典型株型沙生灌丛对风沙流场影响的数值模拟

研究典型株型沙生灌丛周围的流场分布,旨在为干旱、半干旱地区合理选择不同株型的防风沙植被提供理论依据。本文利用FLUENT软件对3类典型株型（坛形、梭形、帚形）灌丛周围的流场进行数值模拟,分析不同植株形态对风沙流的影响,并加以风洞试验验证,结果表明：（1）3类株型周围流场可分为5个区,且株后均存在3个涡流。受涡流强度的影响,在积沙初始阶段,梭形、帚形植株主要在株后6～7 H处积沙,而坛形植株在3 H附近积沙。（2）受植株最大侧影面积高度层的影响,3类株型灌丛株后1 H处的风速极小值依次出现在0.3 m、0.4 m、0.8 m高度处,最优防护高度依次为0.2～0.4 m、0.3～0.6 m、0.8～1 m。3类株型株后的空气动力学粗糙度逐渐减小,且坛形的粗糙度明显高于其他株型。（3）3类株型在-2～10 H范围内均可有效降低风速,株后近地表区防风效益表现为坛形>梭形>帚形,而中高空区防风效益均随株距增加而减小。（4）在T=10 s时,3类植株周围总积沙长度分别为8.5 H、6H、4.5 H,梭梭、沙拐枣分别在距入口5～5.5 m、4.5～6 m处存在不同程度的风蚀现象。对比其他...     

基于CSLE模型的天山北坡西白杨沟流域土壤侵蚀定量评价

[目的]定量评价天山北坡西白杨沟流域水土流失土壤侵蚀状况,分析其分布特征,为区域水土保持以及生态环境建设提供科学依据。[方法]以新疆维吾尔自治区乌鲁木齐县西白杨沟流域为研究区,采用样地调查与地理信息系统(GIS)、遥感(RS)技术相结合方法和CSLE模型,对西白杨沟流域进行土壤水力侵蚀评价及侵蚀强度空间分布分析。[结果]天山北坡西白杨沟流域平均土壤侵蚀模数748.91 t/(km~2·a)。地形对土壤侵蚀强度影响明显,在坡度20°～40°区域,土壤侵蚀模数最高,为1 127.22～1 229.62 t/(km~2·a)。缓坡(20°)区域,坡度对土壤侵蚀模数呈正效应,而在陡坡(40°～70°)区域,坡度对土壤侵蚀模数呈负效应。土壤侵蚀主要发生在南坡、东南坡和东坡;不同土地利用方式对土壤水力侵蚀程度影响不同,表现为:呈灌木林地[1 709.80 t/(km~2·a)]有林地[1 389.40 t/(km~2·a)]天然牧草地[605.20 t/(km~2·a)]人工牧草地[334.71 t/(km~2·a)]水浇地[113.69 t/(km~2·a)]的趋势。[结论]土壤侵蚀强度总体以微度和轻度为主,强烈侵蚀、极强烈侵蚀、剧烈侵蚀主要分布在流域的中下游和下游;天山北坡西白杨沟流域侵蚀强度的空间分布与地形、土地利用、土壤性质联系紧密。     

准东地区土壤风蚀影响因子分析与风蚀量估算

为阐明准东地区土壤风蚀现状及影响因子,通过实地采样,结合气象、土地利用数据、DEM、遥感影像,从气候因子、地形因子、土壤因子以及植被盖度4个方面进行分析,利用GIS平台结合WEQ经验模型对各因子叠加计算的土壤风蚀状况进行分级,并对各侵蚀等级进行评价分析。结果表明:气候、土壤及植被盖度共同影响该区域的土壤风蚀状况。受各因子的影响,准东地区风蚀分级状况比较明显,侵蚀强度由南向北呈增强趋势,主要表现为重度侵蚀,占研究区面积的43.02%。该区域平均侵蚀模数为4 470.64t/(km2·a),风蚀量达9 969.53万t。为验证模型的准确性,利用137 Cs示踪法推算的风蚀模数与模型值进行对比,结果表明模型计算值与137 Cs示踪法估算值间的平均相对误差7.78%,证明该模型在研究区具有很好的适用性。     

