基于CORS-RTK结合GIS的崩岗侵蚀调查方法及应用

以湖北省通城县杨垄小流域为研究对象,采用CORS-RTK技术对流域内崩岗进行野外实地测量,将测量得到的数据用Arc GIS软件处理,结合GIS空间分析,获取杨垄小流域崩岗的分布,以及崩壁高度、主沟长度、坡度、坡向等崩岗要素。研究结果表明,CORS-RTK结合GIS的调查方法具有精度高、结果形象化等优点,可为崩岗侵蚀调查提供参考。     

鄂东南花岗岩区节理对崩岗发育的影响

崩岗是鄂东南花岗岩地区普遍存在的土壤侵蚀现象,给农业生态与经济发展带来了严重影响。研究以鄂东南通城县杨垄小流域崩岗为研究对象,使用RTK测量数据,ArcGIS生成DEM图像,测定坡面坡向及主沟、支沟的发展方向,运用罗盘测量节理产状,描述节理的区域性特征,探讨了节理对崩岗发育的影响。结果表明:杨垄小流域节理产状具有方向性和区域性,多为NE45°—90°和NW280°—310°;崩岗主沟发展方向主要受坡面坡向的影响,多位于北东向;崩岗支沟的发育在一定程度上受节理走向的影响,多分布于NE45°—90°和NW280°—320°;节理倾角大,节理面陡可加快崩岗的侵蚀与发育;节理可加快地下水的下渗,有利于风化壳的形成,加速崩岗侵蚀。研究结果可为探究崩岗地貌系统侵蚀机理及其治理方法研究提供依据。     

指纹法研究花岗岩区典型崩岗小流域悬浮泥沙来源

为研究花岗岩区典型崩岗小流域内悬浮泥沙来源,以安溪县龙门镇崩岗侵蚀小流域为研究对象,在4种土地利用类型(侵蚀林地、茶园、耕地和崩岗侵蚀区)中共采集85个泥沙源地土样,同时在河道布设采样器收集降雨后侵蚀悬浮泥沙。通过分析样品中的34种指纹因子,运用复合指纹法筛选出最佳指纹因子组合,并计算出各泥沙源地的泥沙运移规律。结果表明:不同泥沙源地悬浮泥沙中同种指纹因子存在显著差异,利用Kruskal-Wallis检验和多元判别筛选出Ca、Li、Sn、K和Ba为最佳指纹因子组合(累积贡献率大于90%);同时利用多元混合模型得出茶园的悬浮泥沙相对贡献百分比为33%,耕地为27%,侵蚀林地和崩岗侵蚀区均为20%,且混合模型优度拟合检验值为0.89。进一步分析表明,降雨对崩岗侵蚀区的影响最大,茶园和崩岗侵蚀区单位面积产生悬浮泥沙量明显高于其他两个源地,说明崩岗侵蚀区和茶园是花岗岩区崩岗小流域中需要采取防治措施的重点。     

福建省长汀县崩岗不同植被盖度下土壤机械组成

崩岗作为南方红壤侵蚀区强度侵蚀的典型类型,是该区生态恢复和重建工作的一个难点。长汀水土流失区崩岗发育数量众多,本文选取长汀县濯田镇黄泥坑崩岗群内3条不同植被盖度(2%、20%和95%)的典型崩岗为研究对象,探讨不同植被盖度下崩岗土壤的质地特征,结果表明崩岗土壤机械组成以砂粒居多,粉粒与黏粒含量均较低,粗骨化现象明显;随着植被盖度的逐渐升高,崩岗土壤粉粒、黏粒含量呈增加趋势;沿集水坡面→崩壁→崩积体→沟道出口,崩岗土壤砂粒含量呈增加趋势。     

安溪县崩岗侵蚀防治分区探讨

为弥补以往崩岗侵蚀治理措施布设都是针对单个崩岗而缺少全面防治的不足,以安溪全县域的崩岗侵蚀为研究对象,将安溪县崩岗侵蚀分为强度、中度和轻度侵蚀3个区,并由此建立相应的防治体系:东南部的官桥镇和龙门镇属于强度侵蚀区,应以强化治理为主,实行工程和植物措施相结合、以小流域为单元的综合整治;从东南的城厢往西北延伸到感德及西南的龙涓在内的10个乡镇为中度崩岗侵蚀区,采取以植物措施为主,结合必要的工程措施进行治理;其余的乡镇即西北地区为轻度侵蚀区,总体上以预防保护为主,充分发挥生态系统的自我修复功能,同时加强封禁补植。     

