延河流域 1997—2006 年林草植被减洪减沙效应分析简

根据延河流域长系列水文资料,对1997-2006年林草植被减洪减沙效应进行重点分析.结果表明：1）与基准期的1956-1969年相比,延河流域1997-2006年汛期降水、径流、输沙量分别减少了15.1％、45.6％和67.2％.截至2006年底,延河流域（含未控区）水土保持措施保存面积37万1 751 hm2,其中林草措施保存面积30万7 412hm2,占82.7％;2）延河流域1997-2006年林草植被年均减少洪水量2 885万m 3,年均减沙量1 695万t,分别占水土保持措施年均减洪减沙总量的63.6％和58.2％,其中林地减洪减沙效应最为明显,其减洪减沙量分别是草地和封禁治理措施减洪减沙量之和的4.9和4.7倍;3）1997-2006年延河流域林草植被减洪减沙上升趋势明显,林草植被与工程措施减洪量之比约为64％∶36％,减沙量之比约为58％∶42％.     

基于GIS的淮河流域伏牛山区土壤侵蚀动态变化研究

在遥感和地理信息系统的支持下,构建了淮河流域伏牛山区土壤侵蚀分级计算模型,并利用模型对研究区1992年和2006年的土壤侵蚀状况进行了计算。研究结果表明,10多年来随着退耕还林还草、水土保持生态建设项目的实施以及水土保持监督执法工作的加强,淮河流域伏牛山区的土壤侵蚀总体上呈现出减轻的趋势,年土壤侵蚀量由1992年的1 029万t减少为2006年的570万t,14年间减少了45%。     

延河流域退耕前后土壤侵蚀强度的变化

 根据修正通用土壤流失方程,在ArcGIS软件平台下,以黄土高原延河流域为例,在合理选用和计算修正通用土壤流失方程中各因子参数的基础上,计算并分析陕北黄土高原延河流域退耕前后土壤侵蚀量的变化及其动态分布。结果表明:1)延河流域退耕后,土壤侵蚀明显减少,与1986—1997年相比,退耕后至2000年土壤侵蚀量平均减少34%;2)坡耕地对土壤侵蚀影响明显,尤其是陡坡耕地退耕至关重要;3)在修正通用土壤流失方程各因子中,短期内影响土壤侵蚀动态变化的主控因子是植被覆盖管理因子,所以调整土地利用结构是减少土壤侵蚀的有效方法。     

延河流域骨干坝拦沙量反推与未来可拦沙年限预测

定量研究延河流域淤地坝拦沙贡献率和未来可拦沙潜力,对流域淤地坝建设效益分析具有重要的参考价值。根据延河流域1952—2018年的径流输沙数据和2011年全国水利普查中的骨干坝建坝年限、控制面积、总库容和淤积库容等资料,构建了延河流域骨干坝拦沙量反推计算模型,计算了延河流域骨干坝逐年拦沙量与减沙贡献率,预测了骨干坝未来可拦沙年限。结果表明:不同年代延河流域骨干坝年均拦沙量持续增加,2000—2011年多年平均拦沙量为401万t/a,达到最大值;人类活动是延河流域年输沙量减少的主要因素,1997—2005年和2006—2011年人类活动对延河流域减沙量的贡献率分别为63.44%和84.98%;骨干坝拦沙量在人类活动减沙量中的占比呈减小趋势,1997—2005年占比24.67%,2006—2011年占比7.46%;截止2019年,延河流域62%的骨干坝未来拦沙年限为30年以内,并且北部骨干坝未来可拦沙能力大于南部骨干坝。研究结果可为延河流域水土流失防治与效益评价、水土保持措施规划与布局以及流域综合管理等提供参考依据。     

