基于GIS和USLE的龙墩水库小流域土壤侵蚀评估研究

本研究以南京市高淳区龙墩水库流域为研究对象,利用通用土壤流失方程(USLE)模型与地理信息系统(GIS)技术结合的方法对流域土壤侵蚀进行模拟预测。结果表明:整个流域年均土壤侵蚀模数为4 343.46 t/km~2,属中度侵蚀。整个流域微度和轻度侵蚀所占面积比例相对较大,两者所占面积比例之和超过了63%,极强度和剧烈侵蚀虽然所占面积较小,但却产生了超过了70%的侵蚀量。不同土地利用类型中土壤侵蚀强度差异较大,年均侵蚀模数旱田草地水田林地,侵蚀量旱田水田草地林地。通过GIS将整个流域划分为13个子流域,子流域4、5、10由于区域内大部分是旱田,土壤侵蚀模数较大,为流域内土壤侵蚀的关键源区,子流域10侵蚀模数和侵蚀量都比较大,应该重点关注;而子流域1、9和12由于侵蚀总量较大,也应该保持一定的关注。所有子流域土壤侵蚀量都主要来自高强度侵蚀等级,其中以剧烈侵蚀为主。因此,控制土壤侵蚀应该优先考虑高强度侵蚀等级区域。     

云南金沙江流域重力侵蚀量分析

重力侵蚀量是区域土壤侵蚀总量的重要组成部分,是土壤侵蚀量调查研究中不可忽视的重要内容之一。以云南金沙江流域为例,探讨了区域重力侵蚀量(包括侵蚀的岩土体物质总量和其中的土壤侵蚀量)的测算方法;根据该流域已有的滑坡(崩塌)、泥石流调查研究资料并结合典型调查,在确定各县重力侵蚀量测算参数的基础上,分别计算出各县及全流域的年均重力侵蚀物质总量和土壤侵蚀量,并分析了该流域重力侵蚀量的主要特点。     

秸秆割除阈值对地域特定因子的响应及其对环境的影响

用土壤易受侵蚀程度、土壤质地(粘质、壤质、砂质)、4种土壤水文组(A、B、C、D)、管理措施(基本管理、加强管理)等因子对密西西比河上游流域的秸秆生产潜力进行了研究,并用"国家耕地保护效果评估项目评估数据库"的标准进行了评价。随着秸秆割除率的增加,土壤侵蚀和SOC损失增加,而粮食和秸秆产量、N和P损失降低。从基本管理处理看,易受侵蚀土地的秸秆产量略低于不易受侵蚀的土地,壤质土产量高于粘质土,砂质土最低,而土壤水文组DBCA;对加强管理而言,可以减少土壤侵蚀和营养损失69%和57%。秸秆割除率对土壤质地反映最明显,其次是土壤水文组、再次是土壤易受侵蚀程度。     

澜沧江中下游流域土壤侵蚀时空演变特征

为了探究土壤侵蚀演变机制,以澜沧江中下游流域为研究区域,利用改进的土壤流失方程(RUSLE)模型,开展流域内土壤侵蚀时空演变特征研究,引入随机森林算法探讨了流域内土壤侵蚀因子的相对重要程度。结果表明:澜沧江中下游流域2005—2015年土壤侵蚀量为0～1.89万t/(km²·a),平均土壤侵蚀模数为0.252万t/(km²·a),中下游子流域平均土壤侵蚀模数处于较低风险以上和中风险侵蚀以下级别。自2005年以后,澜沧江中下游流域土壤侵蚀空间分布特征呈现中度侵蚀风险区域扩张,高度和低度侵蚀风险收缩的趋势。随机森林算法结果发现植被覆盖管理因子和地形因子是影响澜沧江中下游流域土壤侵蚀的主要因素,土壤可蚀性因子、降雨侵蚀因子和水土保持措施因子的相对重要程度偏低,均未超过20%。可见,土壤侵蚀的时空异质性主要是由于植被覆盖和地形影响改变了局部气候而导致的。     