基于DPSIR模型的崩岗侵蚀风险评价及时空特征

崩岗是中国南方红壤区最为严重的土壤侵蚀形式之一，不仅具有突发性且危害巨大，对其进行全方面的风险评价有利于崩岗综合整治。该研究引入驱动力-压力-状态-影响-响应模型（driving force-pressure-state-impact-response, DPSIR），并结合自然灾害风险理论，根据崩岗侵蚀过程从易发性、脆弱性、暴露性和防灾减灾能力等方面构建了较为综合的崩岗侵蚀风险评价体系，然后对安溪县官桥镇2010、2015和2020年的崩岗侵蚀风险进行了评价。结果表明：1）基于DPSIR的崩岗侵蚀风险评价模型精度结果良好，ROC曲线下方的面积AUC（area under curve, AUC）均大于0.59；其中沟壑密度、土壤侵蚀强度和人口密度指标权重较大，分别为0.217、0.182 和 0.174。2）3个年份的官桥镇崩岗侵蚀风险主要为低风险等级（占总面积57.49%～62.90%），在空间上呈中部高、四周低的分布特征；风险变化主要分布在中西部和东部地区，且中风险、高风险和极高风险主要向低一级的风险等级转变，但在2015—2020年该区域的空间变化速度放缓。3）与崩岗侵蚀易发性风险评价结果相比，二者的空间分布趋势大致相似，但综合性风险评价结果的空间变异性更大，即综合性崩岗侵蚀风险的描述更为全面，更能体现崩岗侵蚀风险体系中不同指标产生的影响。研究结果不仅提供了一种综合的崩岗侵蚀风险评价思路和方法，并且可以为崩岗预警、防治与管理工作提供更为全面的参考。     

闽西南崩岗土壤理化性质及可蚀性分异特征

崩岗是南方红壤区侵蚀沟在水力和重力交互作用下沟头遭受坍塌、陷蚀作用而形成的围椅状地貌,是该区域土壤侵蚀及生态系统退化的最高表现形式之一.为揭示崩岗侵蚀对土壤理化特性及可蚀性的影响,以福建省长汀县濯田镇黄泥坑崩岗群内植被盖度分别为2％,20％,95％的3个典型崩岗为研究对象,分别对崩岗系统内的集水坡面、崩壁、崩积体和沟口进行采样和理化特性的测定,并运用EPIC模型测算土壤可蚀性(K).结果表明:1)从集水坡面到崩壁、崩积体至沟口,3个崩岗的土壤砂粒质量分数、pH值和土壤密度呈升高趋势,粉粒、砂粒的质量分数和含水量呈下降趋势.2)1号和2号崩岗,集水坡面的土壤有机质质量分数最高,在崩壁最低;3号崩岗土壤有机质质量分数在崩壁处急剧下降,在崩积体中又明显上升.3)各崩岗中集水坡面、崩壁和崩积体的土壤颗粒组成、土壤密度和含水量差异较小,各土壤理化特性指标在沟口与集水坡面、崩壁和崩积体之间存在显著差异.4)崩岗系统内的集水坡面、崩壁、崩积体和沟口4个子系统的K值差异显著,1、2号崩岗呈现崩壁＞崩积体＞沟口＞集水坡面的变化规律,而3号崩岗则表现为沟口＞崩积体＞崩壁＞集水坡面的趋势.5)崩岗系统内的黏粒质量分数、pH值和有机质质量分数与土壤可蚀性关系密切,可以作为表征崩岗土壤可蚀性的有效指标.崩岗侵蚀造成土壤理化特性不断恶化,砂化严重,研究崩岗系统的土壤理化特性与可蚀性空间变化规律,对指导崩岗的恢复与重建具有重要意义.     

崩岗地貌侵蚀过程三维立体监测研究——以广东五华县莲塘岗崩岗为例

2011-2013年,大致以半年为周期,利用Leica ScanStation 2三维激光扫描仪对广东五华县莲塘岗崩岗进行6次野外定位监测,运用ArcGIS软件对6次监测数据进行对比分析,阐明崩岗流域侵蚀产沙的时空变化,提供精细化研究成果。研究结果表明,莲塘岗崩岗年平均侵蚀模数高达222 408t/(km2·a),主要侵蚀区位于海拔111~131m的崩积锥分布区,占侵蚀总量的55.6%,且崩岗中、下部位侵蚀强度高于崩岗上部。崩岗侵蚀量随崩岗表面坡度变化呈现正态分布的特征,侵蚀量最大值位于崩岗40°~50°的坡面部位。单位面积的崩岗侵蚀量大致随崩岗表面坡度的增大而加大,表明崩岗流域内坡度越大,侵蚀越强烈。在6次5个监测周期内,崩岗侵蚀方式具有明显变化,沟道发育是崩岗侵蚀发生的主要触发因素之一。前3个监测周期中,崩岗以沟道快速下切、侧蚀和溯源侵蚀为主,兼有小规模崩塌;后2个监测周期中,崩岗以重力侵蚀为主,侵蚀量先减少后增大。莲塘岗崩岗目前正处于壮年期阶段,地形是崩岗发育的主要影响因素。地形因素导致崩岗水力侵蚀与重力侵蚀交替进行,两者共同作用使得崩岗侵蚀发展过程呈现出螺旋式上升的演化模式。     

