金沙江下游元谋盆地冲沟沟头弯曲度的分形研究

金沙江下游元谋盆地广泛分布的元谋组地层为粘土层与砂土层互层,冲沟发育.冲沟蚕食耕地,造成土地劣化,对土地资源危害很大.本文运用分形理论的概念和方法,对元谋盆地的9条冲沟进行分形弯曲度计算,分析了冲沟的空间形态、发育程度和影响因素.     

金沙江干热河谷冲沟形态发育特征及其侵蚀速率估算

冲沟侵蚀是金沙江干热河谷土壤流失的重要原因，造成严重的土地退化，威胁区域农业发展和粮食安全。探究冲沟的形态发育特征明确其侵蚀速率，对于冲沟侵蚀量化评估和土地保护等具有重要意义。为摸清冲沟发育演变规律，该研究选取元谋干热河谷金雷国家水土保持科技示范园区附近沟谷地貌流域为研究区，选择35条冲沟，通过无人机遥感影像提取冲沟形态参数，分析形态特征，并结合高分遥感影像计算冲沟侵蚀速率。结果表明：1）研究区冲沟直线长度、顶宽、底宽、深度的范围分别为25.21～180.43 、10.76～51.76、3.56～26.85、1.22～11.92 m；面积、体积的范围分别为257.50～8987.88 m²、142.64～19479.25 m³。冲沟形态参数差异性较大，长度在发育过程中受坡面限制小于其他地区。2）冲沟底部宽度和顶部宽度比值（BW/TW）的范围为0.24～0.59，冲沟主要为“V型”和“V～U型”；冲沟顶部宽度和深度比值（TW/D）的范围为2.56～26.29，均值为6.04，横向侵蚀速率远大于下切侵蚀速率。3）2015—2022年，35条冲沟中，19条长度明显增长，冲沟溯源侵蚀速率为0.02～1.10 m/a（均值0.34 m/a）；27条宽度明显增长，冲沟横向侵蚀速率为0.07～1.10m/a（均值0.36 m/a）；29条面积和体积明显增长，冲沟面积增长速率为1.64～105.40 m²/a（均值23.44 m²/a）；冲沟体积侵蚀速率为1.26～339.42 m³/a（均值51.21 m³/a）。冲沟横向侵蚀速率大于溯源侵蚀速率，在面积和体积增长中贡献较大。研究结果可为金沙江干热河谷地区大尺度冲沟的发育演变规律和侵蚀定量评估提供方法和依据。     

元谋干热河谷冲沟形态特征及其成因

元谋干热河谷冲沟极为发育,发达的冲沟网络不但蚕食耕地,还产生大量泥沙,并加剧面蚀的发育发展,加速土地退化进程.在干热河谷开展冲沟侵蚀研究对于该区经济的可持续发展及江河泥沙的控制意义深远.采用野外实地调查、文献资料综合分析的方法,对元谋干热河谷冲沟形态特征及其成因进行了研究.结果表明:1)元谋干热河谷冲沟具有“沟壁陡立、沟谷深壑、活跃沟头常呈上凸下凹状”等形态特征;2)岩层结构、气候降雨、土壤属性是导致该区冲沟发育的主要原因.在此基础上指出,未来干热河谷冲沟侵蚀研究重点应集中于冲沟形态监测方法、冲沟发育过程及机制、冲沟产沙效应及人类活动对冲沟发育的影响等方面.     

银合欢对元谋干热河谷冲沟治理的机理研究

冲沟是生态系统严重退化的产物,在金沙江流域元谋干热河谷发育的冲沟,溯源侵蚀速度为50cm/a,最大达200cm/a。冲沟植被恢复困难,选择银合欢对其进行植被恢复,取得明显的效果,该文从银合欢的生态适宜性机理、银合欢的水分养分循环机理和银合欢的种群结构形成机理3方面研究银合欢对冲沟植被恢复的机理,目的是探明冲沟治理的物种选择方向以及银合欢在生态治理的作用机制与推广价值,这将为同类地区的冲沟治理提供一定的理论依据。     

