极端降雨对晋西黄土区农地流域泥沙连通性的影响

[目的]研究极端降雨事件对小流域坡沟系统泥沙连通性的影响,进而为流域综合治理与灾后重建提供理论依据。[方法]以地处黄土残塬区的晋西吉县蔡家川农地小流域为研究区,采用无人机与遥感影像对2021年10月山西极端降雨事件前后坡沟系统进行航测与实地调查,分析极端降雨前后的景观格局变化,量化坡沟系统泥沙连通性,识别滑坡点位空间分布与地形特征,评价流域内典型工程措施对极端降雨的响应。[结果]农地流域此次降雨历时84 h,累计降雨量160.4 mm,降雨强度1.9 mm/h,降雨频率0.16%,为百年一遇的极端暴雨。暴雨后流域斑块数量增加,景观形状指数增大,蔓延度指数减小,香农多样性指数减小。暴雨前流域内泥沙连通性分布不均,暴雨后泥沙连通性增大。暴雨后滑坡位点泥沙连通性减小,滑坡多发生在0°～10°和40°～50°的条件下,所占比例分别为29.11%和17.74%。[结论]极端暴雨事件诱发的滑坡影响了泥沙连通性,根据泥沙连通性空间变化可识别水土流失位点,能够用于评估典型水土保持工程措施对极端降雨的响应,研究结果可为流域综合治理及极端降雨事件发生后开展生态恢复提供支撑。     

基于小流域土壤侵蚀严重指数的县域土壤侵蚀制图研究

[目的] 开展水土流失调查，提取和制作必需的数据、图件及相关资料，实现水土流失调查对县域水土保持规划的全面支撑。[方法] 基于黑龙江省齐齐哈尔市拜泉县小流域划分，开展土壤侵蚀严重指数图、土壤侵蚀强度图和水土流失面积比例图的对比分析。[结果] 基于小流域土壤侵蚀严重指数的县域土壤侵蚀图具有明显的比较优势：①该图能够综合反映县域水土流失的面积、强度和分布，并定量、精准地落实到水蚀单元——小流域上；②基于该图，能够直接生成规划必需的水土流失重点防治区分布图、水土流失防治格局图和重点项目分布图；③基于该图，结合小流域土壤侵蚀强度图，可为小流域尺度上、治理模式层面的措施典型设计及其配置提供落实到地块的基础数据。[结论] 从开展水土流失调查，划定水土流失重点预防区和重点治理区、全面支撑水土保持规划的全流程角度分析，基于小流域土壤侵蚀严重指数的县域土壤侵蚀制图具有更好的比较优势。     

水土流失综合治理优先小流域识别的空间尺度效应

[目的]探讨水土流失综合治理优先小流域识别的空间尺度效应,为小流域水土流失综合治理规划与实施提供科学依据。[方法]以重庆市合川区为例,利用小流域水土流失面积比例,不同土地利用类型比例和流域平均坡度计算了综合指标,用以识别5种流域空间尺度[Ⅰ(流域面积范围50～300 km~2),Ⅱ(10～50 km~2),Ⅲ(1～10 km~2),Ⅳ(0.1～1 km~2)和Ⅴ级(0.01～0.1 km~2)]的水土流失综合治理优先小流域。[结果]流域空间尺度对优先小流域的识别有显著影响。基于Ⅳ和Ⅴ级流域确定的优先小流域在空间分布上与基于栅格土壤侵蚀强度图得到的区域水土流失面积空间分布更为吻合。[结论]综合考虑优先小流域的条数,基于Ⅳ级流域得到的优先小流域条数更少,更便于进行水土保持综合治理规划和管理,是识别优先小流域的最优流域尺度。     

牛栏江流域上游保护区“四型”小流域水土流失治理模式

[目的]分析牛栏江流域上游保护区水土流失治理模式,以期为流域水土流失治理提供新的思路。[方法]基于DEM数据在ArcGIS内进行子流域自动提取,结合遥感影像进行人工交互解译、修正以确定子流域;以划分的子流域为基本单元进行定性与定量赋分并计算综合得分,依据综合得分确定流域水土保持分区及其主导功能;根据确定的水土保持分区主导功能进行“四型”小流域治理模式配置。[结果]牛栏江流域上游保护区共划分9个子流域,确定4个水土保持分区;在各水土保持分区分别构建以生态安全型、生态景观型、生态经济型和生态清洁型为主的“四型”小流域治理模式。[结论]子流域可作为牛栏江流域上游保护区“四型”小流域水土流失治理模式配置的基本单元,水土保持主导功能可作为“四型”小流域模式配置的依据,提供因型施策、精准至区的水土流失科学治理模式。     

