基于GIS的土壤水蚀预报能量力学模型研究

以能量力学原理作指导，地理信息系统技术作支持，通过对土壤侵蚀影响因子的综合作用过程与机理分析，构建土壤水蚀预报的能量力学模型，并在水蚀区通过典型小区和小流域试验予以完善。此研究对土壤侵蚀预报、水土保持与土地利用规划、生态恢复与重建等重大课题均有重要理论与实践意义．并能推动地理学的定量化、信息化与现代化进程。     

小流域土壤侵蚀动态过程模拟模型

建立流域土壤水蚀预报模型将为小流域综合治理、土地利用规划等宏观决策提供依据,为小流域水土保持效果有效评价提供参考。通过对小流域侵蚀动态过程的分析,在水流连续方程、动量守恒方程及泥沙质量守恒方程基础上,对坡面－沟道及各沟道间土壤侵蚀时空关系进行合理耦合,建立了流域系统土壤侵蚀动态模拟过程模型;采用有限元方法对土壤侵蚀模拟模型进行数值离散,建立了小流域系统数值离散模型;在确定流域时空离散方法基础上,采用VC++语言编制流域水蚀模拟程序;在室内人工模拟降雨条件下,对模型小流域50 mm/h降雨强度,5 min降雨历时情况下土壤侵蚀情况进行模拟,在得到流域内典型点处径流流量、径流含沙量及各沟道流速动态过程的同时,将流域内各沟道出口处模拟结果与测量结果比较,径流流量、径流含沙量、流速模拟精度均高于80%。研究结果表明小流域土壤侵蚀模拟模型的建立是可靠的,模型的数值离散方法及编制的计算程序是完全可行的。这一模型的建立将为小流域土壤侵蚀动态过程的模拟预报及实现由小流域向中大流域的侵蚀动态模拟预报提供一定的理论基础。     

中国土壤侵蚀相关模型研究进展

土壤侵蚀预报模型通常可以分为经验模型、物理过程模型和分布式模型。我国学者以USLE为蓝本,利用水蚀区径流小区观测资料,根据各研究区实际情况进行因子修正,就主要水蚀区的黄土高原、东北漫岗丘陵、长江三峡库区、南方红壤丘陵和闽东南、广东、滇东北等地区的坡面土壤侵蚀,开展了我国土壤侵蚀经验模型研究并取得了成果。在介绍我国土壤侵蚀相关模型研究成果的基础上,指出了相关模型的优点和存在的问题,展望了模型未来的发展趋势。     

黄土丘陵区小流域土壤侵蚀空间变化定量研究

以陕西北黄土丘陵区安塞县纸坊沟流域内小流域为研究实例，在分析野外小区观测资料建立土壤侵蚀模型的基础上，应用由ARC／INFO地理信息软件系统支持建立的空间信息数据库系统和土壤侵蚀模型相结合的方法，进行了小流域次降雨土壤侵蚀空间化的定量计算，进而研究了流域内侵蚀强度的空间变化规律及其与地貌和土地利用的关系，经实测资料的检验表明，建立的预报方法，具有较高的计算精度。     

基于GIS的小流域土壤侵蚀影响因子遥感监测方法探讨——以黑龙江省宾县三岔河小流域为例

RS、GIS技术支持下的小流域土壤侵蚀影响因子遥感监测,是实现小流域水土流失及水土保持现状高精度动态监测和预报的重要手段。以黑龙江省宾县的三岔河小流域为例,探讨了小流域土壤侵蚀影响因子的遥感监测技术方法。     

水蚀预报模型研究

土壤侵蚀模型研究是土壤侵蚀学科的前沿领域和水土保持规划的有效手段。概述国外水蚀预报模型的研究进展,并详细述评了国外水蚀预报的经验模型、物理过程模型、基于地理信息系统的水蚀预报模型,细沟侵蚀模型、浅沟侵蚀模型、切沟侵蚀模型和区域侵蚀预报模型。介绍了中国在坡面预报模型和流域侵蚀产沙模型和全国水土流失宏观趋势预测的研究进展,提出了中国水蚀预报模型研究面临的挑战与任务。     

