山西省黄土高原塬面保护治理模式探讨

山西省黄土高塬沟壑区塬面水土流失严重,一些侵蚀沟已经发展到了村镇边缘。通过实施塬面保护项目,采用塬边沟头筑埂、坡耕地整治、塬坡引蓄排水等治理措施,一级一级层层拦截,有效地防治了项目区沟头前进、沟道下切、沟岸扩张,既保障了当地居民的生命财产安全,又提高了土地生产力,促进了当地经济发展。     

五陵塬边坡侵蚀地貌发育及其影响因素

基于前人研究成果和对陕西省关中平原中部五陵塬边坡侵蚀地貌大量的实地考察,应用遥感卫星图像等信息资料,对五陵塬南、北缘侵蚀沟谷和黄土滑塌的发育状况进行考察和分析。研究表明,五陵塬南缘发育的河流高阶地前坎(高差8~30m的黄土崖)为窑洞聚落带,受坡面径流作用发育侵蚀沟谷和黄土坍塌;该塬边黄土窑洞带侵蚀沟谷的发育状况表现为东段密度较小,规模较大,西段反之。北缘河流高阶地前坎(高差30~90m的黄土崖)西段主要发育"群发性"黄土滑塌。东段侵蚀沟谷数量少,长度较大。五陵塬边坡侵蚀地貌的发育,主要受地质构造、地形条件、新构造运动、黄土岩性和结构、大气降水与农田灌溉以及人类活动等因素影响,并会对五陵塬周边人类居住安全,边坡水土流失,塬面文物古迹保护和西咸新区发展建设产生负面影响效应。     

黄土高塬沟壑区水土流失综合治理范式

 黄土高原是中华农耕文化的发祥地,其主要地貌类型区之一的黄土高塬沟壑区,其农业发展有着比黄土高原其他地区优越的自然条件。但长期以来,由于自然和人为因素的双重作用,该区水土流失十分严重,塬面径流下沟导致沟头不断前进,塬面逐年萎缩。由于沟坡坡度大而导致重力侵蚀异常活跃,侵蚀强度逐渐加强。在特殊的自然环境、人口压力以及经济发展需求的条件下,探索黄土高塬沟壑区水土流失综合治理范式成为水土保持领域科技人员和当地政府急需解决的问题之一。在解析黄土高塬沟壑区自然地理特征、水土流失特点以及社会经济发展需求的基础上,通过对该区现有的水土流失综合治理模式进行梳理,结合范式的概念,提出黄土高塬沟壑区水土流失综合治理范式。     

泾川县侵蚀沟治理存在的问题与解决对策

甘肃泾川县属黄土高原残塬沟壑区,侵蚀沟纵横交错,梁峁跌宕起伏,严重的水土流失持续蚕食着塬面土地,威胁着区域粮食安全、生态安全和人民群众生命财产安全。泾川县在水土保持工作中,应继续坚持水保工作"二十四字"方针,结合乡村振兴战略,加大实施民生水保工程力度,突出塬面保护,加快侵蚀沟治理,推进黄河流域生态保护和高质量发展。     

基于GIS与137Cs技术的土壤侵蚀微观研究

坡地侵蚀的研究是进行流域侵蚀研究的基础，影响坡地土壤侵蚀的因素很多，但最主要的是地形因子。通过^137Cs技术和GIS技术，以黄土高塬沟壑区的多个自然汇流坡面为研究对象，从微观角度探讨了在自然坡面条件下不同地形因子对坡面土壤侵蚀的影响，根据土壤侵蚀在坡面上的垂直分异规律．对不同部位土壤侵蚀量的差异及不同地形因子对土壤侵蚀的影响大小进行了初步探索性研究。结果表明：在微观尺度内，坡度、坡长等常规因子对土壤侵蚀的影响并不像径流小区测定的那样明显，似乎已经退居到次要位置。借助GIS对土壤侵蚀进行微观研究，可以发现一些用常规方法很难发现的规律，有助于我们更加深刻地认识土壤侵蚀的变化规律。     