基于三维激光扫描的崩岗侵蚀的时空分析

崩岗侵蚀过程及其侵蚀量的精准量化分析,是研究崩岗发育机理及其发展演化的基础,也是测算崩岗流域产沙输沙的前提,对崩岗预防和治理以及水土保持和生态建设具有理论和现实意义。本研究应用三维激光扫描技术,大致以半年为周期,在6次定位监测基础上,以广东五华县莲塘岗崩岗为例,对崩岗侵蚀过程进行了定量分析。研究表明,莲塘岗崩岗年平均侵蚀量为833 m3,其中雨季平均侵蚀量为499 m3,干季平均侵蚀量为291 m3,侵蚀模数高达222 408 t/(km2·a)。24 h降雨量大于等于50 mm的暴雨、特别是大于等于100 mm的大暴雨对崩岗侵蚀影响很大,暴雨总量与崩岗侵蚀量具有正相关关系。崩壁之下的崩积锥部位侵蚀量最大,占总侵蚀量的55.6%。40°~60°坡面的侵蚀量最大,占总侵蚀量的49%。最大侵蚀强度(单位面积侵蚀量)位于50°~60°和70°~80°的两个坡度区间。最为剧烈的侵蚀区为主沟与支沟两侧及沟头部位,侵蚀深度均大于1 m,最大深度可达2.5 m。前3个监测周期,沟道以快速下切、侧蚀和溯源侵蚀为主,兼有小规模崩塌;后2个监测周期,以重力崩塌为主,沟道侵蚀减弱。崩岗地形变化导致其水力与重力作用交替进行,使崩岗侵蚀呈现出波动式变化。     

基于CA-Markov模型与ANUDEM内插法的崩岗侵蚀量预估

崩岗是中国南方最为严重的土壤侵蚀类型之一,产生的大量泥沙危害农业生产和生态环境,因此对其侵蚀量的预估是防治该现象的重要途径。崩岗面积较小且侵蚀剧烈,难以应用现有方法预估侵蚀量。该文应用CA-Markov模型和ANUDEM内插法对其高程级别模拟和空间内插,从而实现对崩岗侵蚀量的预估,并以福建省安溪县龙门镇的一处崩岗为例进行实证研究。结果表明：CA-Markov模型适用于对崩岗高程级别的模拟;ANUDEM内插法对崩岗地形的整体还原度较好,但对细节的刻画不够;以经过级别划分和内插处理的高程数据为基期底图计算得的崩岗侵蚀量较符合实际值,且实际侵蚀量越大,模拟精度越高;案例崩岗在一般年景、干旱年景和多雨年景中的年侵蚀量分别为：824.69、731.03和 924.57 m3,不同年景之间侵蚀量的最大差值为193.54 m3,因此在修建崩岗拦沙坝时需考虑不同降雨年景中侵蚀量的差异。研究结果不仅提供了预估崩岗侵蚀量的新思路,还可为崩岗侵蚀的防治工作提供参考依据。     

近60年无为县降水变化趋势研究

为了揭示无为县降水的变化趋势和规律,服务于水资源管理、生态建设等方面,采用线性倾向性估计、MannKendall突变检测、小波分析等方法,对无为县1957—2016年降水资料进行了分析。结果表明:无为县年、夏季和冬季的降水量呈上升趋势,春季和秋季的降水量呈下降趋势;年降水日数呈下降趋势,四季降水日数与其降水量保持相同的变化趋势;年和四季的平均降水强度均呈上升趋势;年平均降水强度的上升主导了年降水量的上升趋势,春季和秋季的降水日数的下降主导了春、秋两季降水量的下降趋势,夏季和冬季的降水日数和平均降水强度的上升共同主导了夏、冬两季降水量的上升趋势;年降水量没有发生突变,春季、夏季、秋季和冬季的降水量分别在1993年、1979年、1985年、1987年发生突变;年和四季降水量存在丰枯交替的多周期变化规律,目前均处于偏多阶段并将持续较长时间;年、春季、夏季和秋季的降水量与相应时段的平均气温存在一定的负相关关系,而冬季的降水量与其平均气温则存在一定的正相关关系。     

