切沟侵蚀定量研究进展

切沟侵蚀是一种常见的土壤侵蚀现象,切沟侵蚀定量研究可以进一步揭示切沟侵蚀规 律,为建立切沟侵蚀预报模型、切沟侵蚀危害的评估与治理提供科学的依据.介绍了近 年来有关切沟侵蚀定量研究的主要进展,对目前主要方法的适用范围、优点及局限性进行了讨论,并指出切沟侵蚀定量研究中亟待解决的问题和研究方向.     

WEPP细沟剥蚀率模型正确性的理论分析与实验验证

基于物理过程基础上的WEPP土壤水蚀预报模型将坡面侵蚀分为细沟侵蚀和细沟间侵蚀,建立了独立的细沟间模型和细沟模型.其中细沟侵蚀产沙方程从概念上可以预报细沟侵蚀过程,但没经实验或理论验证.该文经过理论分析表明,WEPP模型中的剥蚀率是水流含沙量的线性函数,并由给定的试验条件计算得到了函数中的参数.将理论分析结果和已有的实验结果进行了比较,验证了WEPP中的侵蚀产沙模型.同时将已得到的确定细沟剥蚀率的微分方程代入细沟侵蚀产沙方程并求解,从理论上得到了含沙量随沟长变化的函数关系.将理论分析结果和由实验所得的结果进行了对比,进一步验证了WEPP中的侵蚀产沙模型.该文从细沟剥蚀率和产沙量两方面对WEPP模型中细沟侵蚀产沙模型进行了验证.     

切沟侵蚀研究进展与展望

切沟是重要的侵蚀类型,是小流域侵蚀泥沙的主要来源,对其发生发展的动力过程、形态特征、监测方法及预报模型进行系统分析和总结,是揭示切沟侵蚀发生动力学机制、治理切沟侵蚀、保护土地资源的前提和基础。通过系统分析、总结切沟及切沟侵蚀概念、切沟形态特征与测量方法、影响因素、发育动力过程和预报模型等相关研究进展,明晰了切沟概念,对比了不同测定方法的优劣,量化了影响切沟发育的关键因素,明确了切沟发育各子过程的动力机制,比较了典型切沟侵蚀模型的结构与主控因素,提出了切沟侵蚀亟待加强的研究内容。为理解切沟侵蚀形成、发育动力过程、提高切沟侵蚀治理的有效性提供理论依据。     

切沟侵蚀监测与预报技术研究述评

切沟侵蚀作为一种常见的土壤侵蚀现象,不仅破坏土地资源,也是河流泥沙的主要来源之一;但是,由于切沟侵蚀机制复杂,研究手段欠缺,切沟侵蚀研究进展缓慢。切沟侵蚀监测技术是研究切沟不同发育阶段侵蚀速率和构建切沟预报模型的基础。近年来,高精度GPS、三维激光地形测量以及RS和GIS等切沟侵蚀监测技术取得了新进展,尤其是高分辨率遥感的应用为较大时空尺度的切沟侵蚀监测提供了可能性。世界范围的切沟侵蚀监测成果表明不同地区切沟侵蚀速率主要为0.16～15 m/a。切沟侵蚀预报技术进展缓慢,现阶段还没有广泛应用的切沟侵蚀预报模型。利用高分辨率航空和卫星影像及三维激光测量等新技术,开展较大尺度的切沟侵蚀监测是近期的研究热点和主要发展趋势,而从长远来看,发展切沟发育和侵蚀的经验和机制模型、进行不同时间尺度的切沟侵蚀预报是切沟研究领域的发展方向。     

切沟侵蚀研究现状与存在问题分析

切沟侵蚀在现代土壤侵蚀过程中中占据重要地位,其对流域侵蚀产沙有重要贡献。从切沟发展阶段划分、切沟发展过程的主要方式、切沟侵蚀影响因素、切沟侵蚀预报模型和切沟侵蚀测量技术等方面较全面叙述了切沟侵蚀研究现状,提出了切沟侵蚀研究亟待加强的研究领域有：切沟侵蚀发生演变过程、切沟侵蚀影响机理,切沟侵蚀预报模型,切沟侵蚀研究法与技术。     

应用REE示踪法研究细沟流净剥蚀率

细沟侵蚀在坡面水蚀中占有重要地位,用模型模拟预报细沟侵蚀具有重要意义。以往对细沟发育的研究主要停留在定性描述上,缺少对过程的定量分析。现有的基于物理过程基础上的侵蚀预报模型,如水蚀预报模型WEPP(Water Erosion Prediction Project),从概念上可以模拟侵蚀产沙的时空变化,但模型中的参数如细沟净剥蚀率、输沙能力、     