元谋干热河谷冲沟发育区植被恢复对土壤碳氮的影响

冲沟侵蚀是一种剧烈的土壤侵蚀过程,导致冲沟发育区地表形态处于显著变化的非稳定状态。通过封禁使植被自然恢复是元谋干热河谷冲沟治理的主要模式之一,但在沟道植被持续恢复与冲沟显著发育的综合作用下,沟道土壤碳氮含量的变化趋势仍有待明晰。选择元谋干热河谷1条典型冲沟,在沟内随机布设81个1 m×1 m的样方,分别在2012年和2017年的旱季初期,监测81个样方的植被指数、侵蚀/沉积过程引起的地表高程变化,以及冲沟土壤理化性质。结果表明:(1)2017年沟道内植被状况明显好于2012年,且沟床表面径流冲刷范围内的植被变化最为明显,其盖度、株数、株高分别增加313.61%,94.29%,33.33%。(2)5年间冲沟发育区以沉积为主,侵蚀样方和沉积样方的比例分别为22.22%和77.78%。随着植被盖度的增加,土壤砂粒含量呈下降趋势,粉粒含量呈增加趋势。(3)封禁期间虽然植被恢复显著,但土壤碳氮并没有明显改善。土壤碳氮不仅与植被盖度和粉粒百分比呈显著正相关,还与样方点高程变化呈显著负相关。冲沟内地形起伏的剧烈程度显著高于坡面侵蚀,并对冲沟表层土壤碳氮产生显著影响。研究有助于查明植被恢复及冲沟发育对土壤碳氮的综合影响,并为干热河谷冲沟退化生态系统的修复提供理论支持。     

青海共和盆地威连滩冲沟侵蚀遥感监测的初步结果

利用2006年高分辨率的快鸟影像和1982年的航空像片,结合GPS雨季前后精确测量数据,在GIS软件支持下,对青海共和盆地沙沟河流域的一个典型冲沟,从不同时间、空间尺度上对冲沟侵蚀进行动态监测研究.初步结果表明:冲沟的侵蚀速率快,主要表现在沟头的溯源侵蚀;冲沟的沟型基本没变化,但沟头变化明显;预测冲沟以每年12m速度发展是可信的,并指出冲沟侵蚀给当地村民的生产、生活以及龙羊峡水库带来了较为严重的危害.     

跌水高度对元谋干热河谷冲沟沟头侵蚀产沙特征的影响初探

元谋干热河谷冲沟侵蚀强烈,以沟头溯源侵蚀过程为主,陡立沟壁跌坎是活跃沟头的重要形态特征之一。采用野外原位放水冲刷试验,研究了25和50 cm两种不同跌水高度对侵蚀产沙过程的影响。结果表明:2种跌水高度下,(1)径流跌水冲刷力差异显著。跌水势能转化量平均值分别为4.89和9.78 J s-1,跌水剪切力平均值分别为25.9和53.5 Pa,均呈现倍数关系。(2)跌穴发育形态特征及下游侵蚀量差异大。2个小区跌水最大下切深度分别为7.38和7.50 cm,平均下切深度分别为3.87和5.16 cm;沟头沟壁及下游沟床部位侵蚀量累积贡献平均为41%和54%。(3)径流含沙量差异显著(p0.1)。整个试验中2个小区径流平均含沙量分别为7.51和18.76 g L~(-1),且径流经过沟壁跌坎后,含沙量分别平均增大6.25和25.49 g L~(-1)。初步认为沟壁跌坎高度差异影响径流冲刷力及其侵蚀产沙特征,但仍需进一步开展更多跌坎高度下的相关研究,为干热河谷区冲沟沟头溯源侵蚀动力学机制研究提供补充。     

反距离加权插值参数变化对元谋冲沟DEM构建的影响

冲沟是生态系统严重退化的产物,元谋干热河谷冲沟极为发育,冲沟蚕食耕地、造成土地劣化,对土地资源危害很大,构建干热河谷区沟谷的数字高程模型(DEM)对其沟谷侵蚀定量化研究有重要意义.基于ArcGIS平台,以云南元谋干热河谷区为例,通过野外实测获得高精度、高密度分布采样点高程数据;基于反距离函数插值,以平均误差、均方根误差为指标,通过交叉验证及检查点法,对比分析不同权指数、邻域搜索点数、搜索形状及搜索方位对DEM插值的影响.结果表明,权指数为2、椭圆形邻域、邻域点4～8个、四方向插值得到的插值效果最好.构建的DEM能够较真实地模拟该地区的形态特征:冲沟汇水面积约0.011 km2,区域平均坡度35.37°,最大坡度85.76°,区域沟壑密度3.95 km/km2,切割深度7～12m.     

