北京市水土流失综合治理体系的结构功能及效应

依据地形地貌特征、人类活动等特点,总结并分析了北京市水土流失综合综合治理的"三道防线"治理模式,即从宏观尺度上把北京市从远山深山到平原依次划分为生态修复区,生态治理区和生态保护区3个治理一级区,并详细阐述了该模式的结构和功能.同时对该区域水土流失在时空尺度上的响应进行了研究.分析结果表明,北京市各区县土壤流失强度的空间分布及年际之间的变化规律与各区县年降雨侵蚀力的空间分布及年际之间变化情况基本一致,土壤流失时空强度随降雨侵蚀力时空变化而变化的程度存在较大差异,其中房山区、门头沟区、昌平区和怀柔区的年土壤流失强度的年际变化较小,密云县、平谷县和延庆县的年土壤流失强度的年际之间变化较大.并对其原因进行了分析.     

土壤容重对草甸土坡面养分流失特征的影响

通过室内模拟降雨试验对不同土壤容重的草甸土坡面养分流失特征进行研究。结果表明:土壤容重是坡面草甸土养分流失的重要影响因子,土壤容重不同,降雨引起的坡面表土养分流失的程度不同。硝态氮主要随径流流失,占总流失量的55%～79%,70%～84%的有效磷和速效钾随泥沙流失。不同形态的养分在流失泥沙中有富集现象,但富集比各不相同。土壤容重在0.8～1.2g/cm3之间变化时,随土壤容重增加,土壤孔隙度减小,入渗能力减弱,土壤养分在降雨侵蚀力作用下流失量不断增加。但随容重的继续增大,土壤抗蚀性增大,产沙量减小,养分流失量也有减小的趋势。在降雨、坡度等一定的条件下,土壤最容易被侵蚀而发生养分流失的容重范围为1.2～13g/cm3。     

1960-2017年贵州省不同水系降雨侵蚀力时空变异特征

[目的] 研究喀斯特生态脆弱区降雨侵蚀力区域特征,为区内水土流失防治、生态保护等工作提供科学参考。[方法] 基于贵州省33个气象站点1960-2017年逐日降雨资料,利用空间插值、线性趋势、重心模型、突变检验、聚类分析等方法,对比分析了不同水系降雨侵蚀力时空变异特征。[结果] 贵州省不同水系多年降雨侵蚀力以波动下降趋势为主,与基于聚类分区的各区域变化趋势基本一致,但突变特征不明显。降雨侵蚀力空间变异性较大,长江流域水系空间分布呈现出从东南向西北递减特征,而珠江流域水系则表现为从东向西递增。大雨与降雨侵蚀力分布密切关联,年内降雨侵蚀力重心迁移路径与大雨重心较为一致,主要集中在贵阳市及其周边县区。降雨侵蚀力与经度、纬度、海拔和坡度均呈不同程度的显著相关性（p<0.05）,与坡向的相关性不明显。[结论] 贵州省各水系降雨侵蚀力时空变异性较强,区域特征明显。应根据区域特征进行喀斯特生态脆弱区水土流失定向阻控。     

子午岭地区林地破坏加速侵蚀对土壤养分流失和微生物的影响研究

以浅沟集水区为研究对象,分析了子午岭地区林地被开垦破坏15年后裸露地在不同侵蚀强度和侵蚀方式下的土壤养分流失和土壤微生物数量的变化。结果表明,林地开垦破坏后,土壤侵蚀加剧发展,侵蚀强度达159.7t/(hm2a),是林地土壤侵蚀量的上千倍。开垦破坏15年后,裸露地浅沟集水区不同地形部位表层土壤全氮、有机碳、速效磷和土壤微生物总数显著减少,同林地相比,依次分别减少37.9%～82.6%、42.7%～86.4%、24.2%～80.3%和31.8%～92.0%。在裸露地浅沟集水区梁坡随坡长的增加,表层土壤有机碳、全氮和速效磷含量及微生物总数呈显著的下降趋势,且沟槽的土壤各养分含量及微生物总数明显低于沟间。裸露地浅沟集水区土壤养分流失强度及微生物数量减少幅度在浅沟集水区的空间分布与土壤侵蚀方式和侵蚀强度相对应。林地开垦破坏15年后,土壤养分以有机碳流失最严重,其次分别为速效磷、全氮;微生物中的真菌减少幅度最大,细菌次之,放线菌减少幅度最小。     

