特大暴雨条件下小流域沟道的泥沙连通性及其影响因素——以陕西省子洲县为例

[目的]研究特大暴雨条件下小流域沟道泥沙输移路径、泥沙连通程度及其影响因素,旨在探讨水库溃坝的原因,为沟道防洪措施的布设提供依据。[方法]以陕西省子洲县"7·26"暴雨条件下小流域沟道泥沙连通情况为例,选取面积相近、形状相异的清水沟和蛇家沟小流域,对沟道泥沙淤积情况进行现场调查,同时将沟道分为坝地沟段和自然沟段,选取流域面积与形状系数、沟道比降,以及淤地坝的类型与分布进行对比分析两个小流域沟道泥沙连通性的差异。[结果]在此次特大暴雨条件下,清水沟和蛇家沟的淤地坝大都呈现打开状态,由上游到下游清水沟泥沙连通性呈现较强的增长趋势,蛇家沟泥沙连通性则呈现先增长后减弱的趋势。整体上清水沟的泥沙连通性比蛇家沟的强,且清水沟流域的土壤侵蚀也较为严重。串联和混联坝系以及修建有卧管、竖井和排水渠的淤地坝防洪能力更强。[结论]流域面积、流域形状和沟道比降均影响着沟道泥沙的连通性,而淤地坝类型及分布是影响沟道泥沙连通性的主导因子。     

土地利用变化与土壤侵蚀强度变化的关系分析——以四川盆地遂宁市市中区为例

应用TM遥感影像,提取土地利用和土壤侵蚀的相关信息。采用叠加分析的方法,对遂宁市市中区1995—2000年的土地利用变化和土壤侵蚀变化的关系进行了分析。结果表明,遂宁市市中区土地利用变化总体上有利于水土保持、土壤侵蚀面积减少和侵蚀强度降低。影响土壤侵蚀的主要土地利用变化发生在丘陵旱地,其中水土保持效果最显著的是旱地的内部转化,这充分体现了坡改梯工程在土壤侵蚀治理中的重要性。旱地向林地的转化对该区土壤侵蚀的治理也是很有利的,退耕还林工程同样不可忽视。换言之,"长治"工程综合治理在遂宁市市中区中已经取得了令人满意的生态效益,其成功的经验值得推广和借鉴。     

长江上游紫色丘陵区土壤侵蚀与泥沙输移比研究——以涪江流域为例

 通过涪江流域水文站控制区域的地貌与土地利用类型的综合分析,以不同土地利用类型地块作为侵蚀量计算单元,计算每个流域发生侵蚀的地块（即旱坡地、陡坡旱地、有林地、疏林地、草地、灌木地和裸地）侵蚀量,得到全流域年均侵蚀量为2 460万t/a,年均侵蚀模数为813.9 t/（km2.a）,上游山地区侵蚀模数>1 000 t/（km2.a）,紫色丘陵区侵蚀模数50～0800t/（km2.a）;流域平均泥沙输移比为0.83,上游泥沙输移比>0.90,中下游丘陵区泥沙输移比在0.30～0.80之间,而在流域上中游山地丘陵衔接的冲洪积扇区的年均泥沙沉积量约144万t/a;流域泥沙输移比与流域面积不存在固定的线性关系,其根本原因在于流域面积是度量衡单位,而不是影响因素。     

不同植被空间配置下的坡面产沙及泥沙连通性变化特征

植被是影响土壤侵蚀的重要因子，探讨坡面产沙和泥沙连通性对植被分布的响应对揭示土壤侵蚀过程机理及预测坡面侵蚀具有重要意义。通过室内人工放水冲刷试验，分析3种植被布设位置(坡上、坡中、坡下)在不同冲刷流量(3.2,5.2 L/min)和不同覆盖度(0,30%,50%,70%)下的减沙效益，结合坡面产沙潜力指数探究植被覆盖影响下的泥沙连通性变化特征。结果表明：(1)从不同盖度下的平均减沙效益及其稳定性来看，植被布局的减沙效益随盖度变化，且坡下植被空间分布最优。随冲刷流量增加，不同植被布局间的减沙效益差距缩小；(2)当植被盖度≤30%时，冲刷流量对坡面产沙的影响贡献较大；随盖度增加，植被的影响贡献程度大于冲刷流量，成为影响坡面侵蚀的主要因素；(3)坡面产沙潜力指数在不同植被盖度和分布位置下表现出明显差异。随盖度增加，产沙潜力指数减小，泥沙连通性减弱；坡下布设植被相比坡上和坡中产沙潜力指数最小，泥沙连通性最弱。该指数与产沙量之间存在显著的正相关关系，即产沙潜力越大，泥沙连通性越强，产沙量越大。研究结果可为深入探索土壤侵蚀机理及植被的生态效益提供科学依据，为黄土高原地区的生态建设提供参考。     

