陕北—湖北±800kV输电线路工程水土流失特征及其综合治理

输电线路作为路径长、跨度大的典型线型工程,在生态环境脆弱的丘陵地貌、山地地貌等山丘区进行建设,会破坏该区环境,加剧水土流失。为顺应当前国家生态文明建设新形势,以沿线涉及黄土丘陵地貌、山地地貌和平原地貌的陕北—湖北±800 kV特高压输电线路工程为例,通过野外调查和测钎法监测水土流失,对其水土流失特征、强度及其治理体系进行探讨。结果表明:(1)特高压输电线路工程水土流失具有点状线型分布特征; 其工程空间跨度大,侵蚀环境差异显著,侵蚀类型多且复杂。(2)输电线路工程在黄土丘陵地貌的土壤侵蚀模数〔12 000～25 000 t/(km²·a)〕明显高于山地地貌〔3 600～9 500 t/(km²·a)〕和平原地貌〔950～2 000 t/(km²·a)〕,是该工程重点土壤侵蚀防治区。(3)站区和塔基区是输电线工程造成最大土壤侵蚀量的水土流失单元,其土壤侵蚀量分别为27 267 t和37 478 t,应为水土流失重点防治单元。(4)在水土流失治理的工程措施基础上,融入近自然治理思想,优先选择乡土草、灌、树种,以此集成针对山丘典型生态环境脆弱区的输电线路水土流失综合治理体系。研究结果可为输电线路工程水土流失防治提供理论依据和决策支持。     

高动能降雨条件下植被对土壤侵蚀速率的影响

利用降雨模拟器，通过对比试验分析高动能降雨条件下石门小流域植物对土壤侵蚀速率的影响，为科学治理水土流失问题提供依据。结果显示，土壤孔隙度与根系密度呈正相关关系(p<0.05),土壤容重与根系密度呈负相关关系(p<0.001),植被地上部分对土壤侵蚀速率有较大影响，而植物根系对土壤侵蚀速率影响较小。     

中全新世至西汉时期沁河下游环境变迁浅析

徐堡遗址是豫西北以及晋南地区十分重要的一处龙山时期(5000 4000aBP)城址.对沁河下游地区新石器遗址地貌分布规律、徐堡剖面粒度特征和历史时期沉积速率的研究表明:仰韶文化时期人类居住在青峰岭或者冲积平原的高黄土台地之上,仰韶文化(7 000-5 000 aBP)末期或者龙山文化早期沁河下切,才使得沁河两岸的冲积平原能适合龙山时期的人类在此生产生活.西周时期至西汉时期早期,徐堡剖面沉积稳定,并且据剖面粒度特征推测,徐堡遗址当时是一高河漫滩的地貌位置.西汉末期,徐堡遗址又一次经历了较大洪水的袭扰,洪水漫延超过徐堡城内地面的高度,遗址又再次被弃.西周至西汉时期,沉积速率约为0.1 cm/a,西汉时期沉积速率约为0.2 cm/a,宋代时期的沉积速率约为0.1 cm/a;西汉时期人口规模的扩大和经济活动的频繁以及农业技术的进步,造成黄河流域水土流失严重,徐堡剖面的沉积速率能够很好反映出当时的沉积过程以及沉积特征.     

基于CSLE的泛第三极地区土壤侵蚀强度空间分布特征

[目的]定量评估泛第三极地区的土壤侵蚀状况,明确土壤侵蚀的分布特征,以期为土壤侵蚀的科学防治提供依据。[方法]基于分层不等概系统抽样方法,共布设31 406个调查单元。利用中国土壤流失方程CSLE计算泛第三极地区土壤侵蚀速率,并利用莫兰指数(I)探讨其分布特征。[结果](1)泛第三极地区平均土壤侵蚀速率为162.73 t/(km²·a),水土流失面积比例为7.75%,土壤侵蚀速率超过500 t/(km²·a)的地区主要位于西亚、东亚和南亚;(2)土壤侵蚀存在明显的空间聚集性(I=0.920 9),以高高型和低低型聚集为主,高高型聚集主要分布在西亚北部、南亚北部和西南部以及中国的东北、黄土高原和西藏南部;(3)草地、灌丛和耕地是土壤侵蚀较严重的土地利用类型,其中>1 000 m的草地、>500 m的灌丛和耕地的土壤侵蚀更严重,超过25%的土地都发生了水土流失,平均土壤侵蚀速率变化于426.85～683.72 t/(km²·a)。[结论]海拔介于1 000～6 000 m的草地、500～4 000 m的灌丛以及1...     

