基于GIS和USLE的宁乡市土壤侵蚀定量评价

以遥感影像数据、DEM数据、降雨数据、土壤类型数据为基础,通过GIS和RS技术,结合美国通用水土流失方程(USLE)估算宁乡市的土壤侵蚀模数,模型指标包括降雨侵蚀力因子(R)、土壤可侵蚀性因子(K)、坡度坡长因子(LS)、植被覆盖度因子(C)、水土保持措施因子(P)。评价结果表明,2015年宁乡市土壤平均侵蚀模数为1 410.64t/(km2·年),属于中度侵蚀等级状情况,土壤侵蚀类型主要为微度侵蚀、剧烈侵蚀和轻度侵蚀,侵蚀面积分别为1 548.87、434.16和397.91km2,占侵蚀总面积的53.84%、15.09%和13.88%。土壤侵蚀模数较高的地区主要集中在宁乡市的沩山、长冲等山地、丘陵地区。系统分析出宁乡市土壤侵蚀与USLE模型的相关影响因子的关系,海拔高程与土壤侵蚀强度成正相关关系,与侵蚀面积成负相关关系,在200m海拔高程地区微度侵蚀面积范围最大。县内土壤侵蚀面积最大地区是在25°以下的坡度带,土壤侵蚀面积总体随着坡度的增加而减小。土地利用类型中耕地和林地的土壤侵蚀最为严重,其次是城镇用地草地水域裸地。根据宁乡市土壤侵蚀现状,提出综合治理措施,以期为政府开展水土保持工作提供科学依据。     

沂蒙山区土壤侵蚀空间分布及其影响因素动态变化

【目的】研究土壤侵蚀强度空间格局与坡度、土壤、降雨、植被覆盖和土地利用等影响因子的动态变化关系,揭示沂蒙山区土壤侵蚀规律。【方法】以TM影像、地形图、土壤图和气象资料为源数据,综合运用GIS和RS技术,获取沂蒙山区坡度、土壤可蚀性K值数据以及1986年、1995年和2005年的年降雨侵蚀力、植被覆盖度、土地利用和土壤侵蚀强度数据;通过对研究区山地丘陵地带进行子流域划分,以子流域为单元,选取土壤侵蚀强度指数、平均坡度、土壤可蚀性指数、平均年降雨侵蚀力、平均植被覆盖度和土地利用结构指数,并采用统计分析方法,对土壤侵蚀强度空间格局与其主要影响因素的动态变化关系进行分析。【结果】随着植被覆盖度的增加以及土地利用结构向有利于控制土壤侵蚀的改善,1986年、1995年和2005年3个时期内山地丘陵地带上土壤侵蚀明显降低。土壤类型对3个时期土壤侵蚀强度空间格局的影响不显著;降雨侵蚀力在2005年成为影响侵蚀强度格局的主要因素之一,但影响程度较低,贡献率仅为5.35%;坡度因子是影响各时期侵蚀强度格局的最主要因素,但影响程度逐渐降低,其贡献率由1986年的93.33%下降到2005年的79.75%;植被覆盖因子在1986年影响侵蚀强度格局的贡献率为6.67%,之后则减弱;而土地利用结构对侵蚀格局的影响程度逐渐增强,贡献率已增至到2005年的14.90%。【结论】年降雨侵蚀力分布的空间差异增大后,降雨因子将成为显著影响土壤侵蚀空间格局的因素之一;受人类活动影响,当植被覆盖度达到一定程度后,土地利用结构逐渐成为影响侵蚀格局的重要因素,建议该地区今后的水土流失防治工作应优先考虑调整土地利用结构。     

