小流域综合治理前后土地利用结构和土壤侵蚀强度变化研究

土地利用结构调整和减少土壤侵蚀面积、降低土壤侵蚀强度是小流域综合治理工程的主要效益,小流域综合治理前后土地利用和土壤侵蚀变化分析是评价工程实施效益的重要方面。以云贵鄂渝水土保持世行贷款/欧盟赠款项目重点监测小流域-盆古小流域为研究对象,基于治理前后的两期高分辨率遥感影像和eCognition、Arcgis软件,对盆古小流域治理前后的土地利用和土壤侵蚀变化情况进行了分析研究。结果表明:2008~2011年盆古小流域旱地、水田等面积减少,有林地和梯田等面积增加;小流域轻度侵蚀在有林地中分布最多,而轻度以上侵蚀主要分布在旱地中;另外,小流域土壤侵蚀这一期间整体呈现由强转弱的趋势,表明小流域综合治理工程取得了明显成效。     

基于均匀抽样调查的半干旱黄土区土壤侵蚀动态研究

为评估近年来植被恢复对土壤侵蚀强度动态变化的影响,按照1%的均匀抽样比例分别于2009和2011年调查了陕北吴起县39个小流域的土壤侵蚀影响因子,结合2009年SPOT多光谱影像遥感解译的土地利用结果,分析了抽样方法的精度和吴起县土壤侵蚀动态变化及其影响因素。结果表明:(1)1%的抽样比例能够很好地代表吴起县整体土壤侵蚀状况;(2)2009-2011年吴起县微度侵蚀等级面积比例显著增加,中度、强烈、极强烈和剧烈侵蚀等级比例均有不同程度的减少,强烈侵蚀和剧烈侵蚀的面积比例都减少了5%以上,但不同小流域的土壤侵蚀变化差异较大;(3)土壤侵蚀变化的原因主要是2011年降雨侵蚀力低于2009年;与2009年相比,2011年灌木林面积减少,而草地和林地面积增加,但各种类型植被的覆盖度都有增加,因此,植被因子明显减小。其他因子变化不大。     

岩溶地区小流域治理基础效益评价——以“珠治”工程广西项目区河池片区为例

以遥感影像和统计数据为主要信息源,结合土地利用数据和DEM高程,采用ERDAS IMAGINE和GIS软件,对"珠治"工程广西项目区(河池片区)小流域治理措施的基础效益进行评价和价值评估。结果表明,2009年河池片区小流域水土流失治理程度达到85.54%,相比治理前的2000年,土壤侵蚀模数由2 136.90 t/(km2.a)减少到1 195.39t/(km2.a),年保土量达到41.57万t,年蓄水量达到11 899.83万m3,土壤侵蚀强度和程度都有不同程度减弱,石漠化程度有所缓解,植被覆盖率达到74.15%,基础效益产生的直接经济价值达到99 166.4万元,表明"珠治"工程河池片区的小流域治理效益明显。     

小流域土壤侵蚀遥感监测新技术研究

在水力侵蚀地区开展以小流域为治理单元是我国水土保持工作的一项基本方针。根据部颁新标准《水土保持监测技术规程》,我们着重研究了基于小尺度、大比例尺的小流域土壤侵蚀监测的新技术,内容包含：研究和制定基层水土保持数据标准化（元数据）,采用1：1万地形图建立数字高程模型（DEM）,使用高分辨率SPOT卫星遥感图像进行投影、校正、融合处理,在遥感影像解译中采用快速提取分类,在栅格到矢量的转换中采用了几乎全自动化的方法,在结果分析中完成了图形和属性数据的联合查询和虚拟GIS。因此,在基层单位我们率先实现了小流域土壤侵蚀遥感监测的部颁标准。     

