天山北坡典型小流域侵蚀沟形态特征及其成因

[目的]揭示天山北坡典型小流域侵蚀沟发育规律,为侵蚀沟的预警及防治提供科学依据。[方法]选取天山北坡典型小流域10条侵蚀沟进行分析,采用野外实地调查与地理信息技术相结合的方法,对研究区侵蚀沟形态发育特征及其成因进行分析。[结果](1)研究区侵蚀沟特征值之间存在着一定的相关关系:横截面积与平均沟宽、平均沟深呈极显著正相关;沟壑面积与沟长呈显著正相关;沟壑体积与横截面积、沟壑面积呈极显著正相关关系,与平均沟宽、平均沟深呈显著正相关关系;沟长、平均沟宽、平均沟深相互之间无明显的相关关系,汇水面积与特征值之间也无明显的相关关系。(2)研究区侵蚀沟均是开析型侵蚀沟和弱度割裂型侵蚀沟。(3)研究区侵蚀沟密度与坡度呈正相关关系,坡度越大,密度越大;侵蚀沟密度与沟长无相关关系,侵蚀沟密度随沟长的增加呈先增加后减小的趋势;研究区典型侵蚀沟密度在南坡最大,西坡和西南坡的密度相对较小。[结论]坡度和坡向是影响小流域尺度侵蚀沟发育的重要地形因素。     

甘肃省黄土高原典型小流域侵蚀沟道特征

[目的]对甘肃省黄土高原典型小流域侵蚀沟道的分级分类进行简要研究,为进一步推动该区水土保持和生态治理工作提供理论基础。[方法]在甘肃省第一次全国水利普查结果的基础上,运用GIS技术,采用地貌几何定量数学模型分级方法,定量化分级沟道,并从地质、地貌、大小以及形状对侵蚀沟道进行分类,由此来推断黄土高原区侵蚀沟道的特征。[结果]甘肃黄土高原典型小流域侵蚀沟道主要以Ⅰ级沟道为主,其中丘陵沟壑区主要以半开析、中度割裂、半主沟型为主;高塬沟壑区主要以半开析、中度割裂、支沟型为主。[结论]丘陵沟壑区第五副区沟壑狭窄陡峭,沟道破碎化程度高,水土流失量高,治理难度大,沟道难以利用。     

东北黑土区不同季节侵蚀沟形态发育比较分析

侵蚀沟形态特征是了解沟蚀发生、发育的关键性因素,探究不同季节侵蚀沟形态参数变化特征对深入理解侵蚀沟的侵蚀过程和侵蚀沟的治理工作具有重要意义。选取黑龙江省海伦市光荣小流域内的3条侵蚀沟为研究对象,探究季节变化下侵蚀沟长度、面积、体积等形态参数值的差异。结果表明:(1)不同季节侵蚀沟横断面形态由沟头到沟尾均呈现出由"V"形向"U"形转变;(2)侵蚀沟在降雨期由沟头前进和沟尾后退所引起的长度增加量大于融雪期由沟头前进所引起的长度增加量;(3)侵蚀沟面积在降雨期的增加量大于融雪期,但不同时期侵蚀沟面积变化位置不同,降雨期侵蚀沟面积增加主要是由长度变化和沟头周围发生大规模崩塌引起的,而融雪期则是由长度变化和沟岸扩张引起侵蚀沟面积增加;(4)侵蚀沟体积在降雨期变化量大于融雪期,这与侵蚀沟长度、面积和径流的剪切能力有关,降雨径流的下切侵蚀能力大于融雪径流。研究结果可为侵蚀沟防治提供理论依据。     

西藏中南部侵蚀沟形态无人机航测与传统地面测量的对比分析

[目的]分析无人机和传统地面方法测量侵蚀沟形态的差异,研究无人机影像提取西藏地区侵蚀沟形态的适宜性,以期准确、快速获取西藏地区沟蚀参数,为该地侵蚀沟快速调查与防治提供基础资料。[方法]选取6个研究地点20条侵蚀沟,对实地测量与无人机正射影像提取的沟长、沟宽进行对比分析。[结果]与实地测量相比,影像提取侵蚀沟沟长的平均偏差集中在2%～5%;沟宽的平均偏差集中在0～40%,其中实测沟宽范围在400～1 000 cm时,提取值和实测值的偏离程度最低。在6个研究地点中,影像提取值的偏离程度和侵蚀沟所处位置没有明显的关系。沟缘土质、沟缘线附近的植被及放牧对沟缘的踩踏是影响侵蚀沟形态提取的主要因素。[结论]无人机遥感可为西藏地区沟蚀监测提供便捷、可靠的数据源。     

