高次指数组合非线性模型在土壤侵蚀中的应用

土壤侵蚀是全球性的严重环境问题。揭示土壤侵蚀过程，建立土壤侵蚀模型将为土地合理利用规划、水土保持措施优化配置、水土流失监测及水土保持减水减沙效益评价等生产实践提供重要科学依据和技术工具。土壤侵蚀预报模型按建模方法可分为经验模型与物理模型等，其中，经验模型主要是基于土壤侵蚀观测资料，采取统计分析的方法模拟侵蚀产沙量与降雨、植被、土壤、地形等影响因子之间的关系。自1953年刘善建在国内首次建立了坡面土壤侵蚀预报方程以来，不同学者根据各地的实际情况，建立了诸多不同的土壤侵蚀经验模型。由于国内土壤侵蚀物理模型研究起步晚，还很不成熟，而经验模型在侵蚀预报中一直处于重要地位，继续强化对它的研究，无疑可以进一步满足水土流失定量评价及水土保持决策等不同生产实践的迫切需求。     

现代空间信息技术在中国水土保持中的应用

７０年代以来,遥感和地理信息技术主要应用于土壤侵蚀遥感调查,基于ＧＩＳ的土壤侵蚀评价与制图研究,土壤侵蚀与水土保持信息系统建立等方面。今后一个时期内,现代空间信息技术在中国水土保持中的应用,主要表现为４个方面：（１）实施国家水土流失与水土保持动态监测;（２）中国水土流失定量评价模型系统;（３）定期快速清查区域水土流失与水土保持状况;（４）建立国家水土保持管理信息系统。     

欢迎订阅2009年《水土保持学报》

《水土保持学报》创刊于1987年,中国科学院主管,中国土壤学会和中国科学院水利部水土保持研究所共同主办,是我国水土保持与土壤侵蚀领域具有一定影响的学术性期刊。《水土保持学报》主要刊登有关水土保持、土壤侵蚀方面的基础研究和应用研究——水土流失和荒漠化防治,土壤侵蚀（水蚀、风蚀等）过程及模型,水土流失预防监督与管理,流域植被修复与生态环境建设,区域水土保持与农业可持续发展,土地利用、退化（荒漠化、沙化、石化）与评价,土壤水分与养分的变化特征,水土保持生物、工程措施及其综合治理效益与评价,泥石流、滑坡、洪涝等灾害的防治与监测,以及与之有关的交叉、边缘学科和高新技术（RS,GIS,GPS等）在水土保持方面的最新研究成果。     

应用于土壤变化的坡面侵蚀过程模拟

借鉴国内外土壤侵蚀建模的经验和技术,针对我国干旱地区的实际情况,应用微机技术,建立了坡耕地土壤侵蚀过程数学模型SLEMSEP,并在晋西北砖窑沟试验区得到了验证,模拟过程以天为步长,可预报不同排作措施条件下,基于日降水量的坡面土壤侵蚀量,定量评价人类活动对土壤侵蚀过程的影响,为水土保持的决策和具体措施的制定提供依据,SLEMSEP模型可进行长期模拟,应用于土壤变化和可持续利用的研究。     

现代空间信息技术在中国水土保持中的应用

1970年来，遥感和地理信息系统技术主要应用于土壤侵蚀调查、基于GIS的土壤侵蚀评价与制图研究、土壤侵蚀与水土保持信息系统建立等方面。今后一个时期内，现代空间信息技术在中国水土保持中的应用，主要表现在4个方面：(1)实施国家水土流失与水土保持动态监测；(2)中国水土流失定量评价模型系统；(3)定期快速清查区域水土流失与水土保持状况；(4)建立国家水土保持管理信息系统。     

北京山区小流域土壤侵蚀模型

北京山区土壤侵蚀模型是一个流域尺度的，以次暴雨为基础的与GIS相结合的分布式模型，在栅格单元的基础上，模型可以计算每一栅格单元的径流量和坡面侵蚀量。由于考虑了汇流汇沙过程，模型也可以模拟每一格的洪峰流量，淤积量和产沙量。模型应用结果表明，该模型具有一定的计算精度，该模型可以模拟流域内土壤侵蚀的空间分布和评价不同土地利用，水土保持措施等对水土流失的影响，该土壤侵蚀模型的建立，可为北京山区的土壤侵蚀灾害主价和水土保持规划和设计提供依据。     

关于我国水土保持科学技术的重点研究领域

 在分析中国水土保持科技发展现状问题的基础上,针对土壤侵蚀机制、土壤侵蚀模型、水土保持措施防蚀功能、水土保持的环境效应,以及水土保持关键技术等方面,提出了2020年的中国水土保持科学和技术的重点研究领域和对策建议。     

