2022年黄土高原典型暴雨侵蚀及洪水灾害调查分析

[目的] 开展黄土高原不同地区典型暴雨事件土壤侵蚀现状调查，分析暴雨条件下流域土壤侵蚀特点及下游洪水淹没灾害程度，以期为该区暴雨侵蚀灾害的预防和治理提供参考。 [方法] 以2022年7月到9月黄土高原不同地区发生的4场典型大暴雨为背景，通过野外实地调查，并基于无人机航摄获取暴雨过后小流域的高清影像，对不同地区暴雨条件下小流域内不同土地利用类型的侵蚀特征和洪水淹没灾害进行了分析。 [结果] 在大暴雨情况下，坡耕地易发生侵蚀，且主要以细沟侵蚀为主，侵蚀模数为22 588～46 244 t/(km²·a)；草地无明显沟蚀现象。重力侵蚀在流域中所占比例较大，易发生在道路和沟道两侧。生产道路增大了流域水文连通性，导致道路侵蚀和损毁严重。有排水设施的道路侵蚀明显小于未设置排水设施的道路。梯田田坎易发生崩塌损毁，损毁长、宽、深分别为10～30 m，0.35～2.3 m和0.1～1.9 m，新修梯田侵蚀损毁显著大于老梯田，当年雨季前修的梯田侵蚀损毁也显著大于上年雨季后修的梯田。流域内各淤地坝拦沙作用明显，但在暴雨情况下仍存在较多的损毁和漫坝现象，且大部分淤地坝淤积已达到库容上限。不合理的占用河道、工程建设、小流域蓄排措施缺乏，部分水保设施管护不到位均会加剧流域侵蚀及洪水灾害。 [结论] 在一般暴雨条件下，小流域内现有的水保措施能较好地抵御暴雨侵蚀，但在大暴雨乃至特大暴雨条件下，流域内侵蚀灾害依然严重，且容易对下游造成严重的淤积和洪涝灾害，优化设计并布局流域内整体的“蓄排协调”设施是当前黄土高原地区水土保持工作高质量发展亟需解决的问题。     

“7·26”暴雨调查对黄土高原水土保持工作的启示

2017年陕西省绥德、子洲等地发生了“7·26”特大暴雨,此次暴雨集中于黄河多沙粗沙区尤其是粗泥沙集中来源区,是黄土高原地区近年来发生的一次较大规模的暴雨和水土流失事件。选择暴雨引发灾情比较严重的位于黄土丘陵沟壑区第一副区的清水沟、王茂沟、裴家峁沟、韭园沟、小河沟、岔巴沟等小流域,通过对其在“7·26”暴雨后的洪水流量、土壤侵蚀、治理措施等进行对比,分析黄土高原地区的水土流失治理现状和措施,根据调查结果建议:开展坡耕地、坡地经济林治理;加大老旧梯田改造和田间道路整治;从流域角度开展淤地坝坝系工程建设;开展黄土高原适宜树草种及其植被演替研究;加强封禁治理,强化水土保持自然修复;增加治理投资,科学管护水土保持设施;开展治理模式和新技术研究。     

台风“利奇马”暴雨引发的土壤侵蚀调查研究——以山东省临朐县为例

[目的]实地调查极端降雨事件下的土壤侵蚀特征,探寻水土流失治理中存在的问题,为人类应对极端天气灾害提供科学依据。[方法]以受2019年8月9号台风"利奇马"暴雨影响较大的山东省临朐县为调查区域,采用资料分析与野外调查相结合的方法,分析曾家沟、耿家沟典型小流域的坡面侵蚀、道路侵蚀及弥河上游各级河道的冲淤情况。[结果]"利奇马"台风过境期间,暴雨中心的雨量站降雨量达到50 a一遇标准;林草地、撂荒地基本无细沟侵蚀发生,坡耕地细沟侵蚀模数为4 560～19 500 t/km~2,梯田田面上细沟集中于承接上方汇水的位置;受植被保护或石坎梯田的田坎完好,而其他类型田坎滑塌严重。调查样地滑塌侵蚀模数301～36 321 t/km~2,田坎滑塌最为严重;河岸尤其是弯顶处冲刷严重,河道回流区、两河交汇处、拦河坝以及桥梁上游等淤积量较大。[结论]小流域的水土保持措施可减少暴雨造成的土壤侵蚀量。建议针对不同部位和利用类型的土地设计修建适宜的蓄排水和保土措施,并加强对农民的水土保持型农艺培训,提升极端暴雨下的水土流失防灾减灾能力。     

