东北黑土区的侵蚀沟治理措施与模式

[目的]面向东北黑土区侵蚀沟治理专项国家重大工程的科技需求,总结凝练出东北黑土区侵蚀沟治理措施与模式,为东北黑土区侵蚀沟治理提供技术支撑。[方法]采用天地一体化现场调查的方法,对不同时期已开展治理的侵蚀沟详查,获得侵蚀沟形态特征参数、影像资料及空间信息;调查侵蚀沟治理模式与措施种类以及实施后的水保效果。[结果]东北黑土区侵蚀沟治理主要有柳跌水和浆砌石跌水等沟头防护、柳编水道和石笼谷坊等沟底稳固、乔灌混交沟岸防护3大类措施组成;总结已有治沟措施的不足并提出了完善方案;治理模式可归为工程为主植物为辅,植物为主工程为辅,植物和填埋复垦4大类别。[结论]目前东北黑土区侵蚀沟治理已构建了成熟的治理模式与多样化的治理措施,实施情况总体良好,但仍存在治理模式选择与措施组装的不合理现象,应注意施工质量管控和加强后期管护。     

东北黑土区坡耕地土壤侵蚀特征与多营力复合侵蚀的研究重点

[目的]分析东北黑土区坡耕地土壤侵蚀特征,为该区复合土壤侵蚀研究及其有效防治提供重要科学依据。[方法]基于大量野外调查和理论研究以及文献资料,概述了复合土壤侵蚀的研究现状,分析了东北黑土区坡耕地土壤侵蚀特征。[结果]东北黑土区坡耕地土壤侵蚀特点主要为:多营力复合侵蚀的季节更替和空间叠加作用,农田沟蚀严重,坡面汇流引起的土壤侵蚀更加突出,雨滴打击作用和壤中流形成是坡面土壤侵蚀的主要驱动力。当前复合土壤侵蚀研究的主要内容为:冻融作用对风蚀和水蚀的影响,风水复合侵蚀,东北黑土区多外营力复合侵蚀研究。[结论]复合土壤侵蚀的研究重点为:①多种外营力相互作用的坡面复合侵蚀过程机制;②冻融作用对土壤抗侵蚀能力的影响机制;③量化冻融作用、融雪、降雨径流和风力侵蚀对坡面侵蚀和沟蚀的贡献;④多外营力作用的流域尺度泥沙来源诊断;⑤复合土壤侵蚀预报模型研发;⑥复合土壤侵蚀防治措施的有效性评价;⑦东北黑土区复合土壤侵蚀防治分区。     

东北黑土区坡耕地侵蚀沟发育机理初探

沟蚀及其导致的土壤质量退化正在成为影响我国东北黑土区粮食生产和环境质量的重要问题,通过对东北黑土区侵蚀沟的分布和形态特性分析,探明东北黑土区的侵蚀沟近年来迅速发育的原因.从而为东北黑土区的水土流失防治工作提供指导和参考.研究基于野外调查,地形图和卫星照片资料对比分析计算,对一个研究点和4个对比研究点的侵蚀沟进行测量统计,发现造成侵蚀沟日益严重的一个重要原因是由于农民在坡耕地的水平改垄.使得坡面汇流条件改变,从而加速了坡耕地侵蚀沟的发育.将水平垄这种改变坡面汇流条件并加速侵蚀沟发育的现象称作"渠系效应"为了防止"渠系效应"对侵蚀沟发育的影响,在东北黑土区坡耕地应该避免采取单一的水平改垄措施,必须采取综合防治措施才能防治黑土区侵蚀沟的快速发展.     

铁岭县侵蚀沟道综合治理措施与成效

辽宁省东北黑土区侵蚀沟专项治理工程开展以来,通过各项治理措施的实施,为项目区带来系列的社会、经济、生态效益。以铁岭县李千户镇项目区为例,阐述侵蚀沟道治理采取的工程措施、植物措施等,为辽宁省其他东北黑土区乃至全省侵蚀沟治理提供技术支撑与借鉴。     

东北黑土区侵蚀沟分级初探

水利部2016年组织编制了《东北黑土区侵蚀沟治理专项规划(2016—2030年)》,国家农业综合开发东北黑土区侵蚀沟综合治理工程也已启动实施。为便于侵蚀沟综合治理模式和投资标准的确定,以第一次全国水利普查东北黑土区侵蚀沟普查数据和《东北黑土区水土保持措施效益评估及防治技术》课题调查数据为依据,对侵蚀沟的长度、宽度、深度、面积等参数进行相关性综合分析后,选择面积作为分级指标,将东北黑土区发展型侵蚀沟按照大型(占地面积≥1.4 hm~2)、中型(占地面积0.3~1.4 hm~2)、小型(占地面积≤0.3 hm~2)进行了分级。     

