基于DEM的抚仙湖流域土壤侵蚀综合分析

利用研究区地形图制作数字高程模型（DEM）,并由DEM提取坡度、坡向图,与土地利用类型、土壤侵蚀强度和抚仙湖历年水质（透明度、TN、TP平均值）等专题信息叠置,提取水土保持专题信息,并对提取结果进行应用分析,以确定抚仙湖流域不同土地利用类型和地形因子与侵蚀类型及侵蚀过程的关系。研究结果表明:抚仙湖的水质和流域的土地利用状况相关,抚仙湖流域土壤侵蚀方式具有明显的垂直分带性,土壤侵蚀强度受到土壤类型和植被覆盖状况的影响。不同坡向的侵蚀强度有明显差异,同时坡度不同是引起土壤侵蚀类型差异的主要因素。     

三维激光扫描提取DEM的地形及流域特征研究

以三维激光扫描系统为工具,建立黄土高原丘陵沟壑区绥德县桥沟小流域高精度DEM。在ArcGIS中将高精度DEM和该流域1:1万 DEM分别生成6种栅格大小不同的DEM图像。用2种精度、6种不同水平分辨率的DEM提取研究区的地形及流域特征,进行对比分析。结果表明:与1:1万 DEM相比,高精度DEM提取出的研究区流域面积变小,平均坡度、平均高度、沟壑密度增大,河网密度、河道坡度增大,能够更加详细、准确地描述研究区的地形及流域特征,对流域水文过程分析以及水土保持研究起到积极作用。     

基于DEM的马莲河流域数字地形分析

研究基于DEM的数字地形分析可以为各个领域提供地形分析的基础理论及实现手段。DEM水平分辨率作为重要的尺度参数,是确定地形参数和应用尺度的重要指标。选取陇东黄土高原地区的马莲河流域作为研究对象,应用美国ESRI公司开发的ArcGIS地理信息系统软件,基于数字高程模型进行流域地形特征的提取与分析。研究提取流域的基本地形特征如坡度和坡向,提取流域水系,划分了小流域。通过分析比较,得出DEM水平分辨率对提取的地形特征及水文特征的影响,为马莲河流域的数字地形分析提供了理论依据。     

基于DEM的密云水库上游流域特征提取与分析

以北京市密云水库上游流域的等高线为基础数据,利用软件ArcGIS生成DEM,提取研究区的坡度、坡向和河网水系等,并进行河网分级和子流域划分,对子流域特征进行系统的统计分析。结果表明:研究区高程范围为130～1 695 m,500～1 000 m的高程区间占总面积的55.93%;有68.53%的区域坡度在25°以上,存在潜在强烈侵蚀风险;流域阴向坡与阳向坡比例接近1∶1;流域河网可分为9级,流域可划分为16个子流域。在河网密度、形状系数、河道弯曲系数、河道比降等流域特征参数分析的基础上,获得各子流域的土壤侵蚀强度和汇流调蓄能力。研究结果可为小流域规划和水文模型建立提供参考。     

黄土高原沟壑区典型小流域高精度DEM制作及其应用研究

高精度数字高程模型(DEM)是水土流失规律研究与流域地形空间分析中重要的空间数据。以黄土高原沟壑区的南小河沟流域为例,以1：1万地形图为数据源,探讨了在Arcgis和ArcView地理信息平台下,生成高精度DEM及提取流域土壤侵蚀指标的步骤和方法。结果表明,提取的地形信息能准确地反映该区域地形起伏变化与破碎状况,满足当前“数字流域”建设的需要。     

基于小流域自然形态的废弃矿区地形重塑模拟

地貌重塑是废弃矿区土地复垦与生态重建的重要基础部分和重点研究的技术问题之一。该文根据流域地貌学及其自相似原理,利用ArcGIS技术重新规划了废弃矿区的子流域及沟道、计算了矿区邻近未干扰子流域地貌形态特征数据并作为参照的标准;在此基础上结合Geofluv模型重建了北京市房山区黄院废弃采石场的小流域地貌,探讨了基于小流域自然形态的废弃矿区地貌重塑原理与技术方法,分析了重塑后的与未干扰的子流域形态特征间关系。结果表明,重塑后子流域地貌形态是相对稳定的、自然的,并与未干扰的子流域形态特征比较相似;用地貌系统信息熵值判断出重塑后地貌起伏变化小,受侵蚀强度弱,水土流失趋向于非常缓和。该文研究成果为废弃矿区地貌重塑的研究提供了一种新思路。     

顾及梯田的DEM地形特征研究

梯田地表作为一种特殊的经人工深度影响的地貌形态,目前已成为在山丘地区具有经济效益和生态效益的土地资源。但是在当前强化推进土地资源管理数字化,信息化的今天,对梯田的数字化表达以及分析还存在欠缺。本研究通过对数据的改造,构建出顾及梯田的DEM,并从原始DEM与梯田DEM的剖面结构特征、高程特征以及地形因子特征等方面进行了对比分析。结果表明:（1）基于真实田坎构建的梯田DEM,可较为准确且直观地反映梯田地形的特征。（2）与原始DEM相比,加入梯田信息后,梯田DEM高程剖面图总体呈阶梯式分布,转折部位明显,且基于梯田DEM提取的坡度、坡长、LS因子值明显减小,反映修建梯田后地形因子的变化,对进一步定量分析土壤侵蚀以及水土流失具有重大意义。     

