黄土区大型露天矿排土场水力侵蚀计算与防治

以黄土区安太堡露天矿未复垦排土场为对象,研究未复垦排土场平台水力侵蚀(沟蚀)状况,通过实地外业采样和内业数据处理,结合数据统计分析平台,计算出了研究区内的沟蚀量分布情况,并分析了平台汇水面、土壤容重、坡度与沟蚀模数的关系,估算研究区水力侵蚀造成的直接经济损失,提出排土场平台复垦和水土流失防治措施。结果表明:(1)研究区水力侵蚀严重,总体沟蚀模数相当于自然地貌土壤侵蚀模数的6.8倍,其中平台汇水面对沟蚀模数的影响巨大;(2)排土场平台表层土壤压实,40cm以内土层压实最为严重,深层土壤土质较疏松;(3)排土场平台坡度和坡长在一定程度上可以反映出土壤侵蚀的高低,在水土流失防治措施中应予考虑。在平台复垦和土壤侵蚀防治中应采用减少平台汇水面积、增大地表水入渗能力和提高植被覆盖度的措施为主,本研究成果可为排土场复垦和水土流失防治提供参考。     

基于无人机影像快速估算矿山排土场边坡土壤侵蚀速率的方法

[目的]探究无人机高清影像快速估算矿山排土场边坡土壤侵蚀速率的方法,为无长期地形监测地区的土壤侵蚀强度估算提供了新方法。[方法]通过无人机和RTK-GPS分别获取研究区影像及地面控制点坐标,利用Agisoft PhotoScan Professional 1.1.2软件生成研究区空间点云,利用ArcGIS 10.3生成高精度DEM,通过目视遥感解译和现场调查,快速估算研究区土壤侵蚀速率。[结果]本研究区排土场边坡土壤流失面积11 052.53m2,土壤侵蚀总体积835.41m3,土壤侵蚀速率为4 043.82t/(km2·a)。使用普通克里金法插值生成DEM数据精度为0.26m。[结论]通过本研究方法计算出的排土场土壤侵蚀强度属于中度侵蚀,土壤侵蚀速率较为符合实际情况,精度也满足了本研究的需要,同时,在高密度点存在的情况下,各种插值方法生成DEM数据误差相差不大,使用普通克里金法能够使结果最优。     

不同人工植物配置对排土场边坡水土流失的影响

[目的]揭示人工植被配置对露天矿排土场边坡水土流失的影响,为半干旱地区露天矿区排土场边坡水土流失控制提供依据。[方法]以不同植物配置和对照(未治理)边坡为研究区,于2014年和2015年的5—10月,对边坡径流和土壤侵蚀量与降雨量的关系进行了统计学分析。[结果](1)控制坡面径流。乔灌草和灌草配置是较好选择,其坡面径流仅为对照的42.9%和52.6%,二者无显著性差异。(2)控制边坡土壤侵蚀。3种植物配置措施都与对照区存在显著性差异,其土壤侵蚀量仅为对照区的2.3%~6.7%。日降雨量与坡面径流和土壤侵蚀量之间都存在显著线性关系。[结论]不同植被配置对边坡侵蚀控制优于径流深,与对照区相比侵蚀量减少93%以上,而径流深仅减少了28%~57%。     

垄作与垄向区田技术对黑土区坡耕地土壤侵蚀影响的研究进展

东北黑土区在中国粮食安全与可持续发展中占据重要地位,但过度开发利用导致该区土壤侵蚀问题严峻。耕作方式的差异直接影响黑土区坡耕地土壤侵蚀特征,相关研究的开展对于准确评价水土保持措施的适宜性具有重要意义。该研究通过系统梳理文献资料,总结了垄向、垄规格以及垄向区田技术的内涵及应用条件,分别综述了其对黑土区坡耕地土壤侵蚀的影响;指出了目前研究中还存在垄作与垄向区田技术对坡耕地土壤侵蚀影响的机理研究不深、垄向与垄规格之间的耦合关系分析不细、垄向区田垄沟土埂优化设计不足、土壤侵蚀综合影响因素探索不全等方面主要问题;明确了未来研究中应加强量化垄向、垄规格、垄向区田技术与其他水土保持措施相结合对黑土区坡耕地土壤侵蚀影响的过程与机理,为筛选适宜的水土保持耕作措施提供科学依据。     

