基于WEPP模型的多级梯田暴雨侵蚀模拟初步研究

针对2013年6—9月份安塞县马家沟多级梯田遭受暴雨侵蚀严重等问题,运用新一代水蚀预报模型WEPP模型对马家沟多级梯田在暴雨条件下的侵蚀情况进行模拟,并将WEPP模型模拟的结果与实测资料进行了对比。结果表明:WEPP 模型能够较好地模拟黄土丘陵区多级梯田在暴雨条件下的径流量以及土壤侵蚀量,随着梯田级数的增加,WEPP模型对径流量与侵蚀量的模拟精度逐渐降低。由于受该区地下水的影响,模拟径流量总体小于采用径流系数法算得的径流量,由于梯田田埂的防蚀作用,模拟土壤侵蚀量总体大于实测侵蚀量。研究为黄土丘陵区梯田防蚀以及梯田修筑提供科学依据及有效方法,为黄土丘陵区多级梯田的暴雨侵蚀预测提供了合理化建议。     

基于GIS的黄土高原生态系统服务价值对土地利用变化的响应及生态补偿

以黄土高原为研究对象,基于GIS技术,采用土地利用转移矩阵、土地利用动态度方法,研究1985-2005年黄土高原地区土地利用变化对生态系统服务价值的影响以及相应的生态补偿标准。结果表明：1）1985-2005年,黄土高原地区土地利用类型主要为草地和农地,占土地利用方式的75％以上,但农地面积总体在减少,林地面积在不断增加;2）聚落为最活跃的土地利用类型,聚落和湿地＋水体呈扩张的发展趋势;3）土地利用变化引起区域生态环境效应,20年间黄土高原地区生态系统服务总价值上涨约0．01％,其中森林增加最多,约为0．09％,农地的生态服务价值下降最多,约为-0．02％,而生态服务功能中,除了与农地和荒漠相关的废物处理和食物生产服务功能下降外,其他生态服务功能均表现为增加;4）根据黄土高原生态系统服务价值,确定该地区的生态补偿标准约为4亿2732万元。     

MBER固化土弹性模量的试验研究

弹性模量是固化土一项基本的力学性能指标,直接影响结构的静力和动力力学分析计算,对弹性模量的试验研究具有重要的实际意义。针对固化土弹性模量研究薄弱的问题,以自主研发的MBER土壤固化剂为研究对象,通过对杨凌试验区土样进行室内试验,分别对影响MBER固化土的弹性模量的土壤固化剂剂量、不同含水率和不同龄期3种因素进行分析研究。根据试验结果,获得了MBER固化土应力—应变关系曲线,得出固化土弹性模量在300～1 000MPa。固化土的弹性模量随着土壤固化剂剂量,含水率及龄期的增长呈增加趋势,而当含水率达到一定值时,固化土的弹性模量呈下降趋势。因此,通过合理控制土壤固化剂剂量及含水率,能够改善固化土的力学性能,进而达到改良固化土的目的。     

基于Google Earth的一种浅沟侵蚀量的测算方法

针对黄土高原丘陵沟壑区浅沟侵蚀量测量费时耗力的问题,提出一种新的浅沟沟道侵蚀量测算方法。基于传统的"三棱柱"侵蚀量测算法及Google Earth所提供的公共数据图像源,利用Google Earth地形工具快速精确地测得浅沟侵蚀量。以在2013年延安极端降雨中,安塞马家沟流域多级梯田出现的典型浅沟侵蚀为算例,运用此方法,与实测值相比,田面高程相对误差23.2%,田面面积相对误差2.7%,侵蚀沟深度相对误差14.8%,侵蚀量相对误差4.8%,虽然在侵蚀量的一系列测算中存在误差,但完全可以通过数学方法进行削减。基于Google Earth的浅沟侵蚀量的测算方便快捷,是一种利用公共数据测量浅沟侵蚀量的新方法,可为高效开展黄土高原丘陵沟壑区坡面水土流失调查及治理提供技术参考。     

具有水窖设施的梯田苹果地抗暴雨侵蚀研究

针对2013年延安地区极端暴雨径流侵蚀条件下土壤侵蚀严重、水土资源利用效率低等问题,通过对陕北安塞县方塔村带有水沙调控措施的梯田—水窖—苹果水土流失状况进行定位监测,基于收集的降雨资料,研究该梯田内水沙调控措施在抗御暴雨条件下的防蚀作用和土壤侵蚀规律,结果表明:该梯田能够抗御暴雨的冲刷,各阶梯田土壤侵蚀都在中度侵蚀以下,平均土壤侵蚀模数仅为该区多年平均的1/7。集中性的高强度降雨对黄土高原土壤侵蚀起决定性作用,本文基于安塞水土保持试验站坡面土壤侵蚀预测预报模型,给出了适宜该区具有水沙调控措施的梯田土壤侵蚀预测预报模型,得到在I₃₀=0.24 mm/min前提下,当年降雨量小于191.1 mm时,土壤能够维持较高的生产力;当年降雨量小于997.13 mm时,该区土壤侵蚀模数可控制在多年平均水平以内。梯田内修建的水窖、梯壁植草、地表枯枝落叶以及梯田质量等因素的综合作用在抗御暴雨侵蚀过程中起到了重要作用。     

