Modeling Soil Erosion with the Aid of GIS

Soil erosion caused by water is an increasing global problem. In order to relieve this problem, several erosion models have been developed to measure the rate of erosion for soil conservation planning. This study takes Lee County, South Carolina, USA as an example to map soil erosion within ArcGIS environment by using the RUSLE with erosion indexes retrieved from DEM This study proves that the integration of soil erosion models with GIS is a very simple but efficient tool for soil conservation.     

基于GIS和RUSLE的土壤侵蚀量计算——以贵州省猫跳河流域为例

为了解西南喀斯特山区土壤侵蚀空间分布特征，该文以贵州省猫跳河流域为研究区，在GIS技术支撑下，应用修正的通用土壤流失方程（RUSLE）估算了研究区2002年现实土壤侵蚀量和潜在土壤侵蚀量，得到了研究区现实土壤侵蚀量和潜在土壤侵蚀量的空间分布特征，计算了各种土地利用类型的土壤保持能力，并对研究区土壤侵蚀防治措施进行了探讨.结果表明，研究区年均现实土壤侵蚀模数为28.70 t/（hm2·a），年均土壤流失量875.65×10.4 t/a，年均土壤保持量25 095.73×10.4 t/a.旱地的土壤保持能力最小，研究区进行水土流失防治除对25°以上的旱地实行退耕还林、裸岩荒地植树造林外，还应加强对6°～25°的旱地进行治理如坡改梯等.      

河南省近十年来土壤侵蚀时空变化分析

为定量评价河南省土壤侵蚀状况,实现河南省农业高质量发展,本研究以RUSLE模型为基础,利用多源遥感数据、数字高程模型、水文统计数据、气象数据等,系统分析了河南省2008—2018年土壤侵蚀的时空变化,并结合地理探测器方法探讨了研究区土壤侵蚀可能的驱动因素。研究表明： 2008—2018年河南省土壤侵蚀以微度侵蚀为主,其面积占全省95%以上且逐年递增,轻度侵蚀区面积逐年递减,中度及以上侵蚀区域面积无明显变化;河南省西部、西南部及南部地区的土壤侵蚀状况近年来有明显改善,而西北部及北部黄河流域的土壤侵蚀模数维持相对较高状态;坡度对土壤侵蚀的解释力最强,且与其他因子具有强交互作用,是影响河南省土壤侵蚀的主要因素。本研究可以为河南省生态治理及环境保护政策制定提供科学依据。     

长汀红壤侵蚀核心区土壤侵蚀动态与治理效果

为探明长汀土壤侵蚀核心区的治理效果,为长汀未来水保政策的制定及生态环境的保护提供参考依据,结合RS、GIS技术,利用RUSLE模型,对侵蚀核心区的土壤侵蚀状况进行定量评价,并结合侵蚀治理措施探讨其治理效果。结果表明:2013年土壤侵蚀总面积较1999年降低49.02%;侵蚀以轻度为主,轻度侵蚀区面积占76.91%;1988-2013年,侵蚀治理效果呈由强度侵蚀区向轻度侵蚀区推进的趋势,2007-2013年,除中度侵蚀等级外,其他各侵蚀等级的面积比例变化1%;长汀土壤侵蚀治理效果显著,侵蚀空间分布格局逐渐趋于稳定,侵蚀治理转为巩固措施,出现整体好转的同时仍存在局部恶化,未来的侵蚀治理应坚持预防为主,防治结合。     