土壤水蚀中关于化学因素的研究现状和展望

土壤水蚀是一个复杂的物理化学过程。化学因素在土壤水蚀过程中起了相当重要的作用。该文系统分析了土壤溶液浓度和组成对土壤团聚体稳定性、地表硬壳形成以及土壤水力传导度、入渗率、地表径流和土壤侵蚀的影响；探讨了长期劣质水灌溉可能对土壤侵蚀产生的影响以及减少劣质水灌溉区土壤侵蚀的化学方法；指出土壤表面密封层对土壤侵蚀的影响及其机理描述是土壤侵蚀研究中的一个重要研究方向。     

土壤侵蚀退化研究进展

从土壤物理退化、化学退化和生物学退化等3个方面回顾了国内外的土壤退化过程研究的历史与现状，全总结了国内外在土壤侵蚀退化形成的过程、机理、影响因素以及评价土壤退化的指标方法等方面的最新研究进展，最后提出了土壤退化过程和防治方法研究中存在的主要问题，并从多学科交叉的角度和土壤侵蚀退化机理研究及定量动态监测度来展望土壤侵蚀退化研究的进一步发展方向。     

土壤侵蚀区位论研究

应用区位论的理论结合土壤侵蚀基本原理,提出了“土壤侵蚀区位论”概念及其理论体系。土壤侵蚀区位论将土壤侵蚀的自然影响因素与人为因素有机地结合在一起,从三维空间出发研究了在社会、经济、文化及自然等因素作用下,区域土壤侵蚀的点－轴－面式发生、发展的演变规律,为进一步揭示土壤侵蚀的过程机理,有效地进行侵蚀控制,提供了有效的理论基础。     

基于GIS和RUSLE的粤东黄冈河流域土壤侵蚀评估

以TM影像图、数字高程模型DEM、土地利用类型图、土壤数据为信息源,以GIS技术和RUSLE模型为研究方法,对粤东黄冈河流域土壤侵蚀进行了评估,并分析了影响土壤侵蚀的主要因素。结果表明,降雨是影响土壤侵蚀的最主要因素,该流域多年平均土壤侵蚀模数为1 745.5 t/(km2.a),属轻度侵蚀;地形地貌是影响土壤侵蚀的显著因素,随着地形坡度的增加土壤侵蚀模数显著增大;不同土地利用类型的土壤侵蚀量差异较大。根据研究结果,指出15°—25°、25°—35°两个坡度带和居民点及交通用地、草地为黄冈河流域土壤侵蚀防治的重点区域。     

对土壤侵蚀研究的几点思考

土壤侵蚀是现代地理环境条件下改变地貌景观的主要过程,也是引起土壤质量退化、沙漠化与石漠化的核心因素,与土壤、生态、水文等多个地表过程密切相关。虽然土壤侵蚀研究需要气候、地质、地貌、土壤、水文、生态等相关学科的基本知识,分析土壤侵蚀发生、发展过程的动力机制,但需要明确界定土壤侵蚀研究的时空尺度。土壤侵蚀与水土保持之间相互联系、相互促进。土壤侵蚀研究的时间尺度以次降雨、月、年为主,研究主题为次降雨侵蚀过程、土壤侵蚀季节变化与年际变化,时间尺度不宜超过100年。土壤侵蚀研究的空间尺度以小流域为主,基于土壤侵蚀垂直分带性,可以进一步分为样点、坡面、沟坡与小流域。在不同空间尺度上,研究内容与研究方法差异明显。土壤侵蚀过程包括土壤分离、泥沙输移和泥沙沉积,各个过程的主控因素存在差异,研究成果积累差异明显,研究重点会随着时空尺度的变化而有所不同。在土壤侵蚀过程研究中,应充分理解分离控制和输移控制及其时空转换阈值。虽然土壤侵蚀研究已经取得了大量成果,但在细沟网络结构及其时空变化、泥沙沉积过程、沟蚀形成与演变动力机制、重力侵蚀发育过程动力学机理、小流域土壤侵蚀过程模型等诸多方面,亟待加强研究。     

降雨动能及坡面侵蚀对风的响应研究进展

降雨是导致土壤侵蚀的主要动力因素之一,降雨动能是研究土壤侵蚀机理、建立定量化土壤侵蚀模型的重要物理参数,风作为影响降雨动能的外界影响因子之一,对坡面降雨总动能分布的影响极大,直接影响了降雨侵蚀力的发挥。从降雨动能、坡面侵蚀与风的关系出发,系统阐述降雨动能及坡面侵蚀对风的响应国内外研究现状,总结了当前研究中存在的问题。     

