三峡库区小流域修正通用土壤流失方程适用性分析

土壤侵蚀量的定量研究可为国家生态环境建设和水土保持宏观决策的制定提供重要的依据。修正通用土壤流失方程(revised universal soil loss equation,RUSLE)是开展土壤侵蚀定量评价的主要手段。该文在地理信息系统(geographic information system,GIS)的支持下,依据中国土壤流失方程各因子的算法确定RUSLE模型各因子值,估算了三峡库区黄冲子小流域不同时期的土壤侵蚀量,并与基于泥沙平衡原理计算的土壤侵蚀量比较后分析RUSLE模型在库区小流域的适用性。结果表明,基于RUSLE模型估算的小流域1963-2000年(农地小流域)和2001-2014年(林地小流域)的年均土壤侵蚀模数分别为2246.09和868.3 t/(km2·a),其结果与采用137Cs和210Pb技术的塘库沉积物定年结果基本吻合,表明210Pb定年结果可靠。依据泥沙平衡原理计算的小流域1963-2000年和2001-2014年的年均土壤侵蚀模数分别为942.48和811.47t/(km2·a)。RUSLE模型估算小流域1963-2000年和2001-2014年的土壤侵蚀模数相对误差分别为138.32%和7.00%。因此RUSLE模型适用于库区林地小流域,而不适用于库区农地小流域;但是基于地形因子(LS因子)修正的RUSLE模型估算结果相对误差减少至8.14%,其适用于库区农地小流域。     

基于DEM和GIS的修正通用土壤流失方程地形因子值的提取

 地形是影响土壤侵蚀的重要因子。以修正通用土壤流失方程中的地形因子为研究对象,以黄土高原延河流域县南沟5m分辨率的DEM为数据源,在ArcGIS软件平台下,实现对地形因子LS值的提取。对提取后的LS值和LS值分布进行检验分析,结果表明:以5m分辨率的DEM为数据源,采用适合该地区的修正后的LS值的算法,在ArcGIS支持下,可以获得较准确的LS值。研究结果可以为区域土壤侵蚀的地形因子研究提供数据支持,为更大区域尺度转换提供数据匹配基础,同时,为土壤侵蚀在区域尺度上进行预测评价提供方法引导和技术支持。     

应用卫星影象估算通用土壤流失方程各因子值方法的探讨

本文介绍了应用卫星影象估算通用土壤流失方程各因子值的原理与方法,计算了海河流域太行山区不同地貌类型区的各因子值和土壤侵蚀模数,并以实例验证了这种方法的可行性。文章认为,采用这种方法计算的土壤侵蚀模数,与实测值基本一致,可满足大流域土壤侵蚀分级的精度要求。     

基于GIS/CSLE的四川省水土流失重点防治区土壤侵蚀研究

掌握四川省省级水土流失重点防治区水土流失情况、空间分异规律及其内在驱动因素对生态预警和土壤侵蚀治理等具有重要意义。应用中国土壤流失方程(CSLE)计算四川省省级水土流失重点防治区土壤侵蚀状况,通过不同土壤侵蚀敏感性评价方法识别中国土壤流失方程(CSLE)敏感因子,借助地理探测器探究重点防治区土壤侵蚀空间分异规律及其内在驱动力。结果表明:四川省省级水土流失重点防治区水土流失面积占比27.16%,平均土壤侵蚀模数为806.08 t/(km^2·a),属于轻度侵蚀,但区内土壤侵蚀差异明显,局部存在严重水土流失;土壤侵蚀敏感性分析表明,生物措施因子B是中国土壤流失方程(CSLE)中最敏感的因子;不同水土保持分区土壤侵蚀定量归因表明,土地利用方式是土壤侵蚀空间异质性的主要驱动力,且影响因子两两交互均能增加对土壤侵蚀空间分布的解释能力,各因子在不同水土保持分区作用程度存在显著差异。因而,在应用中国土壤流失方程(CSLE)计算土壤侵蚀量时,基于不同研究区针对较为敏感因子建立区域化算法是提高计算精度的关键。     

基于地理信息系统的土壤侵蚀研究

在非点源污染研究过程中 ,土壤流失量的计算是一个重要环节。结合地理信息系统和通用土壤流失方程 ,选择地形、植被、降雨量等因子 ,对松花湖流域常山地区土壤流失量进行了估算 ,并讨论了地形、植被等因子在土壤侵蚀中的影响 ,提出了相应的控制措施     