赣南地区侵蚀地形因子研究

【目的】研究南方红壤区水土流失非常严重地区的土壤侵蚀地形因子,旨在为水土流失治理提供参考。【方法】以赣南地区为典型样区,将该地区1∶10万图幅及其周边的16个1∶5万图幅拼接,然后用1∶10万图幅向外扩展5km后重新切割的范围作为数据处理的单元,基于Hc-DEM提取地形因子,用50m×50m的邻域窗口对坡度进行均值滤波,将赣南地区划分为平原(包括盆地及周边缓坡丘陵)、典型丘陵、山地3种地貌类型区,对这3种地貌类型区的坡度、坡长、坡度-坡长因子(Length-Slope factor,LS)的宏观和微观格局进行分析,研究地形因子与土壤侵蚀的关系。【结果】在宏观尺度上,平原的坡度和LS因子均最小,典型丘陵次之,山地最大;平原和典型丘陵区坡长较小,而在山地较大。在微观格局上,坡度表现出与地形连续变化相适应的特性;坡长在典型丘陵和山地反映出与提取算法有关的、类似流域单元的图式;LS受坡度和坡长的共同影响,整体上与坡度的分布一致。地形因子与土壤侵蚀的关系表现为,随着侵蚀强度的增加,坡度、坡长和LS因子均呈增加趋势。【结论】在南方红壤区水土流失非常严重地区,地形属性(坡度、坡长)和LS对土壤侵蚀影响明显。     

不同降雨条件下紫色土横垄坡面地表微地形变化特征

【目的】地表微地形是影响坡面侵蚀过程的重要因素之一。它影响着地表填洼量、渗透速率、地表径流等过程,同时这些过程也会对微地形变化产生影响。论文探讨了不同降雨条件下地表微地形动态变化特征,为深入理解坡面水蚀机理,以及坡耕地水土流失的有效防治与耕作措施的合理布设提供科学依据。【方法】以川中丘陵区横坡垄作坡面为研究对象,以直线坡面为对照,通过室内人工模拟降雨方法,结合GIS技术,从地表糙度的角度,分析递增和递减降雨条件下,紫色土坡面地表微地形的变化特征。【结果】不同降雨条件下横垄坡面高程值变化范围最高可达-180—80 mm,主要集中在-20—20 mm,地表高程减小区域所占比例相对较大。直线坡面高程变化量在-10—10 mm,主要集中-5—5 mm。不同措施在递增降雨系列下的土壤侵蚀面积均大于递减降雨系列;不同降雨条件下横垄坡面地表糙度值介于57.47—65.32 mm,且不同坡位地表糙度值均呈现出上坡下坡中坡。直线坡面地表糙度值在5.71—6.28 mm内变动,不同坡位受随机糙度的影响具有明显的空间变异性;横垄坡面不同降雨条件下微坡度栅格数随坡度的增加呈现出先减小后增加再减小的变化趋势,坡度主要集中于0°—5°和30°—35°。对于直线坡面,栅格统计数随坡度的增加呈现出逐渐减小的变化趋势,微坡度主要集中在0°—10°。不同降雨条件下横垄坡面微坡向栅格数主要分布在北坡和南坡,且其余坡向分布较为均匀。直线坡面在不同降雨条件下微坡向分布差异较大。【结论】水蚀过程中,地表高程值变化、地表糙度体现了微地形垂直方向上的变化,地形因子体现了微地形的空间分布,将其结合起来可较好的反映横垄坡面微地形变化特征。递增型降雨雨型与紫色土区夏季主要侵蚀雨型特点相似,更易造成的土壤侵蚀的发生,是研究区坡耕地土壤侵蚀防控的主要雨型。该研究结果可以为地表微地形量化、揭示坡耕地土壤侵蚀效应本质提供新思路。     

吉林松花湖流域水土流失评价

利用通用土壤流失方程(USLE)和遥感(RS)、地理信息系统(GIS)技术,提取植被因子、坡度、坡长因子,结合降雨因子、土壤侵蚀因子等参数,对松花湖流域水土流失现状进行评价,揭示水土流失的程度和分布规律.松花湖流域水土流失呈现出从东南向西北逐渐加重的趋势.最轻的为松花江源头区,强度侵蚀集中在辉发河入湖口的中部地区.全流...     

极端次降雨事件下的土壤侵蚀调查研究

黄土高原是我国乃至世界上土壤侵蚀状况最严重的地区之一,其中细沟侵蚀是该地区最主要的土壤侵蚀方式之一,往往一次极端降雨事件造成的细沟侵蚀量可占全年土壤侵蚀量的50%以上。2013年延安市遭受了自有气象记录以来最强的一次极端降雨事件,本文选取延河流域此次降雨相对集中的4个县区(安塞,志丹,延川,延安宝塔区)进行了系统的土壤侵蚀调查,结果发现:在不同土地利用类型中,自然恢复的草地和人工林地,土壤侵蚀现象较少,而侵蚀现象比较严重的是坡耕地和果园地;土壤侵蚀量并不是随坡度的增大一直增加,均存在一个临界坡度;随草本植被盖度的增加,土壤侵蚀量逐渐减小。植被的垂直结构越完整,侵蚀量越小。此次调查结果对于在黄土高原地区开展土壤侵蚀相关研究具有一定的现实意义。     