国外土壤侵蚀模型发展概述

 土壤侵蚀模型是预报水土流失、指导水土保持措施配置、优化水土资源利用的有效工具。根据土壤侵蚀模型发展过程的特征,从时间上划分了土壤侵蚀模型发展的3个阶段,即通用土壤流失方程(USLE)建立以前的时期、USLE的建立及发展的时期和土壤侵蚀模型百家争鸣时期。介绍了世界上一些基本的土壤侵蚀模型,从而概述国外土壤侵蚀模型的发展过程。     

延河流域水土保持措施减蚀效应分析

 利用延河流域35个雨量站50多年的日降雨、数字高程模型、土壤类型图、土地利用图和植被覆盖图、水土保持措施调查数据,结合黄土高原的区域特征,运用CSLE,在ArcGIS的支持下分别计算研究区1986、1997和2006年土壤侵蚀量,以1986年的水土保持措施实施情况作为基期水平,模拟1997、2006年在水土保持基期水平情景下的土壤侵蚀量,对比分析水土保持措施变化对土壤侵蚀量的影响。结果表明:以1986年作为基期,新增水土保持措施在1997年减少土壤侵蚀量96万t,在2006年减少土壤侵蚀量628万t;考虑2006年降雨特征不同于研究区多年降雨特征,按照2006年降雨特征计算,则新增水土保持措施在2006年减少土壤侵蚀量140万t。研究结果可为延河流域水土保持效益评价、水土流失治理和生态建设提供参考。     

土壤侵蚀与水土保持科学重点研究领域与问题

进入新世纪,我国土壤侵蚀与水土保持科学研究迎来了新的发展机遇和挑战。在分析我国土壤侵蚀与水土保持学科研究的社会需求、科学需求及其特殊性的基础上,指出了我国土壤侵蚀与水土保持科学研究中存在的主要问题,提出了该领域亟待解决的前沿科学问题,如土壤侵蚀过程与机理,土壤侵蚀预报模型,水土保持措施防蚀机理及其适用性,流域生态过程和水土保持措施配置,大尺度土壤侵蚀与水土保持的格局及其变化规律,土壤侵蚀与水土保持环境效应评价,土壤侵蚀研究新技术与方法等。     

水土流失动态监测与评价研究现状与问题

美国等国家已将遥感、ＧＩＳ技术广泛应用于水土流失动态监测与预报,并开发出基于物理过程的土壤侵蚀预报模型。中国在水土流失地面观测、遥感监测方面已取得许多成果,但在区域土壤侵蚀评价、预报模型开发方面,缺少系列化观测与统计数据,已有的坡面土壤侵蚀模型等在通用性、适用性方面还存在不少问题。当前急需解决的问题是建立水土流失监测与评价指标体系,开发评价模型系统,建立国家水土保持信息系统     

闽东茶园径流小区试验与水土保持措施的探讨

为摸清闽东地区茶园水土流失的规律,探讨各种水土保持措施的效益,为进一步提高防治茶园水土流失提供科学依据,我们设计6个不同处理径流区对茶园的水土流失进行观测,结果显示水土保持梯田加上生物覆盖的处理与传统台地耕作处理在土壤侵蚀量,土壤含水量等因子方面差异显著,这说明水土保持工程措施是建立茶园的基础,把表土生物覆盖或敷盖是茶园防止水土流失,实行可持续发展的良策之一。     

红壤坡地次降雨通用土壤侵蚀模型研究

针对土壤侵蚀规律定量研究的经验模型通用性欠缺和机理性模型参数多且较为复杂的缺点,结合我国南方红壤区的降雨、土壤、地形等特征,探索建立一个结构简单、使用方便,同时具有一定通用性的红壤坡地次降雨通用土壤侵蚀模型。该模型包括地表径流系数、降雨侵蚀力、土壤可蚀性、地形和水土保持措施等五个因子,并给出了各因子的计算方法。利用在江西省水土保持生态科技园内的10组实测资料对模型进行验证,计算值与实测值平均相对误差21.67%。结果表明,本研究提出的次降雨通用土壤侵蚀模型是合理的,可为南方红壤地区土壤侵蚀预报与治理提供参考。     