梯田作为地形因子和工程措施对土壤侵蚀定量评价影响的对比研究

[目的]根据中国土壤流失方程(CSLE),在降雨、土壤、植被等因子一定的条件下,将梯田作为地形因子计算流域土壤侵蚀量,并与梯田作为工程措施的计算结果进行对比分析,为土壤侵蚀定量评价提供新的思路。[方法]以黄土高原地区的纸坊沟流域和燕沟流域作为试验区,利用5m分辨率的DEM,0.3m分辨率的WorldView 3,30m分辨率的Landsat 8影像、降雨数据、土壤数据、土地利用等数据。[结果](1)在纸坊沟流域和燕沟流域,坡式梯田作为地形因子的流域土壤侵蚀量大于梯田作为工程措施的流域土壤侵蚀量,同时坡式梯田作为地形因子的流域土壤侵蚀量大于水平梯田作为地形因子的流域土壤侵蚀量,而水平梯田作为地形因子的流域土壤侵蚀量与梯田作为工程措施的流域土壤侵蚀量的比较根据流域的不同结果不同。(2)梯田占流域面积比例不同时,随着梯田占比的升高,梯田作为工程措施的流域土壤侵蚀量要明显低于梯田作为地形因子的流域土壤侵蚀量。[结论]梯田作为地形因子和工程措施因子会对土壤侵蚀量计算产生一定影响,梯田占比较大时差异明显。     

基于GIS的黄土高原小流域土壤侵蚀定量评价

以小流域为单元进行土壤侵蚀量的定量评价研究,是探索土壤流失规律和评价流域治理效益的一个重要途径和内容。根据修正通用土壤流失方程（RUSLE）,在ArcGIS软件平台下,以QuickBird遥感影像作为主要数据源,计算了黄土高原南小河沟小流域土壤侵蚀量并定量分析了土壤侵蚀量与坡度和土地利用的关系。结果表明:南小河沟小流域年土壤侵蚀量88 504.2 t/a,平均土壤侵蚀模数为2 438.98 t/（km²·a）,属于轻度接近于中度侵蚀强度,土壤侵蚀得到有效控制。随着坡度的增大土壤侵蚀量明显增加,>25°区域产生全流域80%以上的土壤侵蚀量。不同植被类型的土壤侵蚀模数依次为:天然草地>未成林地>疏林地>灌木林地>人工草地>乔木林地。改善疏林地、未成林地和天然草地的结构,加强难利用地和荒坡地的治理,提高植被覆盖度,是降低土壤侵蚀量的主要途径。     

贵州省猫跳河流域土壤侵蚀量计算及其背景空间分析

以贵州省猫跳河流域为研究区，在GIS 技术支撑下，应用修正的通用土壤流失方程计算研究区的土壤侵蚀量，分析土壤侵蚀的空间分布格局，对土壤侵蚀与其环境背景因子包括海拔高程、坡度、坡向和土地利用类型等进行叠加和空间统计分析，揭示土壤侵蚀与其环境背景等因子的空间关系，为土壤侵蚀的有效防治和治理提供科学依据。结果表明：研究区平均土壤侵蚀模数为28.6 t/(hm²·a)，1200～1400 m的海拔高程带、6°～25°坡度带和南坡是发生土壤侵蚀的主要区域，也是水土流失防治及治理的重点区域。在各种土地利用类型中，旱地发生土壤侵蚀面积和侵蚀量最大，其次是灌草地，水田最小。在县域中，清镇市土壤侵蚀面积和土壤侵蚀量最大，其次是平坝县和修文县，息烽县土壤侵蚀面积和土壤侵蚀量最小。     

牧羊河流域土壤侵蚀变化研究

以修正的通用土壤流失方程为基础,运用RS和GIS技术计算昆明市水源地牧羊河流域的土壤侵蚀模数及土壤侵蚀总量,采用转移矩阵方法分析了1992—2010年不同土壤侵蚀强度的面积变化、土壤侵蚀总量的时间变化及土壤侵蚀强度的空间变化。研究结果表明,流域土壤侵蚀强度不大,以微度侵蚀和轻度侵蚀为主,土壤侵蚀总量呈先增大后减小的趋势。     

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。     

退耕还林工程建设对吴起县土地利用/覆被变化及其土壤侵蚀的影响

为研究退耕还林工程建设对吴起县土地利用/覆被变化及其土壤侵蚀的影响,基于3S技术与RUSLE土壤侵蚀模型,分析评价了该县退耕还林前后土地利用/覆被、土壤侵蚀的时空变化。结果表明:吴起县实施退耕还林后10 a来,各种土地利用类型之间发生了较为复杂的转化,耕地面积比退耕前减少66.51%,林地面积比退耕前增加了212.61%;水土流失控制效果明显,全县平均土壤侵蚀模数由退耕还林前的9 779 t/（km²·a）减少为退耕还林后的5 285 t/（km²·a）,减少了45.96%,退耕还林后全县每年可减少土壤侵蚀量约1 704万t;土壤侵蚀与土地利用类型关系密切,未利用地的侵蚀最严重,其平均土壤侵蚀模数为19 513 t/（km²·a）,为林地土壤侵蚀模数平均值856 t/（km²·a）的22.79倍;研究结果将对该区域水土流失控制及其土地资源的合理利用提供参考依据。     