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。     

土壤可蚀性在WEPP模型中的应用

影响土壤侵蚀过程的关键因素是侵蚀力和土壤可蚀性。土壤可蚀性是定量计算土壤流失的重要指标和土壤侵蚀预报模型中的必要参数。WEPP是由美国农业部开发的新一代水蚀预测模型 ,该模型以土壤可蚀性为必要参数 ,并将其分解为细沟间可蚀性 (Ki)、细沟可蚀性 (Kr)和临界剪切力 (τc)来预报流域径流形成与土壤侵蚀过程     

细沟股流剥蚀率与载沙量以及沟长的耦合关系

土壤剥蚀是指由侵蚀动力引起的土壤颗粒从土壤母质移动的过程。细沟剥蚀土粒随着细沟股流中含沙量的增加而减少 ,已有的一些侵蚀模型 (如 WEPP)均提到了这一点。用黄土高原一种典型的粉壤土 ,在 5种坡度、3种流量下进行了细沟侵蚀模拟试验。对试验结果进行了回归 ,分析了黄土高原斜坡及陡坡地、细沟股流剥蚀率随含沙量以及沟长变化的函数关系。这对细沟侵蚀动力过程的研究深入 ,以及对侵蚀过程的预测预报提供了有力的参考依据     

土壤侵蚀预报模型研究进展

介绍了国内外土壤侵蚀预报模型的主要研究成果。所介绍的国外土壤侵蚀预报模型除众所周知的USL E/ RUSL E,WEPP,L ISEM和 EUROSEM外 ,还有浅沟侵蚀预报模型 (EGEM)和切沟侵蚀预报模型。国内的侵蚀预报模型主要有在 GIS支持下的陡坡地包括浅沟侵蚀的坡面侵蚀预报模型、有一定物理成因的坡面侵蚀预报模型和流域预报模型。在总结和评价国内外土壤侵蚀预报模型的基础上 ,提出了中国今后土壤侵蚀预报模型研究的设想。     

基于统计学模型的沟道侵蚀敏感性评估的研究进展与展望

侵蚀沟的发生通常会造成区域严重的环境破坏和经济损失。开展沟道侵蚀敏感性评估有助于相关部门采取合理有效的措施抑制并降低沟蚀的发生,对改善区域环境、维持粮食生产能力,保障经济健康发展具有重要意义。该文从沟道侵蚀敏感性评估流程、数据基础以及统计学模型的应用3个方面,系统地介绍了该方向的研究进程,列举了各分类下统计学模型的优缺点,分析了该方向的相关研究进展,对比了不同研究之间的应用条件,并指出,未来研究还需实现迁移学习和时间序列模型在沟道侵蚀敏感性评估中的应用,以及深度学习模型与侵蚀沟发育物理机制相互融合,从而为改进和加强统计学模型与沟道侵蚀敏感性评估之间交叉应用,推动土壤侵蚀学科发展,为区域发展规划奠定理论与技术基础。     

子午岭地区坡面浅沟侵蚀临界模型研究

利用子午岭地区梁坡高精度的GPS（Trimble 5700）实测数据对国内外已有的浅沟侵蚀临界模型进行了验证。结果表明,已有浅沟侵蚀临界模型模拟的子午岭地区浅沟侵蚀分布面积或大于实际浅沟侵蚀区的10%～40%,或小于实际的20%～35%。基于子午岭地区实测的梁坡GPS数据建立高分辩率的DEM,构建了适用于子午岭地区的浅沟侵蚀临界模型。利用实测GPS数据对所建浅沟侵蚀临界模型进行验证,发现用新建的浅沟侵蚀临界模型模拟的研究区梁坡浅沟侵蚀分布区与野外实际浅沟侵蚀分布区非常吻合,其误差仅为5%。     

黄土丘陵沟壑区小流域水蚀预报模型构建

根据黄土丘陵沟壑区侵蚀产沙垂直分带性规律,提出小流域土壤侵蚀方式发生部位界定方法。基于黄土丘陵沟壑区侵蚀环境特点,设计了GIS支持下的小流域分布式水蚀预报模型结构,模型考虑的侵蚀过程包括雨滴击溅侵蚀、片蚀、细沟侵蚀、浅沟侵蚀、切沟侵蚀以及沟道侵蚀。同时。提出模型各模块的计算方法,根据动态物质平衡原理。完成了流域侵蚀产沙过程演算。     

黄土丘陵沟壑区坡沟系统切沟侵蚀数值模拟

切沟侵蚀过程既是侵蚀输沙发生变化过程,也是其侵蚀地貌的发展演变过程,为了说明切沟形态随时空演化过程,应用质量守恒原理和理论分析方法,论述切沟侵蚀过程与形态发育模型实现的原理和过程,建立切沟侵蚀输沙微分方程、下切方程,并进行数值模拟.通过模拟计算,得到不同时刻和不同坡长下的切沟底部高程变化数据;经过与坡沟系统模型试验观测结果进行比较检验,沟深平均相对误差在15％以内,取得了较高的模拟精度.这表明建立的模型合理,模拟结果与实际切沟下切的动态变化过程相符,可以用于模拟切沟下切发育过程.     

