定西市黄土丘陵沟壑区第Ⅴ副区侵蚀沟道分级分类研究

采用Strahler提出的地貌几何定量数学模型分级方法和基于沟道开析度、割裂度、主支沟系数的侵蚀沟道分类方法,对位于黄土丘陵沟壑区第Ⅴ副区的甘肃省定西市安定区安家沟流域和高泉沟流域具有典型性的15条侵蚀沟道进行分级分类研究。结果表明:主支沟状况和割裂状况能大致反映沟道的侵蚀特征,强度割裂型和主沟型沟道、中度割裂型和半主沟型沟道有一定相关性。提出了强度割裂型和主沟型沟道、中度割裂型和半主沟型沟道、弱度割裂型和半主沟型沟道的治理对策。     

黄土残塬区侵蚀沟道分类研究

黄土残塬区的沟道由于地质地貌基础及土壤侵蚀强度的不同而具有不同的形态特征。按沟道开析状况可将沟道划分为开析型、半开析型和深切型 ,按地面割裂程度可划分为强度割裂型、中度割裂型和弱度割裂型 ,按主支沟状况可划分为主沟型、半主沟型和支沟型。沟头从发生学角度可划分为原生侵蚀沟头和次生侵蚀沟头两类 ,从目前的发育程度和活跃状况可划分为顶极型、遏止型和前进型沟头。对不同类型的沟道和沟头提出了积极的防治建议。     

黄土丘陵沟壑区淤地坝建设效益与存在问题

韭园沟流域是黄土丘陵沟壑区第一副区具有代表性的一条小流域,1953年被确定为水土保持试验、示范基地,并开展了以沟道淤地坝建设为主要措施的小流域综合治理。50a来取得了显著的拦泥淤地增产效益、生态效益和社会效益,为黄土高原丘陵沟壑区淤地坝建设起到了典型引路作用。分析了淤地坝建设运行过程中存在的一些突出问题,可为今后大规模的沟道淤地坝系建设提供科学依据和实践经验。     

城西川小流域坡面治理措施与坝系工程拦沙效果分析

在黄土丘陵沟壑区第五副区选择甘肃省环县城西川小流域,采用实地测量、全面调查和在沟道内布设拦沙输沙监测点的方法,对该流域坡面治理措施和坝系工程的拦沙效果进行了连续5年的监测。对监测成果进行了分析,结果表明坡面治理措施和坝系工程均能有效拦截小流域产沙,坝系工程的拦沙量大于坡面治理措施的拦沙量,这主要是由于坝系工程能抬高侵蚀基准面、稳定沟坡,控制沟床下切和沟岸扩张,能快速有效地拦蓄径流泥沙,控制水土流失。监测成果可为开展黄土高原小流域综合治理效益评价等提供参考。     

黄土丘陵沟壑区小流域侵蚀产沙的地貌分带研究

根据黄土丘陵沟壑区的侵蚀产沙规律,将晋西羊道沟小流域划分为坡面、沟坡和沟道3个大的地貌单元;并在坡面、沟坡和沟道不同的地貌部位建立了相应的侵蚀产沙关系式;在GIS空间分析的基础上,计算出流域的汇流网络,并引入到地貌分带研究中,计算结果反映了小流域不同地貌单元的侵蚀产沙规律,揭示了水沙汇流在小流域产沙中的重要意义.     

黄土丘陵沟壑区小流域侵旬产沙的地貌分带研究

根据黄土丘陵沟壑区的侵蚀产沙规律,将晋西羊道沟小流域划分为坡面、沟坡和沟道3个大的地貌单元;并在坡面、沟坡和沟道不同的地貌部位建立了相应的侵蚀产沙关系式;在CIS空间分析的基础上,计算出流的汇流网络,并引入到地貌分带研究中,计算结果反映了小流域不同地貌单元的侵蚀产沙规律,揭示了水沙汇流的小流域产沙中的重要意义。     