基于GIS的泾河北洛河上游重点治理区土壤侵蚀潜在危险度评价

[目的]对泾河北洛河上游重点治理区土壤侵蚀潜在危险度进行评价,为该区土壤侵蚀研究提供参考。[方法]在GIS支持下,利用高分辨率遥感影像土地利用解译结果,采用中国土壤流失方程(CSLE)与抗蚀年限法相结合,同时利用土壤侵蚀潜在危险度指数(SEPDI)对不同坡度地区或地类土壤侵蚀潜在危险度的大小进行评价。[结果]利用CSLE定量计算得到陕西省吴起县的年均侵蚀模数为1 317.5t/(km2·a),属轻度侵蚀,其土壤侵蚀潜在危险度也较小,以无险型和轻险型为主,平均SPEDI值为1.25。[结论]研究区内大于25°的坡度范围将是今后重点治理的区域;另外研究区内人为水土流失比较严重,建议适当减少工矿用地以及建筑用地的开挖量。     

黄麻土工布覆盖对花岗岩红壤表土坡面侵蚀特性的影响

[目的]探究黄麻土工布覆盖条件下花岗岩红壤表土坡面侵蚀特性,为花岗岩红壤区坡面土壤侵蚀防治提供科学依据。[方法]通过室内模拟降雨试验,在2个坡度(5°和15°坡度)、3种密度(无覆盖,6 cm×6 cm及3 cm×3 cm网格)的黄麻土工布覆盖条件下,研究极端降雨条件下(90 mm/h)花岗岩红壤表土的坡面侵蚀特性,并观测径流系数、土壤侵蚀速率、泥沙颗粒变化规律及富集率等指标。[结果]坡面径流随降雨历时增加而增加,土壤侵蚀速率则相反,表明侵蚀过程是一个分离受限的过程。和对照组相比,黄麻土工布覆盖在不同试验条件下都具有明显的减流减沙作用。另外,由侵蚀泥沙的粒径分选规律可知,坡面土壤中的黏粒和粉粒大小的颗粒倾向于被优先选择性搬运,其结果致使坡面石英粗颗粒富集,在缓坡(5°)与高密度黄麻土工布覆盖条件下(3 cm×3 cm网格)尤为突出。坡面石英粗颗粒随降雨历时增加不断富集进一步增加了原位坡面的侵蚀抗性,产生了土壤侵蚀速率随降雨历时不断降低的现象。[结论]高密度黄麻土工布的覆盖能够有效地减流减沙,增加原位坡面抗蚀性,是一种有效的水土保持措施,在今后的土壤侵蚀防治和劣地恢复工作中应该被重视。     

三峡库区紫色土坡耕地土壤侵蚀的137Cs示踪研究

坡耕地是三峡库区的重点水土流失区和河流泥沙的主要来源地.采用~(137)Cs示踪技术对三峡库区紫色土坡耕地的土壤侵蚀速率进行了定量研究.结果表明,新政小流域的~(137)Cs本底值为1 420.9 Bq/m~2;平均坡度为11.4°的缓坡耕地的~(137)Cs面积活度介于398.5～1 649.6 Bq/m~2之间,坡长加权平均值为816.0Bq/m~2;采用改进的简化质量平衡模型计算了坡耕地的土壤侵蚀速率,结果得出该坡地的土壤侵蚀模数介于-3 358.8～4 937.4 t/(km~2·a),其加权平均值为1 294.6 t/(km~2·a).受犁耕作用的影响,坡耕地两个坡段的土壤侵蚀速率随坡长增加大致都呈下降趋势,并在坡段下方出现了堆积.坡耕地土壤侵蚀速率不高的原因,一方面是由于所研究坡耕地属于缓坡,坡度较小,另一方面则是由于当地农民总结出了一套有效防止水土流失的耕作方式,使得土壤侵蚀强度大大降低.     