植被对坡面水力侵蚀的影响机理探析

地表粗糙度是影响坡面侵蚀的重要因素,而植被是控制土壤侵蚀的有效措施。植被可通过直接或间接的方式影响土壤侵蚀营力和可蚀性来影响土壤侵蚀过程。文章从植被类型、植被覆盖度、植被地上、地下部分论述了植被对地表粗糙度及侵蚀营力的影响机理,在归纳总结已有研究成果的基础上,指出已有研究中存在的问题和今后需要加强的方面,以期为土壤侵蚀防治中的植被选择及管护提供理论依据和科学参考。     

煤矿区土壤有机碳含量测算与影响因素研究进展

研究矿区土壤有机碳的储量、影响因素以及时空变异规律,不仅对认识矿区土壤质量变化规律,而且对排土场覆土工艺和植被类型的选择具有重要的指导意义。植被、土壤质量等自然因素以及复垦管理措施、复垦模式等人为干扰会对矿区土壤有机碳的积累和转化造成重要影响。目前,对于矿区土壤有机碳的变化过程和转化机理的研究不够深入,尤其是土壤有机碳对复垦措施的响应规律鲜见报道。本文系统梳理了国内外学者对矿区土壤样品有机碳含量的测量和区域土壤有机碳储量的估算,自然因素、人为干扰对矿区土壤有机碳积累的影响。在此基础上,提出了深入研究的方向:1加强矿区土壤有机碳剖面结构的变化及其转化机制的研究;2加强对影响土壤有机碳积累的不确定因素的探讨研究;3应加强复垦模式及覆土工艺以及排土场微地形对土壤有机碳积累机理的研究。     

中国土壤侵蚀环境背景数据库的设计与建立

综合分析影响土壤流失和保持的环境因子将是土壤侵蚀机理,土壤侵蚀定量评价及其时空特征研究的重要手段和途径,也是土壤侵蚀的水土保持基础信息工程建设的重要内容。做为区域土壤侵蚀快速调查的一部分,本研究对中国土壤侵蚀环境数据库的设计和建立进行了初步的讨论。并提出了今后研究中的几个问题。     

干湿交替对土壤性质影响的研究

开展干湿交替对土壤理化性质影响的研究,对于认识土壤侵蚀机理、缓解土壤侵蚀的发生具有重要意义。通过干湿交替的研究进展、干湿交替对土壤物理性质、土壤化学性质和土壤微生物特性的影响四个方面分析了干湿交替发展历程及其对土壤性质影响的过程和机理,相关研究表明:干湿交替的相关研究在各个时段有所侧重,干湿交替对土壤物理性质的影响与土壤容重、抗冲性、崩解速率和膨胀收缩率有关,对土壤化学性质的影响与土壤有机质分解、氮素矿化磷素吸附与释放等因素关系密切;干湿交替通过影响土壤呼吸和微生物生物量,使得土壤微生物特性发生改变。根据现有研究中存在的干湿处理量化指标不相一致、干湿处理方式局限于室内模拟及忽略干湿处理过程土壤相关性质动态变化过程等问题,提出定量化干湿处理指标、开展原位小区干湿处理试验、关注干湿交替过程中土壤形态发育情况和化学元素迁移差异及其微生物活性动态变化等研究展望,拟对土壤侵蚀和水土保持研究提供一定理论指导。     

宁镇地区137Cs与210Pbex 坡面分布特征的地统计学分析

为更加深入地揭示核素示踪土壤侵蚀的内在机理,在Arcgis Geostatistics模块的支持下,运用地统计学方法研究了宁镇地区137Cs与210Pbex的空间异质性及其坡面分布特征。研究结果表明:(1)核素所特有的理化性质决定了137Cs与210Pbex的空间异质性及其坡面分布格局的与众不同。137Cs与210Pbex较大的块金值说明了土壤侵蚀及耕作活动等随机性因素对其空间分布的决定性影响,这正是它们能够示踪土壤侵蚀的原因所在。(2)137Cs属中等程度的空间自相关,其坡面分布格局能够较好地反映出地形这一结构性因素在其中所施加的影响,示踪土壤侵蚀的结果也应更为全面、合理,并具有宏观性。210Pbex的空间相关性很弱,说明其对随机性因素的影响有着更为敏感的响应,在揭示坡面侵蚀的细部特征方面应能做得更好。(3)137Cs与210Pbex坡面分布格局存在较大的差异,这一方面说明两者在初始沉降布局、部分理化性质,以及对各种变异影响因素的响应等诸多方面还存在着不小的差异;另一方面也在提示,两者示踪土壤侵蚀进程的结果很难通过数学模型的调整而达成一致。     