干热河谷冲沟发育与植被盖度相关回归分析研究

在元谋干热河谷野外调查的基础上,采用SPSS和Excel软件,对53条冲沟发育阶段与植被盖度之间进行相关回归统计分析。结果表明:1)在53条沟中,发展沟、半稳定沟、稳定沟分别有7条、17条和29条,分别占调查冲沟总数的13.2%、32.1%和54.7%,表明该研究区主要的冲沟是稳定沟,而发展沟较少。2)在冲沟的3个阶段中,发展沟、半稳定沟、稳定沟,相应冲沟的平均植被盖度分别是28.57%、51.71%、78.91%。3)干热河谷区冲沟植被盖度与冲沟发育阶段之间总体相关系数为0.725,二者之间存在较大相关性。发展沟、半稳定沟、稳定沟,与相应冲沟植被盖度之间的相关系数分别是0.877、0.841、0.999。在研究中,对采用植被盖度快速判断冲沟发育阶段进行了科学尝试,在冲沟发育、阶段划分等方面有很好的借鉴意义,同时有利于该区更好地进行冲沟保护和植被恢复。     

元谋干热河谷土地荒漠化的人为影响

干热河谷是我国西南地区独特的生态类型，这里气候炎热，植被稀疏，生态环境脆弱，土地荒漠化比较严重，分析了人类活动对元谋干热河谷区土地荒漠化的影响。     

陕北黄土区退耕前（1976—1997）坡面切沟发育特征

以陕北黄土区坊塌流域内7条大切沟及其谷缘上的小切沟为研究对象,通过Arc GIS和MATLAB从基于1976、1997年1:10000比例尺地形图生成的数字高程模型(DEM)上提取沟沿线,进而获得1976、1997年大切沟的面积、周长和大切沟上小切沟沟头前进距离,并结合当时的土地利用图和植被覆盖图,定量研究了退耕前陕北黄土区切沟发育的速率,以及土地利用类型和植被覆盖度对切沟发育的影响.结果显示:在1976-1997年间,7条大切沟的面积、周长增长率分别为11.01%~180.46%和8.07%~86.75%,大切沟上小切沟沟头年均前进速率为0.26~0.84m;由溯源侵蚀导致的小切沟沟头前进是研究区内大切沟上的主要侵蚀方式,大切沟沟谷拓宽和形成新的小切沟分别是对大切沟的面积和周长增长具有较高贡献率的侵蚀方式;林草覆盖能控制切沟发育,集水区内覆盖度大于65%的植被能更加有效地控制大切沟内以沟谷拓宽为主的、多过程、多部位的综合切沟侵蚀,覆盖度大于45%的植被能更加有效地控制大切沟上小切沟沟头的溯源侵蚀.研究表明基于GIS技术和不同年份的地形图,可以确定切沟侵蚀的方式及速率,实现对切沟发育的动态监测.     

近50年来王茂沟流域侵蚀沟变化及其影响因素

基于1968年、2004年和2018年3期高分遥感影像,以王茂沟流域为典型研究区,提取了3个时间点的沟沿线、土地利用、水土保持措施、植被覆盖度和LS因子,对近50年侵蚀沟时空变化特征及其影响因素进行了分析。结果表明:(1)用遥感方法采集的信息,可基本满足侵蚀沟中长期变化分析;(2)50年来王茂沟流域侵蚀沟一直处于变化中,时间上变化速度逐渐减缓,前期和后期沟头年均前进速率分别为0.30,0.27m/a,沟壁年均扩张速率分别为0.009,0.004 m/a;空间上2个时期年均侵蚀沟变化密度大于200 m/(km^2·a)的值分别占比26.89%,7.07%,且多分布在流域中下游;(3)1968—2004年侵蚀沟变化主要受到土地利用变化和水土保持措施增加的影响,2005—2018年,侵蚀沟变化主要受到植被覆盖度进一步提高和土地利用多样性的影响。研究有助于量化分析多年治理过程中侵蚀沟的变化及其影响因素,能对退耕还林还草工程实施前后侵蚀沟治理的生态效益评价提供重要参考。     