黄土高原小流域植被恢复的土壤侵蚀效应评估

植被建设是治理土壤侵蚀的重要途径,特别是坡面土壤侵蚀。退耕还林还草是黄土高原乃至全国最大规模的植被建设工程,黄土高原是该工程的重点地区之一。小流域是土壤侵蚀综合治理的基本单元。通过退耕还林工程实施前后小流域土壤侵蚀的模拟和分析,可以为植被建设成效评估和调整治理策略提供参考。运用修正土壤流失方程RUSLE,在ARCGIS10.2平台下模拟了羊圈沟小流域1984年、1996年、2006年、2012年和2014年5个年份的土壤侵蚀,评估了退耕还林前后黄土高原小流域植被恢复对土壤侵蚀的影响。降雨侵蚀力R利用延安气象站30年(1984—2014年,除1999年外)的日降雨数据计算,LS因子利用将矢量化的1∶5 000地形图插值生成DEM提取;土壤可蚀性K因子利用2006年实测土壤理化数据计算,总结概括前人研究成果获取C、P因子值。研究结果表明:(1)各坡度带侵蚀都显著减弱,15°~25°,25°~35°和35°坡度带是中度以上侵蚀发生的主要区域。1984—2014年3种坡度带的侵蚀面积之和分别占总面积的44.93%,42.65%,35.78%,23.23%和22.98%;(2)退耕还林前后相比,土壤侵蚀强度显著降低:中度以上侵蚀面积急剧减少,土壤侵蚀转变为以微度、轻度和中度侵蚀为主,3类侵蚀面积之和在2006年、2012年和2014年分别占总侵蚀面积的26.53%,44.24%和43.47%;(3)土壤侵蚀模数呈现减小的趋势,从1984年到2014年,土壤侵蚀强度从15 327.57t/(km2·a)降至3 270.19t/(km2·a),降低70%以上。总体上,土壤侵蚀明显降低,表明植被建设有效遏制了土壤侵蚀,退耕还林工程对水土保持和治理土壤侵蚀起到了显著的效果。     

丹江口库区及上游小流域水土流失治理成效评价

选以丹江口库区及上游治理的38条小流域为研究对象,以2007与2010年ALOS遥感影像为信息源,借助遥感和地理信息系统技术,解译出与土壤侵蚀密切相关的土地利用类型、植被覆盖度,同时根据数字高程模型(DEM)提取坡度,将这3个因子在Arc GIS中进行叠加和统计分析,生成每条小流域的土壤侵蚀强度分级图并统计出各等级所占的面积。把各条小流域分析结果汇总,利用2007(治理前)、2010年(治理后)坡度、土地利用、植被覆盖度、土壤侵蚀的汇总结果来评价水土流失治理工程的总体成效。结果表明:治理区地形以陡坡、急坡、险坡为主,三者占治理土地总面积的74.52%;经过三年治理,林地、园地、交通用地分别增加了326.05 km2、0.54 km2和6.32 km2,耕地、草灌、城镇工矿用地分别减少了113.44 km2、206.65 km2和3.47 km2;低覆盖度、中低覆盖度、中等覆盖度、中高覆盖度林草面积均在减少,高覆盖度林草面积大幅增加,增加了451.88 km2;在各土壤侵蚀强度等级中,中等强度侵蚀减幅最大,减少了173.60 km2,2007~2010年水土流失总面积减少了339.24 km2。     

广西岩溶地区土壤侵蚀变化遥感监测——以“珠治”工程广西项目区河池片区为例

采用RS、GIS技术,以通用土壤流失方程为基础,对"珠治"工程广西项目区河池片区进行了土壤侵蚀遥感监测,定量研究了治理措施实施后岩溶地区的土壤侵蚀变化规律。结果表明:治理后土壤侵蚀得到了遏制,土壤侵蚀总量从治理前的311 848 t减少到治理后的284 877 t,减少了8.65%,其中剧烈侵蚀的侵蚀量和侵蚀面积减少最为明显;土地利用方式对土壤侵蚀影响明显,其中未利用地、耕地的土壤侵蚀最为严重,林地、草地对土壤侵蚀的发生具有减弱作用。     

遥感技术在小流域规划治理中的应用研究——以北京市南湾小流域为例

生态清洁小流域在规划治理的过程中,需要现势、宏观、详细、准确的基础信息,遥感技术为基础信息数据的获取提供了快速有效的技术手段。以高分辨率遥感影像和数字高程模型数据为主要数据源,运用遥感技术和数学模型,监测与分析了北京市延庆县南湾小流域的土地利用、坡度、沟道、植被覆盖、土壤侵蚀等基础信息的空间布局。通过对基础信息的叠加、缓冲和路径等空间分析,辅助划定了南湾小流域生态保护区31.41 hm²,生态治理区348.04 hm²,生态修复区1 788.38 hm²,其中重点治理区域面积212.93 hm²,占小流域总面积的9.8%。最后结合现场调查,辅助布设了封禁、经济林、节水灌溉等9项小流域治理措施,研究结果可为小流域规划治理初步设计提供科学依据。     