基于重心模型的西南山区降雨侵蚀力年内变化分析

降雨-植被耦合特征是决定土壤侵蚀的关键性要素,研究降雨侵蚀力的年内变化特征对于揭示不同区域降雨-植被的耦合特征、判定土壤侵蚀的危险期具有重要意义。该文利用中国西南山区439个气象站、水文站的逐日降雨量资料,估算了每个台站逐月降雨侵蚀力,并应用重心模型分析了西南山区降雨侵蚀力的年内变化特征。研究结果表明:西南山区春、夏、秋、季四季降雨侵蚀力变化明显,夏季最高,冬季最低。各季节的降雨侵蚀力空间分布与降水量相似,都表现出东南向西北逐渐递减的趋势。降雨侵蚀力年内分配曲线主要有"单峰型"和"双峰型"2种,绝大多数地区降雨侵蚀力年内分配曲线是"单峰型",峰值出现在6月、7月或8月份,青藏高原区域降雨侵蚀力年内分配曲线是"双峰型",有6月和9月2个峰值。从东南部向西北部,降雨侵蚀力峰值出现的月份不断推后。西南山区降雨侵蚀力重心年内先向北迁移,然后向南迁移,形成一个循环,这展示了季风气候影响下的西南山区降雨侵蚀力年内变化特征。     

黄土高原不同地貌类型区降雨侵蚀力时空特征研究

通用土壤流失方程USLE是迄今为止较为成熟,应用较广的土壤侵蚀预报模型,区域降雨侵蚀力R及其分布特征是将USLE应用于较大地区的关键.以日降雨量计算侵蚀力模型为基础,建立了黄土高原月降雨量计算降雨侵蚀力模型.用黄土高原235个气象站点1971-2000年30 a的月降雨量数据,计算得各站点的时间序列月降雨侵蚀力和年降雨侵蚀力,通过Kriging空间插值方法生成降雨侵蚀力时空分布栅格图像,并分析了不同地貌类型区降雨侵蚀力的时空特征.黄土高原降雨侵蚀力空间分布从东南到西北呈梯度递减趋势,范围在300～7 500,平均不到3 000,不同地貌类型区从大到小依次为土石山区、丘陵沟壑区(延安)、高塬沟壑区、丘陵沟壑区(榆林)、丘陵区(陇西);降雨侵蚀力年内分布主要集中于7,8两月,年际变化上存在一个2.7 a的波动周期,波动范围在多年平均值的1倍以上,不同地区相差较大.     

土壤分散力、降雨特性和坡度对土壤侵蚀的影响

本试验在保持径流相同的情况下,研究了土壤分散力、降雨特性和坡度对土壤侵蚀的影响。结果表明:土壤流失随土壤中可交换钠百分数的增加而增加。土壤侵蚀与降雨特性和水质的关系为:DW降雨>TW降雨=低能量(雾状)的DW降雨>TW雾状降雨。DW的两种降雨(高击溅能和雾状降雨)都产生细沟侵蚀。细沟侵蚀随土壤中可交换钠百分数的增加而增加。TW降雨没有产生细沟。在具备土壤分散力条件下(含钠土壤和去离子水),径流足以产生细沟,土壤流失量随坡度增加而急剧增加。     

云南省高速公路弃渣场土壤流失特征研究——以昆明—石林高速公路为例

为探求云南省高速公路建设过程中弃渣场的土壤流失特征,以昆明—石林高速公路弃渣场为研究对象,在弃渣场边坡上布设观测小区进行了定位监测,分析了渣体粒径、降雨、堆渣坡度对弃渣场土壤流失的影响以及渣体坡面土壤流失的特点。结果表明:在不考虑其他影响渣体坡面侵蚀因素的情况下,弃渣场渣体的土壤颗粒粒径越大、砾石含量越高,土壤流失量就越大;降雨量越大,土壤流失量就越大;坡度越大,土壤流失量也越大;在渣体坡面侵蚀中,沟蚀现象比较严重,有的流失强度高达37656 t/km2,且以细沟、浅沟侵蚀为主,细沟、浅沟侵蚀量占沟蚀总量的60%以上。     