基于随机森林算法的土壤侵蚀影响因子研究——以赣江上游流域为例

[目的]分析影响赣江上游流域土壤侵蚀的主要因素,为该区水土流失治理与科学管理提供科学依据。[方法]基于2015年Landsat 8遥感影像、MODIS NDVI数据、数字高程模型(DEM)、土壤类型和降雨数据,采用RUSLE模型和随机森林算法对赣江上游流域土壤侵蚀及其影响因子进行定量化分析。[结果] 2015年赣江上游流域土壤侵蚀强度由东南向西北逐渐加剧,总体上处于轻度侵蚀水平,土壤侵蚀总量为3.45×10~7 t/a,平均土壤侵蚀模数为1 046.38 t/(km~2·a),比南方红壤丘陵区土壤允许流失量[500 t/(km~2·a)]高出2倍之多;子流域9,11,15平均土壤侵蚀模数分别为1 672.66,1 715.83和1 565.36 t/(km~2·a),处于中度侵蚀级别,为研究区重点防治区域;其余子流域均为轻度侵蚀级别。[结论]各子流域的土壤侵蚀受植被覆盖与管理因子(C)和坡长坡度因子(LS)影响较大,两者重要程度分别在30%和20%以上,土壤可蚀性因子(K)和降雨侵蚀力因子(R)的重要程度偏低,均未超过10%。其中子流域9,11,21主要受LS因子影响,其余子流域均受C因子主控。     

城市河道生态护坡综合评价指标体系研究

以贵州省猫跳河流域为案例区,运用RUSLE模型对流域1973,1990,2007年土壤侵蚀空间格局进行了模拟。分析了该流域土壤侵蚀动态变化规律,为流域土壤侵蚀的有效防治提供了科学依据。结果表明,(1)流域下游以及上游西部溶蚀丘陵谷地土壤侵蚀较严重,土壤侵蚀量主要来源于强烈、极强烈及剧烈侵蚀区域,旱地和灌草地是流域发生土壤侵蚀的主要用地类型。(2)近30a来,流域土壤侵蚀经历了趋向严重—减轻的变化过程。1973—1990年低强度土壤侵蚀面积在减少,而高强度侵蚀面积在增加。1990—2007年,除了微度侵蚀面积大幅度增加外,其余侵蚀等级面积均在大幅度减少。6°～25°坡度带是发生土壤侵蚀的主要区域,也是水土流失防治及治理的重点区域。     

基于USLE模型的滇池流域土壤侵蚀时空演变分析

掌握滇池流域土壤侵蚀的空间分布规律和演变趋势对优化水土保持措施、开展滇池水污染治理和保障流域可持续发展具有重要意义。该文以降雨量、土壤、DEM和遥感影像为数据源,运用RS、GIS技术,结合土壤侵蚀模型计算滇池流域1999—2014年每隔3 a的土壤侵蚀量,分析流域土壤侵蚀强度的时空演变特征。结果表明,无明显侵蚀区域面积在15 a间呈上升趋势,占比从1999年的70%上升为2014年的82%,说明流域土壤侵蚀状况逐渐好转;1999—2014年期间滇池流域土壤侵蚀面积呈逐年下降趋势,1999年侵蚀面积最大,为776 km2,到2014年下降到为468 km2;土壤侵蚀强度等级转移矩阵显示15 a间近75%区域侵蚀强度保持不变,其中以微度侵蚀为主,有18.23%的区域侵蚀强度降低,8.36%的区域强度上升;空间变化上,侵蚀强度降低的区域主要集中于环滇池的入湖河流一带,侵蚀强度上升区域主要为流域东、南、北端海拔较高的山区。该研究有助于分析滇池流域土壤侵蚀在空间上的演变过程,为提出精准的侵蚀防治措施提供决策依据,为流域生态环境保护提供参考。     

