2022年“7·13”暴雨下生产道路侵蚀强度调查--以宁夏回族自治区西吉县五十岔小流域为例

[目的] 探究小流域暴雨后生产道路侵蚀强度状况及侵蚀形成原因，为今后改善水土流失状况，完善水土保持工程建设及维护提供理论基础。[方法] 水利部水土保持监测中心于2022年7月25-29日组织开展了宁夏西吉县“7·13”暴雨水土保持综合调查。采用“断面法”对五十岔小流域生产道路进行环境及侵蚀状况调查并计算侵蚀强度，分析生产道路侵蚀强度状况及侵蚀形成原因。[结果] ①五十岔小流域内生产道路受到降雨、道路自身特性和人类活动影响，各条道路呈现不同的侵蚀状况，小流域下游、顺径流方向且植被盖度较低的道路易受严重侵蚀。②对小流域的道路侵蚀模数进行了分析计算，“断面法”计算值为1 054.49 t/km²，三维影像测量值为1 277.91 t/km²，调查断面损毁率为53.39%。 [结论] 实施水土保持措施是必要且有效的，良好的水土保持措施和较高的植被覆盖率能够有效防止生产道路水土流失现象的发生。     

基于机器学习的紫色土坡面水沙预测模型研究

为了精准预测土壤侵蚀变化、科学合理地预防水土流失的发生，为紫土坡地水土流失防治提供参考，基于典型紫土径流小区43场降雨资料，将雨量、历时和I30为特征指标，采用K-means聚类算法对降雨分类；使用随机森林（Randomforest,RF）算法评估各影响因子对径流深（H）、土壤流失量（S）的重要性，结合通径分析法进行重要因子筛选；将筛选所得关键因子作为模型输入变量，H、S为输出，使用BP神经网络构建预测模型。结果表明：（1）划分出3种雨型，B雨型（短历时、大雨强、小雨量）是主要降雨类型，A 雨型（长历时、中雨强、大雨量）最剧烈。（2）各雨型下特征因子对H、S的重要程度明显不同。A雨型下T对S重要程度最高（31%），各因素对H的重要程度相对均匀；B雨型下各因素对S的影响差异小，F对H的重要程度最高（29%）。在C雨型下，Pr对H、S的重要程度最高（33%、36%）。（3）三种雨型下的H、S均受到Pr的显著影响，B、C雨型下的H、S分别同时受F和Vs、Ph的影响显著。（4）利用BP神经网络对H、S的预测精度均较高，Nash-Suttclife 效率系数均高于0.95，且对H的预测模型精确度高于对S的预测模型。     

ANSWER2000在小流域土壤侵蚀过程模拟中的应用研究

ANSWERS2 0 0 0是一个用于流域土壤侵蚀过程模拟的分散型物理模型 ,将此模型运用于三峡库区小流域侵蚀产沙、地表径流以及不同土地利用类型水沙分布状况的模拟中。通过两个不同小流域模拟结果的对比 ,采用误差百分比、线性回归以及 Nash- Sutcliffe效率 3种方法 ,分析和评价了模型的模拟效果。结果表明 ,模型在应用于我国三峡库区小流域土壤侵蚀模拟时 ,其模拟结果与实测结果具有较高的吻合度 ,模拟结果基本可信。但是 ,对于一些陡坡林地等特殊地类 ,模型的模拟误差较大 ,其模拟精度还有待于进一步提高。     