薄层黑土微生物生物量碳氮对土壤侵蚀—沉积的响应

研究土壤侵蚀—沉积对土壤微生物生物量的影响可以为科学评估土壤侵蚀的环境效应提供依据。以典型薄层黑土区——黑龙江省宾州河流域为研究区,利用土壤137Cs含量估算侵蚀速率,通过分析流域不同位置和不同坡面部位土壤微生物生物量碳和氮含量以及土壤侵蚀强度的差异,揭示土壤微生物生物量对土壤侵蚀—沉积的响应规律。结果表明:流域不同位置和不同坡面部位土壤微生物生物量的分布存在明显差异,并呈现出与土壤侵蚀—沉积空间分布相反的变化趋势。土壤侵蚀速率在流域的分布为上游中游下游,在坡面的分布为坡中部坡上部坡下部;土壤微生物生物量碳(Microbial biomass carbon,MBC)和微生物生物量氮(Microbial biomass nitrogen,MBN)在流域表现为下游中游上游,在坡面表现为坡下部坡上部坡中部。回归分析表明,MBC、MBN、有机质(Organic matter,OM)和全氮(Total nitrogen,TN)含量随土壤侵蚀强度的增大而减少。土壤侵蚀对土壤微生物生物量的分布有重要影响,土壤侵蚀—沉积过程引起土壤养分的迁移和再分布是导致侵蚀区和沉积区土壤微生物生物量分布产生差异的重要原因。     

工程建设中产生的水土流失评估研究进展

随着工程建设数量和规模的不断扩大,工程建设产生的水土流失越来越严重。科学地评估和预测工程建设中产生的水土流失不仅为水土保持方案编制提供依据,而且为工程建设水土流失防治重点及其防治措施布局提供科学理论,因而具有十分重要的意义。详细的论述了工程建设对水土流失的影响及测定工程建设土壤侵蚀的方法,针对研究中存在的问题及薄弱点,提出了一些见解,并着重指出采用修正的土壤侵蚀方程(RUSLE)和GIS评估工程建设中产生的土壤侵蚀量将是今后的发展趋势。     

北京市水土流失重点防治区划分及防治对策

 北京山区水土流失严重,山洪、泥石流灾害时有发生。根据防护目的、土壤侵蚀强度和土壤侵蚀潜在危险度等,应用地理信息系统技术,采用人机交互判读分析方法,将水土流失防治区划分为重点预防保护区、重点监督区和重点治理区,并提出北京地区水土流失防治对策。     

黄土区沟道阶梯状边坡水土流失防治措施与机理

陕北地区治沟造地工程中新修沟道阶梯状边坡抗蚀性较弱。研究利用室内人工模拟降雨试验,研究新开挖沟道阶梯状边坡在降雨作用下不同水土保持措施的水沙效应,并观测其侵蚀发育过程。结果表明:极端气象条件(120mm/h雨强)与坡顶部区域汇水作用是导致阶梯状边坡产生快速侵蚀破坏的两个主要条件。当边坡仅受到降雨作用,雨强在60mm/h~90mm/h之间变化时,产沙速率稳定,不同雨强下产沙速率呈现倍率关系,坡面侵蚀现象无明显差异,坡体无明显破坏;120mm/h雨强条件下,产沙速率显著上升,侵蚀发育过程出现明显变化,坡体破坏明显。阶梯状边坡平台反坡措施能有效减少60mm/h,90mm/h,120mm/h三种雨强下产沙量58.4%,35.2%,62.1%,减少径流量69.6%,26.6%,60.8%,并有效减缓坡体表面破坏及侵蚀发育速度。用放水试验模拟无截排水措施情况,发现截排水措施能够有效降低产沙量92.7%,同时改变了侵蚀发育的现象,将急剧下切发育的细沟侵蚀转变为了发育较为缓慢的层状面蚀。从减水减沙的角度,坡顶截排水措施与平台反坡措施皆为有效的阶梯状边坡水土流失防治措施。     