植被覆盖度和降雨侵蚀力变化对小流域泥沙连通性的影响

泥沙连通性可以反映泥沙源汇的潜在联系,识别流域水土流失热点区域及泥沙迁移路径。研究泥沙连通性的影响因素有助于更好地理解泥沙连通性的时空变化特征。该研究在已有泥沙连通性指数（Index of Connectivity,IC）模型基础上,考虑影响连通性的功能性因素,并采用修正泥沙连通性指数（Revised Index of Sediment Connectivity,ICr）探讨了植被覆盖度和降雨侵蚀力耦合作用下的季节与年际变化对天目湖中田舍河流域泥沙连通性特征的影响。结果表明：2019年夏冬季植被覆盖度分别为85%、57%,对应的泥沙连通性指数均值是-9.39、-6.85,植被覆盖度变化对泥沙连通性具有重要影响,利用NDVI值获取模型中的地表综合系数,可以动态反映地表植被和土地利用的区域及季节性变化;降雨影响泥沙的功能连通性,年尺度上的连通性指数均值同流域泥沙量的相关系数达0.91。说明在流域植被覆盖变化不明显时或者在林地为主的流域中,降雨因子具有主导作用;植被覆盖度升高28%,IC均值降低37%,而单独考虑降雨因子的IC-R均值则反映出雨量升高,指数值随之升高,修正连通性指数ICr综合考虑了植被与降雨因子,但在应用中要依据流域实际情况适当调整两者的权重。研究结果指出泥沙连通性指数在中国东南部区域运用中存在的问题,将对气候变化背景下中国湿润区湖泊小流域水土保持与水环境治理等提供科学参考。     

极端降雨对晋西黄土区农地流域泥沙连通性的影响

[目的]研究极端降雨事件对小流域坡沟系统泥沙连通性的影响,进而为流域综合治理与灾后重建提供理论依据。[方法]以地处黄土残塬区的晋西吉县蔡家川农地小流域为研究区,采用无人机与遥感影像对2021年10月山西极端降雨事件前后坡沟系统进行航测与实地调查,分析极端降雨前后的景观格局变化,量化坡沟系统泥沙连通性,识别滑坡点位空间分布与地形特征,评价流域内典型工程措施对极端降雨的响应。[结果]农地流域此次降雨历时84 h,累计降雨量160.4 mm,降雨强度1.9 mm/h,降雨频率0.16%,为百年一遇的极端暴雨。暴雨后流域斑块数量增加,景观形状指数增大,蔓延度指数减小,香农多样性指数减小。暴雨前流域内泥沙连通性分布不均,暴雨后泥沙连通性增大。暴雨后滑坡位点泥沙连通性减小,滑坡多发生在0°～10°和40°～50°的条件下,所占比例分别为29.11%和17.74%。[结论]极端暴雨事件诱发的滑坡影响了泥沙连通性,根据泥沙连通性空间变化可识别水土流失位点,能够用于评估典型水土保持工程措施对极端降雨的响应,研究结果可为流域综合治理及极端降雨事件发生后开展生态恢复提供支撑。     

