北京山区泥石流与滑坡防治研究

泥石流、滑坡是北京山区常见的山地灾害 ,尤以泥石流灾害最为严重。全市共有泥石流沟 70 0条 ,分布在房山、门头沟、昌平、怀柔、延庆、密云、平谷 7个区县 ,涉及乡镇 6 1个。泥石流、滑坡多次造成人员伤亡和财产损失。防治泥石流、滑坡灾害 ,对改善北京山区环境 ,保护首都水源地等都有着重要意义。     

北京山区泥石流与滑坡防治研究

泥石流、滑坡是北京山区常见的山地灾害,尤以泥石流灾害最为严重。全市共有泥石流沟700条,分布在房山、门头沟、昌平、怀柔、延庆、密云、平谷7个区县,涉及乡镇61个。泥石流、滑坡多次造成人员伤亡和财产损失。防治泥石流、滑坡灾害,对改善北京山区环境,保护首都水源地等都有着重要意义。     

北京山区泥石流灾害现状及防治对策

通过对北京市门头沟、房山、延庆、昌平、密云、怀柔、平谷7个区（县）24条山洪泥石流重点沟道的野外调查,了解泥石流危险区的社会和经济发展的最新动态,结合1998年北京山区山洪泥石流调查资料进行对比分析,以期为北京市政府制订科学的山洪泥石流灾害防治体系、对山区进行合理开发和建设、确保2008年北京奥运会的顺利举行提供科学的决策依据。结果表明,北京山区山洪泥石流灾害的潜在危险仍然比较严重,居民对泥石流灾害防治认识不足、重视不够,过度的山区经济开发活动以及村庄建设缺乏科学规划是加大北京山区泥石流潜在威胁的主要原因。在此基础上提出了北京山区泥石流灾害防治的8项对策。     

北京密云石匣小流域水土保持措施对土壤侵蚀的影响研究

水土保持措施的实施可有效地控制土壤侵蚀 ,不同的水土保持措施存在不同的水土保持效益值。利用北京密云石匣共 2 0个坡面径流试验小区的野外观测资料 ,分析得出了北京石匣小流域不同水土保持措施下的水土保持效益值 ,其中免耕 (玉米 )为 0 .2 80 ,梯田 (玉米 )为 0 .142 ,人工草地为 0 .0 6 3,荒草地为 0 .0 45 ,水平条林地为0 .0 2 5 ,鱼鳞坑林地为 0 .0 19。人工草地、荒草地、水平条林地和鱼鳞坑林地有显著的水土保持效益 ,但它们之间的水土保持效益并无显著差别。坡耕地 (16 .8°)的年均侵蚀模数为 145 3.8t/ km2 ,远大于土壤自然形成速度和北方石质山区的允许土壤流失量。其研究结果可为土壤侵蚀模型预报、水土保持规划、环境治理和评估提供依据     

官厅水库上游水土保持措施的减水减沙效益

采用北京延庆上辛庄径流试验站的裸地鱼鳞坑、侧柏鱼鳞坑、裸地水平条、板栗水平条、板栗树盘和休闲地坡面径流试验小区2001—2006年58次降雨的径流泥沙资料,分析北京山区官厅水库上游常用水土保持措施的减水减沙效益和水土保持措施因子值。研究结果表明：裸地鱼鳞坑、侧柏鱼鳞坑、裸地水平条、板栗水平条、板栗树盘的多年平均减水效益超过60％,减沙效益超过90％;鱼鳞坑、水平条和树盘的多年平均工程措施因子值分别为0．08、0．09和0．10,侧柏和板栗的多年平均生物措施因子值分别为0．41和0．48,且降雨量对水土保持措施的减水减沙效益以及水土保持措施因子值都存在明显影响。研究结果可为官厅水库上游地区．土壤侵蚀防治效益定量评价和水土资源管理提供重要参考。     

