开发建设项目土壤侵蚀模数确定初探

开发建设项目水土流失预测是编制开发建设项目水土保持方案的关键,是水土保持措施布局和设计的基础,其重要内容就是项目区背景及扰动后土壤侵蚀模数的确定。本文通过对现有土壤侵蚀模数确定的方法进行总结,分析其不足,并提出相应建议,以促进开发建设项目水土流失预测,同时为开发建设项目水土保持方案编制人员提供参考。     

开发建设项目施工期水土流失预测浅谈

以辽宁省绥中猴山水库工程为例,针对施工期施工扰动特点、施工平面布置、施工扰动后地形地貌变化情况等因素,采用资料分析及类比同类工程等方法,分别确定原地貌及施工期土壤侵蚀模数,在确定预测面积及预测时段的基础上,计算各预测单元施工期水土流失总量及新增水土流失量,为制定各防治分区水土保持措施提供必要依据,同时也为开发建设项目水土流失预测提供借鉴经验。     

植被叶面积指数与覆盖度定量表征红壤区土壤侵蚀关系的对比研究

选择较合理的植被指标,对提高植被水土保持效益评价精度具有重要理论与现实意义。本研究基于福建省长汀县河田镇12个土壤侵蚀试验小区2007年和2008年2 a的降雨、径流、泥沙数据及各小区的植被叶面积指数(LAI)、植被覆盖度(VFC)资料,利用对比与统计分析方法,研究了2种植被覆盖类型(纯马尾松林、马尾松林草)和不同覆盖度(80%、60%、45%、30%、15%和5%)的红壤水土流失特点,探讨了LAI与VFC定量表征水土流失关系的稳定性和可靠性。结果表明,与裸地小区比较,马尾松纯林覆盖一定程度上降低了土壤侵蚀模数,对径流的减少作用并不明显;而马尾松林草覆盖可显著减少25%左右的径流,土壤侵蚀模数减少也在90%以上,林草结合的植被覆盖结构具有更强的水土保持功能。以LAI表征2种植被覆盖类型的土壤侵蚀模数,均能达到显著水平(p0.05);而以VFC来表征土壤侵蚀模数,仅马尾松林草覆盖类型达到了显著水平。选择LAI表征土壤侵蚀模数来评价植被水土保持效益,将更为稳定和可靠。     

基于遥感技术的县级水土流失动态监测分析——以千阳县为例

以位于子午岭-六盘山国家级水土流失重点预防区的陕西省宝鸡市千阳县为研究区,收集其遥感影像、降水量、土壤、基础地理和水土保持重点工程等资料,采用遥感监测技术解译获取土地利用、水土保持措施、植被覆盖等信息,应用中国土壤流失方程CSLE计算土壤侵蚀模数,进行土壤侵蚀强度评价和水土流失面积统计,得到2018年千阳县水土流失程度、面积与分布,并与第一次全国水利普查水土保持情况普查结果进行对比,分析水土流失消长情况。结果表明,2018年千阳县水土流失面积为328.71 km~2,比2011年减少了88.58 km~2,水土流失治理成效较为明显。     

基于USLE方程和安卓系统的水土流失预测软件开发

水土流失预测是一个比较复杂的过程。辽宁省水土保持局开发了一种以小流域为单元的土壤侵蚀预报模型,建立了基于安卓(Android)系统的土壤侵蚀预报软件,只要输入降雨量就能够实现土壤侵蚀量的手机实时预报。软件计算类型有按日、半月、月、季和年计算等5种,输入不同时间段的侵蚀性降雨量,即可得到流域相应的土壤侵蚀量和侵蚀模数,还可以对土壤侵蚀危害进行评估和预测,为辽宁省水土保持措施布设提供基础数据支持。     

RS和GIS技术支持下的昌都县土壤侵蚀评估

运用RS和GIS技术对昌都县境内的降水、土壤、地形地貌、植被覆盖以及水土保持措施等数据进行处理,选用修正的通用土壤流失方程定量计算土壤侵蚀模数并对其空间分布规律进行分析,得出结论:昌都县年土壤流失量850.81万t,平均土壤侵蚀模数789 t/(km2.a),分布规律是以扎曲为界西部地区的侵蚀强度大于东部,河流沿岸以及东北和西南部的部分区域侵蚀较严重。     

