用铯—137确定小流域土壤侵蚀和泥沙沉积

本项研究对位于亚拉巴马州北部石灰岩流域内土壤中~(137)C_s——一种核试验的放射性尘埃——进行了测量.研究的目的是:比较侵蚀区和沉积区土壤剖面中的~(137)C_s活性,②确定用~(137)C_s法计算的土壤侵蚀和沉积,与用USLE估算的侵蚀及与流域出口处测得的输沙量之间的关系.对代表轻微侵蚀区的分水岭、侵蚀区的边坡和沉积区的坡脚的耕地土壤样点46cm深的三维土壤剖面中~(137)C_s活性进行了分析.并把这些值与毗邻的未被干扰的林地中测得的~(137)C_s:活性(作为基数)进行了比较.对用~(137)C_s.活性损失值计算的侵蚀值与USLE计算的坡面侵蚀值进行了比较.对轻微侵蚀坡横断面,用~(137)C_s计算的年均(1954～1987年)土壤侵蚀速率与USLE计算值接近(28和26t/hm~2·a).~(137)C_s计算的侵蚀边坡上的侵蚀量比USLE计算值大27%～80%.984～1988年种植棉花期间,USLE计算的上游土壤流失量为9～52t/hm~2·a.在小流域坡脚沉积区以下测得的泥沙流失量仅为1～4t/hm~2·a.沉积区土壤剖面中的~(137)C_s活性为典型喀斯特地形区小流域产生的大量泥沙沉积提供了间接证据.     

黄土丘陵区小流域淤地坝纪录的泥沙沉积过程研究

淤地坝是黄土丘陵区小流域水土流失治理的重要工程措施之一,在拦蓄泥沙的同时,也记载了小流域侵蚀产沙的历史变化过程及特征.该研究根据流域历史降雨资料,分析了黄土丘陵区关地沟小流域淤地坝1959～1987年泥沙沉积旋回变化及各旋回层泥沙中、小流域沟间地和沟谷地表层土体中放射性同位素137Cs含量,研究了小流域侵蚀产沙变化过程及泥沙主要来源.结果表明:该小流域在淤地坝建设初期,侵蚀产沙强度很大,其后产沙强度由强变弱,呈显著降低趋势,淤地坝内沉积泥沙的70%来源于沟间地;微小流域与较大流域在泥沙来源方面存在较大差异.     

黄土高原小流域泥沙来源的复合指纹识别法分析

流域泥沙来源分析对流域治理及水土保持措施评价有重要意义。通过在陕北选定的汇水区内采集的主沟道沟壁、坡地果园、坡耕地及支沟道土壤样品中17种物质的分析,利用Kruskal-WallisH-test和多元判别分析,筛选出土壤全N,低频磁化率χIf、Cu、137Cs和226Ra组成复合指纹识别因子,利用混合模型,对一次洪水携带的泥沙来自4种源地的贡献比进行了动态分析,结果表明:洪水发生时间段内,主沟道发生了重力侵蚀,对今后定量化研究黄土区的重力侵蚀提供了手段。通过加权平均,总体上,本次洪水携带的总泥沙有33.7%来自主沟道,60.0%来自坡地果园,3.0%来自小块的坡耕地以及3.3%来自支沟道。混合模型拟合优度检测值为0.91,证明在黄土高原可以应用复合指纹识别方法研究洪水泥沙来源,并且能对重力侵蚀产沙进行定量分析。     

黄土高原小流域淤地坝监测

[目的]为了探索小流域淤地坝监测的内容、指标、方法,分析淤地坝建设效益,更好地为淤地坝规划、建设、运行管理服务。[方法]2005—2010年,在黄土高原不同水土流失类型区选择了12条典型小流域坝系,布设监测点,采用遥感、水沙观测、调查等方法,连续开展淤地坝工程建设动态、拦沙蓄水、坝地利用及增产效益、坝系工程安全等监测。分析了淤地坝建设与坝系配置、坡面治理、拦沙蓄水、坝地利用等之间的关系。[结果]小流域淤地坝坝系在拦截泥沙、蓄洪滞洪、减蚀固沟、增地增收、促进农村生产条件和生态环境改善等方面发挥了显著的生态、社会和经济效益。[结论]建议在淤地坝建设中以小流域为单元,以骨干坝为主体,骨干坝、中型坝、小型淤地坝相结合,形成稳定的淤地坝坝系。     