旅游干扰下的天山北坡水蚀经济损失评估——以西白杨沟流域山地景区为例

为探讨旅游干扰下山地景区水蚀强度和经济损失变化规律,以水蚀典型区——西白杨沟流域山地景区为案例地,基于样地调查数据,采用中国土壤流失方程（Chinese soil loss equation,CSLE）与水蚀经济损失评估模型,定量估算不同旅游干扰强度下水蚀经济损失,分析西白杨沟景区水蚀经济损失变化规律及其与土壤理化性质、植被覆盖度的关系。结果表明：不同旅游干扰强度下土壤理化性质、植被覆盖度差异显著。与对照组相比,重度干扰区土壤含水量、饱和含水量及土壤孔隙度的降幅分别为51.67%、32.23%、13.30%;土壤碱解氮、有效磷及有机质含量均随干扰强度增加呈下降趋势,而速效钾含量却趋于增加;与对照组相比,轻度、中度、重度干扰区植被覆盖度分别下降14.18%、43.32%、92.35%。随旅游干扰强度的增加,土壤可蚀性K值与生物措施B值明显增加,土壤侵蚀量呈显著增长趋势（P<0.05）,与轻度干扰区相比,中度、重度干扰区土壤侵蚀模数增幅分别为79.31%、204.79%。场内经济损失、场外经济损失及水蚀经济总损失随干扰强度的增加呈上升趋势,其中场内经济损失远大于场外经济损失,土壤养分损失及植被多样性损失作为水蚀经济总损失的主要部分,二者在轻度、中度、重度干扰区分别占水蚀经济总损失的93.56%、92.68%、94.94%,且干扰强度为中度、重度时,植被多样性损失高于土壤养分损失,分别达1.17×10⁴元·hm^-2·a^-1和2.49×10⁴元·hm^-2·a^-1。植被覆盖度对水蚀经济损失响应最为敏感,植被覆盖度每减少1%,水蚀经济损失增加4.98×10⁴元。研究表明,旅游干扰强度是影响山地景区水蚀强度和经济损失的关键因素,为此应结合土壤侵蚀参数分析,加强山地景区土体裸露化管理,种植耐践踏植被,核算旅游容量,控制旅游干扰强度。     

基于CSLE模型的天山北坡中段山区水力侵蚀时空变化特征及影响因素研究

掌握天山北坡土壤水蚀分异的空间规律及其驱动力,对生态预警和土壤侵蚀防治具有重要意义,为天山北坡区域生态环境的综合治理提供理论依据和数据支持。以天山北坡中段山区为例,基于中国土壤流失方程(Chinese Soil Loss Equation,CSLE),采用野外调研、地理信息系统、数理统计和地理探测器等方法,定量分析2000—2018年研究区土壤水力侵蚀的时空格局特征(面积,强度和地理分布),借助地理探测器探究降雨、地形、土壤、植被对土壤水力侵蚀强度的内在驱动力。结果表明:(1)2000—2018年天山北坡中段山区土壤水力侵蚀强度主要以微度、轻度侵蚀为主,分别占总面积的32.34%～40.87%、33.36%～43.01%。近20 a的微度、轻度侵蚀的面积均呈下降趋势(-26.70 km~2·a~(-1)、-77.47 km~2·a~(-1)),而其他侵蚀强度的面积均呈上升趋势(22.10～30.96 km~2·a~(-1)),总体上土壤水力侵蚀强度处于增加趋势。(2)整体土壤侵蚀模数呈乌鲁木齐市昌吉市阜康市呼图壁县玛纳斯县沙湾县石河子市。天山北坡中段山区侵蚀强度的空间分布与降雨、地形、土壤、植被密切相关,土壤类型为棕钙土、草毡土、栗钙土,植被覆盖度小于15%、坡度大于15°和降雨量在400～450 mm范围内的地区为高风险侵蚀区域。(3)分异性的大小由因子探测器中q值来度量,其q值越大,该影响因素对土壤侵蚀空间分布的解释力越强,呈降雨(0.49)土壤类型(0.17)坡度(0.11)植被覆盖度(0.10)。不同影响因素通过交互作用明显增强土壤侵蚀空间异质性,及植被覆盖度与降雨因子的耦合作用,q值增幅极大,确定土壤侵蚀重点治理区域对全面土壤侵蚀防治具有重要意义。     