利用侵蚀模型普查黄土高原土壤侵蚀状况

土壤侵蚀普查对于土地资源保护和自然灾害防治具有重要意义。为了测试抽样方法和土壤侵蚀模型在土壤侵蚀普查中的适用性,该文以陕西吴起县为试点,采用1%均匀抽样方法,调查39个抽样单元的土壤侵蚀影响因子,使用中国侵蚀预报模型CSLE(Chinese soilloss equation)估算土壤侵蚀模数,并与基于遥感数据的水蚀分级分类方法进行比较。两种方法估算的全县平均土壤侵蚀模数分别为4571和5504t/(km2a),但不同分级侵蚀强度的面积和空间分布存在较大差异。抽样方法在土地利用与覆盖、水土保持措施及土壤特性方面获得的信息量大于遥感方法,同时对于区域具有很好的代表性;使用模型估算土壤侵蚀考虑的影响因子与分级方法相比,还包括了土壤可蚀性、坡长因子以及水土保持措施因子等,由此计算的土壤侵蚀模数和强度具有更高的可信度。因此,虽然基于抽样方法和土壤侵蚀模型的土壤侵蚀普查方法也存在一定的问题,但与土壤侵蚀分类分级方法相比具有明显的优越性。     

坡面水蚀预报模型研究

基于对我国坡面水蚀预报模型研究成果的述评和考虑坡面土壤侵蚀特征，提出了我国坡面水蚀预报模型的基本形式，给出了模型中各参数，如降雨侵蚀力、坡度与坡长、浅沟侵蚀因子的计算公式，并对土壤可蚀性、作物和水保措施等因子的提取方法进行了讨论。     

晋西黄土丘陵沟壑区坡面土壤侵蚀及预报研究

细沟间侵蚀是指坡面上细沟未形成之前或细沟形成之后细沟间的土壤侵蚀过程。细沟间侵蚀量预报是整个坡面水土流失预报的一个重要组成部分。本文以晋西黄土丘陵沟壑区的土壤侵蚀为背景,以野外及室内试验资料为基础,论述了降雨动能、土壤抗剪强度、坡度、植被、表土结皮对细沟间土壤侵蚀的影响,提出了坡面一次降雨细沟间侵蚀总量的预报模型。本模型与径流及细沟侵蚀量预报模型结合,可形成一个较为完整的坡面水蚀总量预报模型。     

我国水蚀预报模型研究的现状、挑战与任务

 土壤侵蚀模型研究,是土壤侵蚀学科的前沿领域和水土保持规划的有效手段。述评了我国在坡面预报模型和流域侵蚀产沙模型、区域水土流失评价模型和全国水土流失宏观趋势预测的研究进展,提出了中国水蚀预报模型研究面临的挑战与任务,指出了我国水蚀预报模型近期研究重点。     

祖厉河流域侵蚀地貌的数理分析

以黄河上游水土流失严重的祖厉河流域为研究区域 ,采用R .E .Horton A .N .Strahler水道序列划分原则 ,运用数理统计的方法对该流域的侵蚀地貌进行了定量分析。通过对采集到的大量地貌特征信息值的分析 ,建立了数学模型 ,分析出该流域侵蚀沟壑的系列格局 ,由此揭示了流域地貌序列及其与侵蚀间的相关性 ,为同类型区的小流域等级划分和水土保持方略的制定提供了依据     

豫西黄河流域土壤侵蚀环境特征与类型划分

豫西黄河流域是黄河泥沙的产区之一,严重的水土流失使黄河下游泥沙、洪水问题更加严峻。通过对研究区土壤侵蚀的地质环境及形态类型的调查研究,分析了研究区控制土壤侵蚀的主要地质环境特征,在此基础上依据不同地质环境特征,主要考虑地形地貌类型和地层岩性等地质环境条件的差异,将研究区土壤侵蚀环境类型划分为基岩山地丘陵侵蚀、黄土塬梁峁丘陵侵蚀、河谷侵蚀3种类型,这对于黄河的治理与开发以及区内生态建设具有重要的意义。     