书讯

《中国土壤侵蚀与环境》一书出版发行 由中国科学院地理科学与资源环境研究所景可研究员和中国科学院水利部水土保持研究所王万忠研究员、郑粉莉研究员合作撰写的《中国土壤侵蚀与环境》一书已于2005年2月由科学出版社出版发行。该书是论述土壤侵蚀、泥沙输移和水土保持体系与中国区域地理环境关系的专著。 全书共分为10章,第一章讨论了与土壤侵蚀相关的几个有争议的基本概念;第二章至第六章以翔实资料和鲜明的观点论述了侵蚀环境背景和特点、区域侵蚀影响因素、侵蚀类型的区域组合、侵蚀强度及水蚀预报模型的研究现状和模型的应用;第七章论述了泥沙输移比、流域输沙模数与流域面积的关系:第八章探讨了土壤侵蚀分区原则、指标及分区方案;第九章介绍与讨论了土壤侵蚀防治、水土保持规划和水土保持对地表径流的影响;第十章论述了我国土壤侵蚀学科发展战略。     

鲁中山区不同水土保持生态修复措施对土壤侵蚀的影响

 为探索水土保持生态修复工程对区域土壤侵蚀的影响,运用3S技术手段,研究鲁中水土保持生态修复区土壤侵蚀的时空变化及4种生态修复措施下土壤侵蚀强度与面积的变化特征。结果表明:生态修复工程实施后,区域土壤侵蚀状况明显改善;各种生态修复措施都具有明显降低区域土壤侵蚀强度、减少土壤侵蚀面积的作用;不同生态修复措施类型防治土壤侵蚀作用最大的是残疏林补植,其他的依次为经济林退耕、荒坡造林和有林地封禁措施。研究成果可为科学评价生态修复工程效益和合理确定生态修复措施类型提供参考。     

土壤侵蚀自组织分析

利用耗散结构理论对土壤侵蚀耗散结构进行分析讨论，建立土壤侵蚀自组织现象形成过程的理论模型。分析了控制土壤侵蚀耗散结构的生物措施、工程措施、耕作措施等三项水土保持措施。系统地配置各项水土保持措施，将使系统内土壤颗粒达到近平衡态，系统难以产生土壤侵蚀耗散结构。     

定西市安定区不同水土保持措施结构下综合效益评价

依据土壤侵蚀原理和生态经济学原理等理论,基于DPSIR模型,构建了适合区域水土保持综合效益评价的指标体系,运用灰色关联投影法,对定西市安定区不同水土保持措施结构下的综合效益进行了科学系统的评价。评价结果表明:1993年、2000年和2010年水土保持综合效益投影值分别为0.116 1,0.190 3,0.218 4。水土保持综合效益值在2010年达到最大,其相对应的措施结构为该地区水土保持综合治理较优的措施比例结构。     

土壤侵蚀与水土保持研究进展

土壤侵蚀制约着社会、经济、环境的协调发展,已经成为全球性的主要环境问题之一。本文从雨滴击溅侵蚀、坡面水蚀过程、坡沟系统水沙传递关系和沟道侵蚀输沙等四个过程系统地分析了土壤侵蚀过程研究中取得的进展和存在的不足,简述了国内外土壤侵蚀预报研究的历史,总结了植被措施和工程措施对水土流失的调控作用机理和水土保持效益等有关问题,对土壤侵蚀与水土保持科学今后的研究方向提出见解,指出了加强对土壤侵蚀过程与机理、大尺度土壤侵蚀预报模型、土壤侵蚀与水土流失治理环境效应评价和水土流失调控技术的科技转化等亟待解决问题的研究深度和广度。     

北京市门头沟地区不同水土保持措施的减水减沙效益

[目的]评价北京市门头沟区水土保持措施的减水减沙效益,为区域水土保持措施的环境效益评估和土壤侵蚀预报参数选择提供依据。[方法]根据2005—2009年北京市门头沟区龙凤岭水土保持科技示范园内8个径流小区的产流产沙数据,对不同水保措施的蓄水减沙效益进行分析。[结果]坡长不同的径流小区年径流深和土壤侵蚀模数差异显著;梯田和树盘都具有很好的水土保持效益,其减水效益分别达到77.6%和81.0%,减沙效益分别达到84.3%和77.4%;梯田和树盘的影响因子分别为0.17和0.23,玉米、大豆和京白梨的影响因子分别为0.97,0.35和0.85。[结论]研究区内工程措施较植物措施具有更好的水土保持效益,且两者相结合的水土保持效益最佳。     

峨庄流域土壤侵蚀时空变化特征

以淄川水土保持生态修复区峨庄流域为研究区域,综合运用"3S"技术和水土保持相关理论与方法,对1990年和2005年峨庄流域土壤侵蚀格局与动态进行了系统研究.结果表明:15年来峨庄流域的土壤侵蚀综合防治效益日趋显著;流域土壤侵蚀类型为水力侵蚀,土壤侵蚀强度以轻度侵蚀为主,局部区域存在中度和强度侵蚀;土地利用、植被盖度、坡度等环境因子对流域土壤侵蚀影响密切.研究成果可为优化水土保持措施提供决策依据和技术支撑.