，提取岷江上游土地利用信息、聚落分布信息、聚落周边环境信息，既能准确获取岷江上游的空间信息，又能减少人为干扰，是科研的首选方案。从聚落的角度切入，对岷江上游地区进行研究，是揭示山区聚落与山体之间人地关系和区域环境问题的新手段。1．滑坡泥石流灾害防治与生态修复领域（1）地震扰动区滑坡泥石流灾害工程防治研究强震荷载下边坡的稳定性是工程防治最为关注的问题，在工程实践中，为简化起见，不考虑边坡在地震过程中的力学行为，采用拟静法进行边坡稳定性分析，其基本思想是：将地震惯性力作为等效体积力施加在整个边坡上，采用传统的极限平衡法计算边坡的安全系数，如广泛使用的简化Bishop法、不平衡推力法等。而地震荷载是一种往复荷载，其大小和方向都随时间不断变化，即使在某些短的时程内，地震加速度超过了临界加速度也不会导致边坡整体破坏，只会产生部分永久位移。1965年Newmark提出了滑动块体模型，用于研究堤坝的地震响应分析，并建立了屈服加速度、永久位移的计算方法；Goodman和Seed（1966）通过模型试验证明Newmark模型在实验室尺度上的有效性。后来，很多学者对Newmark模型进行了修正或改进，并在边坡工程设计中成功运用（Franklin，1977；Makdisi&Seed，1978；Hayes&Franklin，1984；Jibson，1993，2000，2007）。Chang等（1984）基于极限分析的原理，把Newmark法扩展应用到边坡旋转破坏模式中，并计算边坡的永久位移。Yang（2007）利用极限分析理论和滑块模型，给出了基于非线性Hoek-Brown破坏准则的岩质边坡地震位移计算模型。国内外学者在边坡地震位移预测方面进行了长期不懈的努力，有学者提出了位移控制边坡设计的思想，但目前仍然以理论探索为主，没有达到成熟应用阶段。从现有的研究看，对于边坡地震位移预测方面存在的主要问题有：（1）传统的Newmark模型忽略了坡体内部的地震动力响应，无法用于分析边坡破坏后的整体崩解及流动破坏；（2）边坡支护结构和坡体之间相互作用的动力过程不明确，地震荷载对边坡支护结构的损伤难以判断；（3）边坡工程抗震设计由拟静力法向位移控制设计和性能设计转变，尚缺乏理论支持。在我国山地灾害工程还没有抗震设计规范，滑坡、崩塌、高边坡工程抗震设计仍然是基于拟静力法的安全系数控制设计，这在地震烈度大的地区将造成抗震结构设计强度过高，带来巨大的浪费。挡墙是最常用的山地灾害防治结构，挡墙的抗震设计主要有两种理念，安全系数控制设计和位移控制设计，前者主要采用M-O公式计算土压力，对挡土墙抗震验算包括强度和稳定性两方面；而后者正被越来越多的规范采用，Richards和Elms（1979）、Whitman和Liao（1985）对挡墙地震位移问题进行了研究。Zeng和Steedman（2000）提出了一种计算刚性基础上的重力式挡墙在地震荷载作用下发生旋转位移的计算方法，并考虑了地面运动特征与挡墙变形之间的相互影响。ChoudhuryNimbalkar（2007）采用拟静方法计算刚性挡墙、承受地震荷载作用的旋转位移。Trandafir等（2009）运用滑块模型进行了重力式挡墙加固填土边坡地震永久位移计算，考虑了滑动破坏和旋转破坏两种模式。王福彤等（2008）基于Raffnsson、Wu和Prakash方法的基本思路，考虑填土黏聚力的地震土压力解析解，建立了累积位移的计算模型。当边坡锚固结构受外部突加地震荷载作用时，将会显著影响锚固段侧阻力分布，危害锚固结构的功能和锚固效果，但是缺乏定量分析（戴林岐，1992）。薛亚东采用FLAC对回采巷道锚杆支护进行地震荷载模拟分析；陶连金(1998)采用动力离散元法分析了康定某滑坡的稳定性，重点模拟了地震对该滑坡稳定性的影响。而国外关于这方面的研究工作不多。从国内外有关边坡锚固研究成果分析看出，研究工作主要集中在静荷载作用下锚固结构性能研究，对于地震作用下的岩体锚固性能的研究远非完善，没有涉及到锚固结构的受力、破坏过程、破坏形式以及作用机理的研究。有关地震作用下预应力锚索的破坏机理及锚固力传递模式研究几乎是空白，理论研究远落后于实际工程应用，应当成为将来研究的重点。抗滑桩能有效提高边坡的抗震稳定性，但抗滑桩的设计方法并不成熟，特别是地震荷载作用下桩体内力变化规律及其加固效果还不十分清楚。1995年日本阪神地震后，国外学者开始利用动态离心模拟试验技术研究地震液化和侧向流动引起的桩弯矩及挠度变化，但桩基础的受力变形特性与作为支挡物的抗滑桩有较大差异，而目前国内外岩土工程界对抗滑桩加固边坡的动力离心模型试验还比较少（于玉贞，2007）。年廷凯（2007）将极限分析上限定理与强度折减技术相结合，将地震力作为外荷载做功，考虑抗滑桩桩侧有效土压力的合理分布模式，给出了考虑地震影响的抗滑桩设计方法。国内外对滚石灾害的研究总体上较少。我国的杨志法等对川藏公路南线八宿—林芝段沿线山地灾害的工程地质调查表明，滚石对公路的危害性非常突出，鉴于滚石灾害事件自身的特点应将之作为一个专门的灾种给予高度的重视，并通过对滚石灾害有影响的18个因素进行分析，给出了滚石灾害危险性的RH评价体系，将滚石灾害的危险性等级划分为5级，并对19处滚石灾害点进行了灾害评价。吕庆等分析了几种主要形式的边坡滚石运动，考虑了控制滚石运动的主要影响因素，从工程的角度建立了一套计算边坡滚石运动轨迹的计算公式，并对影响滚石运动的碰撞恢复系数、滚动摩擦系数等重要参数进行了讨论。滚石碰撞恢复系数是预测滚石坡面运动、滚石冲击能量的关键参数，其大小不仅与滚石的形状、大小、冲击角度、冲击速度、坡面形状有关，而且与滚石、坡面材料的物理力学性质密切相关，过去主要靠经验或少量的现场试验确定，很不可靠。碰撞恢复系数在颗粒流、化学工程等领域研究非常广泛，并提出了一些相关的计算公式。比如：Thornton以Hertz接触理论为基础，在假设材料满足理想弹塑性特性的基础上，推导了球体法向碰撞恢复系数的计算公式。但在滚石灾害研究中却鲜有研究成果，何思明根据Hertz接触力学、Cattaneo&Mindlin切向接触理论，在考虑材料弹塑性特性的基础上，分别研究了滚石法向碰撞