北京市密云水库上游坡地水土流失监测系统的建立及应用

以北京市密云水库上游为示范监测区,利用遥感及地理信息系统,通过坡度、土地利用和植被覆盖度专题图形制作、交叉分析和土壤侵蚀强度判别,进行流域自然状况及水土流失面积调查;根据坡地土壤侵蚀区分布及坡地水土保持治理情况布设坡地径流小区,观测各类型区水土流失量及污染物流失量;分析计算全流域的水土流失量、污染物流失量及治理措施的水土保持效益。     

北京山区小流域土壤侵蚀模型

北京山区土壤侵蚀模型是一个流域尺度的，以次暴雨为基础的与GIS相结合的分布式模型，在栅格单元的基础上，模型可以计算每一栅格单元的径流量和坡面侵蚀量。由于考虑了汇流汇沙过程，模型也可以模拟每一格的洪峰流量，淤积量和产沙量。模型应用结果表明，该模型具有一定的计算精度，该模型可以模拟流域内土壤侵蚀的空间分布和评价不同土地利用，水土保持措施等对水土流失的影响，该土壤侵蚀模型的建立，可为北京山区的土壤侵蚀灾害主价和水土保持规划和设计提供依据。     

石灰岩山地不同整地方式对侧柏林土壤蓄水保土功能的影响

以新泰市汶南镇石灰岩山地洞山小流域上部采取水平阶整地、鱼鳞坑整地和穴状整地3种不同整地方式营造的6年生侧柏林为研究对象,以2012年10月采用样收获法测定枯落物蓄积量和灌草生物量,环刀浸水法测定土壤物理性状和土壤蓄水性能,单环定量加水法测定土壤入渗速率,标尺法测定土壤侵蚀量,研究不同整地方式对侧柏林土壤蓄水保土功能的影响。结果表明:1)水平阶整地的侧柏林土壤物理性状最好,土壤养分质量分数最高,鱼鳞坑整地次之,穴状整地最差,水平阶整地的土壤渗透速率最快,穴状整地最慢;2)水平阶整地的侧柏林林木生长量和枯落物层蓄积量均最大,穴状整地的最小;3)3种整地方式侧柏林的林下灌草生物量大小顺序依次为对照>穴状整地>鱼鳞坑整地>水平阶整地;4)与对照相比,水平阶整地侧柏林增加的土壤饱和贮水量最大,为117.69m3/hm2,其次为鱼鳞坑整地,为97.04 m3/hm2,穴状整地最小,为78.90 m3/hm2;5)与对照相比,水平阶整地减少的土壤侵蚀量最大,为39.161 t/(hm2.a),穴状整地的最小,为34.569 t/(hm2.a)。该研究为石灰岩退化山地山坡上部营造水土保持林选择整地方式提供了科学依据。     

贵州省黔南区不同侵蚀性雨型条件下生物措施对坡面产流产沙的响应

为探讨不同降雨条件下的生物措施对坡面产流产沙特征的影响，分析了贵州省黔南自治州云雾水土保持监测站2014—2017年4年6个小区104次侵蚀性降雨下的实测产流产沙数据。结果表明：（1）侵蚀性降雨按历时、雨强和雨量可分为3类，包括A雨型（中历时、中雨强、中雨量），B雨型（长历时、小雨强、大雨量），C雨型（短历时、大雨强、小雨量）。C雨型为引起区域水土流失的主要雨型。（2）较坡耕地而言，A雨型和C雨型条件下减流量均呈水平阶整地+经果林 > 水保林 > 人工草地 > 自然恢复草地 > 经果林的趋势；减沙量均为水平阶整地+经果林 > 人工草地 > 水保林 > 自然恢复草地 > 经果林。B雨型减流量为水平阶整地+经果林 > 自然恢复草地 > 水保林 > 人工草地 > 经果林；减沙量为水平阶整地+经果林 > 自然恢复草地 > 人工草地 > 水保林 > 经果林。除自然恢复草地外B型雨条件下各措施对水土流失的调控作用不如A雨型和C雨型。不同措施对坡面产沙量的调控作用优于产流量，自然恢复草地在B型雨下具有良好的水土保持效果。（3）坡耕地水土流失最为严重，多年平均土壤侵蚀模数为365.33 t/（km²·a），水平阶整地+经果林措施水土保持效果最优，其土壤侵蚀模数为3 t/（km²·a），较坡耕地可降低土壤侵蚀率达99.2%。同时，水平阶整地+经果林措施在A、B、C雨型下较坡耕地可分别减少产流62.7%，53.0%和63.2%。（4）坡面产流同降雨一样，集中在5—8月；C雨型与产沙量集中分布在5—6月。根据研究结果，研究区每年的5—8月为水土流失高发期，尤其是5，6月，这个时段应为水土流失治理的重点时段，在治理同时要针对不同雨型条件采取不同生物治理措施，并且要对C雨型进行重点防范。     