中国东北漫川漫岗典型黑土区沟道侵蚀特征

[目的] 通过对450 km²黑土区进行实测调查,旨在评估研究区沟道侵蚀现状。[方法] 选取沟道侵蚀严重的450 km²的漫川漫岗黑土区为调查区域,首先在谷歌卫星影像上进行侵蚀沟识别和定位,再对侵蚀沟立体形态进行实地测量。[结果] ①研究区土地利用以耕地为主,耕地、建设用地、林地、草地分别占研究区总面积的85%,8%,6%,1%。②研究区坡耕地占86%,坡度0.25°~3.0°占64%,大于5°的占12%。③共有侵蚀沟1 049条,其中耕地中侵蚀沟577条,占总侵蚀沟条数的55%;沟壑密度1.2 km/km²,按沟壑密度衡量沟蚀强度为中度;沟壑面积比例为2.89%,以此界定沟蚀强度为剧烈。④研究区侵蚀沟平均长度、宽度、深度和面积分别为996,13.1,2.7 m和2.4 hm²。[结论] 漫川漫岗黑土区沟道侵蚀严重,主要危害坡耕地,但侵蚀沟相对较小,易于治理。     

吉林省侵蚀沟区域分布特征研究

以全国第一次水利普查水土保持专项普查东北黑土区侵蚀沟道普查数据为数据源,对吉林省41个县(市、区)的侵蚀沟进行了分类汇总:吉林省境内现有侵蚀沟道62 978条,其中发展型沟道61 081条、稳定型沟道1 897条,各占96.99%和3.01%;按普查的分级分类方法,吉林省境内发展型沟道中有小型沟道22 200条、中型沟道32 287条、大型沟道6 594条,各占36%、53%和11%。对全省侵蚀沟按长白山山地水源涵养减灾区、长白山山地丘陵水质维护保土区、东北漫川漫岗土壤保持区、松辽平原防沙农田防护区4个类型区分别进行归类总结,研究了各类型区的侵蚀沟数量及分布特征。     

无人机倾斜摄影1:500不动产测量技术在侵蚀沟监测中的应用

以黄土高原王茂沟小流域典型支毛沟为研究对象,将消费级无人机与1:500倾斜摄影测量相结合,配合高精度的地面控制点,利用飞行控制软件GS RTK App规划井字形航线,模拟出多镜头倾斜摄影相机达到的效果,同时借助地面控制点获取倾斜、正射影像,使用Pix4D、Smart3D等软件构建了侵蚀沟高分辨率三维模型以及DOM、DE...     

砒砂岩区小流域坡沟系统地形及侵蚀分异规律

作为黄河流域典型生态脆弱区之一的砒砂岩区,水土流失治理难度大,区域地形、侵蚀在坡沟系统的分布迥异。区域土壤侵蚀研究多集中于刻画侵蚀空间分布及不同地类差异性研究,从坡沟系统细化开展研究工作较少,不能较好地为后续精细化治理提供支撑。因此,选取位于准格尔旗的3个典型砒砂岩区小流域,结合目视解译的流域沟沿线,开展了流域地形、水力侵蚀分布规律及其关联性研究。结果表明：流域地形因子分布特征与地貌特征分布一致,高值集中分布在沟道,低值则集中在坡面,且特拉沟小流域(覆沙)沟道处的地形因子统计值最大;砒砂岩典型流域水力侵蚀在坡面、沟道空间分布存在差异,流域坡面以微度侵蚀为主,占比达87%～97%,沟道微度侵蚀占比较坡面该值下降54%～72%,什卜尔泰支沟(裸露)沟道处的水力侵蚀模数均值最高,达97.5 t/(hm²·a);坡度、地表粗糙度、地表切割深度与水力侵蚀模数呈显著正相关关系(p<0.001),阳坡成为强度侵蚀以上单元的主要分布坡向,占比达56.8%～75.8%。因此,该区在后续小流域综合治理过程中,沟道及其阳坡是亟待加强的区域。     