基于历史卫星影像估算黄土丘陵区冲沟发育速率

沟谷侵蚀是黄土高原河流泥沙的主要来源，对土地资源的破坏性极大。为评估黄土高原丘陵沟壑区冲沟的中长期发育速率，该研究选取黄土高原丘陵区第一副区绥德县枣林坪流域为研究区，使用1968年的KH-4B卫星影像、2021年高分7号卫星影像及立体像对，估算近53年来冲沟的发育速率，探究冲沟体积-面积关系。结果表明：1）在35条调查的冲沟中，有10条没有明显增长，其余25条发育冲沟的沟长增长在0.09～0.93 m/a之间，均值为0.30 m/a；面积增长在0.74～51.93 m2/a之间，均值为14.03 m2/a。冲沟发育的主要部位在其支沟沟头。2）冲沟体积和面积具有良好的幂函数关系，判定系数R2=0.934。使用该模型及1968和2021年冲沟面积，计算得到25条发育冲沟的体积增长量均值为161.21 m3/a，最大值为723.62 m3/a。3）历史影像KH-4B覆盖面积广，在提取冲沟边界，估算冲沟沟长和面积发育速率等方面，具有较高的适用性，但其立体像对生成数字高程模型（DEM）精度较低，难以用于提取冲沟的沟深和体积。     

山东临朐2019年“8·10”特大暴雨水土保持调查

2019年8月10日6时至12日6时,受台风“利奇马”影响,山东淄博、东营、潍坊等地区发生特大暴雨天气,造成了严重的水土流失灾害。暴雨发生后,水利部水土保持监测中心组织调查人员,运用现代技术手段对暴雨中心典型小流域进行了系统、全面的水土保持实地调查。结果表明:(1)本次特大暴雨降雨量为570.6 mm,最大24 h降雨507.6 mm,均超过历史记录;(2)本次暴雨造成严重水土流失灾害,典型小流域水蚀模数达9741 t/km^2,是多年平均值的2.4倍,梯田损毁率达5.96%,河道淤积厚度达10~30 cm,近1/3生产道路完全损毁,引起了严重的重力侵蚀,多处发生滑坡、泥石流;(3)通过对比小流域调查发现,高林草覆盖和重点工程治理分别可削减洪峰模数79%和36%,降低水蚀模数分别达80%和54%;重点治理小流域道路损毁比例减少23.9%,梯田损毁减少40.4%,重力侵蚀减少40%以上。调查摸清了本次特大暴雨径流输沙特征、土壤侵蚀状况、水土流失成灾情况、水土保持措施效益等,初步形成了科学的暴雨水土流失调查方法体系,为今后暴雨水土保持调查制度的建立提供了良好基础。     

2022年黄土高原典型暴雨侵蚀及洪水灾害调查分析

[目的] 开展黄土高原不同地区典型暴雨事件土壤侵蚀现状调查，分析暴雨条件下流域土壤侵蚀特点及下游洪水淹没灾害程度，以期为该区暴雨侵蚀灾害的预防和治理提供参考。 [方法] 以2022年7月到9月黄土高原不同地区发生的4场典型大暴雨为背景，通过野外实地调查，并基于无人机航摄获取暴雨过后小流域的高清影像，对不同地区暴雨条件下小流域内不同土地利用类型的侵蚀特征和洪水淹没灾害进行了分析。 [结果] 在大暴雨情况下，坡耕地易发生侵蚀，且主要以细沟侵蚀为主，侵蚀模数为22 588～46 244 t/(km²·a)；草地无明显沟蚀现象。重力侵蚀在流域中所占比例较大，易发生在道路和沟道两侧。生产道路增大了流域水文连通性，导致道路侵蚀和损毁严重。有排水设施的道路侵蚀明显小于未设置排水设施的道路。梯田田坎易发生崩塌损毁，损毁长、宽、深分别为10～30 m，0.35～2.3 m和0.1～1.9 m，新修梯田侵蚀损毁显著大于老梯田，当年雨季前修的梯田侵蚀损毁也显著大于上年雨季后修的梯田。流域内各淤地坝拦沙作用明显，但在暴雨情况下仍存在较多的损毁和漫坝现象，且大部分淤地坝淤积已达到库容上限。不合理的占用河道、工程建设、小流域蓄排措施缺乏，部分水保设施管护不到位均会加剧流域侵蚀及洪水灾害。 [结论] 在一般暴雨条件下，小流域内现有的水保措施能较好地抵御暴雨侵蚀，但在大暴雨乃至特大暴雨条件下，流域内侵蚀灾害依然严重，且容易对下游造成严重的淤积和洪涝灾害，优化设计并布局流域内整体的“蓄排协调”设施是当前黄土高原地区水土保持工作高质量发展亟需解决的问题。