美林湾小流域水土保持生态景观的规划设计

[目的]针对当前水土流失综合治理目标单一的现象,探讨小流域水土保持生态景观规划设计的理念和方法,为小流域水土流失综合治理提供借鉴,以获得更高的生态、经济和社会效益。[方法]以江苏省丹阳市美林湾小流域水土保持生态景观规划设计为例,在现状调查分析的基础上,进行规划设计方法研究。[结果]提出小流域水土流失综合治理应将水土保持功能与生态景观、观光旅游相结合的理念,并界定了小流域水土保持生态景观的相关概念。[结论]小流域水土流失治理应统筹兼顾,综合考虑水土保持、生态景观和生态旅游等功能。     

三峡库区小流域模型侵蚀产沙空间分布试验研究

小流域是水土保持研究的基本单元,对其不同地貌部位泥沙来源及侵蚀过程的了解是预测和防治流域水土流失的重点。通过建立三峡库区小流域模型,实施降雨强度分别为60,90,120 mm/h的三场人工模拟降雨,并结合REE示踪技术,对小流域模型侵蚀产沙空间分布进行了定量研究。结果表明:三场降雨径流量及侵蚀量均随雨强增加,但径流量的增加幅度远大于侵蚀量。小流域内侵蚀量及相对贡献率空间分布规律一致,均是主沟沟道Ⅴ、Ⅵ区最大,靠近主沟的Ⅱ、Ⅳ及Ⅷ次之,位于小流域边缘的Ⅰ、Ⅲ及Ⅶ三区侵蚀量相对较小。总体来看,沟道系统的侵蚀贡献率均大于坡面系统,呈现沟道系统的泥沙贡献率逐渐减小,坡面系统泥沙贡献率则逐渐增大的趋势。本研究为REE示踪技术在三峡库区小流域的应用提供了技术参考,并为该地区水土保持的开展提供理论依据。     

2022年“7·13”暴雨下生产道路侵蚀强度调查--以宁夏回族自治区西吉县五十岔小流域为例

[目的] 探究小流域暴雨后生产道路侵蚀强度状况及侵蚀形成原因，为今后改善水土流失状况，完善水土保持工程建设及维护提供理论基础。[方法] 水利部水土保持监测中心于2022年7月25-29日组织开展了宁夏西吉县“7·13”暴雨水土保持综合调查。采用“断面法”对五十岔小流域生产道路进行环境及侵蚀状况调查并计算侵蚀强度，分析生产道路侵蚀强度状况及侵蚀形成原因。[结果] ①五十岔小流域内生产道路受到降雨、道路自身特性和人类活动影响，各条道路呈现不同的侵蚀状况，小流域下游、顺径流方向且植被盖度较低的道路易受严重侵蚀。②对小流域的道路侵蚀模数进行了分析计算，“断面法”计算值为1 054.49 t/km²，三维影像测量值为1 277.91 t/km²，调查断面损毁率为53.39%。 [结论] 实施水土保持措施是必要且有效的，良好的水土保持措施和较高的植被覆盖率能够有效防止生产道路水土流失现象的发生。     

紫色土区小流域侵蚀产沙对水土保持措施的响应

探讨降雨量与水土保持措施对流域水沙关系的影响,对流域水土流失预报和水土保持效益评价具有十分重要的科学意义,但在紫色土区这方面的研究还相当薄弱。以鹤鸣观小流域Ⅱ号支沟实测降雨径流泥沙数据为基础,分析了水土保持措施对流域径流、泥沙及水沙关系的影响。结果表明:流域治理后期,降雨产流量变化率、降雨产沙量变化率均减小,随着降雨的增多,水土保持措施对径流、产沙的影响效应增强;暴雨强度愈小,降雨量愈少,水土保持径流拦蓄作用愈显著;但降雨量愈大,泥沙拦蓄作用愈显著;流域减水量一般在30%~70%,而减沙量都高于90%,减沙量明显高于减水量;由于水土保持综合治理的作用,1989年后的多年平均径流量较1989年前减少33.11%,多年平均产沙量减少90.50%。     

