建设模型黄土高原 维持黄河健康生命

模型黄土高原是为研究黄土高原水土流失规律、水土保持治理模式和治理效益 ,借助实体模拟理论和技术、测控技术和信息技术而构建的高科技试验研究模型体系 ,包括原型小流域观测、实体小流域模型和室内比尺模型。模型黄土高原建设的总目标与任务是 :在黄土高原地区选择不同类型区 ,构建野外和室内物理模型 ,开发数学模型 ,探索水土流失规律 ,提出水土流失治理模式 ,研究水土保持效益。开展模型黄土高原建设在基础理论、应用实践和技术及设备等方面都有一定的工作基础。介绍了近期已开展的工作和当前急需探索的关键技术问题     

辛店试验场发展历史及建设经验

辛店试验场自然特征在水土流失严重的黄土丘陵沟壑区第一副区具有一定的代表性,试验场自1953年成立以来,先后在水土流失规律、不同类型区小流域综合治理开发模式、水土保持治理措施及其效益等方面开展了600多项试验研究,取得了130多项重要成果,为我国黄土高原水土保持事业的发展和黄河的治理开发做出了卓越贡献,其近70年发展历程是黄土丘陵沟壑区第一副区水土保持工作发展过程的典型代表和缩影。通过回顾其发展历史,总结了辛店试验场的成功经验,可为黄土高原水土流失治理研究提供成熟的经验和技术支撑。     

“模型黄土高原”的组成及建设内容

“模型黄土高原”由原型观测系统、实体模型和比尺模型 3部分组成。通过原型观测系统、实体模型和比尺模型的建设与研究 ,可尽快摸清黄土高原各个不同类型区的水土流失规律 ,探求快速、有效的水土保持措施配置和综合治理模式 ,实现对水土保持效益进行科学、定量的分析和评价 ,从而为黄河水土保持生态建设及维持黄河健康生命提供有力的科技支撑和理论依据。介绍了近期工作重点     

黄土高原地区水土保持科学研究的重点领域

针对黄土高原地区生态建设的需求与水土保持科学研究现状,分析了黄土高原水土保持科学研究的成就与发展趋势,提出该区未来需加强土壤侵蚀过程、机制及侵蚀模型、植被恢复的潜力及调控、大尺度土壤侵蚀及水土保持的格局与规律、水土流失及治理的环境效应评价理论与模型、水土流失治理的生态服务功能评价和不同尺度水土保持与生态建设模式研究等重点研究领域。     

黄河流域水土保持科研进展及展望

从黄土高原水土保持生态建设和黄河治理开发重大实践的需求出发,回顾了黄河水土保持基本理论方面的研究进展,包括土壤侵蚀规律、水土保持减水减沙作用、粗泥沙集中来源区界定等,介绍了水土流失治理技术发展和科研平台建设现状。根据黄河流域水土流失治理现状,提出了水土保持科研存在的问题和未来的发展方向,给出了研究手段、方法、对象、内容方面的发展建议。     

深入研究黄土高原土壤侵蚀规律

我国水土保持工作者,从20世纪50年代开始对黄土高原土壤侵蚀规律进行研究,目前已取得大量卓有成效的成果。但相对于黄土高原水土流失治理和黄河水沙调控体系建设与运行的新要求,仍显不足。同时,与欧美国家同类研究相比,无论从组织方式、模型物理机制反映,还是从模型运行基础支持等方面都存在不小的差距。因此,当务之急应进一步明晰需求,设定目标,组建并稳定攻关团队,借助科学研发手段,对黄土高原土壤侵蚀规律进行深入研究。     

黄土高原水保措施减水减沙效益评价系统

在对黄土高原不同区域性主要水文站40多年观测资料基础上,结合黄土高原多沙区不同水文年型与不同水保措施治理下水土流失的观测结果,建立了不同降雨条件下单项水土保持措施的减水减沙效益指标预测模型以及不同治理措施配置下减沙效益预测模型.并运用现代信息技术,构建了黄土高原水土保持措施减水减沙效益评价系统.该评价系统可实现对不同水文年型条件下主要水保措施的减水减沙效益进行定量评价,为黄土高原的水土保持和生态环境建设提供科学依据和决策支持.     

