遥感、GIS辅助下流域空间离散化方法研究

以江西兴国潋水河流域为研究区 ,设计了流域—子流域—水文响应单元的空间离散方案和实现步骤。在遥感、GIS技术支持下 ,应用了基于栅格的数字高程模型 (DEM)的流域水文建模方法 ,进行了流域河网的自动生成 ,子流域的自动划分以及流域边界生成研究 ,根据流域地形特征将整个流域分割成多个子流域。在分割出的每个子流域内部 ,通过数字土壤图和土地利用图的叠加统计分析生成单一土地利用类型和土壤类型组合的水文响应单元 ,将研究区离散成为 6 2个子流域 ,399个水文响应单元 ,实现了分布式流域建模的空间离散化 ,在这个过程中 ,研究解决了平坦区河网精确生成和流域边界的误差改正等技术难题。     

黄土高原区流域生态环境建设的决策信息需求

针对面积达数十平方公里的中尺度流域单元,根据生态环境建设决策管理中关注的规划、监测、效益评价、区域发展评价等各类问题,总结分析黄土高原区流域生态环境建设决策与管理中的主要信息需求,为该区流域生态环境决策与管理系统建设提供依据。     

大中流域尺度分布式土壤侵蚀学坡长提取的数据分片方法

流域坡长提取过程中如何划分数据单元,是大区域范围内高效提取坡长的关键问题之一。以地形比较平缓的东北漫岗丘陵区和地势比较陡的黄土丘陵区为样区,将每个样区9个1:25万标准图幅的DEM拼接为一个数据单元后,分别以中等流域和带缓冲带的标准图幅为单元提取坡长,从提取结果的图形、统计特征和工作效率等方面进行对比分析。结果表明:1)根据流域分布式土壤侵蚀学坡长的含义和提取算法,流域坡长提取的基本数据单元是DEM上可以辨认的、具有水文地貌意义的最小流域(最小有效流域,W_(ME));当工作区域范围远大于W_(ME)的面积时,W_(ME)最外围流域边界的连线(BND_(WME))将接近于矩形;2)对矩形数据区域(如标准图幅)的数据范围做进行适当外扩,即可避免不完整流域带的影响,并以标准图幅为数据单元提取完整的流域坡长;3)在比较平缓和比较陡的丘陵区,不完整流域带(即数据缓冲宽度)分别为3 km和5 km。大区域坡长提取中,根据数据缓冲宽度对矩形数据进行缓冲后,可直接用矩形数据提取坡长。该研究为大区域流域坡长提前中以标准图幅或者规则矩形数据块为单元的高效快速提取提供了依据。     

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。     

加强小流域治理 提高经济效益

<正> 以小流域为单元进行综合治理,是在水力侵蚀地区治理水土流失的一条成功的经验。自1980年以来,在全国普遍推广。目前全国各地重点安排治理的小流域每年达7000多条,一般每条治理五年左右,把每条流域作为一个项目,制定规划,安排资金,加强技术指导,治理一批,验收一批,滚动前进。每年小流域治理完成的面积,占全国年总治理面积一半左右,治理程度高的流域,效益十分显著。     

半干旱地区土壤盐碱化预报研究-以吉林省西部洮儿河流域为例

通过对地下水盐均衡和包气带的盐通量及积盐率计算,用土壤盐碱化预报模型,对吉林西部洮儿河流域不同地貌单元进行了土壤盐碱化预报研究,流域内土壤盐碱化发展的总体趋势加重,但不同地貌单元的发育程度有很大的差别,从流域的上游到下游,土壤盐碱化人无到有,由轻到重。传统上用发展速率的方法预测盐碱化是不严谨的。     

建立砒砂岩区坝系相对稳定规模模型的探讨--以内蒙古皇甫川西黑岱沟小流域坝系为例

以位于黄土丘陵沟壑区第一副区砒砂岩区的内蒙古皇甫川流域的西黑岱沟小流域坝系为典例，在坝系相对稳定分析的基础上，利用处于相对稳定的单坝资料，通过回归分析法，推求淤地面积、坝高和控制面积的相关关系，初步分析并建立不同频率暴雨洪水条件下坝系相对稳定的数学模型，探求相对稳定单坝设计及坝系规划的规模依据，以期抛砖引玉、起到推进该地貌类型区坝系相对稳定的研究与实践的作用。     