河南省黄河流域坝系工程建设中侵蚀模数的确定

目前,河南省境内黄河流域坝系工程建设中侵蚀模数的确定存在一些困难。根据工程实践,总结了河南省境内黄河流域坝系工程建设侵蚀模数的确定方法,其中最常用的方法有参考现有泥沙资料法、土壤侵蚀分类分级标准法及现状工程淤积量反推法。随着对水文泥沙测站等基本观测设施布置的完善以及水土保持生态工程建设的深入推进,流域输沙模数推算法、参考临近小流域侵蚀模数法将得到更广泛的应用。     

矿区土壤侵蚀模数监测方法的研究

探讨土壤侵蚀模式监测方法,对开拓水土保持监测理论,明确监测内容和方法,客观评估开发建设项目水土流失危害及水土保持效果,改进监测方法等都具有重要意义。以"黑龙江铜山矿业有限公司铜山铜矿改扩建工程"土壤侵蚀模数监测为例,对工矿区水土保持监测内容及土壤侵蚀模数监测方法进行分析探讨。     

书讯

《中国土壤侵蚀与环境》一书出版发行 由中国科学院地理科学与资源环境研究所景可研究员和中国科学院水利部水土保持研究所王万忠研究员、郑粉莉研究员合作撰写的《中国土壤侵蚀与环境》一书已于2005年2月由科学出版社出版发行。该书是论述土壤侵蚀、泥沙输移和水土保持体系与中国区域地理环境关系的专著。 全书共分为10章,第一章讨论了与土壤侵蚀相关的几个有争议的基本概念;第二章至第六章以翔实资料和鲜明的观点论述了侵蚀环境背景和特点、区域侵蚀影响因素、侵蚀类型的区域组合、侵蚀强度及水蚀预报模型的研究现状和模型的应用;第七章论述了泥沙输移比、流域输沙模数与流域面积的关系:第八章探讨了土壤侵蚀分区原则、指标及分区方案;第九章介绍与讨论了土壤侵蚀防治、水土保持规划和水土保持对地表径流的影响;第十章论述了我国土壤侵蚀学科发展战略。     

大凌河流域水土流失模拟研究

以大凌河流域为例,将改进的通用土壤侵蚀方程与垂向混合产流模型相结合构建水沙耦合模型,并以土地利用、土壤类型、数字高程等流域地理信息数据为基础,运用朝阳水文站2006—2015年水文资料率定和验证了模型参数;为进一步探究流域土壤侵蚀受土地利用变化的影响,利用土壤侵蚀空间模拟结果设定3种土地利用情景模式。研究表明:对于流域水土流失的模拟该模型表现出较好适用性,验证期和率定期内模拟的确定性系数均超过0.50,年含沙量相对误差都低于20%,能够达到泥沙模拟的预期精度;3种土地利用情景模式中草地、林地和旱地面积均增大12.0%,土壤侵蚀模数依次减少6.82%、15.37%、13.40%,为保护流域生态环境、土壤侵蚀现状调查以及合理规划区域经济发展提供科学指导。     

基于RBF神经网络的土壤侵蚀预测模型研究

土壤侵蚀的物理机理十分复杂,用数学方式难以描述.针对土壤侵蚀过程的模糊性、随机性、非线性等特点,将RBF神经网络的理论与方法应用到土壤侵蚀预测中.以杏木小流域为研究对象,应用RBF神经网络方法构建土壤侵蚀预测模型,以汛期降雨量、径流系数、土壤容量、有机质含量及孔隙度土壤侵蚀因子作为模型的输入层变量,输出层变量为年土壤侵蚀模数.通过模拟训练和预测,RBF神经网络取得的结果较好,能够有效地预测土壤侵蚀,且与常见的BP神经网络土壤侵蚀预测模型相比,RBF神经网络得到的预测结果精度更高.RBF神经网络模型将土壤侵蚀预测问题转化为影响因子和年侵蚀模数的非线性问题,该模型的模拟与预测为复杂的土壤侵蚀规律研究提供了新途径.     