黄土高原沟头侵蚀柔性防护措施研究

黄土高原沟壑纵横,塬面水流在入沟过程中,不断冲刷沟头,导致沟底下切,沟壁坍塌,形成溯源侵蚀。为防止从沟头跌落的水流对沟底冲刷,减缓沟头侵蚀发展,保护塬面,采用柔性防护措施消减水流动能。试验通过覆麦草和土工布模拟柔性防护措施,研究柔性防护措施的消能机理。试验以裸土为对照,测定在高水头冲刷下,不同防护措施的冲刷坑深度、坑径、坑面积及坑容积,定量分析了柔性防护措施的作用效果。结果表明:随着覆麦草量的增加,冲刷坑深度呈线性递减、容积呈指数递减;而加覆土工布,能显著提升防护效果;在4.93 m试验水头冲刷3 min的条件下,覆2 400 g/m²麦草和1层土工布能够完全保护土面不被冲刷。柔性防护措施具有良好的消减水流动能的作用,对防止沟床下切,有效保护塬面,防治沟头侵蚀效果显著。     

工程建设加大坡面系统潜在侵蚀能力的研究

该文通过分析工程建设，开采石料造成坡面潜在侵蚀量的增加，建立了坡度增加数学模型，计算了临空面加大的增加侵蚀量。结果表明：随着工程建设的扩大，坡地临空面增加，坡地侵蚀量成倍增加。     

洛川塬区晚中更新世以来沟谷发育与土壤侵蚀量变化初探

洛川塬区土壤侵蚀变化表现出不同的侵蚀期,土壤侵蚀过程就是沟谷的发育过程。通过分析洛川塬区晚中更新世以来洛河阶地和沟谷黄土、古土壤记录的古地貌形态得出,560～460kaB.P.的第一侵蚀期洛河一级支流开始广泛形成;洛河较大的二级支流形成于250～200kaB.P.的第二侵蚀期;140～95kaB.P.的第三侵蚀期洛河形成了三级支流;洛川塬区众多的冲沟主要是全新世(10～0kaB.P.)以来形成的。分析了洛川塬区不同侵蚀期形成的沟谷地貌形态。以黑木沟为例,具体分析了黑木沟的发育过程和土壤侵蚀量变化。     

黄土丘陵沟壑区小流域治沟骨干工程淤积量预报模型探讨

黄土丘陵沟壑区治沟骨干工程泥沙淤积来源于坡面侵蚀，沟 道侵蚀和库区岸坡坍塌，控制面积的坡面侵蚀量可以根据同一地区的径流试验小区资料进行计算；库区岸坡坍塌量可以通过实测现库岸地形，并与建库初期库岸地形比较计算而得，通过实测已建骨干工程的淤积量，并减去相应的坡面侵蚀量和库区岸坡坍塌量，便可求得沟道侵蚀量，在先期建立坡面侵蚀量，沟道侵蚀量分别与降雨，土地利用状况和流域特征等相应预测因子相关关系的基础上，建立了治沟骨干工程淤积量的预测模型，实际检验结果表明，模型的最低精度为79％。     

绿化样板淳化县水土流失的成因分析

本文以野外调查和室内图面量算获得的资料数字为依据,分析了有限范围内小流域土壤侵蚀的成因,并以函数关系式E=f(J·ρ·C·S)表示土壤侵蚀与侵蚀诸因子间的关系。通过各因子与侵蚀模数的单因子相关分析,发现地形比降、侵蚀沟密度、活动沟头数、坡面被覆、流域面积与其关系密切,而林地被覆、塬面治理度则相反。寻其原因,主要是由于当前各种水土保持措施数量少、标准低、质量差、不配套等造成的。     