基于径流小区实测的干热河谷土壤侵蚀荟萃分析

为详细了解干热河谷地区的土壤侵蚀状况,通过对径流小区资料的广泛收集、整理和标准化分析,对干热河谷主要土地利用类型的土壤侵蚀模数和水土保持措施效益进行定量评价,并将当地主要土地利用类型平均坡度下的土壤侵蚀模数与容许土壤流失量进行对比分析。结果表明:(1)灌草地、农地、园地和裸地等主要土地利用类型标准坡长坡度条件下的土壤侵蚀模数分别为110.88,389.58,320.66,507.87 t/(km²·a),呈现出裸地最大,农地和园地次之,灌草地最低的特点。(2)封禁、水平阶整地、梯田和植物篱等水土保持措施均能较好地发挥水土保持效益,平均可以减少72%的土壤侵蚀量。(3)各流域主要土地利用类型,特别是农地和园地在当地平均坡度下的土壤侵蚀模数明显高于容许土壤流失量,说明该地区土壤侵蚀状况仍相当严峻。研究结果将有助于进一步深化对干热河谷地区土壤侵蚀规律的认识,并为后续水土流失治理和水土保持措施优化配置提供技术支撑。     

Caesium-137 fallout depth distribution in different soil profiles and significance for estimating soil erosion rate

Caesium-137 (¹³⁷Cs) has been widely used for the determination of soil erosion and sediment transport rate. However, depth distribution patterns of ¹³⁷Cs in the soil profile have not been considered. As a result, the erosion rates may be over-estimated or underestimated. This paper presents the depth distribution of ¹³⁷Cs fallout in different soil profiles using published data. Three types of depth distribution functions of ¹³⁷Cs are given by using statistical regression methods, the exponential type, the peak type and the decreasing type (including uniform distribution). Relationships between ¹³⁷Cs loss and soil erosion rate are given by introducing the regression functions. The influence of depth distribution of ¹³⁷Cs on the estimation of the soil erosion rate was simulated. Simulation results showed that very different soil erosion rates could be deduced for different depth distributions when ¹³⁷Cs loss is the same, which indicates that the depth distribution pattern should be considered when soil erosion is estimated by using ¹³⁷Cs. Simulation results also suggested that it is most important to determine the depth distribution of ¹³⁷Cs near the soil surface and the annual relative loss of ¹³⁷Cs by using the depth distribution of ¹³⁷Cs as a criterion to estimate the soil erosion rate.     

利用137Cs估算土壤侵蚀速率的定量模型

A quantitative model was developed to relate the amount of ^137Cs loss from the soil profile to the rate of soil erosion,According th mass balance model,the depth distribution pattern of ^137Cs in the soil profile ,the radioactive decay of ^137Cs,sampling year and the difference of ^137Cs fallout amount among years were taken into consideration.By introducing typical depth distribution functions of ^137Cs into the model ,detailed equations for the model were got for different soil,The model shows that the rate of soil erosion is mainly controlled by the depth distrbution pattern of ^137Cs ,the year of sampling,and the percentage reduction in total ^137Cs,The relationship between the rate of soil loss and ^137Cs depletion i neither linear nor logarithmic,The depth distribution pattern of ^137Cs is a major factor for estimating the rate of soil loss,Soil erosion rate is directly related with the fraction of ^137Cs content near the soil surface. The influences of the radioactive decay of ^137Cs,sampling year and ^137Cs input fraction are not large compared with others.     