2004—2016年南小河沟流域土壤侵蚀动态变化

基于GIS和RS技术,结合遥感影像、DEM数据,分析了2004—2016年南小河沟流域土壤侵蚀强度的时空动态变化特征。结果表明:2004—2016年,南小河沟流域轻度及其以上土壤侵蚀面积呈减小趋势,从2004年的11.95 km2减少到2016年的8.06 km2,减少了32.55%,其中强烈、极强烈、剧烈侵蚀面积分别减少了35.69%、42.96%和62.98%。研究了导致南小河沟流域土壤侵蚀程度发生变化的主要原因,其中土地利用类型和植被覆盖度变化对土壤侵蚀程度影响较大,而坡度变化的影响相对较小。     

基于RS和GIS的退耕还林生态建设工程成效监测

在GIS技术的支持下,利用SPOT VEGETATION数据从宏观上反映近年来植被覆盖所发生的变化;利用TM遥感影像解译土地利用状况、植被覆盖度,与DEM数据叠加分析计算坡耕地面积、土壤侵蚀强度,研究退耕还林前后的土地利用、植被覆盖度、坡耕地面积和土壤侵蚀强度的变化,较细致地揭示陕西省吴起县退耕还林生态建设工程的所取得的实效。结果表明,随着退耕还林工程的实施,吴起县域版图在遥感影像逐渐显现、越来越清晰,植被覆盖增加极为显著,高覆盖植被面积在逐年增加,低覆盖植被面积在逐年减少,植被恢复情况明显好于周围区域。与1997年相比,到2007年该县有75.15%耕地不再耕种,退出的耕地主要变为草地、林地和果园;林草覆盖率增加显著,由1997年的37.06%提高到2007年的80.60%;大于25°的坡耕地80%～90%实现了退耕;土壤侵蚀强度总体上降低,极强度、剧烈的高等级土壤侵蚀面积由1997年占国土总面积的42.52%下降到2007年的17.35%,但形势仍然严峻,需继续改善。     

试验研究中尺度流域土地利用变化对土壤侵蚀的影响——以孤山川流域为例

[目的]探究中尺度孤山川流域土地利用／覆盖变化对土壤侵蚀的影响,为认识理解黄河泥沙变化,完善土壤侵蚀模型提供理论支持.[方法]根据TM影像及中国土壤流失方程(CSLE)获取流域土地利用／覆盖数据与表征土壤侵蚀的植被作用因子,通过土地利用变化转移矩阵,重点分析流域土地利用／覆盖变化引起的植被作用因子的变化.[结果] 1975-1997年间,孤山川流域植被作用因子随着草地减少,耕地增加和植被覆盖度降低而增大,而在1997-2012年间,流域植被作用因子随着草地增加,耕地减少和植被覆盖度升高而增大.[结论]林地和草地是重要的林草措施,因此增加林草种植面积,对于减少土壤侵蚀具有重要意义.     

南方红壤侵蚀区典型小流域土壤侵蚀敏感性研究

选取降雨侵蚀力、地形坡度、植被覆盖度、土壤类型和土地利用5个因子作为评价指标,借助ArcGIS空间分析功能,评价了南方红壤侵蚀区朱溪小流域的土壤侵蚀敏感性。结果表明:(1)流域内土壤侵蚀以敏感级别面积最大,占总面积的55.96%;其次为轻度敏感,占38.62%;高度敏感和不敏感分布较小,分别占4.22%和1.20%;而极敏感区面积极小,仅占0.001%;(2)流域东部、中部和西部地区土壤侵蚀敏感性都以轻度敏感和敏感占绝对比例,不敏感和高度敏感比例很小,极敏感区都分布在中部,但东部敏感性总体上高于中部和西部;(3)土壤侵蚀敏感性与土壤侵蚀现状在空间分布上总体吻合度不高,土壤侵蚀敏感性以敏感级别比例最大,而土壤侵蚀强度却以微度侵蚀为主,其主要原因是人类活动的影响。     