Evaluating gully erosion using Cs and Pb/Cs ratio in a reservoir catchment

Water erosion in the hilly areas of west China is the main process contributing to the overall sediment of the Yellow River and the Yangtze River. The impact of gully erosion in total sediment output has been mostly neglected. Our objective was to assess the sediment production and sediment sources at both the hillslope and catchment scales in the Yangjuangou reservoir catchment of the Chinese Loess Plateau, northwest China. Distribution patterns in sediment production caused by water erosion on hills and gully slopes under different land use types were assessed using the fallout ¹³⁷Cs technique. The total sediment production from the catchment was estimated by using the sediment record in a reservoir. Sediment sources and dominant water erosion processes were determined by comparing ¹³⁷Cs activities and ²¹⁰Pb/¹³⁷Cs ratios in surface soils and sub-surface soils with those of sediment deposits from the reservoir at the outlet of the catchment. Results indicated that landscape location had the most significant impact on sediment production for cultivated hillslopes, followed by the terraced hillslope, and the least for the vegetated hillslope. Sediment production increased in the following order: top>upper>lower>middle for the cultivated hillslope, and top>lower>upper>middle for the terraced hillslope. The mean value of sediment production declined by 49% for the terraced hillslope and by 80% for the vegetated hillslope compared with the cultivated hillslope. Vegetated gully slope reduced the sediment production by 38% compared with the cultivated gully slope. These data demonstrate the effectiveness of terracing and perennial vegetation cover in controlling sediment delivery at a hillslope scale. Averaged ¹³⁷Cs activities and ²¹⁰Pb/¹³⁷Cs ratios in the 0–5 cm surface soil (2.22–4.70 Bq kg⁻¹ and 20.70–22.07, respectively) and in the 5–30 cm subsoil (2.60 Bq kg⁻¹ and 28.57, respectively) on the cultivated hills and gully slopes were close to those of the deposited sediment in the reservoir (3.37 Bq kg⁻¹ and 29.08, respectively). These results suggest that the main sediment sources in the catchment were from the surface soil and subsoil on the cultivated slopes, and that gully erosion is the dominant water erosion process contributing sediment in the study area. Changes in land use types can greatly affect sediment production from gully erosion. An increase in grassland and forestland by 42%, and a corresponding decrease in farmland by 46%, reduced sediment production by 31% in the catchment.     

黄土坡面的土壤侵蚀波动性

 通过对黄土高塬沟壑区不同土地利用情况下土壤侵蚀的137Cs法研究,发现从坡顶到坡脚,土壤剖面的137Cs含量呈现强、弱交替的波动变化。通过对土壤侵蚀波动性的分析以及与其他研究成果的对比分析,发现随着坡长的增加,土壤侵蚀在坡面上总是呈现出一定的波动性,并由坡面细沟侵蚀的变化规律所决定。坡面土壤侵蚀的波动性可分为2种类型:一种是受人类活动影响较大的耕作型;另一种是受人类活动影响较少的自然型。     

黄土丘陵区典型沟道侵蚀诱发的CO2通量估算

以黄土丘陵区典型侵蚀沟道为对象,基于沟道剖面有机碳和¹³⁷Cs数据,采用碳库重分布模型估算了典型沟道侵蚀诱发的CO₂通量,并通过检验模型预测效率、解析影响因子,提出了模型校正的思路。结果表明:(1)在长期侵蚀作用下,沟道侵蚀区和沉积区均表现为剧烈的侵蚀效应,侵蚀区侵蚀速率介于30.99~46.44 mm/a,沉积区侵蚀速率介于34.20~37.88 mm/a,沉积区土壤流失速率略小于侵蚀区;(2)碳库重分布模型估算显示,侵蚀区与沉积区均表现为较强烈的碳源效应,侵蚀区CO₂通量介于18.41~28.44 g/(m²·a),沉积区CO₂通量介于22.19~29.25 g/(m²·a);(3)侵蚀部位、土壤容重、有机碳含量、侵蚀量、沟道平均坡度、植被地上部与地下部生物量共同解释了碳库重分布模型预测效率的变异特征(R²=0.68),其中侵蚀部位、侵蚀量、有机碳含量、土壤容重、植被地下部对预测效率有强驱动效应;(4)引入被忽略的植被新输入有机碳库参数,有望校正碳库重分布模型,提升模型预测效率。该研究结果明确了碳库重分布模型在沟道侵蚀区相比沉积区有更高的CO₂通量预测效率,为进一步提高模型的预测精度,可以考虑引入植被输入有机碳库作为校正参数。     

