基于生态位适宜度的南方花岗岩区崩岗发生敏感性评价方法

为对崩岗的其敏感性进行有效评价,在对影响崩岗发生的空间因素进行识别的基础上,应用生态位适宜度模型构建崩岗发生敏感性的评价方法,并对福建省安溪县的小流域进行实证研究。结果表明:各敏感性等级中现有崩岗的发生频率和分布比率分别为0.31%、1%、1.94%和3.67%与4.55%、14.39%、28.03%和53.03%,可以看出这2个值均随崩岗发生敏感性等级的提升呈阶梯性增加,说明该评价方法科学合理;对崩岗发生敏感性贡献较大的空间因子为相对高差、粘粒含量和NDVI。由此提出防范崩岗发生的相关建议:对于敏感性较高的区域需要增加植被、缩小地形落差,对于敏感性较低的区域要严禁不合理的开山以及破坏植被的行为。     

不同覆盖度和雨强条件下崩积体坡面侵蚀的动力学特征

基于崩岗崩积体易侵蚀的特性,通过室内人工模拟降雨试验,研究30°坡度条件下,不同秸秆覆盖度(0,25%,50%,75%,100%)和雨强(60,90,120mm/h)组合坡面侵蚀的水动力学参数特征。结果表明:(1)不同条件下,雷诺数变化范围在462.86~750.19Re之间,雨强对雷诺数的影响达到极显著水平,覆盖度对雷诺数的影响不显著;弗罗德数的变化范围在0.06~0.64Fr之间,水流的流型为缓流,覆盖度对弗罗德数的影响达到极显著水平,雨强对弗罗德数的影响不显著;阻力系数的变化范围在9.65~1 018.19f之间。(2)覆盖度对坡面流流速的影响达到极显著水平,坡面流流速随着覆盖度的增加而减小;覆盖度对水深的影响达到显著水平,坡面径流深随着覆盖度的增大而增加;阻力系数与雨强和覆盖度之间无明显关系。(3)覆盖度与单位水流功率之间呈极显著的指数函数关系,与水流剪切力和断面单位能量之间呈显著的指数函数关系;雨强对流速、水深和阻力系数的影响都不显著。     

基于CA-Markov模型与ANUDEM内插法的崩岗侵蚀量预估

崩岗是中国南方最为严重的土壤侵蚀类型之一,产生的大量泥沙危害农业生产和生态环境,因此对其侵蚀量的预估是防治该现象的重要途径。崩岗面积较小且侵蚀剧烈,难以应用现有方法预估侵蚀量。该文应用CA-Markov模型和ANUDEM内插法对其高程级别模拟和空间内插,从而实现对崩岗侵蚀量的预估,并以福建省安溪县龙门镇的一处崩岗为例进行实证研究。结果表明：CA-Markov模型适用于对崩岗高程级别的模拟;ANUDEM内插法对崩岗地形的整体还原度较好,但对细节的刻画不够;以经过级别划分和内插处理的高程数据为基期底图计算得的崩岗侵蚀量较符合实际值,且实际侵蚀量越大,模拟精度越高;案例崩岗在一般年景、干旱年景和多雨年景中的年侵蚀量分别为：824.69、731.03和 924.57 m3,不同年景之间侵蚀量的最大差值为193.54 m3,因此在修建崩岗拦沙坝时需考虑不同降雨年景中侵蚀量的差异。研究结果不仅提供了预估崩岗侵蚀量的新思路,还可为崩岗侵蚀的防治工作提供参考依据。     

坡度和流量对崩积体坡面细沟水流输沙能力的影响

为探究坡度及流量对崩岗崩积体土壤坡面细沟侵蚀输沙能力的影响,精确计算细沟水流输沙能力,建立坡面细沟输沙能力因子模型,以崩岗崩积体土壤为研究对象,进行室内水槽模拟试验研究。结果表明:(1)不同流量条件下,坡面细沟输沙能力随坡度的增大而增大,且增幅随坡度的增加而增大,可用一元线性方程表示;(2)不同坡度条件下,坡面细沟输沙能力随着流量的增大而增大,可用幂函数表示;(3)崩岗崩积体坡面细沟输沙能力因子模型为二元幂函数方程,其中流量(q)和坡度(S)的指数分别为1.054和0.617,流量对细沟输沙能力的影响大于坡度;(4)通过模型对比发现,Wu模型、ANSWERS模型及Zhang模型方程都无法很好地预测崩岗崩积体坡面细沟输沙能力。     

利用纳米磁性材料表征地表溅蚀特征的初探

磁性示踪研究坡面土壤侵蚀已取得一定成果,但目前的磁性示踪方法不能满足次降雨后的溅蚀特征研究。因此,在无磁性的石英砂上施用不同浓度(1.5%、2.5%、3.5%)和不同粒径(20 nm、200 nm)的纳米磁性材料,而后进行人工模拟溅蚀试验,利用磁化率仪和3D手持微地形扫描仪研究地表磁性变化与溅蚀后地表特征变化之间的关系,研究利用纳米磁性材料表征溅蚀特征的可行性。结果表明:20 nm磁性材料提高石英砂磁性背景值的幅度远高于200 nm磁性材料且不同浓度的磁性差异极显著,两种纳米磁性材料均呈现出布设浓度越大,示踪时间越长的特点;溅蚀后表层磁化率随溅蚀时间的延长而逐渐衰减,二者呈现出相关性较高的χ_1=aln(t)+b对数函数关系;20 nm磁性材料在3.5%浓度下可有效定量表征出石英砂溅蚀量的变化(p0.01),二者之间的相关关系可用χ_2=a Mb幂函数表示;20 nm磁性材料在溅蚀3 min内的磁化率变化与微地形高差变化呈极显著相关关系(p0.01),说明20 nm磁性材料可以在短时间内有效表征出溅蚀地表的侵蚀程度,可表征出的侵蚀厚度在-5~10 mm内。该研究证明20 nm磁性材料表征溅蚀地表特征的方法在一定程度上是可行的,可为磁性示踪法的深入研究提供新的思路和方法。     