基于模糊数学理论的川南地区典型小流域生态清洁度综合评价

[目的]评价川南地区典型生态清洁小流域清溪谷小流域的生态清洁程度,以期有效指导山区各级生态清洁小流域建设工程实施方案的制定,同时为类似区域生态清洁小流域建设及其效果评价提供科学理论与数据支持。[方法]依据科学性、代表性、可操作性、适用性等原则,结合清溪谷小流域的自然、社会和经济特征,采用模糊数学法和层次分析法构建川南地区清溪谷典型小流域生态清洁度的综合评价指标体系框架。[结果]清溪谷典型小流域生态清洁度的综合评价指标体系包含生态区、生产区、生活区3个子系统,初选沟道水文形态、农业用地比例、生活污水处理率等24项作为评价指标。流域水系整治及水土流失综合治理的生态指标所占权重为0.247,生态农业发展指标所占权重为0.373,人居环境整治所占权重为0.380。清溪谷典型小流域生态清洁度综合评价指数分值为0.772,达到"清洁"等级。清溪谷生态清洁小流域系统处于良性、协调、稳定的发展状态。[结论]通过生态清洁小流域建设,改善了当地农业生产条件,完善了产业结构调整,有效控制了面源污染,提供了洁净的水源、优美的生态和人居环境,促进了流域水土资源、生态环境和经济社会的可持续发展。     

基于GIS的次降雨分布式土壤侵蚀模型构建——以晋西王家沟流域为例

利用野外试验小区观测与人工模拟降雨资料,在定量分析羊道沟小流域坡面—沟坡—沟道侵蚀产沙关系基础上,建立了羊道沟小流域侵蚀产沙模型。借助GIS技术,将王家沟小流域划分为40个沟间地、40个沟坡地及它们组成的40个子流域和一个输水输沙通道。通过对比分析每个子流域降雨、地貌、治理、植被覆盖、耕作措施和土壤6个主要侵蚀产沙影响因子与羊道沟小流域各因子的关系,得到王家沟各子流域相对于羊道沟小流域侵蚀产沙模型相应参数的修正系数,结合王家沟流域主沟道泥沙输移关系,建立了王家沟流域次降雨分布式侵蚀产沙模型。利用王家沟流域1963-1968年22次天然降雨资料,对模型进行检验,结果较为理想,预测精度达到55％。     

吉林省侵蚀沟分布与环境要素的关系

[目的]探求与侵蚀沟空间分布密切的环境因子,揭示其分布特征,为侵蚀沟发育规律研究及治理提供理论依据。[方法]利用遥感调查和抽样调查相结合的方式,基于GIS分析功能,对吉林省6个区域共23个调查单元(小流域)内侵蚀沟进行了调查与汇总分析,研究沟壑密度、沟壑裂度等与环境要素关系。[结果](1)6个区域沟壑密度大小顺序为:敦化(16.30km/km~2)辽源(6.51km/km~2)梅河(5.55km/km~2)伊通(4.67km/km~2)九台(3.54km/km~2)前郭(2.21km/km~2);(2)敦化地区沟壑裂度随坡度增加先稳定后急剧降低;前郭地区沟壑裂度随坡度的增加而增加;辽源、梅河、伊通、九台4个地区沟壑裂度均随坡度的增加呈现先增加后减少的趋势,沟壑裂度最大值除辽源发生在6°~9°外,其他3个地区均发生在3°~6°;(3)沟壑密度随坡度的增加而增加,二者存在较强的线性关系,相关系数达0.755,研究中符合这一规律的样本占总体的83%。(4)集水区形状系数对沟壑密度具有一定的规律性影响,但这只体现在九台地区,主要表现为沟壑密度随形状系数的增加而增加;(5)6个地区沟壑密度与集水面积呈一元二次函数关系,29.39hm~2为沟壑密度发生变化的临界值。[结论]吉林省内分异特征总体表现为由西向东和由北向南增加的趋势。不同地区沟壑裂度随坡度变化呈现出不同规律,集水区长度、平均宽度与侵蚀沟各特征指标均无显著相关性。     