宁夏南部山区黄土高原不同土地利用模式下的水土保持特征研究

通过对宁夏南部山区黄土高原王洼流域降雨量、蒸发量及不同土地利用模式下径流小区坡面多年土壤侵蚀特征进行分析.结果表明:宁夏南部山区黄土高原王洼流域蒸发量是降雨量的3.2倍,蒸发量的峰值出现在6月份.降雨侵蚀力和降雨量的季节分布明显为单峰形.月降雨侵蚀力和降雨量所占比例季节分布不一致.不同土地利用方式、不同坡度下土壤侵蚀特征各不相同.各种土地利用方式下,均表现为随坡面坡度的增加,径流量、径流系数、侵蚀模数逐渐增加.林作方式下有较低的径流量和泥沙量,仅为相同坡度下农田和自然荒坡地的24.99%~46.56%,16.08%~49.0%.复合农业措施比单一农作更有利于降低坡面土壤侵蚀.宁夏南部山区黄土高原植被的截流、地面植被的覆盖以及土地耕作方式是影响土壤侵蚀的主要因素.不同土地利用方式下,土壤侵蚀峰值多出现在8月份,8月份径流量可占到全年径流量的19%~40%,和降雨量及降雨侵蚀力的分布相一致.4种利用方式各月的土壤侵蚀模数变异都较大,改变土地利用方式会明显改变土壤侵蚀状况.合理的农业布局及农业配置方式是控制土壤侵蚀的主要途径.     

基于AHP的茂县土壤侵蚀时空格局动态变化

以遥感(RS)和地理信息系统(GIS)为平台,以四川省茂县为研究区域,依据土壤侵蚀程度的评价原则选取对研究区域土壤侵蚀影响较大的5个评价因子,包括坡度、植被盖度、土壤可蚀性因子、降雨侵蚀力和水土保持措施因子,运用层次分析法(AHP)计算各评价因子的权重,然后根据多因子分析将土壤侵蚀程度分成5个等级——微度侵蚀、轻度侵蚀、中度侵蚀、强度侵蚀、极强度侵蚀,得到茂县土壤侵蚀的等级分布。结果表明,茂县土壤侵蚀还在可控制范围内,没有强度侵蚀和极强度侵蚀的地方。     

基于GIS的福建省将乐县土壤侵蚀及保持定量分析

【目的】对福建省将乐县土壤侵蚀及保持量现状进行定量分析,为该地区制定森林经营方案及水土保持工作提供依据。【方法】以福建省将乐县为研究区,首先建立降雨侵蚀力因子(R)图层、土壤可蚀性因子(K)图层、坡长坡度因子(LS)图层,然后依据实际土地覆盖类型和植被覆盖度构建植被覆盖或作物管理因子(C)图层和水土保持措施因子(P)图层。基于地理信息系统(GIS)和修正的土壤通用侵蚀方程(RUSLE)估算土壤侵蚀量和保持量,定量分析坡度(0°,90°)、土地覆盖类型与土壤侵蚀强度之间的相关关系。【结果】2015年研究区的现实侵蚀量为42.64×10~4t/年,平均土壤侵蚀模数为189.07t/(km~2·年)。从6种土壤侵蚀类型来看,微度侵蚀面积占研究区总面积的88.31%,轻度侵蚀面积占10.36%,中度侵蚀面积占1.13%,这3种侵蚀类型的侵蚀量占侵蚀总量的比例分别为12.43%,60.44%和19.79%;强度、极强度、剧烈侵蚀面积及侵蚀量所占比例均较小。各侵蚀等级在研究区内的空间分布较为均匀,总体来说中部、北部地区侵蚀量较大。7个坡度带中,土壤侵蚀量所占比例较大的是[15°,25°)、[8°,15°)和[25°,35°)坡度带,其面积所占比例分别为35.63%,23.95%和17.53%,侵蚀量所占比例分别为44.68%,24.63%和20.90%。研究区年均土壤保持量为6.98×10~6 t,每km~2土壤保持量为3 099.36t/年;有林地和稀疏植被的每km~2土壤保持量均较高,分别为3 773.58和22 254.39t/年,明显高于其他土地覆盖类型。【结论】将乐县微度侵蚀面积所占比例最大,轻度侵蚀的侵蚀量所占比例最大;森林和稀疏植被对将乐县的土壤保持量贡献最大,进行皆伐作业设计时应该尽量减小皆伐面积。     