基于DEM和GIS的修正通用土壤流失方程地形因子值的提取

 地形是影响土壤侵蚀的重要因子。以修正通用土壤流失方程中的地形因子为研究对象,以黄土高原延河流域县南沟5m分辨率的DEM为数据源,在ArcGIS软件平台下,实现对地形因子LS值的提取。对提取后的LS值和LS值分布进行检验分析,结果表明:以5m分辨率的DEM为数据源,采用适合该地区的修正后的LS值的算法,在ArcGIS支持下,可以获得较准确的LS值。研究结果可以为区域土壤侵蚀的地形因子研究提供数据支持,为更大区域尺度转换提供数据匹配基础,同时,为土壤侵蚀在区域尺度上进行预测评价提供方法引导和技术支持。     

基于DEM的流域降雨径流模拟研究--以三峡库区晏家河小流域为例

DEM是目前用于流域地形分析的主要数据,在流域地形分析及水系构建等方面形成了比较成熟的算法。基于DEM的水文模拟技术的应用给传统的水文模拟方法带来了根本性的变化。以三峡库区晏家河小流域为例,应用最新引进的WMS专业水文处理软件,结合Arc/Info,ArcView地理信息系统工具,在1∶1万DEM基础上生成河网水系,确定流域边界并进行子流域的划分。在生成数字流域的基础上,采用WMS嵌入的HEC-1模型进行降雨径流模拟研究。     

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。     

基于动态产流机制的分布式土壤侵蚀模型研究

区域尺度的土壤侵蚀模型研究的流域面积较大,研究区往往涉及到多种气候类型。现有的区域尺度的土壤侵蚀模型多采用单一的产流类型,并不能真实准确地反映区域尺度的产流过程。因此,以DEM栅格单元为基本模拟单元,以日为时间模拟单元,构建了基于动态产流机制的区域尺度分布式土壤侵蚀模型。该模型采用动态产流方案,即根据降雨特征和下垫面特征之间的动态对比关系动态选取产流方式,并详细描述了降水、渗透、植被截留、填洼、降雪融水、蒸散发等过程,从而更加准确地描述了区域尺度的产流过程。采用RUSLE模型计算泥沙剥蚀量,并采用月均植被覆盖度计算C因子,使得长时间序列模拟中,C因子是动态变化的,从而使得模型能够更加真实地反映土壤侵蚀的状况。最后,以临沂流域为研究区,对模型进行了验证和应用。模拟结果表明,该模型在临沂流域适用。研究结果说明临沂流域的泥沙主要来源于上游和中游,海拔高度是土壤侵蚀的重要影响因子,临沂流域的土壤侵蚀主要分布在200～500m的海拔高度带上。     

基于变点分析法提取废弃采石场地形起伏度的方法

地形起伏度是废弃采石场水土保持治理和生态重建的重要地形指标之一。以0.5m,0.7m,1m,1.5m等12种不同水平分辨率DEM为数据源,采用GIS的窗口递增分析法和均值变点分析法对12种不同分辨率DEM的地形起伏度的最佳分析窗口进行了分析。结果表明:12种不同分辨率的最佳分析窗口都是为9×9网格,相应地提取地形起伏度的最佳统计面积与其相应的水平分辨率关系比较密切,呈幂函数的关系。以0.5m水平分辨率的DEM数据提取地形起伏度的最佳分析窗口面积为20.25m~2,并计算出大于5m地形起伏度的区域占总面积的13.12%。均值变点分析法确定地形起伏度也同样适用于废弃采石场的地形分析。     

小流域土壤侵蚀及径流过程自动测量系统的实验应用

流域内降雨－径流－土壤侵蚀过程中不同时空点处流量、流速、泥沙含量的获取是土壤侵蚀机理研究中的难点,其实时、准确测量为侵蚀模拟－预报模型的建立与检验提供必要的数据支持。该文针对这一问题,将量水堰及水位传感器、薄层水流流速测量系统、γ射线泥沙含量测量仪有机组合,构成流域土壤侵蚀过程测量系统。将该系统测量仪器布设于室内小流域模型各沟道出口及沟道内典型点处,在降雨强度25 mm/h,降雨历时5 min条件下,系统测量的流域出口处流量及泥沙含量变化值与采用手工采样方法测量结果的决定系数R²分别为0.738,0.749,流速误差为8.7%,比较结果显示该系统具有较高的测量精度。在此测量精度范围内,同时测得各沟道口流量及泥沙含量动态变化过程及沟道中典型点处流速。流域内径流过程及径流含沙量的动态测量结果表明将该系统应用到土壤侵蚀动态过程的研究中是可行的。     