江西省赣州市土壤保持和水源涵养时空特征及保护空缺

[目的] 明晰土壤保持、水源涵养时空格局并标识保护空缺区域,为地区发展规划和生态保护提供科学指导。[方法] 以江西省赣州市为研究区,综合RUSLE模型、InVEST模型等生态评价方法和热点分析、叠加分析等分析工具,结合保护空缺理论,分析2000—2020年土壤保持和水源涵养时空演化特征,对比现有保护区域,标识潜在优先保护区。[结果] ①赣州市土壤保持服务空间分布特征总体表现为四周高中心低,极重要区集中分布在四周的罗霄山脉、九连山脉、武夷山脉和庾山山脉,多年平均土壤保持总量为8.46×10⁸ t。②水源涵养功能空间特征也表现为周高中低,极重要区集中分布在梅江流域、平江流域、贝岭水流域、犹江流域和桃江流域的上游及绵江流域和湘水流域东侧的武夷山脉,多年平均水源涵养深度为213.48 mm。③赣州市土壤保持和水源涵养功能显著的区域在空间上具有较强的关联性,对比现有自然保护地后标识保护空缺面积6 155.54 hm²,保护空缺区有几处较为明显且周边无保护地的集中分布区,分别位于兴国县北部、石城县东北部、瑞金市西北部和东南部、全南县中部、安远县东南部和寻乌县西部。[结论] 气候因素、土地利用变化、地形地貌条件是影响赣州市土壤保持和水源涵养功能时空分异的重要因素,针对保护空缺区域和功能退化区域,应采取生态保护和修复策略。     

流域农业非点源污染的控制对策研究

农业非点源污染是一种分布广泛的非点源污染类型，以下河套小流域为例，从宏观管理的角度出发，提出了控制农业非点源污染的对策及建议，包括强调流域生态系统的整体功能，加强流域范围内的水，大气，土壤和其它生态资源的综合管理，根据流域生态环境的特点，包括受污染和破坏和程度，编制流域保护规划；实现以生态工程为核心的流域生态环境建设。     

小流域土壤侵蚀预测预报基本生态单元生成和模型设计

土壤侵蚀预测预报的目的是为治理水土流失、合理利用土地资源而服务的,所以说土壤侵蚀的预测预报单元应落实到一个具体的土地利用生态地形面上。以黄土高原风蚀水蚀交错带的六道沟为研究区,基于土壤侵蚀的发生学原理,首先将各主要发生因子的图件数字化,并通过GPS对数字化图进行校正;然后,对地形条件、物质组成、土壤相三图件进行制图综合,生成流域侵蚀地块图;在此基础上,迭置土地利用类型图,在GIS平台上,生成土壤侵蚀预测最小单元图——生态地形面图。在每类生态单元内,系统分析土壤侵蚀发生的各环境要素,并确定其权重,应用组合数学原理,建立适合于当地环境整治、水土流失治理的土壤侵蚀生态预测系统,为建立适合我国土壤侵蚀预测预报模型提供一些基础依据。     

耕地资源管理信息系统的建立及应用——以永济市为例

以山西省永济市为例 ,运用GIS技术建立了耕地资源管理信息系统。该系统采用MapGis管理空间数据库和属性数据库 ,FoxPro管理数据录入、应用模型分析与统计数据库 ;叠加土地利用现状图、基本农田保护区规划图和土壤图 ,形成 6 782个图斑 ,组成空间数据库的基本管理与评价单元 ,使得每个评价单元上土地利用方式一致、土壤类型一致。采用VisualC 语言开发了层次分析、模糊综合评价等应用模型。针对永济市的实际情况 ,经过专家组研究从 6 4个耕地地力调查与质量评价指标中筛选出 15项指标进行评价。对 6 782个评价单元中的每一个评价单元 ,用 15项耕地质量评价指标计算其综合评价指数 ,并以该指数作为耕地质量评价依据。评价结果反映出该市耕地中低产田面积大、施肥结构不合理、忽视盐碱地改造和垆土地改良利用等一系列问题 ,并针对耕地的不同等级所存在的障碍因素提出了相应的建议。该系统可掌握全市耕地地力及质量状况 ,为耕地地力建设与土壤改良利用提供了依据。     