江苏省句容地区137Cs背景值研究

土壤侵蚀问题是当今世界面临主要环境问题之一,137Cs示踪作为一种应用于土壤侵蚀研究比较成熟的方法,其背景值的确定是前提.本研究通过两个疑似背景值点样品的采集,探讨了耕地土壤剖面137Cs活度的分布特征、增加样品的采集数量,并且与其他研究者的研究进行对比,确定江苏省句容地区137Cs的背景值为1820.36 Bq/m2.此活度与江苏省其他地区的背景值接近,可以用该背景值进行土壤侵蚀速率以及农业非点源污染负荷估算.     

基于FRN技术的我国不同地区典型土壤保持措施的有效性评价

选择中国西南-东北样带4个典型土壤侵蚀区,包括位于长江上游的西昌,黄土高原延安,北方风蚀区的丰宁和东北黑土区的拜泉,应用环境放射性核素(FRN)技术研究了不同土壤保持措施在减少土壤侵蚀、改善土壤质量方面的作用。在西昌,137Cs和210Pbex的测定结果表明,不同植被覆盖结构减少土壤侵蚀的作用为:灌木>有地被物的乔木>草类>无地被物的乔木;在延安,利用137Cs示踪技术对坡地景观的产沙量估算结果表明,梯田和林草地相对于坡耕地产沙量分别减少了49%和80%,林草地的土壤有机质、碱解氮和速效磷含量相对于坡耕地分别增加了255%、198%和18%,梯田土壤有机质、碱解氮和速效磷含量分别增加了121%、103%和162%,而土壤容重分别降低了1.6%和6.4%;在丰宁,对7Be的测定结果表明,与传统耕作方式相比,4年免耕+作物高留茬(50～56cm)和免耕+作物低留茬(25cm)分别使土壤侵蚀速率下降44%和33%;在拜泉,通过137Cs测定结果发现,坡改梯使土壤流侵蚀降低14%,等高耕作使土壤侵蚀量减少了34%。研究结果说明,灌木林覆盖、林草复合结构是控制西南侵蚀山地土壤侵蚀的优选生物配置措施,梯田和林草复合结构在控制黄土高原土壤侵蚀和改善土壤质量方面有重要作用,免耕+高留茬措施是我国北方风蚀区防治土壤侵蚀退化的有效措施,等高耕作应当成为防治东北黑土区土壤侵蚀的关键措施。     

龙门山地震带坡耕地土壤侵蚀对有机碳迁移的影响

坡耕地土壤再分布对土壤有机碳(SOC,soil organic carbon)迁移的作用机制研究已成为土壤侵蚀学研究的热点,然而目前极少有研究关注地震后生态脆弱的龙门山地震带坡耕地土壤侵蚀机理及其导致的土壤有机碳再分布规律。该研究选择龙门山地震带内(都江堰市)一块陡坡耕地和一个梯田系列,采用137Cs法和野外调查,对比分析强震导致田埂垮塌和未受损情况下坡耕地土壤侵蚀空间变化特征和有机碳运移变化机理。结果表明,该区黄棕壤有效137Cs背景值为1 473 Bq/m2;坡度较小的坡式梯田内部上坡表现为侵蚀,下坡表现为沉积,同时,上部梯田的侵蚀速率高于下部梯田,但整个梯田系列净侵蚀量非常小,这表明梯田之间由于缺乏田埂的保护,水力也起着侵蚀、搬运上坡梯田土壤的作用,但是整个坡式梯田系列可以起到较好的保土作用,同时,坡式梯田内部主要以耕作侵蚀为主,是造成梯田上部坡位土壤流失严重的主要原因;陡坡耕地的地形为复合坡,由于田埂垮塌导致其土壤侵蚀速率显著高于坡式梯田系列,在整个坡面上,除了坡顶土壤侵蚀速率高之外,下坡坡度变大(曲率较大)的部位土壤侵蚀速率也非常高,同时,土壤沉积也发生在2个坡位(中下坡坡度较缓的部位和坡脚部位);在梯田系列和陡坡耕地上,SOC与土壤137Cs的空间变化规律较为一致。研究结果表明,在龙门山地震带,质量较好的石埂梯田仍然发挥着较好的土壤保持效果,同时,耕作侵蚀是该区坡耕地上一种重要的土壤侵蚀形式,在制定相应的土壤保持措施时,必须充分考虑耕作侵蚀的作用,才能有效地控制土壤侵蚀,此外,该研究结果还表明采用137Cs核素示踪技术可以比较科学地解释该区域的土壤侵蚀速率和SOC的空间变异规律。     