塔里木灌区膜下滴灌棉花水分生产函数及其效益

以2007—2012年塔里木灌区膜下滴灌田间灌溉试验数据为基础,采用最小二乘法原理,拟合了棉花的水分生产函数模型,分析并计算了棉花最高产量灌溉定额、最佳效益灌溉定额、高效用水灌溉定额,揭示了棉花的水分效应及需水规律。结果表明:塔里木灌区膜下滴灌棉花需水临界期是花铃期和蕾期;产量与耗水量、灌水量均呈良好的二次抛物线关系;合理灌溉定额为3 091~3 464 m~3·hm~(-2),最高产量灌溉定额为3 464 m~3·hm~(-2),高效用水灌溉定额为3 091 m~3·hm~(-2);水资源投入的最佳效益点并非水分利用效率最高点和最高产量点,而是存在于3091~3 464 m~3·hm~(-2)区间;当边际效益等于边际成本时,净收益最大,为24 333.1元·hm~(-2),每立方灌水量净收益7.23元·hm~(-2);现状条件下最佳效益灌溉定额为3 459 m~3·hm~(-2),产量为6 360.7 kg·hm~(-2),与最高产量6 360.8kg·hm~(-2)基本相同,但比最高产量节水5 m~3·hm~(-2),每立方灌水净收益增加0.21元·hm~(-2),水分利用效率提高0.003 kg·m-3。     

新疆水土保持监测站网优化布局与升级改造做法

新疆现有水土保持监测站点在布局、设备配置等方面与新形势下生态文明建设要求存在差距，不能全面反映区域水土流失状况，亟待优化升级改造。通过分析新疆监测站点建设现状和存在的问题，总结了在监测站点布局优化调整和运行管理工作上的做法和取得的成效，并对后期监测站点建设和管理提出建议，以期为推进区域生态文明建设，加强区域水土流失监测和监督管理提供借鉴和参考。     

新疆维吾尔自治区1981-2018年降雨侵蚀力的空间变化特征

[目的] 分析1981—2018年新疆维吾尔自治区降雨侵蚀力空间变化特征，为该区土壤水力侵蚀理论研究和开展水土保持相关实践工作提供科学参考。[方法] 以1981—2018年新疆38个气象站的逐日降雨资料为基础，采用半月降雨侵蚀力算法模型计算降雨侵蚀力因子R，进而反映降雨对土壤侵蚀的内在作用，并采用倾向率和Kriging插值方法分析新疆降雨侵蚀力的空间变化特征。[结果] ①新疆多年平均降雨侵蚀力和降雨量空间格局相似，呈西高东低，中部高南北低的格局。近40 a新疆年降雨侵蚀力总体上处于波动增加趋势，其平均增速为15.6[MJ·mm/（hm²·h·a）]/10 a，但因区域不同而有差异，其倾向率天山北部多呈正值，南部多为负值或持平，且北部高于南部。②降雨侵蚀力最大倾向率多出现在夏季（6—8月），但不同区域四季分配格局不同，北部大部分区域春、夏季较高，南部大部分区域夏、秋季较高，多年平均降雨侵蚀力年内分配呈集中在“春夏”格局，但不同区域集中程度不同，其年内集中程度均为降雨侵蚀力高于降雨量，说明能够产生土壤侵蚀的大降雨事件多出现在5—8月。[结论] 气候和海拔高度是影响降雨侵蚀力格局的关键要素，在气候变化背景下，春夏季的大降水事件对新疆天山山区土壤水力侵蚀不容忽视。