基于黄土丘陵沟壑区第Ⅰ副区淤地坝淤积调查的土壤侵蚀模数计算

[目的]探索适合黄土丘陵沟壑区不同沟道土壤侵蚀模数计算的新方法,为区域水土流失防治和水保规划提供数据支持。[方法]以黄土丘陵沟壑区不同沟道74个不同坝型的淤地坝为基础,将其看作小流域的沉沙池,同时结合实地调查测量与分析计算,利用淤地坝赋存的泥沙信息获得不同级别沟道的土壤侵蚀量。[结果](1)在地形复杂的黄土丘陵沟壑区,土壤侵蚀模数与不同沟道对应的淤地坝控制面积具有一定的负相关关系;(2)土壤侵蚀模数调查值较设计值显著降低,造成淤地坝空坝率上升,使淤地坝长期保持负效应。[结论]利用闷葫芦坝淤积量推算坝体控制面积土壤侵蚀量,方法简单合理。同时小流域坝系可采用多种方法综合分析,相互印证,可较准确地确定小流域土壤侵蚀模数。     

地貌几何数学模型在黄土高原沟道分级和坝系规划中的应用

 针对我国在沟道分级中存在的问题,为了从沟道级别上既能反应侵蚀规律,又能进行同级之间类比,便于坝系布局,采用美国A.N.Strahler提出的地貌几何定量数学模型分级方法,该方法强调在一个流域内,最小的不分支的水道属一级水道,2个一级水道汇合后组成的新水道,称为二级水道,以此类推。在1/108地形图上进行分级。通过在黄土丘陵沟壑区3条典型小流域坝系现状分析和坝系规划中的应用,取得了预期的效果。按沟级分别布设不同规模的工程,便于坝系布局走向科学化、规范化,同时使地貌研究朝着定量化的方向发展。采用美国地貌几何定量数学模型进行沟道分级,研究水土流失规律、进行地貌几何定量分析和坝系规划,具有普遍的理论意义和实用价值。     

黄土高原不同侵蚀类型区侵蚀产沙强度变化及其治理目标

为了确定黄土高原不同侵蚀类型区的治理目标,采取"水文—地貌法",利用98个水文站控制区和234个侵蚀产沙单元,在分析其不同治理阶段土壤侵蚀产沙变化特征与减沙幅度,不同侵蚀强度面积的变化及其空间分布的基础上,提出了未来20a黄土高原主要流失区的区域治理目标:土壤流失量控制在3.60×108 t左右,土壤侵蚀模数1 300 t/(km2.a)左右。其中,黄土峁状丘陵沟壑区为3 000t/(km2.a),黄土梁状丘陵沟壑区为2 000t/(km2.a),干旱黄土丘陵沟壑区为2 000t/(km2.a),黄土平岗丘陵沟壑区为1 000t/(km2.a),风沙黄土丘陵沟壑区为1 000t/(km2.a),黄土山麓丘陵沟壑区为1 000t/(km2.a),森林黄土丘陵沟壑区为300t/(km2.a),黄土高塬沟壑区为1 500t/(km2.a),黄土残塬沟壑区为3 000t/(km2.a),黄土阶地区为500t/(km2.a),风沙草原区为500t/(km2.a),高原土石山区为100t/(km2.a)。未来20a黄土高原的治理重点区域为黄土峁状丘陵沟壑区(2.20×104 km2)、干旱黄土丘陵沟壑区(1.50×104 km2)、黄土高塬沟壑区(8 600km2)、黄土梁状丘陵沟壑区(4 600km2)。     

梁家河国家水土保持科技示范园

<正>梁家河水土保持科技示范园地处陕西省延川县文安驿镇梁家河小流域,总面积27km~2,属典型的黄土丘陵沟壑区。园区包括沟道治理工程体系示范区、坡面综合治理体系示范区、村庄清洁美化示范区、生态休闲旅游示范区、宣传教育示范区、苹果产业开     

Ephemeral gully recognition and accuracy evaluation using deep learning in the hilly and gully region of the Loess Plateau in China

