基于DEM的坡长计算方法比较分析

坡长是重要的地形因子，流域坡长的提取有多种方法，国内应用到实际研究中的有基于格网的直接计算法和基于山脊线的快速计算法。以陕西省安塞县大南沟流域5m分辨率DEM为数据源探讨这两种方法的提取精度，分析可能存在的问题。在ArcGIS9．0环境中分别用直接计算法和快速计算法进行坡长提取，并与通过地形图量算的坡长进行比较分析。结果表明，直接方法计算结果的合格率为86．9％，与量算值之间的相关系数为0．800，确定性系数为0．520。快速计算法的合格率为69．7％，相关系数为0．276，确定性系数为-0．150，说明直接计算法的精度比快速计算法高。     

次生马尾松林下植被恢复措施的水土保持效益

通过采集江西省赣县花岗岩区次生马尾松纯林地不同植被恢复措施坡面径流小区2010—2011年的降雨产流产沙资料,分析不同模式的水土保持功能及其植被恢复的水土保持效益。结果表明:1)次生马尾松稀疏纯林地水土流失严重,年产流系数为0.50～0.60,侵蚀模数在2 700～6 000 t/(km2.a)之间。2)植被恢复可以降低林地土壤侵蚀强度,但植被恢复的水土保持效益与林冠结构和地表覆盖度密切相关,当形成乔草或乔灌复合层时,可以起到50%～60%的年蓄水效益和65%～70%的年固土效益。3)植被恢复的水土保持效益亦受植被和降雨类型的影响,百喜草蓄水效益随降雨量先增后减,暴雨是蓄水效益变化的转折点,而胡枝子蓄水效益变化规律不一;植被恢复措施固土效益随降雨量的增加而降低,特别是在大暴雨情景时急剧下降。     

模拟降雨条件下角砾和圆砾对陡峭路堑边坡产流产沙的影响

[目的]研究角砾和圆砾对陡峭工程边坡入渗、产流、产沙以及水动力学特征,为青藏高原地区工程边坡土壤侵蚀预测模型与水土保持工作提供一定的理论支撑。[方法]基于青藏高原地区派墨农村公路沿线气候特征及其土质路堑边坡形态和物质组成特征,通过室内人工降雨模拟试验,研究了在强降雨(120 mm/h),大坡度(50°),3种砾石含量(30%,40%,50%)条件下圆砾和角砾坡面宏观侵蚀特征和产流产沙规律。[结果]圆砾坡面平均入渗率高于角砾坡面,平均产流率低于角砾坡面,初始产流时间明显晚于角砾坡面;圆砾和角砾坡面水流流态均属于层流,流型均为急流,圆砾坡面的径流剪切力、径流功率、雷诺数略小于角砾坡面,但弗劳德数远大于角砾坡面,流速大于角砾坡面,阻力系数小于角砾坡面,径流挟沙能力更强;圆砾坡面稳定产沙率约为角砾坡面的2倍,总产沙量比角砾坡面高出约20%。[结论]卵砾石表面光滑,与土壤间贴合不够紧密,形状更容易引起局部湍流,在强降雨条件下,陡峻冲洪积路堑边坡坡面易发育以卵砾石为中心,遍布坡面的环形小细沟,细沟发育数量和产沙量都将大于以棱角状碎块石组成的崩坡积路堑边坡。     

红壤坡地香根草植物篱产流产沙过程模拟

通过3种不同地类（香根草、普通草地、裸地）小区的人工降雨试验,分析对比红壤坡地香根草植物篱的水土保持效果,探讨香根草植物篱不同部位的防蚀机制.结果表明：1）香根草植物篱具有明显的减流减沙效益,相比裸地,香根草减流21％,产沙量只有裸地的18％;2）香根草植物篱的产流时间明显滞后,在降雨强度较大条件下的减流减沙效应更显著;3）减流效应主要依靠地下部分根系对土壤结构的改善,增加降水入渗,减少地表径流;4）减沙效应主要依靠地上部分庞大的生物量削弱雨滴动能,减轻对土壤颗粒的破坏.     

基于四种分辨率DEM的侵蚀模型地形因子差异分析

通过提取江西省兴国县潋水河流域10 m、25 m、50 m和100 m四种分辨率数字高程模型(DEM,Digital Elevation Model)的坡度、坡长因子,在GIS数字地形分析和数理分析等方法支持下,研究不同分辨率DEM计算坡度坡长组合因子(LS)的精度差异。结果表明:(1)基于4种分辨率DEM提取的坡度结果存在明显差异,随分辨率的降低,坡度整体变缓,DEM精度越低,对地形的概括作用越大,100 m分辨率DEM平均坡度降为10m分辨率DEM平均坡度的45.04%。(2)流域坡长以0~80 m的短坡为主,随着分辨率的降低,地面坡长明显整体延伸。(3)不同分辨率DEM计算的LS因子平均值变化范围为6.10~7.10,坡度和坡长的组合消弱了单一坡度和坡长的影响,随着地形起伏程度增大,在LS因子计算过程中,坡度的主导作用越来越弱,坡长的主导作用越来越强。     