基于GIS和RUSLE的拉萨河流域土壤侵蚀研究

通过识别土壤侵蚀关键区域,为开展拉萨河流域生态治理与水土保持提供依据。研究将修正通用土壤侵蚀方程(RUSLE)与空间信息技术(GIS和RS)相结合,以2010年TM遥感影像为数据源,得到拉萨河流域土地利用图,结合流域数字高程模型、土壤类型分布、归一化植被指数和多年降雨数据,计算得到RUSLE模型中各因子值的空间分布数据,利用地理信息系统软件ArcGIS栅格计算功能得到研究区土壤侵蚀强度空间分布情况。对拉萨河流域土壤侵蚀特征进行分析,结果表明,流域年土壤侵蚀量为10 006.2万t/a,平均土壤侵蚀模数为3 076.6t/(km2·a),中度侵蚀面积比例达59.0%,强烈以上侵蚀面积很小,但侵蚀量占比为14.3%,呈大部分区域中度侵蚀、局部区域强烈和轻度侵蚀的特征,中度以上侵蚀分别有24.2%,20.5%和16.8%分布在墨竹工卡县、林周县和嘉黎县。研究区土壤侵蚀强度与地形、土地利用和植被覆盖表现出很大的相关性,坡度每增加1个等级,土壤侵蚀模数平均增加861.6t/(km2·a),土壤侵蚀面积最大的为坡度15°~25°,其次为25°~35°;裸地、稀疏植被、旱地和草地的土壤侵蚀模数分别为7 949,5 621,2 816,2 505t/(km2·a),中度以上侵蚀面积比例超过50%,其中稀疏植被和裸地均大于70%;植被覆盖度低于10%和10%~30%时,中度以上侵蚀面积比例分别为76.8%和90.5%,植被覆盖度高于60%时,中度以上侵蚀面积比例降低到28.3%。流域水土保持本底较好,但土壤侵蚀现状仍不容忽视,应对15°~25°坡度地区重点防治,同时防范陡坡地发生高强度侵蚀;对土壤侵蚀模数高的用地类型采取封育措施,促进自然修复,坡耕地采取增加地表覆盖、保护性耕作和间作套种等措施以提高水土保持功能;防止植被退化,结合综合运用林草措施和农业耕作措施提高植被覆盖度,达到防治土壤侵蚀目的。     

退耕还林还草工程实施对洛河流域土壤侵蚀的影响

退耕还林还草工程是中国实施的重要生态环境建设与保护工程,对区域植被覆盖及土壤侵蚀产生重要影响。以洛河流域（陕北黄土高原部分）为研究对象,利用流域通用土壤侵蚀方程（RUSLE）,结合流域降雨、土壤类型、DEM、植被覆盖等数据,定量分析了2000—2010年退耕还林还草工程实施对流域土壤侵蚀的影响。结果表明:（1）洛河流域2000—2010年耕地面积减少,林地、草地面积增加,土地利用变化主要发生在2000—2005年;（2）洛河流域2000—2010年土地利用变化导致植被NDVI平均值增大,耕地变化区域植被NDVI值增加幅度高于耕地未变化区域,表明耕地变化区域植被NDVI增加对耕地区域总体植被NDVI值增加贡献较大;（3）降雨侵蚀力和退耕还林还草工程实施对土壤侵蚀具有明显的影响。受降雨侵蚀力增大影响,2000—2010年洛河流域土壤侵蚀呈增加趋势;不考虑降雨侵蚀力变化情况下,洛河流域土壤侵蚀呈减少趋势,反映出退耕还林还草工程实施对土壤侵蚀的减缓作用。     

丹江鹦鹉沟小流域土壤侵蚀和养分损失定量分析

小流域土壤侵蚀量和养分损失量的定量研究可为南水北调水源区的生态保护、水土保持和生态补偿提供重要的依据.该文在地理信息技术(geographic information system,GIS)的支持下,应用修正通用土壤流失方程(revised universal soil loss equation,RUSLE)估算了丹江鹦鹉沟流域的土壤侵蚀量和养分损失量,并进行了土壤侵蚀强度分级.结果表明,流域的年均土壤侵蚀模数为3140 t/km2,侵蚀强度为中度.其中强度侵蚀以上的土地面积占流域总面积的24.1%,侵蚀量为4573.0 t,却占年侵蚀总量的84.8%,其主要是坡度较大的坡耕地,是流域需要重点治理的区域.不同土地利用类型的土壤侵蚀量差异较大,林地、草地和农地的年均土壤侵蚀模数分别为509.7、1511.8和4606.5 t/km2.林草地年侵蚀量较小,农地土壤侵蚀量占流域总侵蚀量的95.3%.坡度每增加5°,不同土地利用的土壤侵蚀模数增加量比坡长每增加5 m的增加量要大1~2倍.研究区表土流失造成的全氮、全磷和有机质损失量分别为3.81、3.52和101.45 t,其中农地的养分损失量最为严重.流域泥沙中全氮、全磷和有机质的年均流失模数分别为1.01、0.75和38.43 t/(km2×a).该研究可为水源区水土流失和非点源污染治理以及清洁小流域建设提供科学依据.     