基于风蚀模型的宁夏土壤风蚀特征及影响因素

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。     

若尔盖湿地潜在蒸散时空动态特征及影响因子

潜在蒸散(ET0)对水资源评价和气候变化均具有重要意义。利用若尔盖湿地及其周边19个气象站1960—2015年逐日气象资料,根据辐射修正的Penman-Monteith模型计算了湿地潜在蒸散量,采用累积距平、Mann-Kendall检验、Pettitt检验、Theil-Sen趋势度、Hurst指数等方法分析了蒸散变化规律,并对蒸散影响因子进行了主成分分析。结果表明:(1)若尔盖湿地年ET0均值为625.3mm,并以4.89mm/10a的速率显著上升(p<0.01),四季ET0表现为夏季>春季>秋季>冬季。年、秋、冬ET0分别在1968年(p<0.01),1997年(p<0.01),2003年(p<0.1)突变上升,春、夏两季未出现突变。(2)湿地年均ET0呈南部、东部边缘高、西北—东南一线较低的空间分布特征,且变化速率由东北向西南递减,其中西部班玛以北及南部马尔康、黑水之间地区ET0呈缓慢下降趋势。(3)湿地年ET0的Hurst指数在0.56～0.91间,主要呈四周高、中部低的空间分布规律。未来湿地ET0变化趋势以持续性增加为主,面积比例为96.88%。(4)气温上升是引起湿地ET0增加的最主要原因,其次是日照时数的增加和相对湿度的降低。净辐射、风速和降水量的减少引起的ET0减少被气温等其他因素作用所抵消。     

基于因子-聚类分析的菠萝园土壤养分状况评价

为了解海南万宁市和琼海市菠萝主产区土壤养分现状,调查测定了240个土壤样品养分含量,分别进行单项养分指标等级评价和基于因子聚类分析综合评价。等级评价结果表明,调研区域土壤酸化现象严重,pH <4.5的强酸性土壤占比达78.33%;土壤有机质含量普遍较低,有55.83%的调研地块有机质含量处于缺乏状态<2%;82%以上地块土壤碱解氮和速效钾缺乏;土壤速效磷含量较高,处于中等及以上等级地块比例占82.92%;交换性钙和交换性镁含量普遍缺乏;微量元素有效锌、有效铜和有效硼在部分地块含量较低,分别有17.05%、46.25%、34.17%处于较缺乏及以下等级水平。因子分析表明,测定的10项养分指标可提取出4个公因子,其中因子1和因子2表征的有机质、碱解氮、速效钾、pH、交换性钙和交换性镁是影响菠萝园土壤养分综合状况最主要的因素。进一步对土壤养分综合评价值IFI值进行聚类分析可知,万宁市菠萝园土壤IFI值范围为-0.669～1.605,均值为0.104,其中仅有29.16%的土壤处于中等及以上肥力水平;琼海市菠萝园土壤IFI值范围为-0.767～1.113,均值为-0.104,仅有17.50%的土壤处于中等及以上肥力水平;整体来说,万宁市菠萝园土壤养分综合评价状况优于琼海市菠萝园土壤。     

不同年龄杉木林MB-P的调控因子

选取会同县不同林龄(3年生、8年生、18年生、26年生)杉木人工林为研究对象,测定其土壤全磷(TP)、有效磷(Bray1-P)、微生物量磷(MB-P)、无机磷和有机磷组分,利用逐步回归分析和通径分析揭示各土壤磷素因子和理化因子对MB-P影响较大的优势因子。结果显示:(1)4种不同林龄杉木林土壤MB-P含量的平均值为6.90mg/kg。TP和Bray 1-P含量的平均值分别为320.71mg/kg,1.77mg/kg,均属低水平。(2)不同龄林各因子对MB-P的影响:3年林,Bray 1-P,Al-P对MB-P的影响较大;8年林,N/P,LO-P、土壤含水率(W)、MRO-P对MB-P影响突出;18年林,Fe-P,N/P,AlP,Bray 1-P对MB-P的作用明显;26年林,Fe-P,TP对MB-P的影响较大,Ca-P,pH,P%,MLO-P直接或间接地对MB-P产生较大影响。综上,不同林龄各因子对MB-P的影响程度不同。     