密云水库上游不同土地利用方式下的土壤侵蚀特征

[目的]为了合理配置北京密云水库水土流失重点治理区的水土保持综合措施。[方法]基于石匣小流域坡面径流小区定位观测资料,分析了不同土地利用方式及水土保持措施的坡面土壤侵蚀特征。[结果](1)5种土地利用方式的土壤侵蚀量差异明显,与裸地相比较,耕地、人工草地、封禁荒草地和林地的减沙率达63.88%~99.63%;(2)梯田比坡耕地措施小区的土壤侵蚀量减少了95.62%,起到了显著的水土保持作用;(3)采用水平条和鱼鳞坑措施林地小区的减沙率分别为83.56%和96.53%,具有十分明显的减蚀作用;(4)与人工草地相比较,封禁荒草地的侵蚀产沙量减少了98.25%,可以有效地控制水土流失。[结论]增加地表植被覆盖,减少人为干扰以及合适地配置梯田、鱼鳞坑和水平条等水土保持工程措施具有良好的水土保持作用。     

西汉水流域典型林草地侵蚀特征分析

为了说明西汉水流域典型林草地的侵蚀特征,为农业工程和流域治理提供依据,采用137Cs土壤侵蚀核素示踪技术,按野外采样、核素检测、模型计算三步开展研究。结果表明,6个本底区域的137Cs面积活度为1 600～2 402 Bq/m2,平均值为2 022 Bq/m2;本底区域和未扰动的林草地,剖面核素活度随深度呈指数递减分布;采样荒草地为轻度侵蚀,林地为沉积或无明显流失,退耕还林用地为中度侵蚀;侵蚀强度：林草地＜荒草地＜退耕还林用地;对于同坡面的不同坡位,侵蚀强度：坡面上部＞中部＞下部;植被发育程度影响侵蚀量的大小,对于同一土地利用类型,通常植被覆盖度越高,侵蚀速率越小,反之侵蚀速率越大。     

137Cs tracing of the spatial patterns in soil redistribution,organic carbon and total nitrogen in the southeastern Tibetan Plateau