2种雨型的黄土坡面侵蚀室内试验

为研究黄土边坡在连续与间断2种雨型下坡面侵蚀动态变化过程,进行室内人工降雨试验。采用三维激光扫描获取坡面点云并生成DEM,分析坡面侵蚀特征。结果表明:三维激光扫描生成的DEM可直观重现坡面侵蚀的动态过程,采用自然邻点插值法生成的DEM误差最小;间断降雨模式下距坡面5 cm处体积含水率出现与降雨周期一致的波动;2种降雨模式下土壤流失总量在土壤饱和后呈线性增加,间断降雨产生的土壤流失总量(0.035 6 m~3)大于连续降雨产生的土壤流失总量(0.024 9 m~3);间断降雨土壤流失过程可看作多个连续降雨土壤流失过程的组合;2种雨型下,土壤流失速率在空间上分布不均,由前缘至后缘逐渐降低;间断降雨坡面变化区域为中部至前缘区域,其过程为前缘下切→中前缘下切→前缘及中部下切;连续降雨坡面变化区域集中于前缘,表现为前缘逐渐后退。     

植被覆盖和降雨因子变化及对东北黑土区土壤侵蚀的影响

[目的] 研究东北黑土区植被覆盖和降雨侵蚀力因子对土壤侵蚀时空变化的影响程度,为该区水土流失治理和可持续发展提供科学依据。[方法] 运用修正后的通用土壤流失方程（RUSLE）得到了2000—2018年东北黑土区土壤侵蚀分布特征,并探究土壤侵蚀模数与因子时空分布变化规律,得出侵蚀模数对于植被覆盖和降雨侵蚀力因子变化的敏感性。[结果] 黑土区土壤侵蚀变化与植被覆盖与管理因子和降雨侵蚀力因子的变化相关。研究期间侵蚀模数从1 175.20 t/（km²·a）下降至822.07 t/（km²·a）,并且全区主要以微度侵蚀和轻度侵蚀为主,空间上呈现西南向东北逐渐降低的空间分布特点。[结论] 东北黑土区东南部和西南部的植被覆盖与管理因子（C）敏感系数分别为0.95和1.00,是强度敏感区域,提高植被覆盖度将成为有效治理手段;西北与西南降雨侵蚀力因子（R）敏感系数分别为0.45和1.00,为中度敏感和强度敏感的区域,降低降雨的影响对治理侵蚀最为有效。     

贵州省降雨侵蚀力时空分布规律分析

降水是导致土壤侵蚀的主要动力因素,降雨侵蚀力反映了降雨对土壤侵蚀的潜在能力。贵州省是我国典型的生态环境脆弱区之一,水土流失十分严重。以全省19个气象台站1951—2001年逐日降雨资料,利用日降雨侵蚀力模型,估算了贵州省降雨侵蚀力,分析了其时空分异规律。结果显示近50a来贵州省降雨侵蚀力呈增加趋势,即由降雨引起的土壤水蚀潜在能力增加。降雨侵蚀力年内分配主要集中在夏季,占年均降雨侵蚀力的68.48%。在空间分布上,降雨侵蚀力由南向北递减,并且在西南部和东南边缘形成侵蚀力高值中心,在西北部形成低值中心。根据年降雨侵蚀力的季节分配特征,可以将贵州省划分为3个类型区。     

1961-2015年吉林省降雨侵蚀力的时空变化特征

[目的]分析吉林省1961-2015年降雨侵蚀力的时空变化趋势,为该省的农业和生态保护、水土保持等工作提供科学依据.[方法]利用吉林省46个自动气象站1961-2015年逐日降雨量资料估算吉林省逐气象站的降雨侵蚀力,并采用相关系数、气候倾向率和反距离空间插值方法分析吉林省降雨侵蚀力的时空变化趋势.[结果]吉林省年平均降雨侵蚀力在空间分布上从集安开始呈向西北和东北逐渐递减的变化趋势,其空间分布特征与年平均降水量的空间分布特征基本一致.时间分布上与多年平均降水量的时间分布特征具有高度一致性,在7月达到峰值.有34.8％的气象站点降雨侵蚀力呈上升趋势,中、西部大部分地区呈下降趋势,东部有1/2以上呈上升趋势,但只有长白站的下降趋势通过显著性检验.不同地区各年代平均降雨侵蚀力变化也不一致,具有波动性.不同年代各降雨侵蚀力等值线在空间分布上总体变化不大.[结论]吉林省降雨侵蚀力在时空变化上与降水量一致,不同地区降雨侵蚀力变化趋势不一样,几乎没有通过显著性检验.     