Ephemeral gullies are widely distributed in the hilly and gully region of the Loess Plateau and play a unique role in the slope gully erosion system. Rapid and accurate identification of ephemeral gullies impacts the distribution law and development trend of soil erosion on the Loess Plateau. Deep learning algorithms can quickly and accurately process large data samples that recognize ephemeral gullies from remote sensing images. Here, we investigated ephemeral gullies in the Zhoutungou watershed in the hilly and gully region of the Loess Plateau in China using satellite and unmanned aerial vehicle images and combined a deep learning image semantic segmentation model to realize automatic recognition and feature extraction. Using Accuracy, Precision, Recall, F1value, and AUC, we compared the ephemeral gully recognition results and accuracy evaluation of U-Net, R2U-Net, and SegNet image semantic segmentation models. The SegNet model was ranked first, followed by the R2U-Net and U-Net models, for ephemeral gully recognition in the hilly and gully region of the Loess Plateau. The ephemeral gully length and width between predicted and measured values had RMSE values of 6.78 m and 0.50 m, respectively, indicating that the model has an excellent recognition effect. This study identified a fast and accurate method for ephemeral gully recognition in the hilly and gully region of the Loess Plateau based on remote sensing images to provide an academic reference and practical guidance for soil erosion monitoring and slope and gully management in the Loess Plateau region.     

半干旱黄土丘陵沟壑区沟道侵蚀特征研究

利用遥感、地理信息技术和数理统计方法,选择山西省吕梁市王家沟流域为典型区域,系统分析了半干旱黄土丘陵沟壑区沟道侵蚀特征。研究结果表明:在王家沟流域内共有沟道718条,其中冲沟109条,切沟286条,干沟302条及河沟21条。这4类沟道的发育特征和空间分布特征存在巨大差异;沟道侵蚀是王家沟流域内土壤侵蚀的主要形式,沟道侵蚀面积占总侵蚀面积的56.19%;流域内不同坡度范围内土壤侵蚀强度与沟道类型存在紧密联系。同时,人为因素也对黄土丘陵沟壑区的沟道侵蚀具有重要的影响。     

黄土高原典型小流域侵蚀沟形态和稳定性监测初探

[目的]在黄土高原地区选择6条典型小流域,开展侵蚀沟形状特征、发育程度、形态变化等监测,对侵蚀沟稳定性进行分析,初步构建侵蚀沟稳定性评价指标体系。[方法]在雨季前后2次对6条典型小流域主沟道代表性断面、支毛沟代表性断面、支毛沟的沟头进行亚米级精度测量。[结果]获得了6条典型小流域各等级侵蚀沟数量和各流域沟道主断面、支毛沟沟道断面、支毛沟沟头变化数据,并对其进行了分析。初步构建了侵蚀沟稳定性评价指标体系。[结论]影响沟道形态变化的因素基本总结为:降水因素、水保措施、植被覆盖因素、汇水面积、坡度、地表组成物质等。     

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。     

黄土丘陵沟壑区水土保持关键措施变化特征

[目的]揭示黄土高原地区不同水土保持措施各阶段特点,为水土流失治理的关键措施和主要策略提供理论依据。[方法]以黄土丘陵沟壑区1954—2015年不同水土保持措施数据为基础,分析了梯田、造林、种草、封禁、淤地坝等5项水土保持措施的变化。[结果]各项措施的应用面积均随着治理年限增加呈上升趋势,其中以造林措施增幅最快,面积最大。各项措施历年增量比重相对稳定,造林措施增量比重最大为58%,封禁治理措施的面积增量比重逐步上升,梯田面积增量比重逐年下降;淤地坝工程数量表现出先增加后降低的趋势。[结论]黄土丘陵沟壑区水土保持措施的时空变化格局与国家政策的指导性与地方治理需求有关,造林是该区域的最为主要的水土保持措施,封禁保护已成为黄土高原植被恢复的发展趋势。     

藉河示范区淤地坝建设的特点与建设途径

黄河水土保持生态工程藉河示范区地处黄土丘陵沟壑区第Ⅲ副区，地形破碎，沟壑纵横，沟道侵蚀明显，淤地坝建设是该地区沟道治理的一项重要水土保持工程措施。该区淤地坝建设形成了高坝小库容，防洪要求高，工程投资大，筑坝方式单一等区域特点。规划以单坝为主，技术指标适当放宽，合理布设骨干工程，适当提高防洪标准等技术途径，使淤地坝在促进当地社会经济发展方面发挥着重要作用。     