东北黑土区的侵蚀沟治理措施与模式

[目的]面向东北黑土区侵蚀沟治理专项国家重大工程的科技需求,总结凝练出东北黑土区侵蚀沟治理措施与模式,为东北黑土区侵蚀沟治理提供技术支撑。[方法]采用天地一体化现场调查的方法,对不同时期已开展治理的侵蚀沟详查,获得侵蚀沟形态特征参数、影像资料及空间信息;调查侵蚀沟治理模式与措施种类以及实施后的水保效果。[结果]东北黑土区侵蚀沟治理主要有柳跌水和浆砌石跌水等沟头防护、柳编水道和石笼谷坊等沟底稳固、乔灌混交沟岸防护3大类措施组成;总结已有治沟措施的不足并提出了完善方案;治理模式可归为工程为主植物为辅,植物为主工程为辅,植物和填埋复垦4大类别。[结论]目前东北黑土区侵蚀沟治理已构建了成熟的治理模式与多样化的治理措施,实施情况总体良好,但仍存在治理模式选择与措施组装的不合理现象,应注意施工质量管控和加强后期管护。     

西藏中东部地区土壤侵蚀野外调查报告

[目的]西藏自治区地处中国西南边陲,属高寒环境,土壤侵蚀复杂多样。通过实地调查,旨在系统了解西藏中东部人口稠密区土壤侵蚀特征,为该区今后水土流失治理提供依据。[方法]调查组于2018年8月12—28日赴西藏自治区,沿林芝、工布江达、拉萨、曲水、日喀则一带选取11个典型集水区,对集水区内林地、草地、耕地、梯田等土壤侵蚀特征进行了调查和分析。[结果]西藏东南部林地内有小切沟出现;耕地田埂及田面部分塌陷损毁严重,并出现溯源侵蚀的特征。道路边坡侵蚀严重,并有跌坎、土体塌落、溯源等现象发生。西藏中部河谷地带洪积扇(台)、阶地等沟蚀剧烈,沟道切割纵深,严重影响当地农牧业生产。宽谷地带呈现风水复合及交错的侵蚀特征,覆沙坡面的片状侵蚀发育明显。[结论]西藏自治区土壤侵蚀过程复杂多样,而伴随该区气候环境暖湿化的发展,水土流失有进一步加剧的危险,需要在该区加强土壤侵蚀过程与机理的研究,同时也迫切需要加强该区的水土保持工作。在生态环境脆弱的西藏地区,更应该加强环境保护意识,加大水土保持治理力度,切实践行"绿水青山就是金山银山"的生态理念和绿色发展道路。     

基于Google Earth影像的横断山区沟蚀及侵蚀沟类型调查研究

[目的]探讨横断山区侵蚀沟的类型、分布特征及影响因素,为研究沟蚀对横断山区土壤侵蚀及土地退化的影响提供依据。[方法]基于Google Earth高清影像结合GIS的方法,基于可见性的基本原则,对横断山区开展侵蚀沟的抽样调查。共布设调查单元2 242个,每个单元尺寸1km×1km。[结果]共有571个调查单元发现有侵蚀沟分布,占调查单元总数的25.5%,平均沟壑密度为2.20km/km2。沟蚀在海拔低于1 500m的区域发育显著,沟壑密度随坡度增加而增长,与年降雨相关性较弱。草地是沟蚀发育的主要土地利用类型,燥红土的沟蚀分布率及平均沟壑密度显著高于其他土壤类型。通过总结国内外现有的侵蚀沟分类体系及其异同,结合调查结果,判定该次调查的横断山区侵蚀沟类型主要为切沟和冲沟(包括有泥石流事件的冲沟)。[结论]横断山区切沟和冲沟分布广泛,发育强烈,其分布受海拔、坡度、土地利用及土壤类型等因素的影响较为显著。     