东北黑土区沟道侵蚀现状及其防治对策

沟道侵蚀是土地退化最严重的表现形式,东北黑土区是中国除黄土高原外沟道侵蚀最为严重的区域,沟道侵蚀严重威胁东北区域农业生产和生态环境。该研究基于多年的研究积累,结合国家侵蚀沟治理专项调查和国家重点研发计划项目研究成果以及已有文献,系统总结归纳了东北黑土区沟道侵蚀特征、发展演变趋势及其危害;梳理出现有侵蚀沟治理措施的成功经验及失败教训,凝练提出区域侵蚀沟防治目标及4种主要侵蚀沟治理模式,并给出了适用范围及条件;同时提出了新时代东北黑土区侵蚀沟防治对策建议。该研究为区域现代农业发展和生态文明建设决策以及沟道侵蚀治理工程的实施提供了科技支撑。     

东北典型黑土漫岗区切沟侵蚀空间格局分析

旨在充分认识东北典型黑土漫岗区切沟分布的空间特征,为水土保持工作提供依据,以黑龙江省宾县漫岗区为研究区,结合实地调查,以SPOT 5遥感影像为数据源,基于人机交互方式提取切沟信息,并分析其分布特征。主要研究结论如下:5°～7°的漫岗坡面更易形成切沟侵蚀;切沟密度随海拔高度的增加呈现出先迅速上升后缓慢下降的趋势,在坡面的中下部更易发生切沟侵蚀;由于地理位置及地貌特征、土地利用方式、开垦时间早晚和治理措施等不同,研究区不同乡镇的切沟密度存在着较大差异。     

东北黑土区侵蚀沟专项治理的几点思考

东北黑土区侵蚀沟分布广、数量大、类型多、发展速度快,严重破坏黑土资源,危害国家粮食安全,已成为东北黑土区水土保持工作的重心。2017年,东北黑土区侵蚀沟专项治理工程启动实施,涉及黑龙江省、吉林省、辽宁省、内蒙古自治区4省(区)27个县(市、区、旗),从流域管理角度,在扎实做好前期工作、不断创新和完善建设管理机制、开展示范区建设、推进信息化建设、加强宣传教育等方面给专项治理工程实施提出了建议。     

PAM对不同雨强下黑土区土质堤防侵蚀的影响

[目的]探究不同浓度PAM的防侵蚀效果，进而为东北黑土区土质堤防治理提供理论依据。[方法]采用人工模拟降雨试验，共设置2个降雨强度(60,90 mm/h),5个PAM浓度(0,2,3,4,5 g/m²),观察不同雨强下PAM对坡面产流产沙、坡面侵蚀特征的影响，分析了各侵蚀形态下的水力学参数。[结果](1)在同一PAM浓度下，坡面平均产流率、平均产沙率随雨强的增大而增大。(2)在两个雨强下，平均产流率存在拐点，3 g/m²的平均产流率最小；平均产沙率随着PAM浓度的增长而降低，5 g/m²平均产沙率最小。(3)降雨强度60 mm/h,坡面的侵蚀形态主要表现为溅蚀和面蚀；降雨强度90 mm/h,坡面侵蚀特征表现为面蚀，部分伴有细沟侵蚀。(4)雷诺数(Re)小于500,均为层流，弗罗德数(Fr)小于1,属于缓流。降雨强度对水流剪切力、水流功率和单位水流功率的影响均大于PAM浓度。[结论]东北黑土区坡面施加PAM,可有效改良土壤结构，土壤水分入渗能力增强，减少了坡面侵蚀产沙，对于土质堤防侵蚀防治起到了一定的效果。     

东北黑土区侵蚀沟发展与危害初步调查

东北黑土区侵蚀沟分布广、数量大、类型多、发展速度快,严重破坏土地资源,危害粮食安全,已成为当前松辽流域水土流失防治工作中亟待解决的重大问题。目前,东北黑土区尚没有侵蚀沟防治专项规划,对侵蚀沟的防治还没有形成规模,无法充分发挥水土保持措施的综合效益,因此开展东北黑土区侵蚀沟全面、综合治理刻不容缓。     