指纹法研究花岗岩区典型崩岗小流域悬浮泥沙来源

为研究花岗岩区典型崩岗小流域内悬浮泥沙来源,以安溪县龙门镇崩岗侵蚀小流域为研究对象,在4种土地利用类型(侵蚀林地、茶园、耕地和崩岗侵蚀区)中共采集85个泥沙源地土样,同时在河道布设采样器收集降雨后侵蚀悬浮泥沙。通过分析样品中的34种指纹因子,运用复合指纹法筛选出最佳指纹因子组合,并计算出各泥沙源地的泥沙运移规律。结果表明:不同泥沙源地悬浮泥沙中同种指纹因子存在显著差异,利用Kruskal-Wallis检验和多元判别筛选出Ca、Li、Sn、K和Ba为最佳指纹因子组合(累积贡献率大于90%);同时利用多元混合模型得出茶园的悬浮泥沙相对贡献百分比为33%,耕地为27%,侵蚀林地和崩岗侵蚀区均为20%,且混合模型优度拟合检验值为0.89。进一步分析表明,降雨对崩岗侵蚀区的影响最大,茶园和崩岗侵蚀区单位面积产生悬浮泥沙量明显高于其他两个源地,说明崩岗侵蚀区和茶园是花岗岩区崩岗小流域中需要采取防治措施的重点。     

砾石含量及粒径对崩岗崩积体渗透特性的影响

为探讨砾石对崩积体渗透性的影响,采用环刀法对不同砾石含量及粒径条件下崩积体入渗特性的变化进行研究。结果表明:(1)0%,10%,20%,30%砾石含量崩积体进入稳渗时间在9~10min之间,40%,50%砾石含量崩积体进入稳定时间在19~20min之间。(2)相同粒径砾石条件下,崩积体的初渗率、稳渗率、平均入渗率及入渗量随砾石含量的增加而增大;含2~3,3~5,5~10mm砾石崩积体的入渗参数在10%,20%,30%砾石含量时变化不大;当砾石含量为40%时,入渗参数随着砾石粒径的增大而减小;当砾石含量为50%时,含3~5mm砾石的崩积体的入渗参数最小。(3)Kostiakov公式拟合更适合模拟崩积体的入渗模型。     

2种草本植物根系对崩岗洪积扇土壤抗剪强度的影响

为探讨草本植物根系对崩岗洪积扇土壤抗剪强度的影响,以巨菌草(Pennisetum sp.)和宽叶雀稗(Paspalum wettsteinii)为研究对象,采用WinRHIZO根系分析系统对根系特征进行定量分析,并采用原位剪切试验测定崩岗洪积扇各土层的抗剪强度。结果表明:(1)根系能够改善土壤的结构及水分状况;(2)2种草本植物根系均主要分布在0—5cm土层,该层巨菌草根系各参数值是该草种根系均值的3.1~4.39倍,宽叶雀稗的则为2.23~2.57倍,随着土层深度的增加,巨菌草根系参数呈对数函数减小,而宽叶雀稗呈线性减小;(3)土壤抗剪强度均值大小表现为巨菌草宽叶雀稗裸地,其大小依次为21.04,16.43,9.89kPa;在0—20cm土层,2草种抗剪强度均显著大于裸地;(4)土壤抗剪强度与生物量密度、根表面积密度和分叉数密度极显著正相关,与根长密度显著正相关;巨菌草根系的生物量密度是表征土壤抗剪强度的最主要因子,而宽叶雀稗的则为根长密度。2种草本植物根系均能提高崩岗洪积扇土壤的抗剪强度,而巨菌草的效果优于宽叶雀稗。     

PAM特性对花岗岩崩岗崩积体径流及产沙的影响

研究利用人工模拟降雨,研究不同分子量（800万、1 200万和1 500万）,不同水解度（10%,20%,30%）聚丙烯酰胺（PAM）对崩岗崩积体土壤侵蚀和径流的影响。结果表明:3种分子量和水解度的PAM都能够减少土壤侵蚀量,1 200万分子量PAM处理土壤侵蚀的效果最好,PAM的水解度对抗侵蚀影响差异不明显;各种PAM处理均使径流量增加,随着分子量的变大,径流量也在增加,而同一分子量的PAM,其水解度对径流量和侵蚀量的影响大致成反比关系;PAM处理下侵蚀土壤中不同粒径颗粒的含量会发生变化,砂粒的含量会有所增加,粉粒和黏粒的含量会减少。综合价格和抗侵蚀效果来看,1 200万10%水解度的PAM更适合于崩岗崩积体侵蚀治理。     

生态优先的崩岗治理主体合作博弈及利益共享研究——基于福建省安溪县的分析

将崩岗侵蚀区治理改造为工业开发区的模式带来经济社会效益的同时对生态环境也造成一定影响，构建崩岗治理收益分配机制时应考虑生态环境补偿问题。本文从分析开发区式崩岗治理中核心利益相关者的博弈行为出发，在传统Shapley值法的基础上引入“生态补偿因子”进行修正优化。结果显示，处于弱势群体的村集体在崩岗侵蚀区改造为工业开发区过程中面临失去生计来源和社会保障等威胁，引入生态补偿对于建立更合理公平的收益分配方式，达到社会经济效益最优、生态影响最小的目标，实现可持续发展，具有较强的现实意义和可操作性。