黄土高原暴雨产沙路径及防控——基于无定河流域2017-07-26暴雨认识

黄土高原大规模生态建设显著降低黄河输沙量,但暴雨条件下,黄河典型支流输沙量仍然维持在高位。2017年7月26日无定河普降暴雨,白家川站洪峰流量达4 480 m~3/s,最大含沙量达837 kg/m~3,为1975年建站以来最大洪水。暴雨后,笔者对典型小流域侵蚀输沙特征进行调查,暴雨情况下,小流域土壤侵蚀模数仍然很高,但是由于坝系拦蓄,流域泥沙输移比显著降低。暴雨条件下,黄土高原丘陵沟壑区产沙路径为梯田下部田坎寅坡耕地寅土质道路寅沟壁寅淤地坝垮坝寅沟道及河道堆土。针对产沙路径,笔者提出新形势下黄土高原土壤侵蚀5条防治对策:1)完善小流域寅一级支流寅黄河干流三级输沙通道,保障排沙畅通;2)持续推进退耕还林(草)和坡改梯工程,加强坡耕地治理;3)加强农村道路建设和坡面径流调控能力建设,防治道路和沟壁侵蚀;4)加强梯田管护;5)加强生产建设项目监管,管控建设项目弃土。     

特大暴雨条件下小流域沟道的泥沙连通性及其影响因素——以陕西省子洲县为例

[目的]研究特大暴雨条件下小流域沟道泥沙输移路径、泥沙连通程度及其影响因素,旨在探讨水库溃坝的原因,为沟道防洪措施的布设提供依据。[方法]以陕西省子洲县"7·26"暴雨条件下小流域沟道泥沙连通情况为例,选取面积相近、形状相异的清水沟和蛇家沟小流域,对沟道泥沙淤积情况进行现场调查,同时将沟道分为坝地沟段和自然沟段,选取流域面积与形状系数、沟道比降,以及淤地坝的类型与分布进行对比分析两个小流域沟道泥沙连通性的差异。[结果]在此次特大暴雨条件下,清水沟和蛇家沟的淤地坝大都呈现打开状态,由上游到下游清水沟泥沙连通性呈现较强的增长趋势,蛇家沟泥沙连通性则呈现先增长后减弱的趋势。整体上清水沟的泥沙连通性比蛇家沟的强,且清水沟流域的土壤侵蚀也较为严重。串联和混联坝系以及修建有卧管、竖井和排水渠的淤地坝防洪能力更强。[结论]流域面积、流域形状和沟道比降均影响着沟道泥沙的连通性,而淤地坝类型及分布是影响沟道泥沙连通性的主导因子。     

卢旺达共和国山地丘陵区土壤侵蚀调查报告

[目的]在卢旺达山地丘陵区开展土壤侵蚀调查,分析该区土壤侵蚀特征及成因,为尼罗河上游山地丘陵区土壤侵蚀预报和水土流失防治提供科学依据。[方法]在卢旺达布设4条调查路线并选择调查点,于2019年10月17—22日对调查点土壤侵蚀特征、成因及水土保持措施等进行了调查。[结果]卢旺达多山地且以农牧业为主,土壤侵蚀主要发生在坡耕地、损毁林地、建设用地等。坡耕地以片蚀和细沟侵蚀为主。损毁林地以片蚀和细沟侵蚀为主,部分出现沟蚀;当裸露地表形成草地或幼林后均较少发生土壤侵蚀。公路边坡、开挖边坡、土路路面及边坡等在降雨及径流的作用下产生沟蚀,部分路段偶有勤侵蚀发生。梯田是该国最主要的水土保持措施,具有较好的生态和经济效益。[结论]卢旺达土壤侵蚀主要以水力侵蚀为主,重力侵蚀次之。不合理的开垦坡地、毁林,加之多山的地形,导致侵蚀较为严重,威胁当地的生态安全及粮食安全。该区缺乏水土流失监测资料,需要重视水土保持基础理论研究,加强水土流失基础数据的监测和采集,同时需要加强其水土保持措施及土地管理工作,保障卢旺达农业的可持续绿色发展。     