黄土丘陵区小流域淤地坝泥沙沉积特征

了解淤地坝泥沙沉积特征是坝地泥沙输移过程及规律研究的基础和前提。该文通过对黄土丘陵区小流域淤地坝不同位置泥沙沉积剖面中各沉积旋回层厚度及粒径组成变化的分析,研究了淤地坝次洪水沉积过程中泥沙的再分布特征。结果表明:坝地内次洪水泥沙沉积过程为非均匀分布,各沉积旋回层厚度在纵剖面和横剖面都存在一定差异,早期沉积层厚度的起伏变化要大于后期的起伏变化。坝地泥沙粒径组成以粉粒为主,黏粒、粉粒和沙粒的平均含量分别为4.66%、58.78%和36.56%。坝地泥沙沉积过程中,各旋回层中黏粒、粉粒和沙粒的平均含量变化较小,但在坝地不同位置,土壤粒径组成发生了一定程度的分选。从坝尾到坝前,土壤质地粗化度显著下降,土壤粒径组成呈逐步细化的趋势。     

黄河河龙区间黄土丘陵沟壑区土壤侵蚀模数与小流域泥沙来源研究

黄河流域河龙区间面积１１．１６万ｋｍ２，６０年代年均输沙量９．５２５亿ｔ，年均输沙模数８５３５ｔ／ｋｍ２。考虑水库等栏沙，还原计算的年均产沙量为９．８２４亿ｔ，扣除轻微流失面积３．８２万ｋｍ２及其年产沙量０．２９７亿ｔ，黄土丘陵沟壑区７．３４万ｋｍ２面积上年均产沙量９、５２７亿ｔ，年土壤侵蚀摸数为１２９８０ｔ／ｋｍ２，比年均输沙模数高出５２．１％。在小流域泥沙来源分析中，将坡长２０ｍ径流小区的年产沙模数改正为自然坡长的年产沙模数，加上坡面浅沟汇流加大冲刷的作用，未治理坡耕地年产沙模数在１５０００ｔ／ｋｍ２以上。由此算得的小流域各地类年产沙模数，作为工程规划设计和计算水土保持减沙作用的依据较为接近实际。     

淤地坝赋存信息在流域侵蚀产沙研究中的应用

黄土高原淤地坝在拦蓄大量泥沙的同时,也赋存了大量环境变化信息。该文从淤地坝赋存信息在小流域侵蚀产沙速率、泥沙来源和泥沙输移比研究方面的作用进行了归纳和总结,分析了目前研究中存在的问题,提出了今后研究的发展方向,以期能为更好地利用这些赋存信息,发挥其在黄土高原土壤侵蚀和环境演变过程研究中的作用提供参考。     

黄土高原水土保持中的淤地坝

淤地坝是防止黄土高原水土流失、实现该区经济可持续发展以及减少入黄泥沙的重要措施。而黄土高原在淤地坝建设中已获得了巨大成绩。但在建坝过程中仍有不少教训需要总结,除了工程建设缓慢、标准低和现有工程老化失修等存在问题外,还必须注意以下问题:(1)地质地貌条件是建坝的基础,要根据其条件布设;(2)根据沟谷系统发育的地貌实体及演变规律,构建完整的淤地坝体系;(3)必须了解淤地坝所在地区的地貌发育阶段;(4)区分建坝区的自然侵蚀和加速侵蚀。     