基于县域耕地资源管理信息系统的土壤综合肥力评价

应用ArcGIS 9.3,MapGIS 6.7和县域耕地资源管理信息系统,综合运用层次分析法、模糊数学法,将临泽县土壤图、土地利用现状图、行政区划图叠加求交生成评价单元图,进一步采用层次分析法确定土壤肥力评价因子的权重,对评价指标建立相应的隶属函数,通过计算其隶属度,求得每个评价单元的土壤肥力综合指标值,并依据综合值确定了土壤肥力等级及其面积。结果表明:临泽县土壤综合肥力较高的区域占临泽县耕地总面积的46.51%;土壤综合肥力中等区域占18.54%;土壤综合肥力一般区域占14.17%;土壤综合肥力较差区域占20.68%。利用县域耕地资源管理信息系统与GIS可以快速科学地对土壤肥力进行科学评价,与传统的评价方法相比,可以节约大量的人力、财力和物力。     

珠峰北麓朋曲流域土地覆被变化及未来情景模拟

[目的] 模拟未来短、中远期珠峰北麓朋曲流域土地利用变化，为该流域的土地利用规划提供科学参考。 [方法] 基于朋曲流域(珠峰北麓)2010-2020年的土地覆被数据，综合考虑人为和自然两大要素12项驱动因子，采用Markov-FLUS模型，对朋曲流域自由发展、耕地保护和生态保护3种未来情景下的土地覆被变化进行了模拟。 [结果] ①2020年朋曲流域土地覆被实际情况与Markov-FLUS模型模拟情况的总体精度(OA)为90%，kappa系数为0.82，精确度较高，模型可用于该区未来情景模拟； ②2010-2020年朋曲流域5种土地覆被类型发生变化，其中，林地和草地的面积变化最为明显，林地面积增加778.16 km²，草地面积减少726.89 km²； ③朋曲流域未来情景的模拟结果显示：在自由发展、耕地保护、生态保护3种不同情景下，短期内草地和其他用地类型面积变化较大，中远期除草地、其他用地类型面积变化较大以外，林地面积变化开始增大；无论是短期还是中远期来看，耕地保护情景下耕地面积均呈持续减少趋势。 [结论] 维持朋曲流域的可持续发展，必须强化落实耕地保护政策、注重耕地永续利用；生态保护情景下自然保护区内的植被类型相互转换受到限制，生物多样性得到有序协调发展。     

土壤图更新中基于土壤类型面积分级的训练样点选择方法

基于数据挖掘模型的土壤图更新是一项重要的研究。数据挖掘模型构建中训练样点的质量不仅决定其对研究区土壤-环境关系表达的充分程度,而且会对推理制图的结果产生至关重要的影响。本文提出一种基于土壤类型面积分级的典型训练样点选择方法,即依据土壤面积对土壤类型分级,并按照等级之间的比例关系基于典型点选择训练样点。将方法应用于更新美国威斯康星州Raffelson流域的传统土壤图,并与另外两种训练样点选择方法对比,以验证该方法的有效性。结果表明,500次重复实验中,本研究方法与另外两种训练样点选择方法相比,能够更新传统土壤图的比例分别为79.5%、71.8%和63.6%,而且其推理制图结果更符合研究区土壤分布的特征。本研究所提方法是一种有效的训练样点选择方法。     

减量施肥对水稻生长及氮素利用率的影响

通过在不同肥力水平土壤上设置不同幅度的氮肥减量试验,研究其对水稻产量及氮肥利用率的影响,为巢湖流域坡岗地区氮肥的减量施用提供依据。结果表明:在巢湖流域坡岗地区中高肥力水平土壤上减少30%的常规施氮量、中低肥力水平土壤减少10%的常规施氮量,虽然单位面积有效穗数下降,但水稻结实率、每穗粒数和千粒重明显增加,不会造成水稻显著减产。两种肥力水平土壤上,氮素收获指数均以常规施氮量处理最低,减量施肥、分期施氮可以促进氮素从茎、叶、根部向谷粒的转移;减量施肥,中高肥力土壤上氮素回收率提高9.99～16.52个百分点,中低肥力水平土壤上提高6.0～12.15个百分点。     