喀斯特山区土地利用变化与土壤侵蚀耦合关系研究——以毕节试验区为例

利用RS与GIS技术,提取地类、坡度和植被等3个因子的数据信息,模拟1990—2010年毕节试验区的土地利用过程和土壤侵蚀变化过程,并运用叠置分析和转移矩阵分析的方法,分析了土地利用变化过程中土壤侵蚀的响应特征,揭示土地利用变化及土壤侵蚀变化的关系。结果表明:毕节试验区土地以林地、耕地、草地为主,耕地面积不断减少,林地和建设用地面积不断增加;土壤侵蚀以轻度、中度侵蚀为主,整体呈现改善的趋势,尤其是退耕还林后,土壤侵蚀的面积与强度均不断降低;土地利用变化与土壤侵蚀具有密切的联系,耕地是土壤侵蚀发生的主要土地类型,耕地的减少与土壤侵蚀呈正相关关系,林地面积变化与土壤侵蚀具有较好的相关性,但在退耕还林的初期,土壤侵蚀的强度略有增加,草地增加与土壤侵蚀负相关,增加草地有利于土壤抗侵蚀能力的增强。研究喀斯特山区土地利用与土壤侵蚀的耦合关系,有利于有限的土地资源的合理配置和喀斯特地区的生态保护,为区域土地规划及水土保持等宏观决策部门提供理论支撑。     

土地利用变化与土壤侵蚀关系的研究进展

土地利用变化是全球环境变化研究的核心领域,不合理的土地利用加速了土壤侵蚀.本文从土地利用的方式、数量、质量和空间结构等方面概述了国内外关于土地利用变化与土壤侵蚀关系的研究进展,重点介绍了与土地利用和经营有关的土壤侵蚀预报预测模型.     

土壤侵蚀近期变化及原因分析——以重庆市万州区为例

根据2004年的TM遥感影像，在软件ERDAS8．6下解译出万州地区的土壤侵蚀等级分布情况并在ARC-VIEW3．2进行分析统计。通过与1995年的土壤侵蚀调查数据进行比较分析，发现万州区的土壤侵蚀状况明显好转，并对万州区土壤侵蚀状况发生变化的驱动因子进行分析，多角度阐明了万州区土壤侵蚀变化的原因。为万州区今后水保工作的开展具有一定的指导意义。     

土地利用和植被覆盖变化对长汀县30多年土壤侵蚀变化的定量影响

土地利用和植被覆盖是人类活动对大自然改造的直接体现,为研究人类活动对土壤侵蚀的定量影响,以中国南方红壤典型水土流失区——福建省长汀县为研究区,利用每间隔3~4年的11个年份的遥感影像,基于USLE模型评估该县1988-2020年30多年来的土壤侵蚀时空变化特征,定量分析不同土地利用和植被覆盖度(fractional vegetation cover, FVC)变化对土壤侵蚀的影响。结果表明:(1)长汀县土壤侵蚀严重区域主要集中于县域中部河田镇、三洲镇和策武镇等地,30多年来,土壤侵蚀强度呈先增后减的趋势,1988-1994年土壤侵蚀状况逐渐严重,1994年的水土流失率高达30.49%,90年代中期后开始逐渐好转,至2020年水土流失率降为6.22%。(2)1988-1994年和1994-2001年2个时期,林地转化成裸地的面积最大,导致土壤侵蚀增加量平均约占每个时期增加量的93%;2001-2010年和2010-2020年2个时期,裸地转化成林地的面积最大,引起的土壤侵蚀减少量平均约占每个时期减少量的73%。(3)30多年来长汀县FVC呈先减少后增加的趋势,1988-1994年平均FVC从44%减少到35%,随后开始增加,至2020年,FVC增加至79%;土壤侵蚀量与FVC呈反比,FVC减少对土壤侵蚀量的影响更大,FVC平均每降低1%,土壤侵蚀量增加7.49万t;而FVC平均每增加1%,土壤侵蚀量减少3.75万t。(4)FVC对土壤侵蚀的敏感性与坡度呈正比,低坡度下土壤侵蚀随FVC变化较均匀,高坡度等级下,FVC低于60%时,对土壤侵蚀的敏感性高,FVC每增加10%,土壤侵蚀模数平均减少262.73 t/(km²·a)。研究结果有助于分析长汀县土壤侵蚀在长时间序列上的时空变化及人类活动对土壤侵蚀的影响,为长汀县未来的土地利用规划和生态保护提供重要的科学支持。     