极端暴雨下小流域洪峰对植被和梯田的响应——以山东临朐台风“利奇马”暴雨为例

全球气候变化背景下,极端暴雨事件出现频率增加,研究小流域洪峰形成机理对暴雨洪水预测与防灾减灾具有重要意义。基于2019年9号台风"利奇马"在山东省潍坊市临朐县造成的特大暴雨事件,选取暴雨中心附近的17个小流域,综合应用野外调查、遥感解译等方法,研究了小流域洪峰强度和敏感性对植被和梯田的响应特征。结果表明:该暴雨事件中,小流域洪峰流量为2.36～56.50 m~3/s,洪峰模数为8.00～48.89 m~3/(s·km~2),洪水指数介于3.61～4.55。在相似降雨条件下,洪峰模数、洪水指数与坡耕地比例呈显著的正相关关系(p0.05),洪峰模数与林草地和梯田比例呈显著的负相关关系(p0.05),洪水指数与林草地和梯田比例呈一定的负相关关系。植被和梯田对洪峰影响的有效性随着次降雨量的增大,呈现先增加后降低的非线性特征;在极端暴雨条件下,调查流域对洪水的敏感性属于"Average"水平;增加林草地、梯田等土地类型的面积可提高小流域对极端暴雨的应对能力。     

小流域淤地坝建设的水土保持效益浅析

通过黄土高原地区坝系示范工程水土保持观测,分析了小流域淤地坝及坡面水土保持措施的动态变化、拦沙蓄水效益和淤地坝的增产效益。结果表明:由于降雨时空分布不均和沟道条件差异,5 a间淤地坝拦沙量差异显著,呈现出先大幅度减小,后小幅度增加的趋势;与梯田和坡耕地比较,淤地坝的平均增产效益分别达到36.4%（梯田）和78.9%（坡耕地）。提出了坝系观测中应注意的几个问题,对促进完善小流域淤地坝建设和效益评价具有重要意义。     

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。     

西藏中东部地区土壤侵蚀野外调查报告

[目的]西藏自治区地处中国西南边陲,属高寒环境,土壤侵蚀复杂多样。通过实地调查,旨在系统了解西藏中东部人口稠密区土壤侵蚀特征,为该区今后水土流失治理提供依据。[方法]调查组于2018年8月12—28日赴西藏自治区,沿林芝、工布江达、拉萨、曲水、日喀则一带选取11个典型集水区,对集水区内林地、草地、耕地、梯田等土壤侵蚀特征进行了调查和分析。[结果]西藏东南部林地内有小切沟出现;耕地田埂及田面部分塌陷损毁严重,并出现溯源侵蚀的特征。道路边坡侵蚀严重,并有跌坎、土体塌落、溯源等现象发生。西藏中部河谷地带洪积扇(台)、阶地等沟蚀剧烈,沟道切割纵深,严重影响当地农牧业生产。宽谷地带呈现风水复合及交错的侵蚀特征,覆沙坡面的片状侵蚀发育明显。[结论]西藏自治区土壤侵蚀过程复杂多样,而伴随该区气候环境暖湿化的发展,水土流失有进一步加剧的危险,需要在该区加强土壤侵蚀过程与机理的研究,同时也迫切需要加强该区的水土保持工作。在生态环境脆弱的西藏地区,更应该加强环境保护意识,加大水土保持治理力度,切实践行"绿水青山就是金山银山"的生态理念和绿色发展道路。     