黄河中游不同流域尺度土壤侵蚀评价

黄河中游是黄河流域土壤侵蚀最严重的区段,基于GIS和RS技术,利用2000—2010年黄河中游土地覆被数据、气象数据和地形数据等,提取了该区2000—2010年植被覆盖度,应用修正的通用土壤流失方程(RUSLE)计算了逐年土壤侵蚀模数,探讨了土壤侵蚀与植被覆盖度间的相关关系,并分析了不同生态系统、不同流域尺度土壤侵蚀时空变化特征。结果表明:(1)黄河中游植被覆盖度在空间上呈西北低东南高的分布特征,在时间上呈波动上升趋势,且植被覆盖度与土壤侵蚀模数之间存在负相关关系;(2)研究区2000—2010年各生态系统的土壤侵蚀强度在减弱,侵蚀状况明显好转;(3)黄河中游二级流域的土壤侵蚀量在2000—2010年间均有不同程度的减少;(4)在整个研究时段内,三级流域中的沣河、伊河及黑河流域的土壤侵蚀量在增加,其他流域的土壤侵蚀在减少。研究结果对黄河中游地区的水土保持措施具有一定的指导意义,同时,多尺度土壤侵蚀评价方法及通过剔除降雨因素实现以植被为主导因子的土壤侵蚀评价方法也可为其他地区的土壤侵蚀评价提供借鉴。     

基于RUSLE的大通县土壤侵蚀量估算

大通县地处青藏高原与黄土高原过渡地带,生态区位十分重要。利用1995年和2005年2期TM遥感影像,基于RUSLE土壤侵蚀预报模型和GIS技术,估算出大通县2个时期土壤侵蚀的定量数据,阐明了大通县土壤侵蚀变化状况。1995年土壤侵蚀总量为2 938.17×104 t,侵蚀模数为68.55t.hm-2.a-1;2005年土壤侵蚀总量为2 160.07×104 t,侵蚀模数为51.83t.hm-2.a-1,从1995年到2005年大通县土壤侵蚀状况有所减轻。     

基于GIS的福建省将乐县土壤侵蚀及保持定量分析

【目的】对福建省将乐县土壤侵蚀及保持量现状进行定量分析,为该地区制定森林经营方案及水土保持工作提供依据。【方法】以福建省将乐县为研究区,首先建立降雨侵蚀力因子(R)图层、土壤可蚀性因子(K)图层、坡长坡度因子(LS)图层,然后依据实际土地覆盖类型和植被覆盖度构建植被覆盖或作物管理因子(C)图层和水土保持措施因子(P)图层。基于地理信息系统(GIS)和修正的土壤通用侵蚀方程(RUSLE)估算土壤侵蚀量和保持量,定量分析坡度(0°,90°)、土地覆盖类型与土壤侵蚀强度之间的相关关系。【结果】2015年研究区的现实侵蚀量为42.64×10~4t/年,平均土壤侵蚀模数为189.07t/(km~2·年)。从6种土壤侵蚀类型来看,微度侵蚀面积占研究区总面积的88.31%,轻度侵蚀面积占10.36%,中度侵蚀面积占1.13%,这3种侵蚀类型的侵蚀量占侵蚀总量的比例分别为12.43%,60.44%和19.79%;强度、极强度、剧烈侵蚀面积及侵蚀量所占比例均较小。各侵蚀等级在研究区内的空间分布较为均匀,总体来说中部、北部地区侵蚀量较大。7个坡度带中,土壤侵蚀量所占比例较大的是[15°,25°)、[8°,15°)和[25°,35°)坡度带,其面积所占比例分别为35.63%,23.95%和17.53%,侵蚀量所占比例分别为44.68%,24.63%和20.90%。研究区年均土壤保持量为6.98×10~6 t,每km~2土壤保持量为3 099.36t/年;有林地和稀疏植被的每km~2土壤保持量均较高,分别为3 773.58和22 254.39t/年,明显高于其他土地覆盖类型。【结论】将乐县微度侵蚀面积所占比例最大,轻度侵蚀的侵蚀量所占比例最大;森林和稀疏植被对将乐县的土壤保持量贡献最大,进行皆伐作业设计时应该尽量减小皆伐面积。     

大伙房水库控制流域土壤侵蚀评价及其影响因素分析

以大伙房水库控制流域为研究区域,采用修正的通用土壤流失方程(RUSLE)为评价模型,以地理信息系统软件Arcview 3.3为分析平台,通过数字高程模型、土地利用类型和土壤类型等空间数据与属性数据,获取基于栅格数据的小流域土壤侵蚀量和侵蚀强度,对大伙房水库控制流域的土壤流失量进行了定量化分析;采用土壤侵蚀综合指数评价了研究区土地利用、坡度及土壤类型对区域土壤流失的影响程度.结果表明:大伙房水库控制流域大部分地区土壤侵蚀模数小于50t·km-2·a-1,总体上水土保持良好;不同用地类型上,旱地的土壤侵蚀最为严重,水田次之;不同坡度等级中,0°～3°的土壤侵蚀强度最强,25°以上的土壤侵蚀强度最弱;各种土壤类型中,水稻土的侵蚀强度最重,暗棕壤最轻.     