坡度对坡面侵蚀产沙响应的研究

坡度是影响坡面土壤侵蚀的重要因素,在一定条件下,坡面土壤侵蚀随着坡度的增大而增加,但存在一个临界坡度,当超过这个坡度后,坡面土壤侵蚀量反而随着坡度的增大而减少。国内多数学者认为这个临界坡度介于25°~29°之间,这对我国25°以下坡耕地水土保持措施的配置以及超过25°坡耕地退耕还林还草计划的实施具有一定的理论指导意义。在坡面上不同坡度范围内配置合适的水土保持措施可以削弱坡度对坡面土壤侵蚀强度的影响,即在缓坡上实施保护性耕作措施,在25°以下坡耕地合理布设水平梯田及植物篱,25°以上的坡耕地实行退耕还林还草,可以有效地控制坡面土壤侵蚀的发生,促进坡耕地的可持续利用和改良。     

基于GIS和RS的退耕还林工程土壤保育价值评估——以陕西吴起县四面窑沟流域为例

在全国退耕还林工程典型地区陕西省吴起县境内,选取四面窑沟流域为研究对象,采用RS和GIS监测退耕还林工程的具体实施方式及其面积,并提出考虑土地覆盖汇流影响的改进坡长因子,利用ArcGIS和RUSLE评估流域在退耕前后的土壤侵蚀强度变化,在此基础上,采用机会成本法和替代价格法评估流域退耕还林工程的土壤保育价值。结果表明：1997-2004年,流域内实际开展退耕还林工程1895．8hm^2,其中,荒山造林369．99hm^2、退耕还林357．48hm^2、退耕还草901．72hm^2、人工封育266．61hm^2;退耕前（1997年）后（2004年）流域土壤侵蚀模数减少了4644．04t／（km^2·a）,侵蚀强度由极强度降低为中度;退耕还林工程每年产生土壤保育价值1324．3万元,其中,减少土壤侵蚀效益8．11万元、减少肥力流失效益1180．22万元、减少泥沙淤积效益124．45万元、培育土壤效益11．52万元。     

基于CSLE模型的陕北纸坊沟流域土壤侵蚀评价

[目的]对陕北纸坊沟流域土壤侵蚀状况进行评价,为该流域不合理土地利用方式的调整和优化以及水土流失治理措施的合理布设提供科学依据。[方法]以陕西省安塞县纸坊沟流域为研究区,基于ArcGIS技术,利用2005—2016年纸坊沟流域水文站月降雨量数据、DEM数据、土壤类型数据和土地利用数据,率定中国土壤流失方程(CSLE)的相关参数,计算研究区的土壤侵蚀强度,对土地利用变化与坡度和土壤侵蚀强度之间的关系进行分析。[结果](1)研究区内不同坡度带上的土壤侵蚀强度差异较大,15°～25°左右的坡耕地是土壤侵蚀的敏感部位。(2)纸坊沟流域内土地以林地、耕地、草地为主,耕地面积不断减少,林地和草地面积不断增加。该区域实施退耕还林后,土壤侵蚀的面积与强度整体呈现改善趋势;土地利用变化与土壤侵蚀强度具有密切联系,表现为耕地的土壤侵蚀强度较强,林地和草地侵蚀强度相对较弱,说明增加林地和草地面积,减少耕地面积,能够显著减弱土壤侵蚀。[结论]研究区内土壤侵蚀空间分布受土地利用方式和坡度制约,该区今后水土流失治理的重点区域是15°～25°左右的坡耕地。     

从无定河流域“94·8·4”暴雨洪水看林草措施的减蚀作用

典型调查表明,在无定河流域绥德县80年—遇日降雨量120多mm条件下,林草措施具有显著的减蚀作用:农坡地一次降雨侵蚀模数达36660t/km~2,而一般草地侵蚀模数为5000～12000t/km~2,草地减少侵蚀70%～90%;坡度35°、被覆度70%的林地,加上工程整地措施,侵蚀模数为2000～5000t/km~2,减少侵蚀85%～95%;在相同自然条件下,林地减水效益为27.5%,减沙效益为47.7%,在有整地措施条件下,林地径流量较自然荒坡减少42.2%～77.1%.     