泾河东川近期水沙变化对高强度人类活动的响应

根据实地典型调查资料和实测水文资料,分析了泾河东川流域近期水沙变化对高强度人类活动的响应成因。采用"指标法"计算了流域梯田、林地、草地、坝地和封禁治理等水土保持措施减水减沙量和减蚀量,提出了"水保措施拦沙减蚀量"的概念;首次对流域石油开采中井场及井场道路、陡坡耕种、公路建设和砖厂弃土等人为新增水土流失量进行了定量计算。结果表明,(1)以面平均降雨量100mm为界,流域年最大场次降雨产洪产沙关系可以分为降雨产洪产沙低值区和降雨产洪产沙高值区2个区。高值区降雨产洪产沙关系非常密切,其单位毫米降雨产洪产沙量分别是低值区的29倍和38倍。(2)截至2013年流域水土保持措施减水1 210万m3,减沙743万t,拦沙减蚀1 606万t,减水减沙作用分别为10.1%和21.8%。2009-2013年人为年均新增水土流失量224万t/a,占同期水土保持措施拦沙减蚀量的14%。人为新增水土流失量中石油开采年均弃土流失量居首位,其次为陡坡耕种年均增沙量。(3)2008年以来流域输沙量增加和连续出现高含沙洪水的原因主要是大暴雨频发导致洪水泥沙明显增加;石油开采、陡坡耕种等人为新增水土流失有增加趋势;近期水土保持综合治理力度不够,坝地配置比例低,同时对东川流域近期林草措施减水减沙能力、高含沙洪水成因和水土流失治理效果等问题进行了讨论。研究成果对深化近期黄河水沙变化研究、继续开展黄土高原水土流失有效治理具有重要参考价值。     

基于GIS和RUSLE的拉萨河流域土壤侵蚀研究

通过识别土壤侵蚀关键区域,为开展拉萨河流域生态治理与水土保持提供依据。研究将修正通用土壤侵蚀方程(RUSLE)与空间信息技术(GIS和RS)相结合,以2010年TM遥感影像为数据源,得到拉萨河流域土地利用图,结合流域数字高程模型、土壤类型分布、归一化植被指数和多年降雨数据,计算得到RUSLE模型中各因子值的空间分布数据,利用地理信息系统软件ArcGIS栅格计算功能得到研究区土壤侵蚀强度空间分布情况。对拉萨河流域土壤侵蚀特征进行分析,结果表明,流域年土壤侵蚀量为10 006.2万t/a,平均土壤侵蚀模数为3 076.6t/(km2·a),中度侵蚀面积比例达59.0%,强烈以上侵蚀面积很小,但侵蚀量占比为14.3%,呈大部分区域中度侵蚀、局部区域强烈和轻度侵蚀的特征,中度以上侵蚀分别有24.2%,20.5%和16.8%分布在墨竹工卡县、林周县和嘉黎县。研究区土壤侵蚀强度与地形、土地利用和植被覆盖表现出很大的相关性,坡度每增加1个等级,土壤侵蚀模数平均增加861.6t/(km2·a),土壤侵蚀面积最大的为坡度15°~25°,其次为25°~35°;裸地、稀疏植被、旱地和草地的土壤侵蚀模数分别为7 949,5 621,2 816,2 505t/(km2·a),中度以上侵蚀面积比例超过50%,其中稀疏植被和裸地均大于70%;植被覆盖度低于10%和10%~30%时,中度以上侵蚀面积比例分别为76.8%和90.5%,植被覆盖度高于60%时,中度以上侵蚀面积比例降低到28.3%。流域水土保持本底较好,但土壤侵蚀现状仍不容忽视,应对15°~25°坡度地区重点防治,同时防范陡坡地发生高强度侵蚀;对土壤侵蚀模数高的用地类型采取封育措施,促进自然修复,坡耕地采取增加地表覆盖、保护性耕作和间作套种等措施以提高水土保持功能;防止植被退化,结合综合运用林草措施和农业耕作措施提高植被覆盖度,达到防治土壤侵蚀目的。     

云蒙湖流域不同土地利用类型的土壤侵蚀特征分析

在RS与GIS支持下,获取云蒙湖流域土地利用空间数据,选用RUSLE模型估算土壤侵蚀量,对云蒙湖流域不同土地利用类型的土壤侵蚀特征进行分析。结果表明:1986—2010年间,土壤年总侵蚀量由647万t降至630万t,水土保持生态恢复工程取得了一定的成效;云蒙湖流域耕地土壤侵蚀最为严重,1986年和2010年土壤侵蚀模数高达5 325t/(km2·a)和5 504t/(km2·a),分别占土壤侵蚀总量的85.8%和84.7%;草地是重点治理的另一对象,强度以上等级侵蚀都分别占总侵蚀面积的40%和44%;随着耕地和草地类型的转入,居民用地侵蚀面积由1986年的1 010hm2增至2010年的2 608hm2,土壤侵蚀总量由5.4万t增至14.2万t,是变化较为明显的土地利用类型。     