黄土高原水蚀风蚀交错带和神木试区的环境背景及整治方向

黄土高原土壤侵蚀最强烈地区出现于年降水量为400mm左右的水蚀风蚀交错地带,本区气候变化剧烈,植被稀疏,土壤侵蚀全年进行,为典型的脆弱生态环境区。春季风蚀强烈,夏秋暴雨侵蚀频繁,两者交替进行,相互促进,年均侵蚀模数多在10000t/km²以上,境内的晋陕蒙煤田开发区为强烈侵蚀的中心,又为黄河下游河床粗泥沙的主要来源区。鉴于治黄和煤田开发的紧迫需要,神木试区即设于该地区,建立该试区进行环境整治的试验示范研究具有广泛的实际指导意义。综合分析神木试区的优势和劣势。以小流域为单元,探讨工副业与农业相结合,生态效益与经济效益同步发展,农林牧副业生产走向商品化,走向市场的新途径。     

The vegetation cover dynamics (1982–2006) in different erosion regions of the Yellow River Basin,China

Vegetation significantly influences human health in the Yellow River basin and the plant cover is vulnerable to people. Typical types of erosion in the Yellow River basin include that caused by water, wind and freeze–thaw. In this paper, vegetation cover change from 1982 to 2006 was studied for a number of different erosion regions. The Global Inventory Monitoring and Modeling Studies Normalized Difference Vegetation Index (GIMMS NDVI) data were employed, while climatic data were also used for analysis of other influencing factors. It was shown that: (1) generally the vegetation cover in different erosion regions displayed similar increasing trends; (2) spatially the vegetation cover was highest in the water erosion region, the second highest was in the freeze–thaw region and the lowest in the wind erosion region; and (3) vegetation cover in the Yellow River basin is influenced by climate factors, especially by temperature. In water erosion regions, the temporal change of vegetation cover seemed complicated by comprehensive climatic and human influences. In wind erosion regions, the vegetation cover had close relations to precipitation. In freeze–thaw erosion regions, the vegetation cover was primarily altered by temperature. In all the three erosion regions, significant change of the vegetation cover occurred from 2000 just after the ‘Grain for Green’ (GFG) programme was implemented throughout China. Copyright © 2010 John Wiley & Sons, Ltd.     

黄土高原水蚀风蚀交错带小流域治理模式探讨

黄土高原水蚀风蚀交错带为强烈侵蚀地区,也是黄河下游河床粗泥沙主要来源区。该地区生态环境脆弱,治理难度大;另一方面,区域内蕴藏有丰富的煤炭资源,到21世纪将建成世界级煤田。鉴于治黄和煤田开发的紧迫需要,本区迎来了以水土保持为中心环境整治的新机遇。根据工矿交通社会经济发展的新形势,以神木县六道沟小流域为试区,探讨了工矿业与农业相结合,生态效益与经济效益同步发展,农林牧生产走向商品化,走向市场的综合治理模式和系统工程。     

黄河流域生态保护和高质量发展规划区水土流失特征与防治对策

[目的] 研究黄河流域生态保护和高质量发展规划区水土流失特征及其防治对策,为该区水土流失综合治理、生态环境建设和流域高质量发展提供科学参考。[方法] 基于2020年全国水土流失动态监测成果,分析水土流失面积、分布、特点等,提出水土流失综合防治对策。[结果] 规划区水土流失面积占土地总面积的33.97%,水土流失分布主要集中在黄河中游多沙区、腾格里—阴山北麓沙漠草原风沙区、湟水洮河黄土丘陵区和黄河源高地草原区等区域,沙地、旱地（6°以上）、天然牧草地和其他草地为水土流失重点发生地类,水土流失呈现面广量大、分布集中、侵蚀类型多样、高侵蚀强度面积较大等特点。[结论] 水土流失依然是黄河流域生态保护和高质量发展规划区面临的主要生态问题之一,水土流失防治应结合区域水土流失特点,科学布局,精细配置各类措施,推进规划区水土流失治理绿色发展。     

南水北调西线工程对黄河流域生态环境的影响分析

黄河流域地处我国北方干旱和半干旱地区,水资源贫乏,人均占有水资源仅为全国平均水平的1/3,森林覆盖率仅为6%,是全国平均水平的50%。水土流失严重,中上游土壤侵蚀模数一般在5000t/(km2.a)以上。黄河含砂量居世界之最,多年平均含砂量达33kg/m3,由于水资源量的逐年减少和需求量的逐年增大,引起了土地沙漠化,沙尘暴以及黄河水质恶化等一系列环境问题。南水北调西线工程拟从水量充沛的长江、澜沧江、怒江流域调部分水量进入黄河,总调水量170亿m3。其中用于农、林、牧业方面的灌溉水量占总调水量的55%,可以有效地增加植被和控制水土流失,遏制土壤沙漠化;能够缓解黄河水资源的供需矛盾,改善黄河水质;同时还可以增加黄河下游河道的冲刷长度,减少泥沙淤积,有利于黄河下游河道的稳定性。     