连续式柳编跌水在侵蚀沟治理中的应用——以拜泉县松林小流域为例

连续式柳编跌水在东北漫川漫岗黑土区应用较广泛,在保证沟头稳定的同时有利于侵蚀沟生态修复的一种成熟的侵蚀沟防治措施,有较高的推广价值。介绍了连续式柳编跌水的适用范围和流量设计方法,并以拜泉县松林小流域侵蚀沟治理工程为例,探讨了连续式柳编跌水的设计方法和施工工艺,可为侵蚀沟防治提供参考。     

中国黑土研究的热点问题及水土流失防治对策

[目的]总结中国东北黑土区水土流失特征及其防治所取得的成效,为黑土侵蚀防治和黑土地保护提供参考。[方法]根据多年的研究积累,结合区域调研和已有文献,归纳近年来中国关于黑土研究的有关热点问题,总结坡耕地水土流失防治成效。[结果]确认了全球共有4大片黑土地区,其中中国东北黑土区面积为1.09×10~6 km~2。虽然当前坡耕地黑土层因侵蚀变薄速率较高(2～3 mm/a),水土流失导致全坡面土壤质量下降,但可以肯定,至少在未来100 a内黑土不会消失。东北黑土区已建立了效果显著的水土保持技术体系,可有效降低水土流失80%以上,使土壤有机质年均增加速率达5.4‰,作物产量提高10%以上。[结论]应该以土壤侵蚀面积和强度双重指标衡量其水土流失严重程度。在未来30 a内,黑土区水土流失防治工作应以坡耕地治理为主,以法律为保障,以国家工程为引领。     

东北黑土区顺坡垄作和无垄作坡面侵蚀过程对比

[目的]以无垄作坡面侵蚀过程为对照,研究顺坡垄作坡面土壤侵蚀过程及机理,为东北黑土区坡耕地土壤侵蚀防治提供科学依据。[方法]基于人工模拟降雨试验,设计了3个降雨强度(50,75和100mm/h)以及1个坡度(即顺坡垄作改横坡垄作的临界坡度5°),进行顺坡垄作和无垄作坡面侵蚀过程的对比研究。[结果]顺坡垄作坡面径流量和侵蚀量分别较无垄作坡面增加了1.2~1.7和1.3~2.1倍,径流和侵蚀过程也发生了变化。与无垄作坡面相比,顺坡垄沟的集中汇流作用使坡面水流流速增加了1.0~2.3倍,径流剪切力增加了0.7~1.2倍,其坡面侵蚀方式也由片蚀为主转变为以细沟侵蚀为主,细沟侵蚀量可占总侵蚀量的55.3%~65.6%。[结论]坡面水流流速增加和细沟侵蚀发生是导致顺坡垄作坡面土壤侵蚀增加的主要原因。     

丘陵漫岗黑土侵蚀区开发性治理模式

丘陵漫岗黑土侵蚀区开发性治理模式吴景才，张丙有，吴霞，吴平（黑龙江省拜泉县水土保持办公室，１６１７００）为了探索黑土侵蚀区水土保持小流域生态与经济同步效益的新途径，黑龙江省科委于１９９０年下达了松嫩平原漫岗丘陵黑土侵蚀区水土流失治理与开发的研究项目，...     

黑土区治理后侵蚀沟道融雪侵蚀观测研究

融雪侵蚀是季节性积雪区水土流失的重要组成部分,融雪作用对侵蚀沟发育的影响对侵蚀沟防治有重要意义。通过野外实地监测和测量,对东北黑土区治理后侵蚀沟融雪侵蚀过程及沟坡细沟形态特征进行分析,探讨水土保持措施对融雪侵蚀的防控效果。结果表明:除侵蚀沟G2未产流外,侵蚀沟G1和G3在融雪中期径流率和泥沙含量明显高于融雪末期和融雪初期。融雪径流率和泥沙含量的日动态变化过程均呈先增加后下降的趋势。融雪期3条侵蚀沟沟坡细沟平均宽度变幅为6.7~9.4cm,平均深度变幅为3.3~4.3cm。阳坡出现细沟的条数,细沟密度,细沟割裂度,平均细沟复杂度和细沟侵蚀平均深度明显高于阴坡,说明阳坡的破碎程度及细沟侵蚀程度大于阴坡。细沟主要以宽浅槽型为主,宽深比为1.91~2.18。水土保持措施在融雪期间作用明显,侵蚀沟G2水土保持措施的拦水拦沙效果达到100%,侵蚀沟G1和G3大部分融雪侵蚀的泥沙也在沟道内沉积。     