陕北黄土区退耕前（1976—1997）坡面切沟发育特征

以陕北黄土区坊塌流域内7条大切沟及其谷缘上的小切沟为研究对象,通过Arc GIS和MATLAB从基于1976、1997年1:10000比例尺地形图生成的数字高程模型(DEM)上提取沟沿线,进而获得1976、1997年大切沟的面积、周长和大切沟上小切沟沟头前进距离,并结合当时的土地利用图和植被覆盖图,定量研究了退耕前陕北黄土区切沟发育的速率,以及土地利用类型和植被覆盖度对切沟发育的影响.结果显示:在1976-1997年间,7条大切沟的面积、周长增长率分别为11.01%~180.46%和8.07%~86.75%,大切沟上小切沟沟头年均前进速率为0.26~0.84m;由溯源侵蚀导致的小切沟沟头前进是研究区内大切沟上的主要侵蚀方式,大切沟沟谷拓宽和形成新的小切沟分别是对大切沟的面积和周长增长具有较高贡献率的侵蚀方式;林草覆盖能控制切沟发育,集水区内覆盖度大于65%的植被能更加有效地控制大切沟内以沟谷拓宽为主的、多过程、多部位的综合切沟侵蚀,覆盖度大于45%的植被能更加有效地控制大切沟上小切沟沟头的溯源侵蚀.研究表明基于GIS技术和不同年份的地形图,可以确定切沟侵蚀的方式及速率,实现对切沟发育的动态监测.     

黄土高原沟壑丘陵区沟道侵蚀与洞穴侵蚀特征

[目的]通过对黄土高原沟壑丘陵区内的沟道侵蚀和洞穴侵蚀进行特征分析,为该地区开展水土保持工作提供数据支持和决策依据。[方法]以王家沟流域为研究对象,通过资料收集、卫星影像识别和现场调查等方法对流域内沟道侵蚀和洞穴侵蚀状况进行分析。[结果](1)流域内共分布718条沟道和948个洞穴。(2)根据空间位置和地形特点将所有沟道分为冲沟、切沟、干沟、河沟。这4类沟道由于受土壤岩性组成、坡度及人为活动等因素影响,空间分布存在巨大差异。(3)43%的洞穴分布在冲沟中,51%分布在切沟中,6%分布在干沟中。河沟中没有洞穴存在。冲沟和切沟是洞穴形成和发育的主要区域。(4)洞穴沟道的沟长、面积、切深、产流及产沙量都明显大于非洞穴沟道。[结论]在黄土高原丘陵沟壑区,洞穴侵蚀是土壤侵蚀的重要组成部分,并对沟道的发育和扩展起着至关重要的作用。     

北京市灵山亚高山草甸植被群落特征

[目的]计算分析北京市灵山亚高山草甸区内自然坡面和侵蚀沟道两种立地类型上的植物群落特征差异,为侵蚀沟道植被人工修复提供理论依据和技术支撑。[方法]采用野外调查和统计分析相结合的方法,对不同立地类型上的植被群落特征进行了研究。[结果](1)Shannon-Wiener指数、Margalef指数均表现为:侵蚀沟道自然坡面,而Simpson指数、Pielou指数表现为:侵蚀沟道自然坡面;(2)侵蚀沟道与自然坡面群落相似性系数为0.884,β多样性指数为0.178,表明侵蚀沟植物群落组成与自然坡面的相似性较高;(3)自然坡面和侵蚀沟道内硬质早熟禾(Poa sphondylodes Trin)、苔草(Carex dispalata)的重要值和生态位宽度均较大,为主要的优势种;多数物种之间存在生态位重叠,但重叠值较小。[结论]侵蚀沟道处于演替初期,趋向于恢复到群落自然状态,硬质早熟禾和苔草为主要的先锋优势种。     

南方崩岗侵蚀风险评估构想

[目的]探讨南方崩岗侵蚀风险评估构架,为崩岗防治规划及分期治理提供科学依据。[方法]通过引入风险评估的理念和方法,结合崩岗发育研究进展,参照生态环境、地质灾害等风险评估流程。[结果]界定了崩岗侵蚀风险内涵,拟定了崩岗侵蚀风险评估方法,构建了崩岗侵蚀风险评估指标体系,并提出了崩岗侵蚀风险评估程序。[结论]风险评估为崩岗侵蚀乃至土壤侵蚀研究领域提供了一种新的理念和方法。