基于RUSLE的松花江流域不同侵蚀类型区泥沙输移比估算

为摸清东北黑土区土壤侵蚀与泥沙输移特征,以松花江流域为研究对象,选取不同侵蚀类型区8个水文站控制区,利用RUSLE模型,结合水文站实测输沙数据,分析了不同侵蚀类型区泥沙输移比的时空变化特征。结果表明:（1）松花江流域各侵蚀类型区均以微度侵蚀和轻度侵蚀为主,而草地、旱地和裸地侵蚀模数均呈现依次增大趋势,且大于该区容许土壤流失量,特别是松岭站、碾子山站、大石寨站和大山咀子站水文站控制区裸地土壤侵蚀模数均大于20 000 t/（km²·a）,达到剧烈侵蚀程度。不同侵蚀类型区之间侵蚀模数表现为丘陵沟壑区Ⅰ > 丘陵沟壑区Ⅱ > 天然林区 > 漫川漫岗区。（2）松花江流域不同侵蚀类型区泥沙输移比总体上表现为漫川漫岗区 > 丘陵沟壑区Ⅱ > 丘陵沟壑区Ⅰ > 天然林区。（3）同一侵蚀类型区不同年际间泥沙输移比波动起伏,而从20世纪60年代到80年代,人类活动影响较小的天然林区和丘陵沟壑区Ⅱ不同时期平均泥沙输移比相差不大,人类活动剧烈的漫川漫岗区和丘陵沟壑区Ⅰ平均泥沙输移比则表现为波动式递增。研究结果对于了解东北黑土区土壤侵蚀和泥沙输移规律,明确该区域土壤侵蚀机理和治理目标具有指导意义。     

基于GIS和RUSLE的粤东黄冈河流域土壤侵蚀评估

以TM影像图、数字高程模型DEM、土地利用类型图、土壤数据为信息源,以GIS技术和RUSLE模型为研究方法,对粤东黄冈河流域土壤侵蚀进行了评估,并分析了影响土壤侵蚀的主要因素。结果表明,降雨是影响土壤侵蚀的最主要因素,该流域多年平均土壤侵蚀模数为1 745.5 t/(km2.a),属轻度侵蚀;地形地貌是影响土壤侵蚀的显著因素,随着地形坡度的增加土壤侵蚀模数显著增大;不同土地利用类型的土壤侵蚀量差异较大。根据研究结果,指出15°—25°、25°—35°两个坡度带和居民点及交通用地、草地为黄冈河流域土壤侵蚀防治的重点区域。     

自动化监测系统在水土流失观测中的引进与应用

由于土壤侵蚀使土壤退化及土地生产力下降,甚至威胁人类生产生活的生态环境.多年来土壤侵蚀规律研究一直是自然科学领域研究的关键性技术.20世纪50年代初,黄委会在黄土丘陵沟壑区第1副区设立了小流域土壤侵蚀不同类型的因子观测站网、径流小区等,采集获得60 a多的原始观测资料.长期以来一直为人工观测,成果资料多为降雨-径流-泥沙的特征点源数据,而每次降雨侵蚀是一个连续的自然过程,人工监测由于其因子对位性、监测数据的连续性和系统性较差,造成研究成果只局限于土壤侵蚀影响的单因子或部分因子研究成果,严重影响该区水土流失系统模型的开发.为了进一步提升水土流失规律研究的水平,寻找土壤侵蚀客观真实的自然数据规律,加快该区水土流失模型开发,在该区引进了现代自动化的水土流失监测系统,经过2 a的监测实践和成果数据的比测分析,不仅节约了大量的人、才物资源,而且获取得了客观真实、精度较高和连续动态的水土流失过程数据,对该区水土流失规律研究将起到积极的推动作用.