黄土丘陵区坡面薄层水流动力学特性及其对土壤侵蚀的影响

为奠定基于运动力学参数构建土壤侵蚀模型的理论基础,通过不同降雨强度(25、50和75 mm/h)、不同坡长(1、5、10、15和20 m)下径流小区内人工模拟降雨试验,对不同处理下坡面薄层水动力学特性进行分析,并对水动力学参数与土壤侵蚀之间的关系进行初步探讨。结果表明:当坡度一定时,坡面平均流速主要受坡长及单宽流量影响,降雨强度通过影响单宽流量的大小间接影响坡面平均流速;在试验设计范围内,当坡长1 m时,整体上呈"层流-急流态",当坡长为1 m时,整体上呈"层流-缓流态";当降雨强度一定时,雷诺数随着坡长的增加线性增加,佛汝德数随着坡长的增加以幂函数形式增加;降雨强度对坡面流有明显的"增阻"效应;坡面阻力系数随着坡长的增加呈幂函数减小趋势;坡面平均土壤侵蚀率与单宽流量间呈一元线性趋势增加,与水流平均流速间呈指数函数增加,与雷诺数间呈二次函数增加。     

基于InVEST模型的佳木斯土壤侵蚀时空变化及驱动因素分析

东北黑土区是我国重要粮食生产基地，当前面临严重的土壤侵蚀和养分流失问题。以典型黑土区佳木斯为研究区，利用ArcGIS提取土壤侵蚀因子并结合InVEST模型，探究土壤侵蚀强度的空间分布特征及影响因素，为我国黑土区农业可持续发展和粮食安全等相关政策制定提供数据依据。结果表明2005—2010年佳木斯市土壤侵蚀量呈上升趋势，2010-2020年呈动态平稳趋势，侵蚀等级以轻度、微度侵蚀为主，空间上均呈四周高中部低的格局；土壤侵蚀影响因素按影响力从大到小依次为土地利用类型、坡度、土壤类型、年降雨量、植被覆盖度。其中，耕地、林地、未利用地为土壤侵蚀发生主要土地利用类型；坡度与土壤侵蚀强度呈正相关；多因子组合对土壤侵蚀的影响力大于单一因子，土地利用类型和坡度的交互作用影响最为显著。     

鄂东北土壤侵蚀时空演变及其影响因子定量评价

为定量揭示鄂东北土壤侵蚀时空演变特征及其影响因子的贡献,基于RUSLE模型和2000—2020年遥感影像数据探究土壤侵蚀强度的时空变化,并结合地理探测器模型识别土壤侵蚀主导因子及其交互作用效应。结果表明：2000—2020年鄂东北土壤侵蚀模数呈波动减小趋势,2020年的土壤侵蚀模数较2000年下降62.82%;侵蚀强度以微度和轻度侵蚀为主,二者面积之和占总侵蚀面积的82%以上;微度侵蚀面积占比上升,轻度、中度、强烈、极强烈和剧烈侵蚀面积占比呈波动下降趋势;中部和东北部土壤侵蚀明显改善,东北部土壤侵蚀模数仍较高;耕地是土壤侵蚀的主要地类,其土壤流失量占总流失量的74.82%~82.42%;15°~35°坡度区间分布着69.33%的极强烈侵蚀土壤和85.55%的剧烈侵蚀土壤;土壤侵蚀影响因子解释力（q值）表现为植被覆盖度>坡度>海拔>土地利用类型>降雨,植被覆盖度是影响鄂东北土壤侵蚀变化的主要因子,植被覆盖度和坡度之间的交互作用对土壤侵蚀强度的解释力最大（32.28%）;植被覆盖度小于0.3和坡度大于35°的区域发生土壤侵蚀的风险最高。近20年间鄂东北土壤侵蚀明显改善,这主要得益于封山育林、退耕还林等水土保持措施的实施以及多因子协同治理。     