丹江口市土壤侵蚀敏感性时空变化特征

土壤侵蚀是丹江口库区主要的生态问题之一,明确丹江口市土壤侵蚀敏感性的时空变化特征有助于深入认识丹江口库区的土壤侵蚀机理,也可为保护库区水环境提供依据。基于修正的通用土壤流失方程（RUSLE）,结合丹江口市多山、地形破碎的地形特征,选择降雨侵蚀力、土壤可蚀性、地形起伏度、植被覆盖度、沟壑密度5个因子构建土壤侵蚀敏感性评价体系,借助ArcGIS 10.2平台,综合评价2012—2017年丹江口市土壤侵蚀敏感性,并分析研究区在不同下垫面要素下土壤侵蚀敏感性的空间分布特征。结果表明：丹江口市土壤侵蚀敏感性整体呈现南北高、中间低的态势,主要表现为轻度敏感和中度敏感,高度及以上敏感区仅占研究区总面积的13.53%;5年间丹江口市中度敏感、轻度敏感、不敏感区面积呈增加趋势,高度敏感和极敏感区面积呈下降趋势;疏林地和未利用地是研究区高敏感性土地利用类型;研究区土壤侵蚀敏感性随坡度增大呈先升高后降低趋势。研究成果可为丹江口市土壤侵蚀机理研究和水土保持及生态环境建设提供参考。     

基于RUSLE的福建省长汀县河田盆地区土壤侵蚀定量研究

以RS、GIS和RUSLE模型为主要技术,选取典型的土壤侵蚀区福建省长汀县河田盆地区为研究区,通过对模型因子的合理选择,估算了该地区1988年、1998年和2010年的土壤侵蚀量,实现土壤侵蚀状况的定量评价和动态监测.结果表明:在1988年至2010年期间,研究区土壤侵蚀状况得到明显改善,平均土壤侵蚀模数由4259.11 t·km-2·a-1下降为1280.09 t·km-2·a-1,年侵蚀量由252.42万t下降至75.87万t;中度及其以上侵蚀面积由176 km2减少至62.69 km2,微度侵蚀面积由225.85 km2增加至358.9 km2.研究结果说明近22年来针对长汀河田盆地区土壤侵蚀的治理所采取的措施是卓有成效的.长汀河田盆地区水土流失进一步重点治理的区域应集中在盆地中心及其西北部等地区的高程低于400 m、植被覆盖度为20％-50％的地区.     

近30年三北防护林工程区中阳县土壤侵蚀变化分析

基于遥感和GIS,应用修正的通用土壤流失方程(RUSLE)对比分析中阳县实施三北防护林工程后1978年、1992年和2006年的土壤侵蚀量变化,掌握三北防护林工程建设对水土流失治理的影响,为进一步制定相应的治理措施提供科学依据。结果表明,中阳县土壤侵蚀面积减少,比工程建设初期减少了305.56km2,土壤侵蚀强度降低,从建设初期的极强烈侵蚀成为中度侵蚀。从1978-1992年,中阳县发生轻度以上土壤侵蚀面积减少了145.52km2,平均土壤侵蚀模数降低了1 619.04t.km-2.a-1,尽管土壤侵蚀强度仍然为极强烈,但是整体来说土壤侵蚀治理初步呈现好转。从1992-2006年,中阳县发生轻度以上土壤侵蚀面积减少了160.01km2,平均土壤侵蚀模数降低了5 962.57t.km-2.a-1,土壤侵蚀强度从极强烈降低到中度,土壤侵蚀面积中有588.60km2侵蚀强度降低,占侵蚀面积的75.21%,土壤侵蚀呈现逆转趋势。土壤侵蚀强度降低的土地,主要是由于三北防护林工程实施以来,荒山造林、退耕还林和加强林地管护,以及农田基本建设工程改造坡耕地成为梯田。     