黄土丘陵沟壑区梯田暴雨侵蚀状况及规律分析

针对2013年延安百年不遇暴雨造成的黄土丘陵沟壑区梯田侵蚀灾害严重、水土资源利用率低等问题。选取安塞县马家沟流域曹新庄梯田作为典型研究对象,在进行野外监测的基础上,分析了梯田在百年不遇暴雨条件下的梯级侵蚀灾害发生规律。结果表明:按高程最上级梯田侵蚀轻微,依次往下梯田侵蚀面积所占百分比逐渐增大并且增加明显,上部梯田主要以面蚀为主,仅发生轻微沟蚀,下部梯田面蚀、沟蚀都比较严重。梯田侵蚀量与梯田汇水面积、地表径流量等条件有关,影响梯田侵蚀灾害发生的主要因素是地表径流量。该区2013年6—9月延安百年不遇暴雨梯田平均侵蚀模数为20 659.7 t/hm²,超过该区平均年侵蚀模数的47.6%,6—9月月降雨量侵蚀的临界值为118.8 mm。布置水沙调控措施层层拦蓄径流是保证梯田安全的重要措施。     

搞好水土保持 建设生态新宁

<正>新宁县位于湖南省西南部,属五岭山脉地带,总面积2 812 km~2,是湖南省湘西地区开发重点县、国家比照西部大开发政策实施范围县。境内有崀山风景名胜区、新宁老山界红色旅游区、舜皇山国家森林公园,其中崑山风景名胜区为世界自然遗产地、国家5A级旅游景区,素有"丹霞之魂、国之瑰宝"之美誉,舜皇山分布有植物活化石银杉、位居九大仙草之首的铁皮石斛、药用含量最高的红豆杉等多种珍稀濒危保护植物,黄金牧场是我国南方面积最大的高山草地之一。     

山地风电场工程水土保持与生态景观设计初探

风力发电作为一种备受关注的新能源产业,其建设过程将不可避免地对原地表、植被和自然景观造成一定程度的破坏,而同步实施水土流失治理和生态景观修复措施是风电场工程可持续发展的重要手段。以湖南某风电场工程为例,基于生态景观原理,结合工程区环境状况对山地风电场工程的水土保持与生态景观设计进行了初步探讨,提出的设计思路、原则及方案可供从事山地风电场工程水土保持与生态景观设计者借鉴和参考。     

延安极端降雨特性分析及对梯田侵蚀灾害影响

针对以增暖为主要标志的全球变化导致气候变率增大,极端天气气候事件和灾害发生更为频繁,造成人口、农业经济生产、基础设施风险扩大的现实,以2013年造成延安多地严重受灾极端降雨特性及其对梯田侵蚀影响严重为例,基于延安站多年逐日降雨资料和梯田侵蚀实地测量资料,分析了该极端降雨的特征并探讨了其对梯田侵蚀灾害的影响。结果表明:(1)延安2013年降雨总量达到959mm,比1951—2012多年平均降雨量高出448.8mm,其中7—9月降雨量达到761mm,占全年降雨量的79.4%,最大月降雨7月为568mm,达到万年一遇标准;(2)延安2013年极端降雨侵蚀性降雨和暴雨次数多,暴雨总量大,同时降雨出现短历时中强度、中历时高强度、长历时强侵蚀弱输沙的新变化;(3)延安2013年极端降雨下连片梯田侵蚀剧烈,侵蚀模数和相对高差与汇水面积之间存在显著关系,梯田中下部侵蚀严重,最大土壤侵蚀模数达到54 049.50t/km2,该研究可为水土保持农业梯田工程设计提供依据,同时将为气候变化条件下有效应对该类极端降雨采取永久措施和临时措施及适应性调控提供科技支撑。     

基于土壤水分动态的梯田苹果园水窖配置

针对如何合理配置水窖以解决黄土高原梯田种植苹果存在的水资源短缺问题,利用WEPP模型,在对0～200 cm土壤储水量动态变化模拟验证的基础上,以满足梯田苹果在不同典型代表年的生育期需水为目标,对水窖进行优化配置。结果表明:在更新土壤及作物管理数据库后,WEPP模型可实现对梯田苹果园0～200 cm土壤储水量的动态模拟;利用土壤水分动态变化选择典型年来进行水窖优化配置,更能满足苹果的需水要求;黄土丘陵沟壑区适宜的水窖配置干旱年为1 150 m3/hm2,平水年为180 m3/hm2,湿润年为50 m3/hm2。该研究为高效利用该区有限水资源提供了一种基于土壤水分动态变化来满足苹果生长需水的水窖优化配置方法。