黄土丘陵区典型峁坡土壤侵蚀空间分异特征

选择黄土高原丘陵沟壑区典型峁坡,采用137 Cs示踪技术,通过对不同坡向和坡位土样137 Cs含量的测定,分析了峁坡137 Cs空间分布特征及土壤侵蚀的空间分异。结果表明,不同坡向峁坡侵蚀差异明显,各坡向平均侵蚀速率大小依次为:北坡西南坡东北坡西坡西北坡南坡东南坡东坡,各坡向侵蚀强度均表现为强度侵蚀;峁坡各坡向不同坡位的侵蚀差异也非常明显,坡下部侵蚀量最大,坡面中上部次之。侵蚀速率顺坡呈波动变化趋势,且侵蚀强度表现为中度、强度以及极强度侵蚀,以强度侵蚀为主。     

小流域农林牧业土地利用规划的数量分析

根据小流域自然条件、土地利用、治理措施和生产状况的综合分析与评价，定量化研究了土地利用结构的动态变化与方式。影响土地利用结构的主要因素有坡地面积、土地利用总面积、总投入、梯田或台地面积。模型预测结果表明：小流域总产值在１９９４－２０００年间将以１４．５％的年均增长率增长。农林牧业土地利用规划的最佳比例分别是５２．１４％，大于３０％和不超过１５％。     

黄土高原沟壑区高产高效农业综合发展研究

长武王东沟小流域试验示范区围绕高原沟壑区区域特点 ,探索农村产业结构优化模式 ,进行深层次农村产业结构调整 ,由历史上以粮食种植业为主的一元结构发展到现在的粮、果、工副三元产业结构阶段 ;根据不同降水年型旱作生产力的特性 ,提高水肥资源的利用效率 ,实现旱作产量潜势的高实现率 ,15 a平均粮食单产达到 4 10 0 kg/km2 ,在人均旱作粮田仅为 733m2 的条件下 ,做到粮食基本自给 ;根据高原沟壑区水土流失特点开展水土流失治理和植被建设 ,高标准地完成了塬、坡、沟水土流失综合治理 ,林草覆盖率达 4 3% ,水保治理度达 92 % ,土壤侵蚀模数降至 5 0 4 t/(km2·a) ,控制水土流失效果十分显著     

金沙江干热河谷冲沟形态发育特征及其侵蚀速率估算

冲沟侵蚀是金沙江干热河谷土壤流失的重要原因，造成严重的土地退化，威胁区域农业发展和粮食安全。探究冲沟的形态发育特征明确其侵蚀速率，对于冲沟侵蚀量化评估和土地保护等具有重要意义。为摸清冲沟发育演变规律，该研究选取元谋干热河谷金雷国家水土保持科技示范园区附近沟谷地貌流域为研究区，选择35条冲沟，通过无人机遥感影像提取冲沟形态参数，分析形态特征，并结合高分遥感影像计算冲沟侵蚀速率。结果表明：1）研究区冲沟直线长度、顶宽、底宽、深度的范围分别为25.21～180.43 、10.76～51.76、3.56～26.85、1.22～11.92 m；面积、体积的范围分别为257.50～8987.88 m²、142.64～19479.25 m³。冲沟形态参数差异性较大，长度在发育过程中受坡面限制小于其他地区。2）冲沟底部宽度和顶部宽度比值（BW/TW）的范围为0.24～0.59，冲沟主要为“V型”和“V～U型”；冲沟顶部宽度和深度比值（TW/D）的范围为2.56～26.29，均值为6.04，横向侵蚀速率远大于下切侵蚀速率。3）2015—2022年，35条冲沟中，19条长度明显增长，冲沟溯源侵蚀速率为0.02～1.10 m/a（均值0.34 m/a）；27条宽度明显增长，冲沟横向侵蚀速率为0.07～1.10m/a（均值0.36 m/a）；29条面积和体积明显增长，冲沟面积增长速率为1.64～105.40 m²/a（均值23.44 m²/a）；冲沟体积侵蚀速率为1.26～339.42 m³/a（均值51.21 m³/a）。冲沟横向侵蚀速率大于溯源侵蚀速率，在面积和体积增长中贡献较大。研究结果可为金沙江干热河谷地区大尺度冲沟的发育演变规律和侵蚀定量评估提供方法和依据。     