基于RUSLE模型的雅鲁藏布江流域土壤侵蚀评价

[目的]研究雅鲁藏布江流域土壤侵蚀时空变化特征,并分析气候和植被覆盖变化对土壤侵蚀的影响,以期为高寒区土壤侵蚀防治、生态系统保护和水土资源开发利用提供理论支撑。[方法]以雅鲁藏布江流域为研究区,采用RUSLE模型定量评估了1980—2017年流域土壤侵蚀的时空变化特征。[结果]1980—2017年,雅江流域土壤侵蚀强度整体呈现先减小后增加的趋势,1980—1999年年均土壤侵蚀模数波动下降,2000—2017年年均土壤侵蚀模数则呈现不显著上升趋势;流域中上游地区土壤侵蚀变化较为显著,下游地区侵蚀强度先增加后减小。年均土壤侵蚀模数与降雨侵蚀力呈显著正相关关系,Pearson相关系数为0.92,而与NDVI关系不显著。不同土地利用类型中,土壤侵蚀最强烈的是未利用地,其次是稀疏草地,由于其面积占比最高,对流域总侵蚀量的贡献比超过54%。[结论]降雨是影响雅江流域土壤侵蚀强度变化的主要因素,未来土壤侵蚀防治的重点区域应为流域东部下游降雨量较大的地区,重点防范极端降雨造成的水土流失。     

峨庄流域土壤侵蚀时空变化特征

以淄川水土保持生态修复区峨庄流域为研究区域,综合运用"3S"技术和水土保持相关理论与方法,对1990年和2005年峨庄流域土壤侵蚀格局与动态进行了系统研究.结果表明:15年来峨庄流域的土壤侵蚀综合防治效益日趋显著;流域土壤侵蚀类型为水力侵蚀,土壤侵蚀强度以轻度侵蚀为主,局部区域存在中度和强度侵蚀;土地利用、植被盖度、坡度等环境因子对流域土壤侵蚀影响密切.研究成果可为优化水土保持措施提供决策依据和技术支撑.     

蒲河流域退耕前后降水和植被对土壤侵蚀变化的影响

为了定量评价退耕还林还草前后蒲河流域土壤侵蚀变化特征及降水和植被对土壤侵蚀的影响,运用修正后的通用土壤流失方程(RUSLE模型)探讨1990—2019年流域土壤侵蚀变化,结合LMDI模型评估了1990—2000年、2000—2010年、2010—2019年3个时间段植被和降水对流域土壤侵蚀变化的影响。结果表明：30年来,流域侵蚀强度以微度和轻度侵蚀为主,而中度及以上等级的土壤侵蚀面积有逐渐减小的趋势;流域侵蚀情况总体持续向好,植被覆盖度与降雨侵蚀力相互作用驱动了研究区土壤侵蚀的动态发展;2000年以前,降水是影响土壤侵蚀变化的主导因素,随着退耕还林还草工程的实施,植被作用逐渐凸显。蒲河流域的退耕还林还草成效显著,是流域侵蚀防治的有效措施,应在侵蚀较强的流域中上游地区继续加强植被恢复措施。     

基于RUSLE模型的湟水流域土壤侵蚀时空变化

研究黄河上游土壤侵蚀的时空变化对于维持黄河上游生态系统服务功能、保护黄河上游水塔具有重要意义。以黄河上游典型区域湟水流域为研究区,采用RUSLE模型定量评估了该流域2000—2015年土壤侵蚀的时空变化特征,并分析了有无梯田措施下土壤侵蚀的空间变化,从而量化了梯田建设对防治坡面土壤侵蚀的影响。结果表明:2000—2015年,湟水流域的土壤侵蚀强度整体呈现减小趋势,侵蚀模数由1 183 t/(km~2·a)降低至940 t/(km~2·a),减少幅度为20.54%。不同土地利用类型以及不同坡度下的土壤侵蚀强度均有所降低,其中耕地上的减幅最大为20.58%。15°～20°坡度区间的侵蚀模数减幅最显著,为23.11%。通过有无梯田措施情景模拟发现,湟水流域2015年土壤侵蚀模数由940 t/(km~2·a)降低至有梯田的837 t/(km~2·a),减少11.00%。研究结果可为流域的水土流失防治和生态环境保护提供科学依据。     