基于GIS的喀斯特地区土壤侵蚀度分析——以贵阳市花溪水库流域花溪区范围为例

为深入研究中国西南喀斯特山区土壤侵蚀空间分布特征,该文在GIS技术支撑下,以贵阳市花溪水库流域花溪区范围为研究区,将石漠化因子引入修正的通用土壤流失方程（RUSLE）,进行土壤侵蚀量的计算和侵蚀等级划分,并对研究区土壤侵蚀防治措施进行了探讨。结果表明：花溪水库流域花溪区范围属于中度侵蚀,由于人类活动的干扰,侵蚀强度呈不均匀分布,人类活动频繁地方侵蚀比较严重。其中,以旱地（坡耕地）土壤侵蚀模数最大,灌草地、其他林地、疏林地、有林地次之,水田最小。     

甘肃省定西市安定区土壤侵蚀潜在危险度评价及侵蚀背景空间分析

为探讨黄土高原地区土壤侵蚀危险度,本文以甘肃省定西市安定区为研究对象。借助GIS的空间分析功能,运用通用土壤侵蚀方程(USLE),计算出土壤侵蚀量、编制出土层厚度图和土壤容重图,预测出该地区土壤的抗蚀年限。按水利部颁布的标准,将安定区土壤侵蚀潜在危险度分为无险型、轻险型、危险型、极险型、毁坏型5个级别。通过分析不同土地利用类型、不同坡度、不同坡向、不同侵蚀强度背景条件下的土壤侵蚀潜在危险度状况,探讨其空间分布特点,为水土保持规划治理提供科学依据。     

鄂东北土壤侵蚀时空演变及其影响因子定量评价

为定量揭示鄂东北土壤侵蚀时空演变特征及其影响因子的贡献,基于RUSLE模型和2000—2020年遥感影像数据探究土壤侵蚀强度的时空变化,并结合地理探测器模型识别土壤侵蚀主导因子及其交互作用效应。结果表明：2000—2020年鄂东北土壤侵蚀模数呈波动减小趋势,2020年的土壤侵蚀模数较2000年下降62.82%;侵蚀强度以微度和轻度侵蚀为主,二者面积之和占总侵蚀面积的82%以上;微度侵蚀面积占比上升,轻度、中度、强烈、极强烈和剧烈侵蚀面积占比呈波动下降趋势;中部和东北部土壤侵蚀明显改善,东北部土壤侵蚀模数仍较高;耕地是土壤侵蚀的主要地类,其土壤流失量占总流失量的74.82%~82.42%;15°~35°坡度区间分布着69.33%的极强烈侵蚀土壤和85.55%的剧烈侵蚀土壤;土壤侵蚀影响因子解释力（q值）表现为植被覆盖度>坡度>海拔>土地利用类型>降雨,植被覆盖度是影响鄂东北土壤侵蚀变化的主要因子,植被覆盖度和坡度之间的交互作用对土壤侵蚀强度的解释力最大（32.28%）;植被覆盖度小于0.3和坡度大于35°的区域发生土壤侵蚀的风险最高。近20年间鄂东北土壤侵蚀明显改善,这主要得益于封山育林、退耕还林等水土保持措施的实施以及多因子协同治理。     

紫色土坡耕地生产潜力及水土流失治理

坡耕地生产潜力保持是生态环境建设的最终目标,也是保持生态环境治理成效的关健环节。通过对涪陵区紫色土坡耕地生产潜力的估算和影响因子的综合分析,表明其主要限制因子是土壤水分,提出了防止水土流失的植物篱坡地农业体系和微型坡面水系工程。     

Application of geographic information systems in watershed management planning in St. Lucia