晋西地区侵蚀强度区域分异的原因分析

黄土丘陵区土壤侵蚀强度的空间、时间变化 ,是自然因素和人为因素区域差异的综合反映。自然因素主要包括影响侵蚀的地表组成物质、植被覆盖度、地形地貌及降雨等。人为因素主要是指人类活动影响侵蚀加速和水土保持治理程度。在土壤侵蚀遥感调查的基础上 ,分析了各因素对土壤侵蚀强度区域分异影响的规律性     

土壤侵蚀退化研究

土壤退化是全球性的重大环境问题之一,直接威胁人类的生存。在引起土壤退化的诸因素中,土壤侵蚀是最普遍和最重要的因素。在前人土壤侵蚀退化研究成果的基础上简单回顾了其发展现状,重点综述了土壤侵蚀退化机理,并针对性地提出了土壤侵蚀退化防治措施。     

堆土容重与土壤侵蚀量关系及其在水土流失监测中的应用设想

开发建设项目中临时或永久弃土场是水土流失产生较为集中的区域。根据弃渣场堆土边坡水土流失发生机理,通过人工模拟降雨试验研究堆土容重变化与土壤侵蚀量的关系,进而探讨通过测定容重精准监测土壤侵蚀量方法的可行性。SPSS相关性分析结果表明,容重和土壤侵蚀量呈极显著负相关,随着容重增大,土壤侵蚀量呈明显减少趋势,且这种相关性的存在并不受雨强和堆积体坡度这两个因素影响。利用数据分析方法,建立了容重与土壤侵蚀量的关系模型。但是要利用这种方法监测开发建设项目土壤侵蚀量还需要进行大量试验,这是今后研究的重点。     

典型草原大型露天煤矿排土场边坡水蚀控制效果

以典型草原区大型露天煤矿排土场边坡不同治理措施为研究对象,利用标准径流场定位观测设施对不同治理措施植被生长-枯萎期间的次降雨产流产沙过程进行了连续观测,研究结果表明:在边坡植被恢复初期,由于实施治理措施对边坡的强烈扰动,不合理的治理措施导致边坡的土壤侵蚀量大于裸地;当植被盖度大于35%时,不同治理措施的拦沙、蓄水、入渗能力明显强于裸地;降雨强度与降雨量是边坡产流产沙的主控因子,随着降雨强度和降雨量的增加而增加;裸露边坡的土壤侵蚀模数最大,为14 183 t/(km2·a),生态袋一字型布设措施的土壤侵蚀模数最小,为5 179 t/(km2·a);生态袋一字型布设措施的土壤侵蚀模数是裸露边坡的36.5%,是沙地柏+绣线菊灌丛(植被恢复4 a)的81.5%。可见,排土场边坡是一种极强烈侵蚀的人工再塑地貌,对其采用合理的生物措施+工程措施的治理措施要优于单纯的生物措施,是控制矿区排土场边坡土壤侵蚀的最有效途径之一。     

基于GIS与137Cs技术的土壤侵蚀微观研究

坡地侵蚀的研究是进行流域侵蚀研究的基础，影响坡地土壤侵蚀的因素很多，但最主要的是地形因子。通过^137Cs技术和GIS技术，以黄土高塬沟壑区的多个自然汇流坡面为研究对象，从微观角度探讨了在自然坡面条件下不同地形因子对坡面土壤侵蚀的影响，根据土壤侵蚀在坡面上的垂直分异规律．对不同部位土壤侵蚀量的差异及不同地形因子对土壤侵蚀的影响大小进行了初步探索性研究。结果表明：在微观尺度内，坡度、坡长等常规因子对土壤侵蚀的影响并不像径流小区测定的那样明显，似乎已经退居到次要位置。借助GIS对土壤侵蚀进行微观研究，可以发现一些用常规方法很难发现的规律，有助于我们更加深刻地认识土壤侵蚀的变化规律。