基于WaTEM/SEDEM模型的洮河源区土壤侵蚀产沙模拟及其空间驱动力分析

[目的]全面认识长时间尺度的土壤侵蚀时空变化及其影响因素对土壤侵蚀治理具有重要意义。探究流域1998—2018年土壤侵蚀和产沙时空变化特征及其空间驱动力因子,为洮河源区流域的水土治理提供科学理论依据。[方法]以洮河源区流域为研究区,基于碌曲站实测输沙数据以及植被NDVI数据,通过WaTEM/SEDEM模型结合重心模型分析流域侵蚀产沙时空变化特征,进一步采用地理探测器方法探究其空间驱动力因子。[结果]洮河源区的土壤产沙模数由1998年的33.81 t/(hm²·a)增加至2018年的48.59 t/(hm²·a);土壤侵蚀强度主要以微度侵蚀为主,其次是极强侵蚀和轻度侵蚀,剧烈、强烈和中度侵蚀占比最小。侵蚀较强区域分布在高山地带;侵蚀较微弱的区域分布在中部的河谷地区和海拔较低的区域。流域内地形等级和植被覆盖度对土壤侵蚀影响最大,q值分别为0.359,0.183,流域侵蚀模数随地形位等级增大而增大,随植被覆盖度的增大而减少。1998—2003年和2008—2013年这两个时段,土壤侵蚀重心向东南方向移动,2003—2008年侵蚀重心向西北方向移动,...     

岷江上游土壤侵蚀时空演变特征及其成因分析

为研究岷江上游流域土壤侵蚀动态变化情况,使用通用土壤流失方程(USLE)和统计学、空间分析等方法探讨了该区域2001—2017年土壤侵蚀时空演变特征及其成因。结果表明：(1)岷江上游流域土壤侵蚀主要发生在西部、西南部、东北部和东南部。(2)土壤侵蚀模数显著减小区域主要分布在流域西部和西南部,从地形、降水和土地利用看,主要分布于海拔2 500～5 000 m、坡度大于15°、年均降水量800～1 200 mm的区域和林地侵蚀区。土壤侵蚀显著增加区域主要分布在北部和东南部,其中以中山、亚高山区域和年均降水量400～800 mm的干旱河谷区域为主。(3)土壤侵蚀状况与海拔、坡度、年降水量和植被类型在空间上呈显著正相关关系(p<0.05),随着海拔、坡度、年降水量增加,土壤侵蚀现象越明显。(4)未利用地、草地和林地土壤侵蚀较明显,侵蚀占比(轻度及以上侵蚀面积占该类型的比例)分别为87.11%,39.75%和9.49%。(5)不同类型林地侵蚀占比由大到小为疏林地(15.04%)>针叶林(13.50%)>混交林(4.41%)>阔叶林(0.97%)。林地土壤侵蚀主要受降水和植...     

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。     

2000-2013年北洛河河源区土壤侵蚀潜在风险时空变化分析

以北洛河河源区为研究区,利用2000年、2013年Landsat影像和DEM数据作为数据源,分别对土地利用类型、植被覆盖度和坡度信息进行提取,采用多因素综合分析法对土壤侵蚀风险进行快速评估,并对土壤侵蚀风险变化趋势、植被变化对土壤侵蚀风险的影响、水土保持措施优先等级等进行了分析。结果表明:（1）土壤侵蚀风险无变化区域面积最大,且风险减弱区域面积比（31.97%）大于风险增加区域面积比（16.05%）。其中,中度土壤侵蚀风险区域相对于其他风险等级区域更加稳定;（2）土壤侵蚀风险变化区域内随着变化程度的增大,相应变化区域面积越小;（3）在土壤侵蚀风险减弱区,自然植被覆盖度增加和退耕的影响区域面积比分别为42.8%和57.2%,在土壤侵蚀风险增加区,自然植被覆盖度降低和开垦农田的影响区域面积比分别为93.7%和6.3%,且随着土壤侵蚀风险变化程度的增加,耕地类型转变的影响范围越大,自然植被覆盖度变化的影响范围越小。     