皇甫川流域近期水土保持措施减沙效益分析

利用皇甫川流域降雨量、水土保持措施数量以及皇甫川把口站年径流量和年输沙量资料,采用水文分析法及水土保持分析法计算近期(1997—2006年)流域水土保持措施的减沙效益。计算结果表明,皇甫川流域1997—2006年水土保持措施年均减沙量为657.9万t,经与前期研究成果对比分析,论证了水土保持分析法计算结果的合理性。同时,对减沙效益计算方法进行了评价,分析了目前水文分析法存在的理论缺陷,并建议改进其计算方法。     

降雨和植被因子对延河流域土壤侵蚀影响的定量评估

[目的] 进一步明确降雨和植被因子在土壤侵蚀过程中的作用,为水土保持措施的制定和生态工程的成效评价提供科学依据。[方法] 基于气候数据、Landsat遥感影像和DEM数据,通过设置“自然状态”、“降雨因子（降雨侵蚀力R）固定—植被因子（植被覆盖管理因子C）变化”和“C固定-R变化”3种情景,利用修正通用土壤侵蚀方程（RUSLE）分析2000—2018年延河流域土壤侵蚀强度时空动态,并定量评估降雨和植被因子对土壤侵蚀的相对贡献。[结果] ①在自然状态和R固定-C变化的情况下,2000—2018年延河流域土壤侵蚀模数均呈现下降的趋势,而在C固定-R变化的情况下,土壤侵蚀模数呈现上升的趋势;②2000—2018年,在自然状态和R固定-C变化的情景中,延河流域强烈、极强烈和剧烈土壤侵蚀的面积均呈现下降的趋势,主要分布在延河的中、下游地区;③在2000—2018年,植被因子有效地抑制了土壤侵蚀强度的增加,其正向贡献率为77.20%,而降雨因子则对控制土壤侵蚀起负作用,贡献率为22.80%。[结论] 植被因子是延河流域土壤侵蚀量下降的主导和控制因子,上游地区土壤侵蚀强度仍较高,未来应加强水土保持措施,合理配置植被资源。     

澜沧江中下游流域土壤侵蚀时空演变特征

为了探究土壤侵蚀演变机制,以澜沧江中下游流域为研究区域,利用改进的土壤流失方程(RUSLE)模型,开展流域内土壤侵蚀时空演变特征研究,引入随机森林算法探讨了流域内土壤侵蚀因子的相对重要程度。结果表明:澜沧江中下游流域2005—2015年土壤侵蚀量为0～1.89万t/(km²·a),平均土壤侵蚀模数为0.252万t/(km²·a),中下游子流域平均土壤侵蚀模数处于较低风险以上和中风险侵蚀以下级别。自2005年以后,澜沧江中下游流域土壤侵蚀空间分布特征呈现中度侵蚀风险区域扩张,高度和低度侵蚀风险收缩的趋势。随机森林算法结果发现植被覆盖管理因子和地形因子是影响澜沧江中下游流域土壤侵蚀的主要因素,土壤可蚀性因子、降雨侵蚀因子和水土保持措施因子的相对重要程度偏低,均未超过20%。可见,土壤侵蚀的时空异质性主要是由于植被覆盖和地形影响改变了局部气候而导致的。     

基于GIS/RS和USLE鄱阳湖流域土壤侵蚀变化

将空间信息技术（RS和GIS）和通用土壤流失方程（USLE）相结合对鄱阳湖流域土壤侵蚀量进行计算。分别利用1990年和2000年TM/ETM+影像分类得到两期土地利用/覆盖类型图,结合鄱阳湖流域数字高程模型（DEM）、土壤类型分布图和流域降雨资料分别获取USLE模型中各因子值的空间分布,最后计算流域2个年份的土壤侵蚀空间分布图。研究表明：鄱阳湖流域土壤侵蚀区域主要分布在赣江上游,信江上游,抚河上中游和修水上游地区;鄱阳湖流域1990年和2000年大范围土地经受着Ⅰ级微度与Ⅱ级轻度侵蚀,其侵蚀面积之和分别占流域面积的97.38%和97.30%;而流域产沙主要来源于Ⅱ级轻度侵蚀和Ⅲ级中度侵蚀,所占土壤侵蚀总量分别为58.16%和51.20%,其中中度以上等级的侵蚀对产沙量的贡献是不可忽视的;从1990年到2000年土壤侵蚀等级变化呈现了由中等级侵蚀（Ⅱ级轻度侵蚀和Ⅲ级中度侵蚀）向低等级（Ⅰ级微度侵蚀）和高等级侵蚀（Ⅴ级极强度和Ⅵ级剧烈侵蚀）的2个极端演化的趋势。鄱阳湖流域土壤侵蚀量从1990年到2000年增长幅度达6.3%;土壤平均侵蚀模数都约为1 100 t/(km2·a),属于Ⅱ级轻度侵蚀。分析2个年份的土地利用/覆盖变化,发现鄱阳湖流域湿地和农田面积减少,建筑用地增加均是造成土壤侵蚀量增加的因素,而降雨侵蚀力因子空间格局也对土壤侵蚀空间分布具有重要影响,最后提出了鄱阳湖流域水土保持规划措施。     