1995—2015年宁南陇东丘陵沟壑蓄水保土区土壤侵蚀时空变化分析——以宁夏彭阳县为例

为研究宁南陇东丘陵沟壑蓄水保土区植被覆盖变化对土壤侵蚀的影响,以彭阳县为研究区,在GIS和RS技术的基础上,采用美国修正通用土壤流失方程(RULSE),估算出1995—2015年的土壤侵蚀模数,选取1995、2005、2015年作为主要研究年份,通过分析不同坡度、高程、植被覆盖度、土地利用类型下的土壤侵蚀模数,研究了彭阳县的土壤侵蚀时空变化特征,结果表明:①1995—2015年彭阳县土壤侵蚀明显减轻,土壤侵蚀模数减少了3 202.10 t/(km~2·a),土壤侵蚀量减少了800万t。②不同坡度等级下的土壤侵蚀模数均呈减少趋势,各年份的土壤侵蚀模数分布曲线均在25°～35°时出现最大值。③各高程等级下的土壤侵蚀模数均明显减少,其中在1 500～1 700 m高程区间土壤侵蚀模数减少量最大,而在2 100～2 300 m高程区间土壤侵蚀模数减少量最少。④土壤侵蚀和土地利用相关研究成果表明在彭阳县实施的坡耕地退耕还林措施取得了显著的水土保持效益。     

沂蒙山区费县祊河流域土壤侵蚀初步研究

以山东沂蒙山区费县祊河流域为研究对象,全面收集研究区气候、地形、土壤、社会经济等资料,并通过大量现场调查,以通用土壤流失方程(USLE)为基础,运用G IS技术生成降雨侵蚀力因子(R)、土壤可侵蚀因子(K)、坡度和坡长因子(LS)、水土保持措施因子(P)、植被与经营管理因子(C)图;应用ArcG IS的空间叠加分析功能,建立了土壤侵蚀量的空间分布数据库;用建立的土壤侵蚀预测模型估算了流域土壤侵蚀总量与侵蚀模数。研究表明:微度侵蚀面积占整个流域面积的79.57%,尽管其侵蚀量仅占总侵蚀量的2.84%,但存在进一步恶化的趋势;研究区土壤侵蚀面积、侵蚀模数、侵蚀量均呈现出减小趋势,说明水土保持工作取得了成效。本研究为沂蒙山区开展水土保持工作提供了数据支持和决策依据。     

基于抽样调查资料估算区域土壤侵蚀量

区域土壤侵蚀量估算是土壤侵蚀调查的重点和难点,为了利用抽样调查数据定量估算区域土壤侵蚀状况,以2011年第1次全国水利普查中的水力侵蚀抽样调查资料为基础,利用中国土壤流失方程(CSLE),通过地理信息系统估算2011年辽宁省的降雨侵蚀力、土壤可蚀性、地形、水土保持措施等侵蚀因子及侵蚀量,在此基础上对全省的水力侵蚀强度进行分级和面积统计,并与抽样调查结果进行对比.结果显示:全省各土壤侵蚀因子的估算结果与抽样调查结果较为接近;土壤水蚀以微度和轻度侵蚀为主,每年全省约85％的土地处于微度侵蚀(＜1000t/km2),而强度侵蚀(＞5 000 t/km2)面积仅占2％;抽样调查得到的独立工矿用地、果园、旱地和其他土地的侵蚀模数较估算得出的侵蚀模数大,而在草地、其他林地等土地利用类型上抽样调查得到的侵蚀模数却较估算得出的侵蚀模数小,主要原因可能是省域和抽样单元计算地形因子的DEM数据精度不同.总体上,该研究为如何利用抽样调查数据估算全国土壤侵蚀状况提供参考.     

基于径流小区实测的干热河谷土壤侵蚀荟萃分析

为详细了解干热河谷地区的土壤侵蚀状况,通过对径流小区资料的广泛收集、整理和标准化分析,对干热河谷主要土地利用类型的土壤侵蚀模数和水土保持措施效益进行定量评价,并将当地主要土地利用类型平均坡度下的土壤侵蚀模数与容许土壤流失量进行对比分析。结果表明:(1)灌草地、农地、园地和裸地等主要土地利用类型标准坡长坡度条件下的土壤侵蚀模数分别为110.88,389.58,320.66,507.87 t/(km²·a),呈现出裸地最大,农地和园地次之,灌草地最低的特点。(2)封禁、水平阶整地、梯田和植物篱等水土保持措施均能较好地发挥水土保持效益,平均可以减少72%的土壤侵蚀量。(3)各流域主要土地利用类型,特别是农地和园地在当地平均坡度下的土壤侵蚀模数明显高于容许土壤流失量,说明该地区土壤侵蚀状况仍相当严峻。研究结果将有助于进一步深化对干热河谷地区土壤侵蚀规律的认识,并为后续水土流失治理和水土保持措施优化配置提供技术支撑。     