特大暴雨下不同土地利用类型坡面切沟发育特征

切沟侵蚀是黄土高原丘陵沟壑区水土流失的重要形式之一，然而极端暴雨条件下不同土地利用类型坡面切沟侵蚀研究还鲜见报道。该研究以陕北2017年"7·26"特大暴雨为例，研究了岔巴沟流域3种土地利用类型（农地、休闲地和撂荒地）坡面切沟发育形态特征及体积估算模型。结果表明：1）农地、休闲地和撂荒地切沟长度分布在20 m内的占比分别为55.6%、34.8%和44.8%；农地切沟平均深度为110 cm，分别比休闲地和撂荒地高18.3%、19.2%；农地和休闲地切沟平均宽深比分别为0.87和0.84，横断面呈"宽-浅型"，而撂荒地切沟呈"方型"（宽深比1.01）。2）撂荒地切沟侵蚀体积分别比农地和休闲地减少47.8%和28.3%，表明植被恢复有效地削弱了极端暴雨作用下的切沟侵蚀。3）农地切沟不同坡段侵蚀体积由高到低为下坡、上坡、中坡，而休闲地和撂荒地切沟侵蚀体积沿坡长方向呈递增趋势；3种土地利用类型切沟在上坡段的沟岸拓宽速率大于下切速率，中下坡则相反。4）农地、休闲地和撂荒地切沟侵蚀体积均与切沟长度、横断面面积呈极显著幂函数关系（P<0.001），横断面面积是切沟体积估算更为有效的参数。研究结果可为黄土高原丘陵沟壑区不同土地利用类型坡面切沟侵蚀体积估算及其防治提供重要依据。     

基于力矩法的元谋干热河谷冲沟沟头土体稳定性模拟与验证

元谋干热河谷冲沟活跃沟头具有"跌坎陡立、内凹洞发育、溯源侵蚀剧烈"等特征,土体崩塌是沟头溯源侵蚀的主要过程之一。该文综合考虑沟头形态特征和裂缝发育等因素,基于力矩分析方法,模拟研究了干热河谷冲沟沟头土体稳定性。结果表明,沟头土体稳定性受土壤含水量、内凹洞发育高度、裂缝发育深度及其距沟壁的距离等多个因素影响。沟头土体稳定性系数,随土壤含水量和裂缝发育深度的增大呈显著指数函数降低,随内凹洞发育高度的增大呈显著线性函数降低,随裂缝发育距沟壁距离的增大呈二次多项式增大。以土壤含水量作为标准对模拟结果进行了检验,发现沟头土体失稳崩塌时,崩塌体和崩塌面实测的土壤含水量分别为模拟值的69.8%~87.6%和82.0%~95.5%,评价结果较为可靠。崩塌面土壤含水量与模拟值更为接近,说明裂缝发育对沟头土体稳定性非常重要。研究结果可为元谋干热河谷沟头土体崩塌预测及沟头治理措施制定提供重要的理论参考。     

平顶山市丘陵区沟头防护生物措施配置研究

平顶山市丘陵区面积2607.36km²,占总面积的29.6%,该区沟壑纵横,地形支离破碎,水土流失严重,特别是风化层较厚的花岗岩、片麻岩及黄土覆盖丘陵区,沟蚀极为发育,冲沟密布、沟头前进、沟岸扩张、沟床下切、崩塌滑坡,致使沟道荒芜。沟头是沟道与坡面之间由缓变陡的转折处,是沟掌与沟道的衔接处,是溯源侵蚀发生与发展的关键部位。沟头防护治理是小流域综合治理的重要组成部分,然而在群众性的水土保持小流域治理中,沟头防护工程数量少、质量差,缺乏生物措施配置,甚至往往被忽视。本研究采用当地适宜的乔、灌木经济植物作不同处理,通过对降水量、沟头前进、沟岸护张、沟道下切、土壤侵蚀量、生物量、土壤养分变化观测,取得了大量的成果资料,应用水土保持学、植物学、土壤化验分析的理论,进行对比分析研究,探索出了平顶山市丘陵区沟头防护生物措施配置最佳方式,旨在运用简便、经济、利于环境效益的生物措施防护途径,扼制由于坡面径流冲刷而引起的沟头溯源侵蚀的发生与发展,为丘陵区沟头防护建设提供科学依据。     