Monitoring of soil erosion and assessment for contribution of sediments to rivers in a typical watershed of the Upper Yangtze River Basin

An assessment of the effectiveness of soil conservation practices is very important for watershed management, but the measurement over a small area does not necessarily represent the truth over a large area. Monitoring of soil erosion and analysis of sediment delivery were carried out in the Lizixi watershed (which is typical of the Upper Yangtze Basin, China), using remote sensing and a geographic information system (GIS). Land‐use and land‐cover maps were prepared by an interpretation of 1986 and 1999 images from SPOT and Landsat TM. Slope‐gradient maps were created from digital elevation model (DEM), while merged images of SPOT and Landsat TM were used to obtain land‐use information. The area of soil erosion was classified by an integration of slope gradients, land‐use types and vegetation cover rates, and soil erosion rates and their changes were calculated in a grid‐based analysis using an Erdas GIS. The change in sediment delivery ratio was estimated based on the changes in soil erosion rates from both monitoring and the truth survey. There was a reduction in soil erosion rate of 4·22 per cent during a 13‐year period after soil conservation practices were adopted in the Lizixi watershed. The amount of sediments transported into rivers has decreased by 51·08 per cent during the same period due to an integrated application of biological and engineering measures. The comparison of soil erosion severity between pre‐conservation and post‐conservation revealed that soil loss has been obviously diminished and the measures were quite effective. Copyright © 2004 John Wiley & Sons, Ltd.     

基于CSLE模型的神木市土壤侵蚀模数计算

基于GIS、RS平台,采用CSLE模型,依据全国气象站网2001—2017年日降雨数据、1∶50万神木市土壤属性空间分布图及工程措施数据、10 m分辨率DEM数据、土地利用现状和植被覆盖度数据、Landsat影像,对神木市2010、2015、2017年土壤侵蚀模数变化特征进行分析。结果表明:3期神木市土壤侵蚀模数分别为1252.5、1216.68、1976.07 t/(km²·a),呈先减少后增加的趋势;随植被覆盖度增加,3期不同植被覆盖度区域土壤侵蚀模数和侵蚀量均呈先增后减的趋势;随海拔升高,3期不同高程带内土壤侵蚀模数均呈逐渐减小的趋势;随坡度增加,3期不同坡度级别区域土壤侵蚀模数均大致呈增加的趋势;此外,暴雨是导致神木市土壤侵蚀增加的重要原因,在水土保持工作中应增加应对暴雨的措施。     

南方红壤农作区数字流域建立和应用

数字流域是用数字化专题图形、图像、表格和相应的模型对流域各要素的数字表达,数字流域可为数字化流域管理与评价提供支持。以1∶5万地形图和高分辨率(2.5m)遥感影像为基础,利用数字地形分析、遥感解译和野外调查的方法,建立了南方红壤农作区典型治理区的数字流域,并对土壤侵蚀强度等级进行了划分。研究结果表明:(1)所建立的包含Hc-DEM、地形因子、土地利用、植被盖度和水土保持措施的数字流域能够反映研究区治理前后土地利用和水土保持措施的变化;(2)侵蚀强度等级以中到强度为主,治理前后轻度侵蚀增加比较明显、中度和强度侵蚀减少。该研究可为水土保持效益评价和流域管理提供支持。     