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。     

线形开发建设项目的土壤侵蚀与工程防治

依据近年来西北地区国家重点建设项目"涩宁兰输气管道、兰成渝输油管道、公路312国道风平段改建"等线形开发建设项目的土壤侵蚀与工程防治成果,对线形开发建设项目的土壤侵蚀特点、侵蚀量预测中的侵蚀模数取值、防护工程的对位配置等方面,进行了充分的探讨,提出了区域土壤侵蚀模数的取值范围,并根据土壤侵蚀原理及河流动力学原理提出了对位配置的工程措施,为开发建设项目水土保持方案编制提供科学依据,以利于开发建设项目的水土保持,达到在开发西北的同时,搞好水土保持生态工程建设之目的.     

基于SWAT模型的大伙房水库汇水区径流与泥沙模拟

采用SWAT模型,在GIS技术和流域基础信息数据库的支持下,对研究区径流和泥沙进行了模拟研究,利用2006—2009年的日径流和泥沙监测数据对模型进行了校准和验证,验证结果表明SWAT模型适用于研究区。结果表明:区内土壤侵蚀强度以微度为主,年均泥沙量为15.395万t;不同土地利用方式下的土壤侵蚀模数不同,耕地土壤侵蚀模数最大为475.84t/(km2.a),泥沙量占总量的94.4%,且季节性较强,在7月、8月的产沙量占全年总量的67.9%;年均入库水量和入库泥沙分别为10.899亿m3、8.265万t,其中浑河流域贡献率最大,其次为苏子河流域。本研究揭示了辽宁省主要城市供水水源的大伙房水库汇水区水土流失规律,为水土保持和面源污染防治提供了重要基础支持。     

基于USLE模型的2001—2015年江西省土壤侵蚀变化研究

[目的]准确估算区域土壤侵蚀量并掌握其动态变化,指导区域水土保持规划。[方法]基于通用土壤流失方程(USLE)模型,利用遥感数据、气象数据、DEM等数据测算2001,2015年的土壤侵蚀模数,分析2001—2015年江西省土壤侵蚀强度的动态变化特征。[结果]江西省土壤侵蚀状况在2001—2015年得到一定程度的改善,2001年土壤侵蚀模数为7 042.4t/(km^2·a),2015年土壤侵蚀模数为6 375.3t/(km^2·a),降低了约9.5%;全省大部分地市的土壤侵蚀强度降低,其中抚州市、宜春市、赣州市、萍乡市等4市的平均土壤侵蚀模数下降幅度最为显著;但也有少量地市的土壤侵蚀呈进一步扩大趋势,主要有九江市、南昌市、新余市;土壤侵蚀强度转移矩阵表明江西省大部分区域侵蚀强度等级不变,部分地区侵蚀强度等级向低一级转移;2001—2015年52.7%的面积土壤侵蚀强度等级不变,25.8%的面积土壤侵蚀强度等级降低一级。[结论]江西省土壤侵蚀状况总体上有所好转,但部分地市的土壤侵蚀进一步扩大,水土流失的形势依然十分严峻。     

调查分析法在开发建设项目水土流失预测中的应用

水土流失预测是水土保持方案编制的主要内容,在编制无水土流失实测资料项目的水土保持方案时,无资料可借鉴,但又必须完成预测内容。调查分析法就是针对这种情况,通过对开发建设项目扰动地面的坡度、林草覆盖度、沟谷、崩塌、地表形态、固体物质补给等水土流失因子的变化进行调查分析,按各因子变化的推测结果,依据《土壤侵蚀分类分级标准》(SL 190—2007),得出表征各因子综合性变化的侵蚀模数,用以表明各因子相对于背景值的综合性变化程度和危害,从而满足方案编制要求,避免水土流失预测数据的臆造。以贵州省织金县大新桥水库灌溉工程的大坝建设区为例,说明调查分析法对水力侵蚀模数的具体预测。