水土保持措施对黄土高原小流域重力侵蚀的调控机理研究

采用有限差分软件FLAC3D对有无植被及淤地坝的黄土高原小流域重力侵蚀机理进行探索,揭示了主要工程措施(淤地坝)和生物措施(植被)对重力侵蚀的调控机制。通过对比分析无治理措施和实施淤地坝及生态恢复治理措施条件下,小流域位移场、应力场和塑性屈服区分布,揭示了淤地坝和植被措施减缓重力侵蚀的作用。结果表明:植被可使梁峁顶处位移减9.8%,沟坡中下部位移减小11%,淤地坝只能使坝址处位移减少10%;植被可使塑性区体积减少46%,淤地坝可使塑性区体积减少11%。淤地坝增加了流域的凹形边坡,而根系加固作用改善了坡面浅层土体应力,二者均有效降低了坡面土体的应力集中,减少了塑性屈服区体积,但均未改变小流域以剪切破坏为主的屈服模式。小流域小尺度范围内,淤地坝减蚀作用强于植被,而大尺度范围内,植被减蚀效果优于淤地坝。研究成果可为小流域水土保持措施的合理配置提供科学依据。     

东北黑土区小流域综合治理实践探究——以老二色小流域为例

黄土高原区、西南土石山区、东北黑土区小流域综合治理模式和体系日趋成熟,为实现流域治理可持续发展,结合黑土区流域治理的经验,分析流域治理存在的问题,以国家扩大内需重点治理项目——老二色小流域为典型案例,探究黑土区小流域可持续经营道路。对老二色小流域进行实地调查,针对存在问题,坚持坡面治理、沟道防护、自然修复、人工维护的原则,对不同坡面和典型沟道采取生物措施治理、工程措施治理、生物工程综合治理的模式。结果表明：老二色小流域治理取得了显著的生态、经济和社会效益,改善了小流域生态脆弱和贫困落后的面貌。     

基于水土保持三级区划的东北黑土区侵蚀沟分布现状及综合防治策略

东北黑土区包括黑龙江省、吉林省全部,以及辽宁省和内蒙古自治区部分区域,总面积109万km2,现有侵蚀沟29万余条。以水土保持三级区划为单元,根据不同区划特征和侵蚀沟分布情况,制定了东北黑土区9个水土保持三级区的侵蚀沟综合防治策略。     

东北黑土区发育型中小型侵蚀沟治理模式初探——以开原市上肥项目区项目为例

在分析作为东北黑土区典型代表的开原市上肥项目区现状的基础上,对沟头防护工程、沟道削坡、护沟工程、生物谷坊,以及秸秆填沟措施进行了重点介绍。从而归纳出当地"中型沟——沟头跌水+沟缘防护林带+沟坡削坡整地造林、封沟育林+沟底修建谷坊、连续式跌水;小型沟秸秆填沟造地"的综合治理模式,以期对东北黑土区发育中的小型侵蚀沟道治理提供一定的借鉴。     

三峡库区野外模拟降雨条件下弃渣场土壤侵蚀特性

[目的]揭示三峡库区弃渣场土壤侵蚀规律,为该地区弃渣场的土壤侵蚀治理提供依据。[方法]通过现场搭建径流小区并采用人工模拟降雨的方法进行研究。[结果]降雨量同侵蚀量存在极显著的线性关系;降雨强度同渣场产流时间呈极显著的幂函数关系,同径流含沙率呈极显著的指数函数关系;渣场表层较高的细砾石含量,一定程度上可以减少溅蚀与面蚀量,但在强降雨或持续降雨条件下会促进坡面沟蚀的发育;渣场侵蚀具有一定季节分布,非雨季时,渣场侵蚀以面蚀与轻微沟蚀为主,坡面主要发育为细沟与浅沟,侵蚀量较少;雨季时,渣场坡面浅沟迅速转化为切沟,泥沙流失严重。[结论]研究区渣场侵蚀具有一定的季节性,渣场施工时应根据气候特征适当调配,主动避开雨季,并在雨季前完成渣场的水土保护设置;采取相应防护措施抑制或减缓雨季沟蚀的发育是研究区渣场水土保持防护的重点。