水蚀风蚀交错带小流域淤地坝泥沙沉积特征

淤地坝泥沙沉积特征是小流域土壤侵蚀及坝地内泥沙运移沉积过程的信息载体。通过对水蚀风蚀交错带典型坝地内不同剖面中泥沙沉积旋回厚度及粒径组成变化的分析,初步探讨了坝地内泥沙沉积空间分布特征及对小流域土壤侵蚀和泥沙运移沉积过程的响应。结果表明:坝地泥沙沉积旋回厚度从坝尾到坝前呈现不均匀变化,但沉积旋回厚度总体呈逐渐变薄的趋势,沉积旋回中沙层厚度普遍大于粘层厚度;坝地内不同剖面沉积旋回泥沙主要由细砂粒组成,其平均含量为59.8%,其次为粉砂粒（23.4%）,黏粒（11.2%）和粗砂粒（5.6%）含量较少;从坝前到坝尾各个剖面中沉积泥沙颗粒组成粗化度逐渐增大,且沉积旋回中沙层的粗化度变化大于粘层的变化。初步揭示了淤地坝沉积泥沙从坝尾到坝前的沉积规律,可以为以后相关工作的开展提供参考。     

黄丘区小流域坝地沉积泥沙粒径剖面分布特征

坝地沉积泥沙记录了坝控小流域内土壤侵蚀特征及侵蚀环境演变的相关信息,是研究流域土壤侵蚀的重要媒介。研究通过在淤地坝内洪水冲开的一个11.66m的垂直剖面上按沉积旋回自下而上分层取样,分析沉积泥沙不同组分百分含量、特征粒径的剖面变化规律。结果表明:1)淤地坝内沉积泥沙主要以粗粉粒(0.01~0.05mm)为主,其平均含量为53.61%,且变异系数最小;2)个别层次出现粗砂(0.25~1mm),粗颗粒泥沙的出现对流域内大暴雨有一定的指示作用;3)沉积剖面的0~67cm为累积耕作层,该层的出现具有一定的时标意义;4)淤地坝沉积剖面存在粒径变异的转折点(600cm),该点可用来衡量水沙动力条件和沟道比降对泥沙粒径分布所起的作用。     

黄土高原小流域植被恢复的土壤侵蚀效应评估

植被建设是治理土壤侵蚀的重要途径,特别是坡面土壤侵蚀。退耕还林还草是黄土高原乃至全国最大规模的植被建设工程,黄土高原是该工程的重点地区之一。小流域是土壤侵蚀综合治理的基本单元。通过退耕还林工程实施前后小流域土壤侵蚀的模拟和分析,可以为植被建设成效评估和调整治理策略提供参考。运用修正土壤流失方程RUSLE,在ARCGIS10.2平台下模拟了羊圈沟小流域1984年、1996年、2006年、2012年和2014年5个年份的土壤侵蚀,评估了退耕还林前后黄土高原小流域植被恢复对土壤侵蚀的影响。降雨侵蚀力R利用延安气象站30年(1984—2014年,除1999年外)的日降雨数据计算,LS因子利用将矢量化的1∶5 000地形图插值生成DEM提取;土壤可蚀性K因子利用2006年实测土壤理化数据计算,总结概括前人研究成果获取C、P因子值。研究结果表明:(1)各坡度带侵蚀都显著减弱,15°~25°,25°~35°和35°坡度带是中度以上侵蚀发生的主要区域。1984—2014年3种坡度带的侵蚀面积之和分别占总面积的44.93%,42.65%,35.78%,23.23%和22.98%;(2)退耕还林前后相比,土壤侵蚀强度显著降低:中度以上侵蚀面积急剧减少,土壤侵蚀转变为以微度、轻度和中度侵蚀为主,3类侵蚀面积之和在2006年、2012年和2014年分别占总侵蚀面积的26.53%,44.24%和43.47%;(3)土壤侵蚀模数呈现减小的趋势,从1984年到2014年,土壤侵蚀强度从15 327.57t/(km2·a)降至3 270.19t/(km2·a),降低70%以上。总体上,土壤侵蚀明显降低,表明植被建设有效遏制了土壤侵蚀,退耕还林工程对水土保持和治理土壤侵蚀起到了显著的效果。     