黄土高原切沟空间分布特征

在区域尺度研究切沟空间分布特征,对黄土高原切沟防治及黄河中游水土保持工作具有重要意义。研究以系统抽样的方法布设256个小流域抽样单元,基于Google Earth亚米级遥感影像,采用人工目视解译的方法,对黄土高原切沟空间分布特征展开研究,结果表明：(1) 92个抽样单元存在切沟,占抽样单元总数35.94%。黄土高原切沟密度均值为1.47 km/km²,以小切沟为主。切沟长度、宽度、距分水岭距离均值分别为43.53 m, 6.30 m, 71.19 m。(2)黄土高原切沟主要分布在400 mm等降雨量线附近,尤其是延安及其以西至固原一带,榆林及其以北至东胜一带,小切沟分布与切沟总体分布基本一致,大切沟分布相对分散,在天水—定西一带最为突出。(3)黄土高原切沟所在坡面目前土地利用类型主要为草地(48.51%)、耕地(29.76%)、林地(17.27%)。研究可为黄土高原侵蚀沟分区治理规划提供理论依据。     

沟壁侧面蒸发与黄土高原环境旱化关系初探

 为定量研究沟壁侧面蒸发对加速黄土高原环境旱化的作用,在侵蚀强烈的水蚀风蚀交错带选择典型冲沟,分别在沟岸地（邻近沟缘的沟间地部分）距冲沟沟缘20、100、200、300、400、500、600cm处布设中子管,研究沟岸地土壤水分的垂直分布及其动态变化。结果表明:土壤水分在距沟缘500cm范围内随距离增加而增加,证明了沟壁侧面蒸发作用的客观存在;对距沟缘不同距离0～300cm土层土壤储水量动态变化的研究表明:降雨发生时,不同距离各点的储水增量并无显著差异,但距沟缘20 cm处土壤水分损失最快,而500 cm土壤水分损失最慢,证明了沟壁侧面蒸发通过加速土壤水分蒸发加速黄土高原环境旱化的客观事实。沟岸地土壤储水量与距沟缘距离幂函数关系的确定为定量化研究沟壁侧面蒸发加速黄土高原环境旱化程度奠定了初步基础。     

黄土高原丘陵区不同植被恢复方式下土壤水分特征——以桥子沟流域为例

为研究黄土高原丘陵沟壑区不同植被恢复方式下的土壤水分特征,以天水典型对比小流域——桥子西沟(自然恢复的荒草地)和桥子东沟(人工恢复的刺槐林地)为例,基于2流域5-8月0～ 100 cm深度土壤质量含水量和氢氧同位素浓度,定量分析不同植被恢复方式下降水和坡向对土壤水分影响.结果表明:以刺槐林地为主的流域土壤含水量低于以荒草地为主的流域(16.72％)约3.70％,对降水量的响应较弱,各土层含水量变异系数较高.土壤水分存在临界变化深度,刺槐林地为主的流域在10 cm以下含水量趋于稳定,最大蒸发深度为55 cm,荒草地为主的流域在30 cm以下含水量开始增加,最大蒸发深度为30 cm.两流域含水量均遵循阴坡＞半阴坡＞半阳坡,δo18的分布不符合这一规律.以刺槐林地为主的流域含水量随坡向变化较小,而以荒草地为主的流域受坡向影响较大,坡向对土壤水分的影响受植被因子的制约.以自然恢复荒草地为主的恢复方式可以较好的增加土壤水库蓄水量,有利于流域生态的可持续发展.     

基于AnnAGNPS模型的黄土高原小流域土壤侵蚀定量评价

以位于黄土丘陵沟壑区的砖窑沟流域为试点，利用AnnAGNPS模型进行土壤侵蚀定量评价。采用流域8次径流事件监测数据进行模型检验，径流量和沉积物量的相对误差分别为10%和-10%，AnnAGNPS模型能够比较理想地模拟流域长期的径流量和沉积物量，并可应用于黄土丘陵沟壑区的径流流失和土壤侵蚀定量评价。采用2004年土地利用状况模拟分析了流域土壤侵蚀量及其空间分布，结果表明：该流域平均片蚀和细沟侵蚀强度为3508 t/(km²·a)，属中度侵蚀等级，黄土沟壑地的平均侵蚀强度最大，属极强度侵蚀等级；严重的沟道侵蚀显著增加了运移到流域出口的泥沙。