安塞县纸坊沟流域土壤侵蚀类型遥感制图

采用彩色红外航片,结合野外实地调查,编制了安塞县纸坊沟流域1∶1万的土壤侵蚀类型图。该图详细反映了流城内土壤侵蚀类型的定位关系。土壤侵蚀类型的面积清单,可为水土保持综合治理评价与规划提供基础数据。制图结果表明,该流域经过综合治理,土壤水蚀强度已由治理前的极强度侵蚀类型下降为中度侵蚀类型。     

三峡库区腹地流域类型与土壤侵蚀的关系

[目的]探讨三峡库区腹地流域类型与土壤侵蚀之间的关系,为保障该区防洪和生态安全提供依据。[方法]以三峡库区腹地中的开县、云阳县、奉节县、巫山县和巫溪县5个县作为研究区,基于遥感和地理信息系统技术,探讨小流域类型划分及其与土壤侵蚀之间的关系。[结果]研究区小流域类型可分为3种:(1)第一分水岭外已建坝小流域主要分布在800~1 200m,15°~35°的石灰岩分布区;(2)第一分水岭内小流域高程主要集中在300~800m高程带,15°~35°坡度段的泥页岩、泥岩及砂岩上,土壤侵蚀强度正在逐渐增加;(3)第一分水岭外未建坝小流域主要分布在800~1 200m,15°~35°坡度带的泥灰岩、泥岩上。[结论]第一分水岭外已建坝小流域其土壤侵蚀综合指数呈下降趋势,第一分水岭内小流域是需要重点关注和治理的地带,第一分水岭外未建坝小流域是进行水土流失治理的关键地带。     

黄土区工程堆积体陡坡坡面径流调控工程措施的减沙效应

定量分析减少径流和改变水沙关系在泥沙调控中的不同作用,对于深刻理解径流调控措施的水土保持效益具有重要意义。以黄土区工程堆积体陡坡坡面(36°)为例,探讨了野外模拟径流冲刷试验条件下,不同工程措施及其组合调控坡面径流的水沙效应及其作用效率。结果表明:1)不同工程措施均能较好地调控坡面径流侵蚀过程,不同情形下的产流时间控制比为2～20,径流量控制比为0.45～0.78,产沙量控制比为0.20～0.59;平均含沙量控制比为0.38～0.79;2)减流控沙作用是工程措施调控坡面侵蚀产沙的主要原因,水沙关系调沙作用则受减流控沙作用的制约;3)水平阶类措施的水沙关系调沙量与减流控沙量呈线性正相关,当减流控沙量超过一定临界值时,水沙关系才开始发挥调沙作用;水平沟类措施的水沙关系调沙量与减流控沙量呈二次函数关系,水沙关系调沙量存在极大值;4)水平沟类措施调控泥沙的作用效率高于水平阶类措施,水平沟+鱼鳞坑的组合可很好地发挥减流控沙和水沙关系调沙作用的潜力(55%),使二者在较高的水平上维持相对平衡;因此,不同工程措施与组合的实际应用应以具体的水土保持效益和防治目标为布设依据。研究可为堆积体陡坡治理的工程措施优化提供理论参考。     

用交互数字高程模型分析计算坡面土壤侵蚀量

 通常用以某试验区实验数据为基础建立的纯经验土壤流失预报方程来计算土壤流失量。这种方程的建立必须有长期、系统的土壤侵蚀观测数据。笔者提出一种基于不同时相实测数据建立交互数字高程模型研究坡面土壤沉积与搬运间的量化关系的方法,进而获得小流域坡面不同时相间的土壤侵蚀量。利用GPS数据进行宏观控制分析,全站仪坐标测量功能精确实测的大比例尺数字化地形图,通过GIS进行空间数据处理与研究成果的三维显示,较好地计算特定地理单元的土壤侵蚀量。     

生产建设项目弃渣(土)场水土流失特征与防治措施

生产建设项目弃渣场种类繁多,弃渣成分、结构复杂,各类弃渣场的侵蚀形式、机制不尽相同,不易实施适宜的水土保持措施,致使弃渣场水土流失十分严重。通过介绍弃渣场存在的各类土壤侵蚀型式、归纳土壤侵蚀类型、分析岩土侵蚀特点,指出影响弃渣场土壤侵蚀的主要因素有排弃方式、组成物质、坡面以及堆积时间等。结合保证弃渣场安全稳定、恢复土地生产力的弃渣场水土流失防治目标,分析现有水土保持措施特点,提出健全弃渣场水土流失防治措施体系的建议,为弃渣场的水土流失防治提供科学依据。     

基于栅格数据估算侵蚀量方法在蔚汾河流域的应用

在分析土壤侵蚀形成的主要影响因子基础上,提出了基于栅格数据的流域土壤侵蚀量估算的指标模型.结合山西蔚汾河流域,以降雨、地形、沟谷密度、植被盖度、成土母质为主要影响因素,对流域土壤侵蚀量进行了估算和土壤侵蚀分级,并对土壤侵蚀量的空间分布进行了划分和分析.模拟计算结果与实测数据较为符合.