小流域土壤侵蚀动态过程模拟模型

建立流域土壤水蚀预报模型将为小流域综合治理、土地利用规划等宏观决策提供依据,为小流域水土保持效果有效评价提供参考。通过对小流域侵蚀动态过程的分析,在水流连续方程、动量守恒方程及泥沙质量守恒方程基础上,对坡面－沟道及各沟道间土壤侵蚀时空关系进行合理耦合,建立了流域系统土壤侵蚀动态模拟过程模型;采用有限元方法对土壤侵蚀模拟模型进行数值离散,建立了小流域系统数值离散模型;在确定流域时空离散方法基础上,采用VC++语言编制流域水蚀模拟程序;在室内人工模拟降雨条件下,对模型小流域50 mm/h降雨强度,5 min降雨历时情况下土壤侵蚀情况进行模拟,在得到流域内典型点处径流流量、径流含沙量及各沟道流速动态过程的同时,将流域内各沟道出口处模拟结果与测量结果比较,径流流量、径流含沙量、流速模拟精度均高于80%。研究结果表明小流域土壤侵蚀模拟模型的建立是可靠的,模型的数值离散方法及编制的计算程序是完全可行的。这一模型的建立将为小流域土壤侵蚀动态过程的模拟预报及实现由小流域向中大流域的侵蚀动态模拟预报提供一定的理论基础。     

张家冲小流域的水土流失及防治对策

在介绍三峡库区张家冲小流域水土流失现状及危害的基础上,从降雨、土地利用类型、人为因素等方面对研究区水土流失的影响因素进行了分析,研究表明:降雨是影响区内水土流失的主要因素之一,流域降雨量与水土流失量基本呈正相关关系;不同水土保持措施和土地利用方式的组合能够有效地防治水土流失;不合理的人为活动使区内水土流失更为恶化。针对水土流失的影响因素,提出了在研究区推广"坡篱种粮"和"坡篱种茶",大力发展生态经济,重点治理疏林地和残林地以及建设高标准梯田、排水沟、蓄水池等综合防治水土流失的对策。     

东北低山丘陵区小流域水土流失防治措施的布设及效益评估——以黑龙江省宁安市和盛小流域为例

[目的]利用空间技术解析黑龙江省宁安市和盛小流域水土保持措施的布设,为低山丘陵区小流域水土流失综合治理提供技术支撑。[方法]在实地调查和现场踏查基础上,利用ArcGIS 9.3的空间分析功能,结合土地利用图和谷歌遥感影像分析小流域土地利用随地形的空间分布数量信息,并对水土流失治理效益进行评估。[结果]根据分析结果确定该流域防治措施主要包括地埂植物带、保土耕作、侵蚀沟防护林、谷坊、生态修复、五孔涵过水路面桥和涵洞等,治理效益显著。[结论]和盛小流域水土流失综合治理项目经济内部收益率大于社会折现率,经济净现值大于0,效益费用比大于1,工程采用的水土保持技术和方法符合国家和部门相关标准和技术规范,切合当地实际,可为同类地区水土流失治理借鉴。     

内蒙古十大孔兑西柳沟流域土壤侵蚀及水土保持措施调查

[目的]内蒙古十大孔兑地区属黄河中上游多沙粗沙区和生态脆弱区,对该区典型流域西柳沟的土壤侵蚀进行实地调查,分析流域土壤侵蚀特征及成因,为该区水土流失防治提供科学依据。[方法]于2022年9月19—26日和2023年6月21—26日沿X640解柴线(解家营—柴沟堡)和G109京拉线(北京—拉萨)2条公路分别布设15个调查点和14个集水区,对调查点及集水区植被、土壤、土壤侵蚀特征和水土保持措施等进行调查。[结果]流域内草地片蚀较为严重,耕地侵蚀不严重,沟谷内裸地风蚀较为严重。上游黄土高原丘陵区沟蚀严重,且溯源侵蚀、下切侵蚀及沟岸扩张未停止,伴随较为严重的重力侵蚀。中游风沙区以风水复合侵蚀为主,大幅增加了流域的产沙总量。流域内道路建设及边坡开挖等人为扰动进一步加剧了侵蚀风险。径流泥沙含量测定结果验证了流域泥沙的主要来源为上游地区。流域内水土保持措施以植被措施及工程措施为主,虽已起到一定水土保持作用,但由于形式单一而未能发挥理想效果。[结论]西柳沟短历时高强度的降雨特点叠加下层砒砂岩土壤条件共同加剧了该区土壤侵蚀,经济发展压力下的人类活动扰动加剧了生态风险,当地政府亟需持续增加水土保持投入,提...     