基于实地和遥感调查的离子型轻稀土尾砂土壤侵蚀对植被修复措施响应

稀土开采产生大量尾砂,导致严重土壤侵蚀,伴生水质和地质灾害,评价植被修复措施对稀土尾砂土壤侵蚀治理效果可为措施优选提供理论依据。以寻乌县离子型轻稀土尾砂区为研究区,基于1982—2015年GIMMS NDVI 3 g、DEM等遥感和尾砂理化性状现场调查数据,采用空间代时间方法,结合RUSLE模型及其全微分公式探究不同修复年限土壤侵蚀量对植被修复措施的响应机理。结果表明:1982—2015年研究区土壤侵蚀模数显著下降,倾向率为-60 t/(km~2·10a),突变年份为2008年;在植被修复措施实施年(2008年)前后,多年平均土壤侵蚀量减幅超过60%;土壤侵蚀模数呈现上升、平稳、上升、平稳、上升和下降的阶段性变化,与NDVI时程变化呈负相关;水土保持措施、植被覆盖、土壤可蚀性和降雨变化对土壤侵蚀量减小的贡献率分别为33.18%,32.19%,19.95%,13.19%。植被修复过程中,矿区土壤侵蚀量减少的主要影响因子为水土保持措施因子和植被覆盖因子。     

黄河中游多沙粗沙区1997-2007年的水沙变化趋势及其成因

基于近期水文泥沙和降水资料对黄河中游多沙粗沙区水沙变化进行了研究,结果表明,1997年以来,黄河中游多沙粗沙区的水沙变化出现了新的特点,产沙量变化趋势发生了改变,表现出明显的减小趋势。1986-1996年间,河口镇至龙门区间平均产沙量为5.08亿t/a;1997-2007年间,减小为2.33亿t/a,减小幅度达54.1%。在总体上来看,从1970年开始,河口镇至龙门区间产沙量具有明显的减小趋势。但在总体下降的趋势中,表现出次一级的变化趋势,即产沙量先下降,在1986年达到最低值后再增大,在1996年达到最大值后再减小。1998-2006年,产沙量与降水量之间的决定系数仅为0.017,二者不相关,产沙量的变化与降水量变化的关系不大。这说明,人类活动已经完全改变了产沙量与降水量关系,成为支配产沙过程的主导因素。1997年以后,水沙关系也发生了根本性的变化。1970年以来,河龙区间水土保持措施的减沙效益表现出复杂的变化,减沙效益先增大,达到峰值后减小,减小到最小值后再增大。人类活动对产沙量变化的贡献率呈增大趋势,1998-2006年间人类活动对产沙量变化的贡献率达到65%,年降水量变化对产沙量变化的贡献率减小为35%。1997年以来河口镇至龙门区间产沙量的大幅度减少,与水土保持措施的加强、大面积退耕还林草的实施、淤地坝建设力度的大大加强、大面积封禁治理的实施和大规模农村剩余劳动力的转移有密切的关系。     

融雪与降雨侵蚀条件下水土保持措施因子值对比研究

东北地区融雪条件下水土保持措施因子缺乏针对性研究。选择吉林梅河口吉兴径流小区2015年、2016年春季融雪侵蚀观测结果和已有降雨侵蚀数据,对比融雪与降雨条件下水土保持措施因子值、产流产沙次数、径流深、侵蚀模数,探讨了不同水土保持措施对降雨侵蚀和融雪侵蚀的防控效果。结果表明:融雪条件下P值范围为0.001~0.46,其中生态修复措施对于融雪侵蚀的防控效果最好,在融雪时期表现出周期短,融水量少的特点;水平坑措施对融雪侵蚀的影响主要体现在对融水的拦控上;融雪条件下耕作措施中地埂植物带侵蚀模数及径流深大于横垄。融雪侵蚀地区（尤其是坡耕地）在进行水土保持措施规划设计时,应兼顾降雨和融雪两种侵蚀类型。     

MODIS数据在土壤侵蚀动态监测中的应用--以湖北省为例

以动态监测湖北省土壤侵蚀为例，采用三要素（即植被覆盖度、地形坡度和土地利用）专家规则模型，应用MODIS遥感影像进行土壤侵蚀强度快速估测。首先，利用MODIS数据和植被指数模型提取省内的植被覆盖度信息；其次，利用人工解译的TM影像获取土地利用图；然后，利用DEM数据生成坡度图；最后，结合土壤侵蚀强度分级指标，将这3图叠加，判断和计算侵蚀强度等级，获得省内土壤侵蚀强度等级图。运用GIS技术，通过对2004年和2005年的土壤侵蚀强度等级图分析比较，从而实现动态监测。