江西省50余年来降雨侵蚀力变化的时空分布特征

降雨侵蚀力时空变化趋势的研究对于揭示土壤水蚀的形成机制与演替过程具有重要意义。该文利用1957－2008年江西省16个气象站的降雨资料,综合运用Mann-Kendall非参数检验和径向基函数插值等方法,分析了该省降雨侵蚀力变化的时空特征。结果表明：52年来江西全省侵蚀力总体上呈现增长趋势,夏季及7、8月份是增加的主要贡献季度和月份。全省降雨侵蚀力升降的区域差异性明显,分别存在赣西北、樟树和赣西南3个上升中心和赣东、赣西和赣东南3个下降中心,其中赣西北、赣西南等地区的降雨侵蚀力持续上升,应作为该省水土流失的重点研究和防治区域。     

嘉陵江流域降雨侵蚀力时空变化分析

降雨侵蚀力是降雨引起土壤侵蚀的潜在能力,对预测土壤侵蚀量具有重要意义。对嘉陵江流域12个气象站的日降雨量资料,利用章文波日降雨侵蚀力模型估算流域的降雨侵蚀力。结果表明:嘉陵江流域降雨侵蚀力的空间变异与降雨量的空间分布趋势基本一致,由东南向西北递减,变化于800～9 000MJ.mm/(hm2.h.a)之间;流域内降雨侵蚀力年际变率Cv在0.346～0.493之间,除平武站呈显著减少外并无显著变化趋势;年内降雨侵蚀力随季节变化,夏秋季降雨侵蚀力较大,冬春季降雨侵蚀力较小。降雨侵蚀力年内集中度高,6—9月份的降雨侵蚀力占全年降雨侵蚀力的80%以上。近50a降雨侵蚀力存在35a,21a的主周期变化,且对应不同的丰枯状态。研究结果表明,虽然年降雨侵蚀力无明显变化,但年内却相对集中于夏秋两季,因此仍要做好汛期的水土流失等灾害的防治。     

紫色丘陵区侵蚀性降雨与降雨侵蚀力特征

降雨侵蚀力（R值）的空间分布反映了区域气候对土壤侵蚀的作用。利用四川盆地紫色丘陵区多年实测降雨资料,应用频率分析法,推求该地区侵蚀性降雨的一般雨量标准,揭示该地区侵蚀性降雨及其侵蚀特征,进而运用降雨侵蚀力日降雨量计算方法,分析紫色丘陵区降雨侵蚀力时空分布特征。结果表明：1）紫色丘陵区顺坡休闲农耕地的侵蚀性降雨的一般雨量标准为11．3mm;2）紫色丘陵区多年平均总降雨量中有60％以上属于侵蚀性降雨,侵蚀性降雨主要集中于5—9月,其中7、8月年均侵蚀性降雨量和土壤侵蚀量最大,空间分布上表现为丘陵区边缘地区大于中部地区;3）紫色丘陵区年均R值介于5000～6500MJ／（mm·hm^2·h）之间,由丘陵区周边向中心逐渐减小,研究区北部的巴中、达县、阆中3站的年均降雨侵蚀力形成高值区,中部的遂宁站形成低值中心,北部大于南部,西部大于东部;4）紫色丘陵区R值主要由≥15mm的降雨构成,占76．9％-82．1％,年内集中度较高,主要分布在汛期5—10月份,占年R值的89％以上;5）R值的年际变化较大,达到中等程度变异,不同地区的R值年际变化差异较大,但并未表现出明显的随时间变化的增减趋势。     