Unpaved road erosion after heavy storms in mountain areas of northern China

More frequent extreme rainfall events associated with global climate change cause greater challenges for soil conservation. Severe erosion occurs on many unpaved roads since these structures create important water flow paths during heavy storms. The present research aimed to investigate the intensity and influencing factors of unpaved road erosion under varied land use and management conditions (sloping cropland, terraced cropland, forest & grass). The erosion occurred in the watersheds contributing runoff water to roads after the greatest rainfall event recorded in the mountain area of northern China caused by Typhon Lekima. The research was conducted in an agricultural-forest-dominated watershed based on field investigation and UAV-based image analysis. A road erosion level classification standard was given according to the occurrence of rills, ephemeral gullies, and gullies. Significant erosion happened on 67% of the unpaved roads; 42% of them suffered moderate to severe erosion in which ephemeral gullies or gullies developed. The average erosion amount from these roads was 2280.75 t ha^-1 and was significantly influenced by the watershed land use type and management. The dominant factor governing unpaved road erosion associated with terraced cropland was vegetation coverage on roads. Drainage area was the most important factor for road erosion in sloping cropland and forest & grass land, and road gradient was also a critical factor. Terraces, and forest & grass in drainage areas significantly reduced unpaved road erosion by 85% and, 47%, respectively, compared to sloping cropland. More integrated measures should be used to prevent unpaved road erosion. The results of this research can be applied to road protection against erosion in heavy storms.     

暴雨条件下黄土高原长陡坡耕地细沟侵蚀特征

细沟侵蚀是黄土高原坡耕地侵蚀的重要形式,已有的坡耕地细沟研究成果主要集中于裸土细沟侵蚀特征及其发生机制的小区或水槽试验,极端暴雨条件下细沟侵蚀观测很少,对于田间细沟侵蚀的预报仍然缺少实用的方法。该研究旨在基于实地测量数据,分析极端暴雨条件下黄土高原长陡坡耕地细沟侵蚀特征。2017年无定河流域"7.26"暴雨后,在暴雨中心附近选择15个样地进行细沟侵蚀测量,结合Google影像和无人机航拍影像,调查分析不同类型坡耕地细沟侵蚀特征。研究结果表明:1)暴雨条件下坡耕地是坡面细沟侵蚀的主要地类。长陡坡裸露坡耕地侵蚀模数为22 478 t/km~2,坡长20 m时,约为种植作物的平作坡耕地的1.5倍,且坡长越长,差异越大。等高垄作能够有效减少细沟侵蚀。撂荒坡耕地细沟侵蚀模数仅为裸露坡耕地的12%,草地未发现细沟侵蚀。2)幂函数可以很好地拟合细沟侵蚀模数与坡长的关系,裸露坡耕地坡长指数为0.831。暴雨强度越大,坡长指数也越大。3)上坡来水在坡耕地上造成了严重的细沟侵蚀,与地块上承接的降水相比,上坡来水对细沟侵蚀的影响更大。坡面浅沟汇水明显减小细沟侵蚀强度,浅沟发育程度越高,细沟侵蚀强度就越小。该研究可为估算黄土高原丘陵区不同类型坡耕地的细沟侵蚀提供重要参考。     

黑土区垄作方式对坡耕地土壤侵蚀的调控效果

[目的]分析黑土区不同垄作方式对坡耕地土壤侵蚀的调控效果,为该区土壤侵蚀防治提供科学指导。[方法]在5°和10°坡耕地开展人工模拟降雨试验,降雨强度为50,100 mm/h,垄作方式包括：横坡垄作、垄向区田、顺垄+底部横垄和横垄+排水沟,对照处理为传统顺坡垄作。[结果]试验条件下,与顺坡垄作处理相比,横坡垄作、垄向区田、顺垄+底部横垄和横垄+排水沟处理均可有效调节径流、降低土壤侵蚀量,但不同垄作方式对径流和侵蚀的调控效果随着降雨强度和坡度的增加而减小。在5°坡耕地,横坡垄作方式对径流和侵蚀的调控效果最佳,产流率和土壤侵蚀速率分别稳定在15.0 mm/h和0.2 kg/(m~2·h)以下。在50,100 mm/h降雨强度下,与顺坡垄作处理相比,其径流量分别降低92.3%和83.9%,土壤侵蚀量分别降低96.8%和94.6%;而垄向区田方式对径流和侵蚀的调控效果略大于顺垄+底部横垄处理。在10°坡耕地,横坡垄作方式在降雨前期具有较好的蓄水保土作用,但在降雨后期垄体易损坏,造成土壤侵蚀量剧增;横垄+排水沟方式在降雨前期能够蓄水保土,在降雨后期能够较好地进行排水。[结论]在坡度平缓的坡耕地,应...     