TOPSIS模型在水土保持效益评价中的应用

利用辽宁省黑土生态功能区水土流失与治理相关资料,构建了用于评价水土保持治理效益的灰色关联度TOPSIS评价模型,定量地评价并揭示了治理效益的动态变化规律,然后利用灰色聚类法对模型计算结果的准确性和合理性进行验证。研究表明:辽宁省黑土生态功能区在生态治理初期,水土保持关键性技术措施还未完善,水土流失治理效益表现不明显;随着各项功能措施的深入开展水土保持治理效益得到大幅度提高,相对于初期时效益指标提高了1.26倍,并有利于生态系统环境的良性发展,促进了生态功能区的建设;该评价方法可对水土保持措施的有效性和科学性进行验证,为水土保持治理、综合管理以及政府制订有关的宏观政策提供决策依据和理论支持。     

黄河流域水土保持科研进展及成效

从新时期黄河治理国家战略对水土保持工作的需求出发,回顾了黄河流域水土保持科研进展,包括水土流失规律研究、淤地坝拦沙减蚀作用研究、土壤侵蚀预测预报技术研究、水土保持减水减沙效益分析、水土流失治理技术研究、水土保持科研平台建设等。同时,对近年来取得的重大科研成果进行了系统总结,包括黄河多沙粗沙区分布式土壤流失模型、粗泥沙集中来源区界定与水沙变化、黄河流域砒砂岩区辨识与抗蚀促生关键技术及应用等。对黄河流域水土保持科研进展及成效进行了梳理,以期为保障黄河长治久安、推动黄河流域生态保护与高质量发展提供参考。     

黄土高原沟壑区水土流失原型观测站网建设现状

黄土高原沟壑区水土流失原型观测是模型黄土高原建设的重要组成部分。通过对黄河水土保持西峰治理监督局水土流失原型观测历史的回顾与现状分析,对原型观测站网的规划设计、布局等进行了较深入的探讨,提出了黄土高原沟壑区水土流失原型观测站网建设与改进的意见。     

黄土高原水土保持功能的重要性评价与分区

根据黄土高原生态环境特点和水土流失现状,选择水源涵养、土壤保持、蓄水保水、防风固沙、防灾减灾以及农田防护等水土保持功能进行评价.在此基础上进行黄土高原水土保持功能重要性综合评价,评价结果表明:黄土高原地区水土保持功能均处于中等重要以上;其中极重要地区比例最大,占全区面积的80.03％;中等重要地区较少,占全区面积的19.97％.最后根据6个单因子功能重要性评价结果,利用ArcGIS中的空间分析叠加功能,确定黄土高原水土保持功能区划的基本界线,将黄土高原划分为9个水土保持功能区,并提出黄土高原各区的生态保护方向,促使自然生态系统更有效地支持社会和经济的发展,为改善黄土高原生态环境质量奠定基础.     

黄土高原坡改梯综合效益分析——以燕沟流域为例

 退耕坡地是近年来黄土高原整治生态环境和控制水土流失的关键措施,但对于如何退耕,学术界存在多种不同观点,实践方面存在多种不同模式。以延安燕沟流域坡改梯为例,利用2005年延安站的逐日气象数据和燕沟流域地貌、土壤及土地利用等资料,借助WIN-YIELD软件,对不同地形坡度条件下坡改梯在作物增产、保水减沙效益以及燕沟流域坡改梯实践效果进行模拟、对比和实证分析。结果表明:地形坡度越大,坡改梯作物增产、保水和减沙效益越显著;坡度小于5°的坡耕地可以不进行梯田改造,坡度大于15°的坡耕地应及早实施坡改梯或退耕还林(草)。     

陇东黄土高原沟壑区水保林有效覆盖率及其确定方法

通过对陇东黄土高原沟壑区水土保持林系统的分析,结合有关水保林科研成果,认为水保林有效覆盖率是指在一定防护范围内土壤流失量等于允许流失量时的林木覆盖率;应用王秋生等人的研究模型计算出陇东黄土高原沟壑区水保林有效覆盖率为43.6%.     