黄土高原地区水土流失对土地利用和降水变化的响应

[目的] 为阐明不同降雨类型下各土地利用类型产流产沙规律,评估不同降雨类型下各土地利用类型的减流减沙效益。[方法] 基于黄土高原地区自然降雨条件下31个径流场连续2年(2015—2016年)的径流量和土壤流失量监测数据,探讨不同土地利用类型(农地、撂荒地、人工草地、自然草地、灌丛地、人工林地)的产流产沙特征,明确不同降雨类型下各土地利用类型的减流减沙效率。[结果] 年降雨尺度下撂荒地径流量与土壤流失量最大(30 mm, 86 t/hm²),人工林地最小(8 mm, 24 t/hm²),其他土地利用类型无显著差异。次降雨尺度下,通过聚类分析根据降雨历时、30 min最大降雨强度和降雨强度将120场降雨分为3个降雨类型。降雨类型Ⅰ:降雨历时适中(749 min),降雨量适中(35.4 mm),降雨强度适中(16.9 mm/h);降雨类型Ⅱ:降雨历时短(222 min),降雨量适中(25.2 mm),降雨强度大(23.8 mm/h);降雨类型Ⅲ:降雨历时长(1 451 min),降雨量大(40.6 mm),降雨强度低(11.5 mm/h),发现径流系数在3种降雨类型下表现为Ⅱ>Ⅲ>Ⅰ,土壤流失量表现为Ⅱ>Ⅰ>Ⅲ。降雨类型Ⅰ灌丛地产生的径流系数显著高于其他土地利用类型,达到17.7%,是人工林地的2.36倍;降雨类型Ⅱ下各土地利用类型径流系数无显著差异,平均径流系数为19.9%;降雨类型Ⅲ撂荒地、人工草地、自然草地与农地的径流系数(平均14.3%)显著高于灌丛地与人工林地(平均9.0%);农地、人工草地、灌丛地和人工林地在降雨类型Ⅱ产生的土壤流失量(3.94,0.87,1.06,1.08 t/hm²)＞降雨类型Ⅰ(1.60,0.60,0.59,0.63 t/hm²)＞降雨类型Ⅲ(0.09,0.20,0.06,0.04 t/hm²)。[结论] 在黄土高原地区,中低雨强的中长历时降雨条件下人工林地是有效控制水土流失的首选,在短历时强降雨条件下灌丛地与草地水土保持效果较好。     

县域土地利用变化的碳排放效应——以山西省洪洞县为例

[目的]为了分析土地利用变化对碳排放的影响,以洪洞县为例,研究分析县域尺度上土地利用变化的碳排放效应。[方法]选取2000,2010和2013年山西省洪洞县遥感影像,通过解译遥感影像,最终获得洪洞县的土地利用数据。采用碳排放估算模型,估算了洪洞县13a不同土地利用变化导致的碳排放效应。[结果]2000—2013年洪洞县的碳排放量呈现逐年增长的趋势,期间净碳排放放量共增加了6.12×105t。作为主要碳源汇——建设用地和林地,二者的面积不断增长,但建设用地带来的碳排放远超过林地所能吸收的量。洪洞县各个乡镇在这13a中的净碳排放空间差异变化明显。[结论]优化县域土地利用结构,能够有效地减轻碳排放问题。     

鄱阳湖沙区农户对土地利用变化的影响——以江西省都昌县多宝乡为例

为探讨鄱阳湖沙区农户对土地利用变化的影响及其机理,以该区多宝乡238户农户调查数据为基础,采用Logistic模型从农户家庭和农户个体两方面分析了南方沙区土地利用变化对农户行为的响应机制,结果表明,农户与沙山距离、风沙危害程度、农地面积以及农户个体状态是影响该地区土地利用变化的显著因素。通过对鄱阳湖沙区人地关系的探讨,提出了通过政策、资金、技术等手段改善农户生存与生产条件,健全土地流转市场,优化能源结构,提高农户生态保护意识等措施,以期正确引导农户合理、高效、可持续利用土地,实现农村新型、集约化农业,促进农村经济和生态环境的可持续发展。     

区域土地利用变化的人文因素分析——以井冈山市为例

分析了井冈山市土地利用现状及1996-2005年间的土地利用变化情况.采用定性与定量分析相结合的方法,对井冈山市土地利用变化的人文驱动因素进行了系统分析.定性分析的结果表明:影响井冈山市土地利用变化的关键人文因素可以归纳为旅游产业发展、农业发展、工业发展、林业发展和人口增长.上述人文对井冈山市土地利用变化的影响和强度各不相同,其中旅游产业发展与工业发展的影响作用较大,林业发展、农业发展和人口增长的影响作用相对较小.     