基于GIS的黄土高原小流域土壤侵蚀定量评价

以小流域为单元进行土壤侵蚀量的定量评价研究,是探索土壤流失规律和评价流域治理效益的一个重要途径和内容。根据修正通用土壤流失方程（RUSLE）,在ArcGIS软件平台下,以QuickBird遥感影像作为主要数据源,计算了黄土高原南小河沟小流域土壤侵蚀量并定量分析了土壤侵蚀量与坡度和土地利用的关系。结果表明:南小河沟小流域年土壤侵蚀量88 504.2 t/a,平均土壤侵蚀模数为2 438.98 t/（km²·a）,属于轻度接近于中度侵蚀强度,土壤侵蚀得到有效控制。随着坡度的增大土壤侵蚀量明显增加,>25°区域产生全流域80%以上的土壤侵蚀量。不同植被类型的土壤侵蚀模数依次为:天然草地>未成林地>疏林地>灌木林地>人工草地>乔木林地。改善疏林地、未成林地和天然草地的结构,加强难利用地和荒坡地的治理,提高植被覆盖度,是降低土壤侵蚀量的主要途径。     

黄土区小流域土壤侵蚀系统模拟的研究

中国黄土高原是世界上水土流失最严重的地区之一 ,土壤侵蚀量是正确评价综合治理的一个重要指标。本文对黄土区小流域土壤侵蚀系统进行计算机模拟 ,它是在与地理信息系统支持平台松散耦合的基础上 ,利用DEM提供地形特征的功能 ,运用水文模型进行流域径流水文分析 ,并在此基础之上 ,结合通用水土流失方程式的侵蚀泥沙模型及其沿程传递模型 ,建立了分布型小流域土壤侵蚀模拟模型 ,用它可以计算不同时间和空间的土壤侵蚀量。最后将研究成果应用于试验流域——宁夏西吉县黄家二岔小流域 ,经过验证 ,具有一定的可靠性 ,可以用于黄土区流域的土壤侵蚀量的模拟运算 ,这将进一步提高小流域综合治理的水平。     

黄土高原小流域坝系规划评价方法研究

根据坝系规划评价的原则和层次分析法,选取了3个层次、9个指标的坝系规划评价指标体系。通过分析研究得出坝系规划评价指标体系各指标的计算方法,并确定了各指标的权重值,最终计算出小流域坝系规划综合指数。计算结果显示,小流域坝系规划综合指数越大,经济、社会、生态3大效益也越大,因此在小流域坝系多方案规划中选择综合指数最大的作为优化方案。该方法值得推广使用。     

大理河流域土壤侵蚀空间分布的地貌特征研究

以GIS为平台,结合第2次遥感调查黄土高原土壤侵蚀数据库,对大理河流域土壤侵蚀空间分布的地貌特征进行了研究。结果表明:水力侵蚀是大理河流域土壤侵蚀的主要形式。各种强度水力侵蚀空间分布的高程特征呈现峰值现象,其中强度以上水力侵蚀面积集中分布于1 240 m高程左右。各种强度水力侵蚀的面积比重,随着坡度的增加呈现先增大后减小的趋势,25°左右存在一个侵蚀临界坡度。临界坡度值随着侵蚀强度的增强而增大。坡向特征呈现双峰现象,其中东北与西南坡向是大理河流域的优势坡向,强度以上水力侵蚀在东北坡向的分布比重大于西南坡向。大理河流域土壤侵蚀存在一个30 m左右临界起伏度。土壤侵蚀强度的变化对起伏度的变化不敏感。此结论为进一步研究流域水土流失动态模拟与区域生态环境长期演变提供了新思路和新角度。     

黄土高原水蚀风蚀交错区小流域泥沙粒径的分形分析

泥沙颗粒特征是表征泥沙表面形态、泥沙机械组成、排列模式及泥沙絮凝现象的主要物理属性之一。在水土流失严重的水蚀风蚀交错区,不同地表覆被类型的侵蚀产沙方式和粗泥沙的侵蚀产沙强度很不均衡,导致其泥沙粒径分布的差异很大。以黄土高原典型淤地坝为例,采用分形原理和多重分形理论研究淤地坝坝控小流域泥沙粒径的分形特征,结果表明:淤地坝坝内泥沙与坡面泥沙存在线性关系,相关系数高达0.93;泥沙粒径分形维数D在淤地坝坝内垂直方向上随泥沙颗粒的增大而减小;分形的5个特征参数D,D（0）,D（1）,D（2）,D（0）/D（1）均表明不同地表覆被类型下,草地的粒度分布较均匀,裸地次之,分布最狭窄的是砂岩,该结果可为小流域泥沙来源和水土保持治理措施提供重要依据。