雷竹生态系统植物固碳效益及其动态变化

雷竹是我国南方地区近年来大力推广的一种新型竹种,具有较好的固碳增汇潜力。本文选取6种不同林龄的雷竹林地开展样方调查和采样分析,系统地探讨了雷竹林地生态系统中植物固碳的动态变化。研究结果表明,雷竹林地立竹密度和平均胸径在1~6年内随林龄的增加而增大,而6年以上林龄的立竹密度则呈下降趋势,平均胸径的增幅也趋缓。雷竹各器官的平均含碳率排序为竹杆(423 g/kg)竹枝(412 g/kg)竹叶(385 g/kg)竹根(363 g/kg)。竹林地上部分杆茎和枝叶是主要的植物储碳源,占储碳总量的70%以上,其中杆茎的碳储量最大且随种植年限的增加趋势最为显著。竹林植物总固碳量在3~6年时段内的增加速度最快,其余时段增速较缓,10年以上林龄的雷竹植物固碳量趋于稳定。     

县域尺度土壤有机质与土地利用动态耦合关系定位对比研究——以渭北旱塬区长武县为例

以陕西省长武县为研究区域,根据大规模采样数据,结合1983年和2008年土地利用空间数据,运用定位对比监测方法,分析了25年来不同土地利用变化的幅度、空间分布特征和方向,并对这种变化影响下的土壤有机质含量演化特征进行了研究。结果表明:该区土地利用方式在这一时期变化显著,旱地、草地、非农用地面积大幅减少,林地、果园面积大幅增加。土地利用方式的转变已经成为土壤有机质含量变化的驱动因素,其中,旱地转变为林地和果园,土壤有机质含量变化明显,分别增加了6.6 g/kg和5.11 g/kg,而林地转变为旱地和草地则无明显增量。土壤有机质含量的变化不仅改变了土壤结构,有效地控制了水土流失的发生,而且为该区域的土地利用方式朝着健康的方向发展,提供了参考价值。     

红黏土侵蚀劣地集水区30年植被恢复中的水沙特征

为探究红黏土侵蚀劣地植被恢s复的水土保持效益,在自然降雨条件下,对红黏土区裸地对照及植被恢复的2个自然集水区进行长期降雨径流泥沙监测,得到30年的产流产沙数据.结果表明:1)植被恢复第6年裸地对照和恢复林地的产流差距显著,8年后恢复林地基本不再产沙.年内产流产沙集中在雨季4-6月,植被的减流和减沙效益分别超过40％和90％.在次降雨尺度上,植被能够显著降低径流泥沙曲线斜率,在降雨量相同的条件下减小地表产流产沙量.2)降雨过程产流产沙与降雨强度I60变化趋势一致,呈多峰型,总体上恢复区延缓产流1h以上,产流峰值减小67％ ～ 83％,中雨条件下植被延缓径流和降低产流峰值的效益最好.3)恢复林地径流中全N、全P、全K流失量分别减少54.62％、57.53％、56.46％,次降雨过程中全N和全K流失质量浓度高于全P浓度,且随径流过程波动较大.植被恢复后的红黏土集水区产流产沙及养分流失显著减少,水土流失得到有效控制.     

红壤坡耕地不同植物篱配置模式减流减沙效益对比

植物篱作为坡耕地一种有效的水土保持生物措施,已有大量的研究。但对植物篱带内降雨产生的径流泥沙过程细化研究较少,有必要从微区尺度研究篱带范围内多种植物篱的减流减沙效益,并进行植物篱品种以及搭配模式的筛选。在模拟降雨条件下,本试验选取3种单一植物模式(黄花菜,香根草,百喜草),每种植物各设置3种篱带宽(1行,2行,3行),以及4种组合植物模式(1行黄花菜+2行百喜草,1行香根草+2行百喜草,1行香根草+2行黄花菜,1行百喜草+1行香根草)、1组对照,进行产流产沙过程比较,试验结果表明,各植物篱模式均不同程度地改善了土壤理化性质,减少了水土流失量;同类植物中,2行植物篱即可达到较好的水保效果;组合植物篱模式的减流减沙效益优于单一植物篱模式。     

福建红壤丘陵区道路网络与水系空间关系

为了探明道路在流域水文过程中的作用,以福建红壤丘陵区小流域道路网络为研究对象,借助遥感影像解译与GIS数字地形分析技术,并结合实地调查与测量,研究红壤小流域道路网络的空间分布、影响因素以及道路与水系的联系。结果表明:1)研究区道路可分为县道、乡村干路、乡村支路、土路干路、土路支路5个等级,道路密度为2.30 km/km2,路网结构与水系结构差异较大;2)路网分布是人类活动驱动和地形因素限制共同作用的结果,不同级别道路的主要功能和技术要求不一样,导致其受驱动或限制的影响大小存在差异;3)丘陵区硬化公路趋向分布于水系沿岸,更近的空间关系可能导致其对流域水文的影响更大。结合交汇点分析表明高等级硬化道路和低等级土质道路分别通过影响产汇流和侵蚀产沙的方式影响水系下游主河道和上游支流。研究结果揭示了红壤丘陵小流域路网的空间分布特征及其与流域水文地貌要素之间的关系,有助于理解道路的流域水文效应。