基于QuickBird影像估算晋西黄土区切沟发育速率

切沟的发育不仅破坏土地资源,也是河流泥沙的主要来源之一。为了研究高分辨率遥感影像监测黄土区切沟发育速率的有效性,该文选择晋西黄土区4个小流域,使用GIS技术和2003、2010年同时相QuickBird全色和多光谱影像提取沟谷区面积、周长和支沟沟头前进距离,估算切沟发育速率,并从植被覆盖度、土地利用类型等方面分析了4个小流域切沟发育速率差异的原因。结果显示:2003-2010年,4个小流域沟谷区面积、周长增加比例分别在0.25%～0.48%和1.56%～2.61%;切沟发育主要发生在小流域两侧支沟沟头,支沟沟头大约以0.36～0.44m/a的速率前进;林草地覆盖率越高,小流域切沟发育速率越慢;小流域内沟间地覆盖度大于60%的植被对切沟发育遏制作用明显。研究表明高分辨率遥感能够比较快速、准确地确定切沟发育速率,可为中小流域切沟发育监测提供参考。     

兴宁县石马河流域土壤侵蚀类型

本文通过定点观测研究,根据侵蚀力类型与地貌形态,将该地土壤侵蚀划分为:面状侵蚀、沟状侵蚀和崩岗侵蚀。一、面状侵蚀为:由雨滴打击地面、紊动地面径流产生的击溅侵蚀。由于地形和植物等的影响。片蚀实以细沟状侵蚀为主,并通过水量平衡方程、植被和产沙关系,对径流小区水量平衡,植被对片蚀的影响,小区产流、产沙状况作了探讨。二、沟状侵蚀为坡面和崩岗壁面集流作用的结果。三、流水和重力共同作用产生崩岗侵蚀。本文对崩岗侵蚀中面状流水作用区,重力-流水作用区,流水搬运-沉积区的发育过程,以及泥沙冲淤变化作了分析论述。     

黄土高原沟沿线的廊道防蚀效应探析

在分析黄土高原地区的沟沿线、沟沿线上下沟间地和沟谷地土壤侵蚀特征、小流域泥沙来源、坡沟侵蚀产沙关系的基础上，结合廊道的生态功能和以往的研究结果，认为在沟沿线的上部建立草灌与整地工程措施相结合的植物廊道，来拦蓄阻截沟间地的来水来沙，可使流域的土壤侵蚀量减少54．5％～77、0％。     

元谋干热河谷区沟蚀发育阶段与崩塌类型的关系

元谋干热河谷区沟蚀崩塌发育充分,沟蚀的发育与崩塌的发生相互依存,相互促进。通过对元谋干热河谷沟蚀发育阶段和崩塌类型的全面调查和采样分析,研究沟蚀发育与崩塌类型的关系。结果表明:研究区沟蚀发育一般分为浅沟、切沟、冲沟和残丘夷平谷4个阶段;一般情况下,浅沟阶段不发生崩塌,切沟阶段沟头的坠落式崩塌促进沟头的前进,冲沟阶段沟壁的滑移式崩塌促进沟岸的扩张,残丘夷平谷阶段土柱下部土体剥落,为倾倒式崩塌创造条件,土柱的倒塌使冲沟逐渐被填平,形成夷平谷。通过对影响沟蚀发育和崩塌发生的因素进行分析,表明在元谋组地层上,砂土和黏土由粗向上变细的渐变式正向沉积旋回,特殊的土体构型以及干热干湿分明的气候特征,是沟蚀发育和不同类型崩塌发生的根本原因。