宁波市水土保持区划研究

宁波市的水土保持区划工作始于2000年.当时主要依据宁波市地形地貌特点的水土保持区划,已不能适应新时期水土保持工作的需求.为科学指导宁波市今后的水土保持工作,在全国水土保持三级区划的基础上,结合宁波市的自然条件、水土流失发生发展趋势和社会经济发展对水土保持的需求,有必要重新进行水土保持分区.作者采用叠图分析法,将全市划分为北部农田防护水质维护区、中部人居环境水质维护区、东南土壤保持水质维护区和西部水源涵养生态维护区等4个不同的水土保持分区.北部农田防护水质维护区,重点加强耕地、园地和林地等具有重要生态功能土地的保护,改善平原河网水质;中部人居环境水质维护区,重点加强城市开发建设中土石弃渣和泥浆处置的管理,构建生态走廊,改善人居环境和河湖水质;东南土壤保持水质维护区,重点改造治理低质林地,完善沿海防护林建设,对经济林园地实施保土耕作措施,提高土地利用综合效益;西部水源涵养生态维护区,重点采取封山育林措施,充分发挥植被拦截泥沙、调蓄径流、涵养水源和治理面源污染的能力.通过合理的区划,以期科学指导宁波市今后的水土保持工作.     

民勤绿洲区撂荒农耕地抗风蚀效果

通过风洞试验,在5个风速下对民勤绿洲区5种不同撂荒年限农耕地的土壤风蚀速率、0—20cm风沙流结构进行了模拟观测研究。结果表明:农耕地撂荒20年后土壤风蚀速率明显增加,撂荒30,40年土壤风蚀速率是其他处理的2.40～4.97倍。不同撂荒年限土壤风蚀速率均随风速的增大呈指数函数递增,但在撂荒30,40年条件下递增较快。风速为14m/s是民勤绿洲农田土壤风蚀加剧的转折点,当风速>14m/s时,农耕地撂荒20年后的土壤风蚀速率明显高于撂荒20年内。0—20cm内,农耕地撂荒20年内和撂荒20年后输沙率与高度分别呈负线性和负指数关系,农耕地撂荒20年内0—4cm输沙量和输沙量百分比(Q0—4/Q0—20)均低于撂荒30,40年。随着撂荒年限的延长,农田表层不可蚀性颗粒(粒径≥1mm的团聚体及粗砂砾)的含量明显降低,且土壤风蚀速率随不可蚀性颗粒含量的增加呈非线性降低趋势。因此,增强民勤荒漠绿洲区撂荒农耕地抗风蚀能力需适当减少撂荒年限。     

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。     

黄土丘陵沟壑区退耕地植物群落优势种对显著影响因子的响应

根据在黄土高原丘陵沟壑区具有代表性的安塞县退耕地植被样方的调查资料,利用TWINSPAN对退耕地植物群落的类型及其优势种进行了确定,即退耕地植物群落主要有猪毛蒿(Artemisia scoparia)为优势种的群落、达乌里胡枝子(Lespedeza davurica)和长芒草(Stipa bungeana)为优势种的群落、铁杆蒿(Artemisia gmelinii)为优势种的群落和白羊草(Bothriochloa ischaemum)为优势种的群落。典范对应分析(Canonical Correspondence Analysis)得出:显著影响黄土高原丘陵沟壑区退耕地物种变化的主要因子为退耕年限、全磷、速效磷和土壤水分。结合物种生活型特征,认为白羊草和达乌里胡枝子在黄土高原丘陵沟壑区具有较强的适应性,可作为退耕地的适宜引种物种,以调控和加速植物群落演替,控制土壤侵蚀。