基于SWAT模型的三峡库区大宁河流域产流产沙模拟及土壤侵蚀研究

为研究三峡库区大宁河流域土壤侵蚀的状况和特点,应用SWAT模型对大宁河流域进行了产流产沙模拟,并基于SWATCUP工具中的SUFI-2方法对模型进行了参数敏感性分析、校正、验证和不确定性分析(2008—2010年为校正期,2011—2013年为验证期),进而分析了流域内土壤侵蚀状况和不同土地利用、土壤类型和坡度对土壤侵蚀的影响,并提出了土壤流失超标区域防治措施。结果表明:(1)校正后的SWAT模型在大宁河流域产流模拟中,校正期和验证期的p-factor值分别为0.89和0.75,r-factor值分别为0.75和0.69,R~2分别为0.92和0.91,NS分别为0.87和0.91;在产沙模拟中,校正期和验证期的p-factor值分别为0.90和0.95,r-factor值分别为1.04和1.05,R~2分别为0.77和0.75,NS分别为0.74和0.72。构建的SWAT模型适合大宁河流域产流产沙模拟和土壤侵蚀状况研究,且不确定性满足要求。(2)整个大宁河流域2008—2013年的平均侵蚀模数为468.88t/(km~2·a),总体土壤侵蚀强度属于微度,但在局部子流域(1,2,3,4,22)的土壤侵蚀强度属于轻度,超过了流域土壤流失容许量500t/(km~2·a),其面积占整个流域的37.44%。(3)导致轻度土壤侵蚀区域土壤流失超标的因子包括土地利用类型中的耕地和草地、土壤类型中的深色淋溶土和饱和黏磐土以及坡度25°的耕地和草地,其中饱和黏磐土所占面积过多可能是导致轻度侵蚀区域土壤流失超标的最主要原因。建议在轻度土壤侵蚀区域,对饱和黏磐土、坡度25°的耕地和草地进行一定比例的退耕还林和退草还林。     

基于GIS/RS和USLE鄱阳湖流域土壤侵蚀变化

将空间信息技术（RS和GIS）和通用土壤流失方程（USLE）相结合对鄱阳湖流域土壤侵蚀量进行计算。分别利用1990年和2000年TM/ETM+影像分类得到两期土地利用/覆盖类型图,结合鄱阳湖流域数字高程模型（DEM）、土壤类型分布图和流域降雨资料分别获取USLE模型中各因子值的空间分布,最后计算流域2个年份的土壤侵蚀空间分布图。研究表明：鄱阳湖流域土壤侵蚀区域主要分布在赣江上游,信江上游,抚河上中游和修水上游地区;鄱阳湖流域1990年和2000年大范围土地经受着Ⅰ级微度与Ⅱ级轻度侵蚀,其侵蚀面积之和分别占流域面积的97.38%和97.30%;而流域产沙主要来源于Ⅱ级轻度侵蚀和Ⅲ级中度侵蚀,所占土壤侵蚀总量分别为58.16%和51.20%,其中中度以上等级的侵蚀对产沙量的贡献是不可忽视的;从1990年到2000年土壤侵蚀等级变化呈现了由中等级侵蚀（Ⅱ级轻度侵蚀和Ⅲ级中度侵蚀）向低等级（Ⅰ级微度侵蚀）和高等级侵蚀（Ⅴ级极强度和Ⅵ级剧烈侵蚀）的2个极端演化的趋势。鄱阳湖流域土壤侵蚀量从1990年到2000年增长幅度达6.3%;土壤平均侵蚀模数都约为1 100 t/(km2·a),属于Ⅱ级轻度侵蚀。分析2个年份的土地利用/覆盖变化,发现鄱阳湖流域湿地和农田面积减少,建筑用地增加均是造成土壤侵蚀量增加的因素,而降雨侵蚀力因子空间格局也对土壤侵蚀空间分布具有重要影响,最后提出了鄱阳湖流域水土保持规划措施。     