The use of geographic information systems (GIS) to develop conservation-oriented watershed management strategies on St. Lucia is presented. A soil loss model was executed within a GIS environment to evaluate agricultural management strategies in terms of soil loss on two agricultural watersheds. The GIS provided a fast and efficient means of generating the input data required for the model and allowed for easy assessment of the relative erosion hazard over the watersheds under the different land management options. The model predicted substantial declines in soil loss under conservation-oriented land management compared to current land management for both watersheds. The results of this study indicate that soil loss potential on the Soufriere watershed is approximately four times higher than on the Marquis watershed. This study represents the first attempt in the application of GIS technology to watershed conservation planning for St. Lucia. The procedures developed will contribute to the evolution of a decision support system to guide agricultural and forestry land planning in St. Lucia.     

泥河沟土壤侵蚀动态航空遥感制图的研究

利用两期不同年代航空遥感信息源,编制两期土壤侵蚀类型现状图,经过叠合比较,建立动态分类系统,勾绘编制的动态图,能够准确、直观地反映出两个年代,特定区域土壤侵蚀类型空间分布的变化规律、趋势和数量特征,为评价土壤侵蚀,水土保持规划和综合治理决策提供科学依据。结果表明,这种方法合理可行,速度快,精度高。     

基于RUSLE的沂沭泗河流域水土流失强度研究

基于RUSLE对沂沭泗河流域的土壤侵蚀进行定量研究,确定土壤侵蚀风险区域。研究结果表明:该流域土壤59.297%为微弱侵蚀,15.65%为中度侵蚀,主要分布于沂沭泗河流域土壤侵蚀的重点风险区域和重点治理区沂蒙山区;人类合理的活动在减少土壤侵蚀中发挥重要的作用。研究结果为该区域控制水土流失提供了基础数据。     

陕北榆林市退耕还林前后土壤侵蚀及生态服务价值变化

利用RUSLE模型计算分析了陕北榆林市退耕还林前后土壤侵蚀状况与生态服务价值动态变化。结果表明:1）退耕还林前（2000年）榆林市平均土壤侵蚀模数和年侵蚀总量分别为3 002.75 t·km^-2·a^-1和1.41×10⁸t,退耕还林后（2010年）虽然林草地面积增加,土壤侵蚀强度等级向轻度和微度转变,水土流失状况显著改善,但由于2010年降雨侵蚀力比2000年增长了157.66%,人类经济社会活动对土壤侵蚀状况的影响依然存在,导致退耕还林后平均土壤侵蚀模数和年侵蚀总量分别增加了127.24%和128.37%。2）生态服务价值总量（13.23×10⁹元）较之前（56.31×10⁹元）增长了326%,其中,保持土壤和废物处理的价值增长幅度较大;生态服务功能得到显著提高,且林草地的贡献占比>50%。3）土壤侵蚀强度的低值区并非生态服务价值的高值区,不同坡度的生态服务价值组成并未发生显著变化,合理的土地利用是改善生态环境的关键。4）退耕还林后,榆林市整体呈现出土壤侵蚀强度降低、生态服务价值升高的趋势,表明退耕还林政策的实施取得了明显的水土保持生态效益。研究结果可为陕北榆林市及类似区域生态保护修复提供参考。     

基于GIS和RUSLE模型的土壤侵蚀定量评价——以咸宁市咸安区为例

[目的]对土壤侵蚀的强度做合理的评价和预测,有利于实现区域社会及生态环境的可持续发展.[方法]以成安区为例,运用RUSLE模型,通过土壤侵蚀力因子、降水因子、坡度因子、坡长因子、植被覆盖因子、水保持因子等6个因子算法,利用GIS构建土壤侵蚀模型,综合评定出成宁市成安区土壤侵蚀强度等级.[结果]成安区总体以微度侵蚀为主;强度侵蚀及其以上侵蚀程度土地共计16.833 1 km2,占总面积的1.12％,其中剧烈侵蚀仅为3.326 3 km2,分布于莲台山、白云岩矿以及孙家山一带.[结论]在成安区寻求发展过程中,应注重水土保持.