SOTER数据库支持下以地形为基础的土壤多样性分析——以山东省为例

在山东省1∶100万SOTER数据库的支持下,运用土壤多样性理论及其测度方法对山东省不同地形单元上发育的土壤类型的多样性及其分布模式进行了初步的分析和定量化的研究。结果表明:土壤多样性指数从大到小依次为平原、中坡度、中坡度丘陵、山麓平原、中坡度峭壁带、低洼地和高坡度山地;土壤丰富度指数从高到低依次为平原、中坡度丘陵、中坡度、低洼地和山麓平原、中坡度峭壁带和高坡度山地;土壤均匀度指数从大到小依次为:中坡度、平原、山麓平原、中坡度丘陵、中坡度峭壁带、低洼地和高坡度山地。不同类型地形单元上发育的土壤的面积均不同程度地符合对数正态分布。     

基于小流域土壤侵蚀严重指数的县域土壤侵蚀制图研究

[目的] 开展水土流失调查,提取和制作必需的数据、图件及相关资料,实现水土流失调查对县域水土保持规划的全面支撑。[方法] 基于黑龙江省齐齐哈尔市拜泉县小流域划分,开展土壤侵蚀严重指数图、土壤侵蚀强度图和水土流失面积比例图的对比分析。[结果] 基于小流域土壤侵蚀严重指数的县域土壤侵蚀图具有明显的比较优势：①该图能够综合反映县域水土流失的面积、强度和分布,并定量、精准地落实到水蚀单元——小流域上;②基于该图,能够直接生成规划必需的水土流失重点防治区分布图、水土流失防治格局图和重点项目分布图;③基于该图,结合小流域土壤侵蚀强度图,可为小流域尺度上、治理模式层面的措施典型设计及其配置提供落实到地块的基础数据。[结论] 从开展水土流失调查,划定水土流失重点预防区和重点治理区、全面支撑水土保持规划的全流程角度分析,基于小流域土壤侵蚀严重指数的县域土壤侵蚀制图具有更好的比较优势。     

用~(137)Cs技术检验林地沉积物迁移的空间分布模型

通过137Cs技术获得土壤净侵蚀量,并用此值来检验泥沙分布模型所预测得出的沉沙量估计值。137Cs技术的应用需要一个标定过程,以便将测量的137Cs总量转换为土壤净侵蚀率估计值。在种植桉树的卡拉布里亚流域上,用该地1978~1994年的年平均降雨量和沉沙量来检验形态单元和流域范围上SEDD模型的可用性。随后,用质量守恒模型和137Cs总量空间分布模型来获得土壤净侵蚀量估计值。检验质量守衡模型的可靠性是通过比较由137Cs量获得的流域上土壤净侵蚀量和在流域出口处测量的年平均沉沙量来确定。结果证明,无论是在单个的形态单元还是在整个流域范围上,坡地的年平均沉沙量和土壤净侵蚀量之间有很好的一致性,表明了SEDD模型的有效性。     

基于生态系统服务功能的滇池流域关键性生态用地识别

关键性生态用地对维护区域生态系统稳定、维持生态系统服务功能良性循环不可或缺,识别流域关键性生态用地,可为区域生态保护工作提供参考。该研究以滇池流域为研究区,结合流域生态系统服务功能特征及土地利用现状,选取水源涵养、生物多样性保护、水土保持及景观休闲等主要生态系统服务功能进行生态用地重要性评价,在此基础上采用最小累积阻力模型进行关键性生态用地识别研究。结果表明:2019年,滇池流域关键性生态用地面积为1 216.30 km2,占流域总面积41.65%,主要分布于流域北部、中西部及东部边界,以林地、水域为主,两者面积分别为774.53、306.39 km2,具有涵养水源、防止水土流失、维护生物多样性、发挥景观休闲等作用。识别结果能反映出维护流域生态功能的最重要生态用地,对滇池流域生态用地的规划与保护具有现实指导意义。     

全国水文计算单元空间数据库的建立与应用

基于水文观测的径流和输沙量数据是区域水土流失定量评价的基础数据。宏观性的研究需要把点状的水文数据转换为所代表面内的信息。利用已经公开刊印的全国水文数据，通过划分水文计算单元，水文表格数据与计算单元图的链接，流域汇流关系确定和径流泥沙的平衡计算，得到各评价单元的径流量和输沙量数据，建立了全国单元空间水文数据库，为以后的空间分析提供了数据基础。最后以1955年水文计算为例，对全国单元水文空间水文计算数据库应用进行了初步分析。