西南紫色土区水土流失综合治理技术体系

[目的]系统梳理西南紫色土区已实施的水土保持技术,为区域水土保持实践工作提供借鉴。[方法]通过文献查阅,从不同层面开展综述和分析。[结果]针对紫色土区自然概况和水土流失现状,阐述了区域水土流失治理思路,总结了采用的主要水土保持措施,简要综述了各项水土措施的适宜条件及技术构成,同时分析了当前存在的主要问题并提出了相应的建议。[结论]西南紫色土区水土流失治理方向重点是坡耕地整治和坡面水系配套为主的小流域综合治理,沟坡兼治,并在实践中形成了丰富多样的单项工程、植物和农业技术措施。但实际应用中存在缺乏针对西南紫色土区的相关技术规范和标准,欠缺水土保持措施优化配置和适宜性评价等问题。今后应加强技术标准编制、水土流失防治效益评估、分区治理技术优化配置等方面的工作。     

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。     

北京市门头沟地区不同水土保持措施的减水减沙效益

[目的]评价北京市门头沟区水土保持措施的减水减沙效益,为区域水土保持措施的环境效益评估和土壤侵蚀预报参数选择提供依据。[方法]根据2005—2009年北京市门头沟区龙凤岭水土保持科技示范园内8个径流小区的产流产沙数据,对不同水保措施的蓄水减沙效益进行分析。[结果]坡长不同的径流小区年径流深和土壤侵蚀模数差异显著;梯田和树盘都具有很好的水土保持效益,其减水效益分别达到77.6%和81.0%,减沙效益分别达到84.3%和77.4%;梯田和树盘的影响因子分别为0.17和0.23,玉米、大豆和京白梨的影响因子分别为0.97,0.35和0.85。[结论]研究区内工程措施较植物措施具有更好的水土保持效益,且两者相结合的水土保持效益最佳。     

南方红壤区水土流失综合治理模式研究——以江西省为例

[目的]总结分析几十年来南方红壤区水土流失综合治理模式研究和实践,为水土保持实践中合理应用相适宜的模式提供参考。[方法]通过文献查阅和已有试验成果总结,以江西省为例,根据区域存在的水土流失问题,综合水土流失治理技术、治理工程实践和水土保持政策等三个方面,提出相应的治理模式。[结果]对于南方红壤区难于治理和危害较大的侵蚀地类,系统总结了坡耕地"一控二保"治理模式、坡地果园"一高双低"治理模式、崩岗"三型"治理模式、林下水土流失"两类"治理模式、强烈侵蚀"两荒"地治理模式等5套可行的技术模式,小流域综合治理和生态清洁小流域治理等2类工程实践模式,以及农户帮扶模式、大户治理模式、以奖代补模式、精品园区模式等4项政策引导模式。[结论]结合江西省长期以来效果良好的水土流失治理经验和做法,提出了新时代水土流失综合治理模式与内涵。治理模式的提出可为山水林田湖草系统治理提供参考。     

水土保持生态效应评价专家系统研发

水土保持生态效应评价已成为当前水土保持研究的热点.水土保持生态效应评价的目的是通过对水土保持各类单项或综合治理措施生态效应的评价,为政府部门决策提供依据.目前,亟需研发专门的水土保持生态效应评价专家系统对这一领域积累的大量的专家知识进行快速、智能评价.本文在收集整理大量领域专家知识的基础上,采用产生式规则构建了水土保持生态效应评价知识库,并利用可视化开发程序语言VC++将专家系统技术与地理信息系统技术相互集成,研制开发了一个界面友好、操作简单的水土保持生态效应评价专家系统,旨在为水土保持生态效应评价提供高效、智能的决策工具.     

广东省小流域综合治理效益的定量评价——以清远市瑶安小流域为例

[目的]以广东省清远市瑶安小流域为例,对广东省小流域综合治理的效益进行定量评价,为该省小流域综合治理和效益评价工作提供借鉴和依据。[方法]根据广东省小流域的灾害特点和治理目标及瑶安小流域的实际情况,利用层次分析法确立防洪减灾效益、水保生态效益、经济效益和社会效益等4个效益类型,选择21个具有代表性的评价指标。数据标准化后利用模糊数学综合评判法构建小流域综合治理效益评价模型。[结果](1)构建的评价指标体系和评价方法能较为全面地反映小流域治理的综合效益,适合广东省使用。(2)2007—2013年瑶安小流域的综合效益和4个单项效益均有不同程度的提高,其中防灾效益和经济效益显著提高。[结论]提出的效益评价指标体系和方法在广东省是实用可行的。综合治理后瑶安小流域防灾减灾能力得到显著提高,水土流失状况得到改善。     

孤山川流域已有水土保持措施蓄水减沙效益计算成果分析

针对已有水土保持措施蓄水减沙效益计算成果存在同一流域同一时段差异较大的问题,以孤山川流域为例,介绍了已有水土保持措施蓄水减沙效益计算成果,在分析比较的基础上,认为其结果差异较大的原因是所采用的水土保持措施量和蓄水减沙指标不同引起的。为了解决差异,提高计算精度,今后要加强对基本资料、基本规律的研究,特别要加强对径流小区、小流域水土流失规律和水土保持效益的研究等。