黄土区小流域土壤侵蚀系统模拟的研究

中国黄土高原是世界上水土流失最严重的地区之一 ,土壤侵蚀量是正确评价综合治理的一个重要指标。本文对黄土区小流域土壤侵蚀系统进行计算机模拟 ,它是在与地理信息系统支持平台松散耦合的基础上 ,利用DEM提供地形特征的功能 ,运用水文模型进行流域径流水文分析 ,并在此基础之上 ,结合通用水土流失方程式的侵蚀泥沙模型及其沿程传递模型 ,建立了分布型小流域土壤侵蚀模拟模型 ,用它可以计算不同时间和空间的土壤侵蚀量。最后将研究成果应用于试验流域——宁夏西吉县黄家二岔小流域 ,经过验证 ,具有一定的可靠性 ,可以用于黄土区流域的土壤侵蚀量的模拟运算 ,这将进一步提高小流域综合治理的水平。     

黄土和红壤丘陵区输变电线路工程水土流失影响因素及特征

为顺应国家电网公司高质量绿色发展的内在需求,防治输电线工程施工过程中造成的严重水土流失。以黄土丘陵区和红壤丘陵区为研究对象,通过野外调查和文献查阅,选取区域内两条典型线路,就气候、地形、土壤和植被等自然因素对输电线路工程水土流失特征的影响进行研究。结果表明:(1)黄土丘陵区相较于红壤丘陵区侵蚀营力除水力之外还有风力。(2)黄土丘陵区土壤渗透性强、土层深厚,而红壤丘陵区质地粘重、遇水易板结、入渗能力差。(3)黄土丘陵区植被自我恢复能力较差,施工过程中需要随时进行补植,而红壤区植被遭受破坏后恢复能力强,即使施工中植被遭受破坏,在短期内也可自然恢复。(4)黄土丘陵区输电线路工程在施工期土壤侵蚀模数是自然恢复期的1～10倍。黄土丘陵区输电线路各区域的土壤侵蚀模数是红壤丘陵区的2.5～31.25倍。(5)黄土丘陵区侵蚀模数在换流站站区、电机电缆区和榆林市线路工程塔基区的侵蚀模数取最大值,换流站站区和线路工程塔基区新增水土流失量最大; 而红壤丘陵区输电线路工程侵蚀模数在宜昌市线路工程塔基区取最大值,塔基区的新增水土流失量亦为最大。塔基区是水土流失防治和监测的重点区域。因此,根据当地自然因素差异,分区域设计工程措施,有利于减少水土流失。     

区域水土流失面积与平均土壤侵蚀模数关系探究

采用黄河流域(片)国家级防治区中部分县级行政区2020年度水土流失动态监测成果及对应的平均土壤侵蚀模数,建立了不同县级行政区县域面积、各侵蚀强度等级面积与其平均土壤侵蚀模数之间的关系,进而推算不同区域的土壤流失量。结果表明,临界土壤侵蚀模数与平均土壤侵蚀模数之间存在较好的线性关系。根据建立的拟合关系,推算出不同时期黄土高原多沙区土壤流失量,1990—2019年黄土高原多沙区累积保土量为213.44亿t。     

治黄之本在于水土保持

该论证了在漫长的地质时期，黄土高原的土壤侵蚀强度变化幅度很大，有时异常强烈，有时则很轻微。根据子午岭地区土壤侵蚀由强变弱的实例，以及许多水土保持综合治理先进典型，说明黄土高原的土壤侵蚀完合可以治理。只有水土保持才是根治黄河水害，促进当地农业持续发展的根本保证。     