基于GIS和RUSLE模型的土壤侵蚀定量评价——以咸宁市咸安区为例

[目的]对土壤侵蚀的强度做合理的评价和预测,有利于实现区域社会及生态环境的可持续发展.[方法]以成安区为例,运用RUSLE模型,通过土壤侵蚀力因子、降水因子、坡度因子、坡长因子、植被覆盖因子、水保持因子等6个因子算法,利用GIS构建土壤侵蚀模型,综合评定出成宁市成安区土壤侵蚀强度等级.[结果]成安区总体以微度侵蚀为主;强度侵蚀及其以上侵蚀程度土地共计16.833 1 km2,占总面积的1.12％,其中剧烈侵蚀仅为3.326 3 km2,分布于莲台山、白云岩矿以及孙家山一带.[结论]在成安区寻求发展过程中,应注重水土保持.     

喀斯特地貌不同坡度下土壤侵蚀经验模型研究

为了进一步认识喀斯特山区土壤侵蚀特征及准确估算土壤侵蚀量,通过对野外调查结果、已有研究成果的综合评判,选取坡度、雨强、植被覆盖度及裸岩率为主要土壤侵蚀因子,选取该区域广布的黄壤作为试验土样,采用针管式人工降雨模拟装置,模拟不同坡度条件下雨强、植被覆盖度、裸岩率与土壤侵蚀量之间的相关性,并对试验数据进行多元线性回归、逐步回归和多元非线性回归分析,建立不同坡度条件下土壤侵蚀模数的多因子方程,筛选出不同坡度下复相关系数较高的回归模型,对模型精度进行了分析.结果表明:1)非线性回归模型达到极显著或非常显著水平(0.692＜R2＜0.988),线性回归模型达到显著水平(0.523＜R2＜0.634).2)当坡度为6°、16°、26°、36°时,侵蚀模数的影响程度随着坡度的增大先减小后增大;侵蚀因子对侵蚀模数的影响程度为雨强＞植被覆盖度＞裸岩率.3)模型具有较好的预报精度,对缓坡、陡坡侵蚀产沙预测较准.研究初步揭示了喀斯特地区侵蚀模数与侵蚀因子的相关关系.     

淮河流域大别山区土壤侵蚀敏感性评价

根据美国土壤侵蚀通用方程(USLE)以及淮河流域大别山区独特的自然地理特征,选择降雨侵蚀力、土壤可蚀性、坡度、森林覆盖为淮河流域大别山区土壤侵蚀敏感性主要评价因子,并确定评价因子的分级标准.在GIS技术支持下,提取单因子数据并得到单因子土壤侵蚀敏感性,进而完成土壤侵蚀敏感性综合评价.运用GIS空间分析功能,得到不同敏感性程度的面积与空间分布规律.     

黄河中游不同流域尺度土壤侵蚀评价

黄河中游是黄河流域土壤侵蚀最严重的区段,基于GIS和RS技术,利用2000—2010年黄河中游土地覆被数据、气象数据和地形数据等,提取了该区2000—2010年植被覆盖度,应用修正的通用土壤流失方程(RUSLE)计算了逐年土壤侵蚀模数,探讨了土壤侵蚀与植被覆盖度间的相关关系,并分析了不同生态系统、不同流域尺度土壤侵蚀时空变化特征。结果表明:(1)黄河中游植被覆盖度在空间上呈西北低东南高的分布特征,在时间上呈波动上升趋势,且植被覆盖度与土壤侵蚀模数之间存在负相关关系;(2)研究区2000—2010年各生态系统的土壤侵蚀强度在减弱,侵蚀状况明显好转;(3)黄河中游二级流域的土壤侵蚀量在2000—2010年间均有不同程度的减少;(4)在整个研究时段内,三级流域中的沣河、伊河及黑河流域的土壤侵蚀量在增加,其他流域的土壤侵蚀在减少。研究结果对黄河中游地区的水土保持措施具有一定的指导意义,同时,多尺度土壤侵蚀评价方法及通过剔除降雨因素实现以植被为主导因子的土壤侵蚀评价方法也可为其他地区的土壤侵蚀评价提供借鉴。     