安溪崩岗侵蚀区不同植被配置模式与恢复效果研究

在对安溪崩岗侵蚀区全面调查的基础上,选择4种不同植被配置模式,分别从植被的种类、数量及生长状况等方面进行调查,同时利用乔木层径级、灌草层物种数、重要值、Simpson指数、Shannon-wiener指数、Pielou指数等方面对恢复效果进行评价。结果表明:马尾松+相思模式的径阶水平分布均匀,且树木长势良好。崩岗区灌草层植被种类单一,芒萁作为一种先锋物种在崩岗植被恢复过程中起着重要的作用。马尾松+相思和马尾松+桉树模式的物种丰富度指数、Simpson、Shannon-wiener、Pielou指数都较高,适合应用于崩岗侵蚀区的植被恢复。     

黄土丘陵沟壑区浅沟水流水动力学参数实验研究

浅沟侵蚀是黄土丘陵沟壑区重要的侵蚀类型,浅沟水流的水动力学参数研究是建立浅沟侵蚀物理模型或概念模型的基础。以黄土丘陵沟壑区延安市燕儿沟小流域的坡地为对象,通过野外放水冲刷实验,对浅沟水流的水动力学参数变化特征进行研究。结果表明：浅沟水流属于紊流范围,大多数情况下是急流;在坡度18°左右时,携沙水流的流速最小,阻力最大,此时水流的能量分配在侵蚀与携沙之间达到平衡;浅沟水流在坡度26°左右时流速达到最大,水流功率达到最大,最利于浅沟侵蚀的发生和发展。研究结果可为黄土区浅沟侵蚀物理模型的建立提供理论支撑。     

1991-2020年全球沟蚀研究进展

[目的] 分析1991—2020年国内外沟蚀领域不同时期的国际研究形势、研究现状以及研究热点的变化趋势,定量分析沟蚀测量技术和沟蚀模型的发展趋势,旨在促进沟蚀研究的深入发展并为相关领域学者提供参考信息。[方法] 采用Web of Science核心合集中1991—2020年的2 568篇沟蚀相关文献进行计量分析,使用VOSviewer软件对国家和机构研究形势以及沟蚀研究热点变化趋势进行可视化分析。[结果] 近30 a沟蚀的研究呈现上升趋势,且在2011—2020年迅猛上升。中国(23.7%)和美国(20.8%)为沟蚀研究的主要国家,发文量占全球的44.5%,且两国间合作更密切。全球沟蚀研究排名前10的机构中,中国的机构占3所(中国科学院、西北农林科技大学和北京师范大学)。沟蚀研究涉及多个学科领域,以地质学最多。沟蚀影响因子、沟蚀测量技术和沟蚀研究模型为沟蚀领域主要研究热点。径流、土地利用、植被、降雨和土壤等影响因子一直是沟蚀研究的重点。近些年气候变化特别是极端降雨对沟蚀的影响越来越受重视。高精度的3 D立体测量技术逐步替代2 D平面测量技术,并得到广泛应用。经验模型应用早,应用最广泛,2000年之后基于定量分析的估算模型开始建立,提高了沟蚀监测及预报的精度。[结论] 未来沟蚀研究应在植被恢复后极端降雨下沟蚀的形成、不同因素对于沟蚀过程的交互影响、沟蚀监测新方法的开发以及沟道侵蚀过程预测模型等方面加强工作。     

ASSESSING THE PERFORMANCE OF A SPATIALLY DISTRIBUTED SOIL EROSION AND SEDIMENT DELIVERY MODEL (WATEM/SEDEM) IN NORTHERN ETHIOPIA

Most regional‐scale soil erosion models are spatially lumped and hence have limited application to practical problems such as the evaluation of the spatial variability of soil erosion and sediment delivery within a catchment. Therefore, the objectives of this study were as follows: (i) to calibrate and assess the performance of a spatially distributed WATEM/SEDEM model in predicting absolute sediment yield and specific sediment yield from 12 catchments in Tigray (Ethiopia) by using two different sediment transport capacity equations (original and modified) and (ii) to assess the performance of WATEM/SEDEM for the identification of critical sediment source areas needed for targeting catchment management. The performance of the two model versions for sediment yield was found promising for the 12 catchments. For both versions, model performance for the nine catchments with limited gully erosion was clearly better than the performance obtained when including the three catchments with significant gully erosion. Moreover, there is no significant difference (alpha 5 per cent) between the performances of the two model versions. Cultivated lands were found to be on average five times more prone to erosion than bush–shrub lands. The predicted soil loss values in most parts of Gindae catchment are generally high as compared with the soil formation rates. This emphasises the importance of implementing appropriate soil and water conservation measures in critical sediment source areas prioritising the steepest part of the catchment (i.e. areas with slope >50 per cent). The applicability of the WATEM/SEDEM model to environments where gully erosion is important requires the incorporation of permanent gully and bank gully erosion in the model structure. Copyright © 2011 John Wiley & Sons, Ltd.