基于CSLE模型的天山北坡西白杨沟流域土壤侵蚀定量评价

[目的]定量评价天山北坡西白杨沟流域水土流失土壤侵蚀状况,分析其分布特征,为区域水土保持以及生态环境建设提供科学依据。[方法]以新疆维吾尔自治区乌鲁木齐县西白杨沟流域为研究区,采用样地调查与地理信息系统(GIS)、遥感(RS)技术相结合方法和CSLE模型,对西白杨沟流域进行土壤水力侵蚀评价及侵蚀强度空间分布分析。[结果]天山北坡西白杨沟流域平均土壤侵蚀模数748.91 t/(km~2·a)。地形对土壤侵蚀强度影响明显,在坡度20°～40°区域,土壤侵蚀模数最高,为1 127.22～1 229.62 t/(km~2·a)。缓坡(20°)区域,坡度对土壤侵蚀模数呈正效应,而在陡坡(40°～70°)区域,坡度对土壤侵蚀模数呈负效应。土壤侵蚀主要发生在南坡、东南坡和东坡;不同土地利用方式对土壤水力侵蚀程度影响不同,表现为:呈灌木林地[1 709.80 t/(km~2·a)]有林地[1 389.40 t/(km~2·a)]天然牧草地[605.20 t/(km~2·a)]人工牧草地[334.71 t/(km~2·a)]水浇地[113.69 t/(km~2·a)]的趋势。[结论]土壤侵蚀强度总体以微度和轻度为主,强烈侵蚀、极强烈侵蚀、剧烈侵蚀主要分布在流域的中下游和下游;天山北坡西白杨沟流域侵蚀强度的空间分布与地形、土地利用、土壤性质联系紧密。     

基于3S和USLE的沱江流域中游土壤侵蚀定量评价

以川中丘陵区沱江流域中游为研究区域,在3S的技术支持下,以美国通用土壤流失方程(USLE模型)为评价模型,利用ArcGIS 9.2的栅格数据空间分析功能,对该区域土壤侵蚀强度进行了预测和估算。结果表明:流域的年均土壤侵蚀模数为1 543t/(km2.a),侵蚀强度为轻度。其中土壤侵蚀中度以下占到流域面积的91.5%,强度侵蚀、极强度侵蚀和剧烈侵蚀分别为3.5%,2.8%和2.2%,极强度和剧烈侵蚀区分布于区域中西部的低山地带,流域土壤侵蚀与地形、土地利用方式相关性很大。     

黄土高原水蚀风蚀交错带土壤侵蚀坡向分异特征

定量分析评价水蚀风蚀交错带土壤侵蚀的坡向差异对于土壤侵蚀防治具有重要意义。通过对黄土高原水蚀风蚀交错带六道沟流域一个典型峁坡不同坡向及坡位土壤剖面中137Cs含量的分析研究,表明研究区内梁峁地形的坡向侵蚀差异明显,各坡向平均侵蚀速率大小依次是北坡>东坡>南坡>西坡,南北坡侵蚀差异与黄土丘陵区其它区域相反,分析认为,这与该区域水蚀、风蚀叠加的特殊侵蚀外营力有关,并根据南北坡侵蚀速率的差值估算出该区域风蚀所占比例至少大于18%;峁坡各坡向不同坡位侵蚀差异明显,坡面下部侵蚀最严重,坡面上部和中部次之,侵蚀速率顺坡沿程呈波动变化趋势,坡面水土保持措施减沙效果显著。     

魏家沟小流域农业水土资源高效利用障碍诊断

构建了农业水土资源开发利用评价指标体系,提出了量化评价方法.采用熵技术支持下的层次分析法(AHP)确定指标权重.通过指标的"障碍度"计算,确定区域水土资源高效利用影响因子的障碍排序.研究表明魏家沟小流域水土资源利用综合评价值为61.07,其农业水土资源高效利用影响因子的障碍排序依次是水土流失治理率、植被覆盖率、水分生产率、土壤侵蚀模数等.加强水土流失治理、发展节水灌溉和提高农业综合技术水平是该流域今后应优先采取的措施.