川中丘陵区紫色土坡耕地土壤侵蚀特征

通过径流小区定位观测,研究了川中丘陵区坡耕地土壤侵蚀特征。结果表明,坡面径流量和土壤侵蚀量年际间存在差异;随着坡度的增加,坡面径流量和土壤侵蚀量呈增加的趋势。多元回归分析表明,降雨量与坡面径流深、土壤侵蚀量之间存在显著的线性关系;而降雨强度、降雨历时与土壤侵蚀量分别存在着显著的幂函数和二次函数关系。主成分分析表明,降雨量和降雨强度为坡耕地主要的土壤侵蚀因子,降雨历时对土壤侵蚀的贡献率随坡度的增加逐渐加强。     

孟连县土壤侵蚀时空变化特征

为了评估孟连县地区土壤侵蚀状况,为当地水土流失防治和水土保持工作提供理论依据,以通用土壤流失方程(USLE)为模型,运用ArcGIS和ENVI软件,综合分析了研究区土壤侵蚀时空变化特征以及不同环境背景下的土壤侵蚀特征。结果表明,2010年孟连县土壤侵蚀相比2000年有所减轻,土壤侵蚀模数分别为104.25 t/(hm~2·a)和64.11 t/(hm~2·a),分属极强度侵蚀和强度侵蚀;从空间分布来看,孟连县2000年和2010年的土壤侵蚀格局基本是东部相对较轻,西部相对严重,均以公信乡土壤侵蚀最严重,相对较轻的是景信乡、娜允镇。在一定降水强度(800≥R≥600)下,土壤侵蚀强度总体随降水强度的升高而升高;当R800时,土壤侵蚀强度随降水强度的升高而降低。土壤侵蚀强度随着坡度的增加而增大,侵蚀主要集中于8°~35°坡度区域。赤红壤、红壤、砖红壤的侵蚀相对严重,黄壤最轻。坡度大于15°的旱地土壤侵蚀最严重,其次为荒草地和灌木林,水田和建设用地土壤侵蚀较轻。     

模拟降雨条件下坡度对东北黑土区坡面侵蚀过程的影响

利用野外模拟降雨实验,分析了不同坡度(3°,5°,7°,9°,12°,15°)、不同降雨强度(70,100,120mm/h)条件下,黑土坡地产流和产沙特性随坡度和降雨强度的变化规律。研究结果表明:降雨强度小,产流时间长且坡度对产流时间影响小。降雨强度大,产流时间短且坡度对产流时间的影响明显;在坡度较小的条件下,降雨强度对坡面径流量的影响较小,较大坡度条件下,降雨强度对坡面径流量的影响较大;在同一降雨强度下随坡度的增加,侵蚀产沙率基本呈现增大的趋势;坡度对侵蚀产沙率的影响程度与降雨强度有一定关系;在12°~15°之间存在本试验条件下的临界坡度,超过临界坡度12°后侵蚀产沙率和总产沙量都大幅度下降。     

上方汇水对黄土坡面侵蚀方式演变及侵蚀产沙的影响

【目的】定量评价坡面上方汇水对坡下方土壤侵蚀方式演变及侵蚀产沙的影响。【方法】利用由位于坡面上部的供水装置和位于坡面下部的试验土槽组成的试验系统,通过人工模拟降雨试验,分析不同降雨强度和坡度条件下,上方汇水对黄土坡面片蚀-细沟侵蚀-切沟侵蚀方式演变过程及侵蚀产沙量的影响。【结果】当坡面接受上方汇水后,各侵蚀方式演变速度明显加快,侵蚀产沙量迅速增大,且坡面侵蚀产沙增加幅度随上方汇水流量的增加而增大;在坡度和降雨强度相同条件下,坡面侵蚀产沙量和上方汇水引起的坡下方的净侵蚀产沙量,均随坡面上方汇水流量的增加而显著增大;受降雨强度、坡度和坡面侵蚀发育不同阶段的影响,坡面汇水引起的净侵蚀产沙量占总侵蚀产沙量的15.36%~78.15%。不同降雨强度和坡度条件下,坡面侵蚀产沙量与上方汇水流量呈幂函数关系。【结论】坡面上方汇水强度对坡面侵蚀方式演变和产沙过程具有重要影响,若能有效控制坡面上方汇水,将可有效减少坡面侵蚀产沙量,抑制沟蚀的发生和发展。