长江流域外资水土保持项目综合治理模式优化研究——以重庆市合川区南溪河小流域为例

以重庆市合川区南溪河小流域为例,通过对项目实施区生态治理模式设置与实施情况进行全面分析,探索了当前我国西南地区外资水土保持项目的优点和存在的不足,并在参考黄土高原外资水土保持综合治理模式、经验的同时,结合当地实际提出改进措施,以期形成更合理的小流域综合治理可持续发展模式,旨在为长江流域水土保持项目更好地实施提供参考。     

中国主要农业区保护性耕作模式技术特征量化分析

对中国5个主要农业区的28种典型保护性耕作模式的技术特征进行量化分析与评价。结果表明:各区域的保护性耕作模式总体上都表现出较高的"保护度"(Cd),具有"少裸露"、"少动土"、"高保蓄"和"高效益"特点,但是"少污染"特征总体表现较差;各区域模式的技术特征表现不一,但基本上都与区域实际需求相吻合;东北平原保护性耕作主要表现为高保蓄和少动土,但是化肥农药使用增加;黄土高原主要表现为少裸露,但经济效益却低于传统耕作;农牧交错带主要表现为少裸露和高效益;长江流域主要表现为高效益和高劳动力消耗;华北平原地区的部分保护性耕作在土壤保蓄方面表现突出,但在减少土壤扰动和增加经济效益方面表现不明显。根据评价结果,中国保护性耕作的研究要继续突出不同区域特点,针对目前存在的不足,进一步通过共性关键技术与配套技术的有效组合,形成区域特色保护性耕作技术体系。     

室内模拟降雨条件下径流侵蚀产沙试验研究

降雨及其产生的径流是引起黄土高原土壤侵蚀的主要动力,开展黄土区降雨产流产沙过程研究可为土壤侵蚀过程模型研发奠定基础,为水土保持与生态建设提供重要科学依据。利用室内模拟降雨试验,研究了不同植被格局条件下的坡面侵蚀产沙、径流、入渗规律及相关关系。研究结果表明,裸坡坡面下,雨强是影响径流的主要因素,径流贡献率为87%;坡度是影响产沙的主要因素,产沙贡献率为76%;在大雨强或陡坡条件下,这种趋势更加明显。模拟降雨条件下,坡面含水量以坡面中下部最大,坡面中部居中,坡面上部最小。坡面植被覆盖对侵蚀产沙的影响大于坡度因素的影响;相同覆盖度条件下,植被空间位置对水沙调控作用大小顺序依次为:坡底>坡中>坡顶。随植被覆盖率的增加,径流总量呈幂函数减小趋势,产沙总量和径流含沙量呈指数函数减小趋势,植被对水沙调控作用逐渐增强。本文研究成果对于深入理解流域径流产流产沙过程具有重要意义,可为相关的模型研究提供可靠的试验支持。     

黄土高原水土保持措施对侵蚀土壤发育的效应

 水土保持工程及植被措施实施,对土壤形成条件、土壤特征及土壤发育产生一定影响,而侵蚀土壤发育程度是评价土壤质量变化及其生态环境效应的重要基础。研究黄土高原水土保持措施对侵蚀土壤理化性质、发育和功能的影响,可为水土保持综合治理,改善黄土高原生态环境提供依据。评述长期定位试验的方法及以空间代替时间的原理,研究了在实施不同水土保持措施后,土壤基本理化性状的变化特征。结果表明:随着措施实施年限的增加,土壤的水分环境和土壤有机碳含量发生了明显改善,对土壤结构和功能产生了影响。证明水土保持措施对侵蚀土壤的发育有一定促进作用。