近20年来黄土高原水蚀风蚀交错区典型小流域土地利用/覆被变化分析

剖析黄土高原水蚀风蚀交错区小流域不同土地利用/覆被类型的演变方向和程度,是认识该区侵蚀环境演变趋势,评价区域水土流失动态的重要基础性工作.通过收集黄土高原水蚀风蚀交错区典型代表流域——神木县六道沟流域1990、1995、2002年土地利用信息和2010年遥感影像,结合近期实地调查结果,分析该区耕地、林草地和工矿用地等主要土地利用类型在流域内分布格局的变化态势.结果表明:1)1990-2010年,流域林草地面积占总面积比例由35.74％增加到62.79％,耕地面积比例从33.87％锐减至7.61％,坡耕地和旱梯田向林草地大量转移,耕作区域向沟缘线以下沟谷地转移和集中,沟缘线以下耕地面积占耕地总面积比例由13.82％上升至74.04％,工矿用地作业面积由0.28 hm2扩展到14.89 hm2,煤矿开采趋于活跃;2)就影响侵蚀环境演变的流域下垫面条件而言,地表覆被,尤其沟缘线以上坡面植被显著改善,但煤矿开采活动的活跃,一方面对流域内林草生长及土地利用方式存在着极大影响,另一方面,对侵蚀环境的人为恶化起着巨大的促进作用.     

坡地开垦的径流泥沙响应

Land use and land cover change is a key driver of environmental change. To investigate the runoff and erosion responses to frequent land use change on the steep lands in the Three Gorges area, China, a rainfall simulation experiment was conducted in plots randomly selected at a Sloping Land Conversion Program site with three soil surface conditions: existing vegetation cover, vegetation removal, and freshly hoed. Simulated rainfall was applied at intensities of 60 (low), 90 (medium), and 120 mm h 1 (high) in each plot. The results indicated that vegetation removal and hoeing significantly changed runoff generation. The proportion of subsurface runoff in the total runoff decreased from 30.3% to 6.2% after vegetation removal. In the hoed plots, the subsurface runoff comprised 29.1% of the total runoff under low-intensity rainfall simulation and the proportion rapidly decreased with increasing rainfall intensity. Vegetation removal and tillage also significantly increased soil erosion. The average soil erosion rates from the vegetation removal and hoed plots were 3.0 and 10.2 times larger than that in the existing vegetation cover plots, respectively. These identified that both the runoff generation mechanism and soil erosion changed as a consequence of altering land use on steep lands. Thus, conservation practices with maximum vegetation cover and minimum tillage should be used to reduce surface runoff and soil erosion on steep lands.     

佳芦河流域1988—2013年土壤侵蚀时空变化特征

为了研究陕北风沙区近26年来的土壤侵蚀变化特征,利用中国坡面水蚀预报模型结合GIS和RS技术,定量估算了1988-1996,1997-2004,2005-2013年3个时段陕北佳芦河流域土壤平均侵蚀量,分析了不同植被覆盖条件下和不同土地利用类型下的土壤侵蚀时空变化特征.结果表明:(1)中国坡面水蚀预报模型适用于该地区;(2)土壤侵蚀等级和降雨侵蚀力,地貌和土地利用类型关系密切;(3)将26年划分为3个时段,第1时段1988-1996年、第2时段1997-2004年和第3时段2005-2013年.多年平均降雨侵蚀力分别为923.09,1 010.75,1 551.40 MJ·mm/(hm2·h),对应土壤侵蚀模数分别为4 513,5 855,3 556t/(km2·a).第1时段和第3时段总侵蚀量分别为5.10×106,4.02×106 t,相比减少了21.18％.还林还草工程后,流域内土地利用发生较大变化,耕地所占比重由53.38％减少到25.87％,草地所占比重由38.64％增加到69.64％,不同土地利用类型的水土保持效益从大到小分别是未利用土地,草地,林地和耕地.说明当还林还草工程后,佳芦河流域土壤侵蚀呈现总量减少,强度降低的趋势,表明还林还草工程取得了明显的水土保持效益.