土地利用多功能性评价及空间差异研究

采用熵权TOPSIS和聚类分析对江苏省土地利用多功能性评价及空间差异研究可以对改善江苏省13市土地利用环境,提高土地利用效率提供有效对策,为促进区域土地利用的可持续发展提供依据。研究结果表明:苏州和无锡土地利用多功能性综合水平处于良好阶段,两个城市的土地利用多功能性具有较强的相似性;徐州、宿迁、淮安、盐城、南通、泰州、扬州、南京、常州和镇江的土地利用多功能性综合水平处于一般阶段,而连云港土地利用多功能性综合水平还处于较差阶段,其中南京、常州、镇江、南通和扬州土地利用多功能性相似性较高,徐州、宿迁、淮安、盐城、连云港和泰州土地利用多功能性具有较高相似性。通过江苏省土地利用多功能性分析,苏南地区苏州和无锡土地利用综合功能发挥较好,苏南其他地区和苏中地区土地利用社会功能和生态功能水平还需进一步提高,苏北地区土地利用的经济功能、社会功能和生态功能普遍较弱,还有很大提升空间。江苏省13市土地利用多功能性的发展水平在苏南、苏中和苏北各有不同,需要根据各地的具体土地利用情况制定具体措施提升土地利用率。     

模糊数学理论和数值分析在滑坡评价中的应用

根据三峡库区典型的弱透水型滑坡——白家包滑坡地质资料和监测数据,运用模糊数学理论和数值分析法对滑坡稳定性进行了定性和定量评价。模糊数学理论评价结果显示白家包滑坡处于欠稳定状态;数值分析模拟结果显示白家包滑坡受库水位下降影响较大,特别是在库水位下降和强降雨叠加情况下稳定性下降明显,处于欠稳定状态。监测点监测结果证明采用这两种方法的评价结果具有一致性,且与实际情况相符。     

基于DEA模型的现代农业发展效率评价——以内蒙古磴口县为例

发展现代农业对于促进我国农牧交错区经济发展与生态环境安全具有重要意义。选择内蒙古磴口县,利用数据包络分析方法(DEA),从经济效率、社会效率、生态效率3个方面评价我国农牧交错区现代农业发展效率及其影响因素。研究表明:2005—2014年磴口县现代农业发展整体效率平均值为0.851,体现为无效率,纯技术效率与规模效率均有提升空间;在现代农业发展的经济、社会、生态3种效率中,社会效率相对最低,对整体无效影响较大,生态效率相对最高,经济效率、生态效率变动基本与整体效率变动相同;影响现代农业发展效率的主要原因是,经济效率损失体现为投入冗余,劳均耕地面积与农牧业机械总动力投入过多,受规模变动的影响使社会效率整体偏低,生态效率逐渐提高主要依赖于生态保护和环境治理力度的不断加强;提高现代农业发展效率需要合理确定投入要素规模,调整财政支农惠农政策,加大农业保险力度,重视生态效益和绿色发展,提升农业生态系统稳定性和生态服务功能。     

宁夏不同种植年限下硒砂瓜土壤干燥化效应研究

通过对压砂地不同种植年限下土壤干燥化效应进行研究,为宁夏中部旱区压砂地可持续发展提供理论依据。在观测压砂3,8,12,16,25a的土壤含水量的基础上,分析比较不同种植年限下土壤含水量、水分过耗量、干燥化指数、干层厚度等土壤干燥化指标。结果表明:不同年限下0—600cm的土壤含水量、贮水量和有效贮水量的均值分别为11.24%,936.00mm和506.27mm;随种植年限的增加,0—600cm土层平均土壤含水量、贮水量呈递减趋势,水分过耗量逐渐增大;不同种植年限下土壤剖面含水量随土层深度的增加呈先减小后增大最后逐渐平稳的趋势;压砂地土壤干燥化系数为68.29%～162.36%,平均干层厚度为283.33cm,以中度和轻度干燥化强度为主;典型相关性分析发现,经纬度、种植年限、粉粒及砂粒含量等环境因子是影响土壤干燥化指数和土壤干层厚度的重要因素。     

基于GLDAS-2数据的中国极端降水事件时空变异性研究

全球气候变化导致极端降水事件频发,为了做好应对极端事件的准备,利用GLDAS-2.0数据集进行可靠性分析后,提取9个极端降水指标,使用M-K检验方法分析了1948—2014年中国极端降水事件时空变化特征及其突变趋势。结果表明：全国发生极端降水事件的频率增高,西北、西南和中南地区的年降水量增强趋势明显,连续湿润天数变少,强降水变多,其中西北地区变化最为明显;西北地区中西部,中南与西北、华东的两个交界范围,极端降水相关指标突变趋势明显。结果显示西北地区中西部,西南和中南交界地区以及中南和华东交界地区发生极端降水的频率高,应提前做好应对各种自然灾害的准备。