The southeastern Tibetan Plateau, which profoundly affects East Asia by helping to maintain the stability of climate systems, biological diversity and clean water, is one of the regions most vulnerable to water erosion, wind erosion, tillage erosion, freeze–thaw erosion and overgrazing under global climate changes and intensive human activities. Spatial variations in soil erosion in terraced farmland (TL), sloping farmland (SL) and grassland (GL) were determined by the ¹³⁷Cs tracing method and compared with spatial variations in soil organic carbon (SOC) and total nitrogen (total N). The ¹³⁷Cs concentration in the GL was higher in the 0–0.03 m soil layer than in the other soil layers due to weak migration and diffusion under low precipitation and temperature conditions, while the ¹³⁷Cs concentration in the soil layer of the SL was generally uniform in the 0–0.18 m soil layer due to tillage-induced mixing. Low ¹³⁷Cs inventories appeared at the summit and toe slope positions in the SL due to soil loss by tillage erosion and water erosion, respectively, while the highest ¹³⁷Cs inventories appeared at the middle slope positions due to soil accumulation under relatively flat landform conditions. In the GL, the ¹³⁷Cs data showed that higher soil erosion rates appeared at the summit due to freeze–thaw erosion and steep slope gradients and at the toe slope position due to wind erosion, gully erosion, freeze–thaw erosion and overgrazing. The ¹³⁷Cs inventory generally increased from upper to lower slope positions within each terrace (except the lowest terrace). The ¹³⁷Cs data along the terrace toposequence showed abrupt changes in soil erosion rates between the lower part of the upper terrace and the upper part of the immediate terrace over a short distance and net deposition on the lower and toe terraces. Hence, tillage erosion played an important role in the soil loss at the summit slope positions of each terrace, while water erosion dominantly transported soil from the upper terrace to the lower terrace and resulted in net soil deposition on the flat lower terrace. The SOC inventories showed similar spatial patterns to the ¹³⁷Cs inventories in the SL, TL and GL, and significant correlations were found between the SOC and ¹³⁷Cs inventories in these slope landscapes. The total N inventories showed similar spatial patterns to the inventories of ¹³⁷Cs and SOC, and significant correlations were also found between the total N and ¹³⁷Cs inventories in the SL, TL and GL. Therefore, ¹³⁷Cs can successfully be used for tracing soil, SOC and total N dynamics within slope landscapes in the southeastern Tibetan Plateau.     

Impacts of soil erosion on organic carbon and nutrient dynamics in an alpine grassland soil

The impact of soil erosion on the nutrient dynamics in alpine grassland soils is still an essential problem. Selecting a grass-covered hillslope in eastern Tibet Plateau, the cesium-137 (¹³⁷Cs) technique was used to determine the impacts of soil erosion on soil organic carbon (SOC), total nitrogen (TN), total phosphorus (TP), and total potassium (TK). The ¹³⁷Cs data revealed that there were distinct soil redistribution patterns in different hillslope positions because of the influences of slope runoff, plant coverage and grazing activity. For the upper slope, soil erosion first decreased downward, followed by soil deposition in its lower part. In contrast, for middle and toe slopes, there was an increasing soil erosion along a downslope transect. Across the lower slope, soil erosion showed an irregular variation. Influenced by the selective transport of water erosion, SOC, TN and TP storage decreased with increasing soil erosion in upper, middle and toe slopes. In contrast, SOC, TN and TP storage varied little with soil erosion in the lower slope. On the whole hillslope, TK storage also varied little with soil erosion due to the large amount of potassium elements derived from soil parent materials. Particularly noteworthy was the greatest storage of SOC, TN and TP in the lower slope where most obvious net soil erosion occurred, which is closely related to the humus accumulation combined with gravel separation as well as weathering and pedogenesis of parent rocks induced by soil freeze-thaw.     

基于土壤~(137)Cs监测的土壤侵蚀与有机质流失——以密云水库为例

本文运用137Cs核素示踪技术,研究北京重要的水源供应地密云水库周边地区及白河上游地区土壤侵蚀状况与有机质流失状况及其相互之间的量变关系。试验结果表明:0～20cm土层中山坡上137Cs含量低于坡中、坡下,但若山顶具有缓坡或山角下具有陡坡则137Cs含量变化规律相反。根据水利部标准与土壤137Cs监测结果,密云水库周边大部分地区基本属于轻度侵蚀和中度侵蚀,部分地区侵蚀情况严重,达到了剧烈侵蚀的程度。不同土地利用方式对土壤有机质分布有很大影响,有机质含量分布为灌丛>林地>果园>农田;上游地区有机质含量高于水库周边地区土壤,表明人为活动加剧了土壤侵蚀和有机质的流失。对于景观单一,地域较小的采样区进行三次曲线数学模拟,其相关系数高达0.9左右,表明在监测土壤137Cs、210Pb含量变化的同时,可以利用小区域数学模型直接预报预测土壤有机质含量的变化。