基于GIS的太原市土壤侵蚀定量研究

基于GIS和RS技术,采用修正版的通用土壤流失方程(RUSLE),在对区域土壤侵蚀影响因子进行分析的基础上,对太原市土壤侵蚀进行定量研究,并根据土壤侵蚀强度进行了分级。结果表明,太原市土壤侵蚀以微度和轻度所占比例最大,主要分布在中南部的林地,以及东部和南部的以梯田为代表的耕地地带(坡耕地除外),约占市区总面积的1/2以上。土壤侵蚀较严重的地带主要分布在北部以及边缘地带。其中,荒草地、裸岩石砾地等未利用地的侵蚀强度最大,其次是建设用地、水体和耕地,林地的侵蚀强度最小。总体上看,太原市大部分地区的土壤侵蚀程度相对较低,土地利用状况相对较为合理,但亦有一部分地区的土壤侵蚀较为严重,尽管所占面积较小,但不可忽视。     

基于CSLE模型的贵州省水土流失规律分析

应用第一次全国水利普查水土保持专项数据,分析了喀斯特地区实际土地利用单元地块空间统计特征及相应侵蚀规律。结果表明:喀斯特地区土地利用类型以林地、耕地为主,共占调查总面积的86.2%。由于地形破碎,地势陡峭,土地表现出破碎化特征,地块面积、坡长、坡度均值分别为3.45hm~2,45.3 m,21.7°。坡度对土壤侵蚀的影响大于坡长,陡坡耕作是导致耕地土壤侵蚀严重的主要原因,68.6%的耕地位于陡坡,其侵蚀量占总侵蚀量的65.6%。贵州省土壤侵蚀程度由西向东递减,以黔西南地区侵蚀最为严重。工程措施能够有效防治土壤侵蚀,减沙效益在75%以上,但随坡度增大而减小,林草地减沙效益优于工程措施。在区域水土保持规划时,应重点考虑土壤侵蚀强烈地区,减少陡坡耕作,推广还林还草。     

基于RS/GIS的生态脆弱区土地利用适宜性评价

 以加快水土保持步伐、提高土地生产力、改善生态环境为目的,以黄土高原水蚀风蚀生态脆弱区典型流域为例,以航片为基本信息源,通过实地调查,获得1990年和2002年土地利用数据。根据统计时期内土地利用变化,计算土地利用合理性指数,采用限制性影响因素法,评价研究区土地资源,并与2002年土地利用进行比较。结果表明:1990—2002年,基本农田、林草地类增加,坡旱地减少。1990年,土地利用合理性指数为0.55,2002年为0.67。2002年,农地类土地资源呈两级趋势,具备灌溉条件的水浇地为Ⅰ等适宜性,旱梯田与坡旱地为Ⅲ等适宜性。林地类土地资源有90.32%属Ⅱ等适宜性。牧草地类土地资源属于Ⅰ等适宜性和Ⅱ等适宜性。通过分析,Ⅲ等适宜性农地更适合草类生长。保持现有水浇地和旱梯田面积,将Ⅲ等适宜性农地退为草场,研究区农林牧用地结构将达到1.0∶2.5∶4.8。     

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。     

基于GIS和RUSLE的高山峡谷区土壤侵蚀研究——以云南省泸水县为例

[目的]研究区域土壤侵蚀,揭示水土流失的空间分异规律,为区域水土保持和生态农业建设提供理论指导依据。[方法]应用GIS和RUSLE模型对云南省泸水县的土壤侵蚀进行研究。RUSLE模型中的因子包括降雨侵蚀力、土壤可蚀性、坡度坡长因子、植被覆盖和水土保持措施因子,运用GIS空间分析模块,获取泸水县土壤侵蚀模数空间分布图,根据SL 190-2007的分级标准进行土壤侵蚀强度分级,并分析该区土壤侵蚀强度空间分布格局。[结果](1)从各强度侵蚀面积上看,泸水县2014年土壤侵蚀以微度侵蚀为主,占总面积的86.86%,但从平均土壤侵蚀模数看,土壤侵蚀量为4.24×10~6 t,平均侵蚀模数为1 373.1t/(km~2·a),土壤侵蚀强度属于轻度侵蚀;(2)土壤侵蚀较严重区与未利用地、耕地空间分布基本一致,在坡度25°~50°的范围内,侵蚀面积占总侵蚀面积的75%,并且在该坡度段上的耕地面积占总耕地的63%,剧烈侵蚀集中分布在未利用地上,中度以上剧烈以下强度侵蚀集中分布在该坡度段上的耕地上,说明该坡耕地、未利用地对土壤侵蚀的贡献最大,要加强对未利用地的生态治理。[结论]坡度大,陡坡垦殖和未利用地的不合理利用是该区土壤侵蚀加重的主要原因,坡度在25°以上的地区不适宜耕种,应优化农业产业结构如实施退耕还林还草等措施,才能有效的保持水土。