日照市降雨侵蚀力时空分布特征

为掌握山东省日照市降雨侵蚀力时空分布特征,提高日照市水土保持规划与决策的科学性,利用日照市水利局雨量遥测系统61个雨量站点2005-2014年日降雨资料计算降雨侵蚀力,并运用Excel 2013、ArcGIS 10等工具分析日照市降雨侵蚀力的时空分布特征.结果表明:1)从年度变化来看,日照市站均年度降雨侵蚀力最大值(2008年)是最小值(2014年)的2.90倍,站均汛期降雨侵蚀力最大值(2007年)是最小值(2014年)的3.74倍.从月度变化来看,降雨侵蚀力主要集中在5-9月,尤其集中在7-8月.2)从空间分布来看,各站点年均降雨侵蚀力、汛期降雨侵蚀力呈现东南沿海地区较高、内陆地区较低、中部地区最低的特征,变化范围分别在2 942.07 ～4 921.45、2 694.36～3 921.78 MJ· mm/(hm2·h·a)之间,分区县看,岚山区最高,东港区次之,莒县和五莲县较低;各月的降雨侵蚀力重点也不尽相同.3)从时间变异来看,站均年度降雨侵蚀力变化范围在1 831.55 ～5 306.12 MJ·mm/(hm2·h·a)之间,均值、中值分别为3 826.01、4 053.62 MJ·mm/(hm2·h·a),标准差1 089.46MJ·mm/(hm2·h·a),变异系数28.48％;站均月度降雨侵蚀力变化范围在1.23 ～1 171.93 MJ·mm/(hm2·h·a)之间,均值、中值分别为318.83、61.51 MJ·mm/(hm2·h·a),标准差397.99 MJ· mm/(hm2·h·a),变异系数124.83％.4)从空间变异来看,各站年均降雨侵蚀力变化范围在2 755.23 ～5 061.15 MJ·mm/(hm2·h·a)之间,均值、中值分别为3 826.01、3 730.97 MJ·mm/(hm2·h·a),标准差512.81 MJ·mm/(hm2·h·a),变异系数13.40％.本研究结果可为日照市水土保持规划与决策、土壤侵蚀预报等提供参考.     

基于日降雨的沂蒙山区降雨侵蚀力时空变化研究

降雨侵蚀力是水土流失最为重要的外部驱动力,是土壤侵蚀相关领域的研究重点。以沂蒙山区及周边38个气象台站1971—2008年逐日降雨量资料为数据源,利用基于日降雨信息的月降雨侵蚀力模型,估算了研究区多年月、年降雨侵蚀力,并初步分析了降雨侵蚀力的时空分布规律。结果表明:沂蒙山区降雨侵蚀力总体趋势为西北、中南高,北部低,泗水县、曲阜市东部一带是研究区降雨侵蚀力的高值中心;R值与年降雨量和年侵蚀性降雨量的年际变化趋势基本一致,但也有部分异常年份;沂蒙山区降雨侵蚀力年内主要集中分布在6—9月份,占全年的97.07%,其中最大月降雨侵蚀力出现在7月份,占年降雨侵蚀力的51%。研究结果可为该区域水土流失预报、农业面源污染状况预报等提供理论依据。     

渭河流域降雨侵蚀力时空分布特征

[目的]揭示渭河流域降雨侵蚀力的时空变化特征,为区域水土保持规划提供依据。[方法]根据渭河流域及其周边范围30个气象站点1957—2014年逐日降雨资料,采用章文波日降雨量侵蚀模型计算各站点的降雨侵蚀力,分析其空间分布规律和年内分布特征。[结果]渭河流域多年平均降雨侵蚀力值分布范围为806.25~3 510.81 MJ·mm/(hm2·h),平均值1 798.97 MJ·mm/(hm2·h),与多年平均侵蚀性降雨的空间分布基本一致,总体呈现西北低东南高的趋势。渭河流域降雨侵蚀力年内变化呈单峰型,主要集中在7—9月,占全年降雨侵蚀力的63.91%。北部黄土高原地区和关中平原发生水土流失的时期集中在7—9月,而秦岭北麓地区5—10月均有可能发生较大的水土流域,侵蚀风险由西北向东南递增。流域降雨侵蚀力年际波动较大,年际变率Cv值在34%~56%之间,整体而言,流域西北部地区的降雨侵蚀力年际变化幅度大于东南部地区。除洛川、长武、环县、平凉4个站点降雨侵蚀力在研究时段内有所增大外,其余地区降雨侵蚀侵蚀力呈不同速率的减小趋势。[结论]渭河流域降雨侵蚀力时空分布差异显著,尽管流域降雨侵蚀力呈减弱趋势,由于流域地处黄土高原,水土保持与水源涵养工作仍需高度重视。