黄土山丘区土地利用变化对生态系统服务价值的影响——以长河流域为例

以长河流域2005年、2010年、2015年的遥感解译数据为基础,采用数学模型分析了土地利用变化特征,然后根据生态系统服务价值的估算模型,定量分析了长河流域土地利用变化对生态系统服务价值的影响。结果表明:（1）2005-2015年,耕地逐渐减少,建设用地逐渐增加,林地、草地、水域先增后减;耕地主要向草地、建设用地转移,建设用地的增加主要来自耕地、草地的转移。（2）2005-2015年长河流域土地利用变化的生态服务总价值一直减少,其生态服务价值由2005年的3 509万元减少到2015年的3 485万元,减少了24万元;水源涵养、娱乐文化、原材料单项功能生态服务价值有所增加,其他6项单价功能生态服务价值减少;长河流域所采用的价值系数缺乏弹性,适合长河流域的实际情况,其生态服务价值估算结果可信。（3）2005-2015年长河流域土地利用类型变化带来的生态系统服务价值的持续减少,2005-2010年净减少了6.28万元,2010-2015年净减少了19.38万元。     

黄土高原南部土地利用/覆被变化的土壤侵蚀效应

基于3S技术对黄土高原南部地区土地利用/覆被变化及空间分布格局进行了综合测评,同时应用通用土壤流失方程(USLE)定量研究了不同土地利用方式下的土壤侵蚀效应.研究表明,研究区1980-2005年共有1 123.80 km2耕地被用为城镇建设用地,建设用地面积净增了1 238.29 km2,林地、草地面积总量变化小,但局部地区流转特征显著;与此同时,该区土壤侵蚀模数从11.54 t/(hm2·a)增至13.81t/(hm2·a),1980和2005年黄土沟壑区侵蚀模数的峰值分别为1 708.52和1 584.69 t/(hm2·a).该区域土壤侵蚀效应与土地利用空间格局耦合性较强,林地、草地由于分布区域海拔高,坡度陡,侵蚀强烈,而地势低洼、平坦地区(建设用地、耕地、未利用地)的土壤侵蚀强度小.林地、草地的土壤侵蚀效应由于受到地形因素的影响,对降雨侵蚀因子增强的响应尤其明显.2005年该区林地和草地的平均侵蚀模数分别增加了2.34和7.32 t/(hm2·a),并且微度以上侵蚀等级的面积有所增加.     

土地利用变化研究方法的探讨 ——以西吉县80年代土地利用变化为例

土地利用是全球变化研究的核心领域与热点问题,本文以西吉县80年代土地利用变化为例,探讨了土地利用变化的研究方法.结果表明,应用不同比例尺、不同土地利用分类系统的土地利用现状图进行土地利用变化研究是可行的.其主要步骤包括土地利用分类系统的转化;空间叠加分析;确定土地利用类型转移概率矩阵;表格分析等.     

土地利用变化研究方法的探讨——以西吉县80年代土地利用变化为例

土地利用是全球变化研究的核心领域与热点问题 ,本文以西吉县 80年代土地利用变化为例 ,探讨了土地利用变化的研究方法。结果表明 ,应用不同比例尺、不同土地利用分类系统的土地利用现状图进行土地利用变化研究是可行的。其主要步骤包括 :土地利用分类系统的转化 ;空间叠加分析 ;确定土地利用类型转移概率矩阵 ;表格分析等。     

高原生态城土地利用变化对生态系统服务价值的影响研究——以甘肃省民乐县为例

采用Constanza生态系统服务价值计算公式,结合谢高地等人制定的中国陆地生态系统单位面积生态服务价值表,对正在建设高原生态城的民乐县1996—2020年25a间的土地利用变更数据进行分析,估算了民乐县的生态系统服务价值,并对其变化进行对比分析。结果表明:①1996—2009年,民乐县的生态系统服务价值从9.5079亿元增加到10.019 3亿元,预测到2015年和2020年将分别达到10.559 4亿元和10.712 9亿元,区域生态系统服务价值呈增加趋势。②在不同生态系统类型中,森林、草地和农田生态系统提供的生态系统服务价值所占比例较大,而林地面积的增加是引起其生态系统服务总价值持续上升的主要原因。