黄土丘陵沟壑区不同土地利用方式下小流域侵蚀产沙特征

为进一步优化和合理配置水土保持措施,以黄土丘陵沟壑区3个不同土地利用方式下的坝控小流域为例,基于人工探槽取样、淤积层次甄别及与产流降雨事件的对应关系,结合1∶10 000早期地形图与全站仪测量,拟合库容曲线来估算淤地坝泥沙淤积量,进而反演坝控流域的产沙模数变化特征。结果表明:(1)延河马家沟3个不同土地利用方式下的洞儿沟、阎桥和芦渠坝控小流域,自建坝至2016年的多年平均淤积量分别为2 748.80,4 634.31,3 141.17 t;(2)洞儿沟、阎桥和芦渠流域多年平均产沙模数分别为2 432.56,3 131.29,1 794.95 t/(km~2·a),依次属于轻度、中度和轻度侵蚀;不同土地利用方式下坝控小流域的最小产沙降雨量均20 mm以上;(3)不同的土地利用方式对小流域侵蚀产沙影响显著,人类活动明显的阎桥流域多年平均产沙模数大于以林草地为主的洞儿沟流域,而以林地和梯田为主的芦渠流域多年平均产沙模数最小。由此可见,在黄土丘陵沟壑区合理配置不同的水土保持措施,是减少小流域侵蚀产沙的有效途径。     

Performance of soil and water conservation practices in the erosion evolution process,runoff dynamics and surface roughness

Soil and water conservation practices are used widely to prevent soil erosion and protect soil and water resources, which is significant for ecological restoration and food security. However, rill evolution processes, erosion and deposition characteristics and critical hydrodynamic parameters need more research. In order to investigate the effect of soil and water conservation practices on soil erosion dynamics, simulated rainfall experiments were undertaken in a laboratory on 15° loess slopes with engineering measures (fish-scale pits, FSPs), tillage measures (artificial digging, AD; contour ploughing, CP) and bare slope (CK). The results showed that: (1) during rill erosion, hillslopes with FSPs, CP and AD were more likely to develop wide and shallow rills, while a bare slope (CK) was more likely to develop narrow and deep rills. At the end of the experiment (cumulative rainfall was about 150 mm), headward retreat erosion dominated the AD slope (maximum rill length: 3.27 m), side-wall expansion erosion dominated the CP slope (maximum rill width: 0.522 m) and bed incision erosion dominated the CK (maximum rill depth: 0.09 m); (2) soil and water conservation practices reduced surface erosion and sediment transport and runoff velocity. However, the positive effects disappeared when rainfall amounts exceeded 82.5, 105 and 127.5 mm for FSPs, CP and AD, respectively; (3) for runoff kinetic energy and runoff shear strength of 3 J and 1.5 N/m², respectively, soil and water conservation measures had greater anti-erosion abilities than CK; (4) as rainfall duration increased, surface roughness, runoff rate and sediment concentration increased on the CK and FSP treatments, but decreased on the CP and AD treatments. This study has important implications for managing different soil and water conservation measures based on rainfall conditions and offers a deeper understanding of soil erosion processes.     

黄土高原中部地区土壤侵蚀人为影响因素的分析

黄土高原中部地区是典型的农业区，开荒扩种在本区表现突出，由于人为不合理的社会经济活动的影响，水土流失成为制约本区经济发展的突出问题。本文通过典型调查和总体分析相结合，对影响土壤侵蚀的人为因素进行了评价。认为土地利用结构不合理，人口的失控增长，森林植被的破坏以及工业化进程中对水土保持工作不十分重视等是人为加速土壤侵蚀的几个主要方面。     

黄土区大型露天矿排土场水力侵蚀计算与防治

以黄土区安太堡露天矿未复垦排土场为对象,研究未复垦排土场平台水力侵蚀(沟蚀)状况,通过实地外业采样和内业数据处理,结合数据统计分析平台,计算出了研究区内的沟蚀量分布情况,并分析了平台汇水面、土壤容重、坡度与沟蚀模数的关系,估算研究区水力侵蚀造成的直接经济损失,提出排土场平台复垦和水土流失防治措施。结果表明:(1)研究区水力侵蚀严重,总体沟蚀模数相当于自然地貌土壤侵蚀模数的6.8倍,其中平台汇水面对沟蚀模数的影响巨大;(2)排土场平台表层土壤压实,40cm以内土层压实最为严重,深层土壤土质较疏松;(3)排土场平台坡度和坡长在一定程度上可以反映出土壤侵蚀的高低,在水土流失防治措施中应予考虑。在平台复垦和土壤侵蚀防治中应采用减少平台汇水面积、增大地表水入渗能力和提高植被覆盖度的措施为主,本研究成果可为排土场复垦和水土流失防治提供参考。