黄土高原不同侵蚀类型区侵蚀产沙强度变化及其治理目标

为了确定黄土高原不同侵蚀类型区的治理目标,采取"水文—地貌法",利用98个水文站控制区和234个侵蚀产沙单元,在分析其不同治理阶段土壤侵蚀产沙变化特征与减沙幅度,不同侵蚀强度面积的变化及其空间分布的基础上,提出了未来20a黄土高原主要流失区的区域治理目标:土壤流失量控制在3.60×108 t左右,土壤侵蚀模数1 300 t/(km2.a)左右。其中,黄土峁状丘陵沟壑区为3 000t/(km2.a),黄土梁状丘陵沟壑区为2 000t/(km2.a),干旱黄土丘陵沟壑区为2 000t/(km2.a),黄土平岗丘陵沟壑区为1 000t/(km2.a),风沙黄土丘陵沟壑区为1 000t/(km2.a),黄土山麓丘陵沟壑区为1 000t/(km2.a),森林黄土丘陵沟壑区为300t/(km2.a),黄土高塬沟壑区为1 500t/(km2.a),黄土残塬沟壑区为3 000t/(km2.a),黄土阶地区为500t/(km2.a),风沙草原区为500t/(km2.a),高原土石山区为100t/(km2.a)。未来20a黄土高原的治理重点区域为黄土峁状丘陵沟壑区(2.20×104 km2)、干旱黄土丘陵沟壑区(1.50×104 km2)、黄土高塬沟壑区(8 600km2)、黄土梁状丘陵沟壑区(4 600km2)。     

定西于家山黄土洞穴的分布特征与侵蚀临界研究

黄土洞穴与滑坡、沟蚀等侵蚀过程联系紧密并加剧了黄土高原的水土流失程度,但目前黄土洞穴发育的分布特征与侵蚀临界暂未明晰。利用无人机获得了研究区高分辨率影像与数字表面模型,基于影像标识了黄土洞穴并统计了其土地利用类型与洞穴直径,利用标识点在数字表面模型上提取了黄土洞穴的坡度、坡向、曲率和汇水面积等地形数据并分析了黄土洞穴的分布特征。结果表明,黄土洞穴直径大多4 m。黄土洞穴在耕地上发育较少,多发育于牧草地区域流水汇聚的凹形坡,且在阴坡更为发育。同时,黄土洞穴坡度正切值范围集中于0.4～1.0,汇水面积一般不超过3 000 m~2。依托统计的坡度正切值与汇水面积数据绘制了黄土洞穴的侵蚀临界图并对比了黄土洞穴与浅沟、切沟的侵蚀临界。黄土洞穴的侵蚀临界边界分别为SA~(0.150)=0.368与SA~(0.135)=7.580,分布较广且覆盖了浅沟与切沟的侵蚀临界。浅沟、切沟的演化与黄土洞穴的发育有关,黄土洞穴通过连通与坍塌促进了浅沟、切沟的发育、转换与扩展,并因此加剧了黄土高原的水土流失。研究量化了黄土洞穴发育的分布特征,建立了黄土洞穴与浅沟、切沟的联系并深化了对黄土洞穴侵蚀过程的认识。