通用土壤流失方程中的坡长因子研究进展

 坡长是决定土壤侵蚀的地形因素。通用土壤流失方程中的坡长因子反映坡长与侵蚀的关系,是土壤侵蚀预报模型的重要指标,在土壤侵蚀预报和水土保持规划中被广泛应用和深入研究。从坡长与侵蚀的关系、坡长因子算法以及坡长因子在地理信息系统环境中的提取3方面,系统回顾坡长因子在国内外的研究成果和发展历史。在此基础上,分析目前在我国土壤侵蚀预报模型的研究和应用过程中,坡长因子存在的5方面的问题,并针对这些问题对未来的研究提出了展望。     

GIS技术在通用土壤流失方程中的应用

通用土壤流失方程（USLE）传入我国后，国内各级研究机构加以深放研究与适用性探索。结合遥感（RS）与地理信息系统（GIS）技术，实现以USLE为构式的区域土壤流失遥感监测，已在我国多处地区进行了尝试应用与实际应用。基于泉州市1996年度水土流失遥感监测所采用的技术路线，阐述了USLE方程因子的GIS生成以及土壤流失量的GIS实现依据。     

修正的通用土壤流失方程中各因子单位的确定

[目的]明确和规范修正的通用土壤流失方程(RUSLE)中各因子的单位,使得RUSLE在中国具体应用过程中更加科学和便捷。[方法]通过对国内外RUSLE应用实践的总结和对比研究,并分析其科学合理性,找出最为普遍应用的、准确的RUSLE各因子的单位,明确不同单位类型之间的转化系数。[结果]国内RUSLE的应用,大部分是通过各地区建立的各因子统计模型转换成国际制单位系统,最后相乘得到的是以国际制单位表示的土壤侵蚀量,另一部分则是通过相应的各因子统计模型计算得到各个因子以美制单位系统表示的计算结果,最后再乘以224.2将土壤侵蚀量转换为国际制单位。国内主流侵蚀估计中使用的单位焦耳系统,单位面积有两种即km^2和hm^2。土壤流失量A常用的国际制单位为t/hm^2或t/km^2;降雨侵蚀力因子R常用的国际制单位为(MJ·mm)/(hm^2·h·a)或(MJ·mm)/(km^2·h·a);土壤可蚀性因子K的常用国际制单位为(t·hm^2·h)/(hm^2·MJ·mm)或(t·km^2·h)/(km^2·MJ·mm)。不同地区建立的计算方法通过相应的转换系数转换成国际制单位。最后,R和K因子的单位系统的一致性是RUSLE应用的关键步骤。[结论]R和K因子通过相应的单位转换系数转换为国际制单位以及两者的单位一致性是土壤侵蚀评估的重要基础。     

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GIS和RUSLE的黄土高原小流域土壤侵蚀评估

对基于上坡汇流面积的坡长因子算法进行改进,提出考虑上坡土地利用/覆盖对汇流影响的坡长因子算法,运用GIS和RUSLE评估黄土高原四面窑沟流域的土壤侵蚀强度及其与环境因素的关系。结果表明,流域多年平均侵蚀强度 4 399.79 t/(km2·a),属中度侵蚀;侵蚀强度和侵蚀量均随坡度增加而显著增加,80.59%的侵蚀量来源于占流域总面积59.06%的25°以上坡度带;不同坡向的侵蚀强度表现为正阳坡＞半阳坡＞半阴坡＞正阴坡,其中,占总面积45.07%的阳坡产生56.50%的侵蚀量;不同土地利用类型中,占总面积57.07%的草地产生96.37%的侵蚀量,成为目前流域内主要侵蚀产沙源。研究为应用修正通用土壤流失方程在黄土高原进行侵蚀评估提供技术范例,为该区侵蚀防治和水土资源利用提供有益参考。     

黑龙江省土壤流失方程的研究

通过对7年大量试验数据的统计分析,建立了黑龙江省土壤流失方程(简称方程)A=RKLSCP。并确定了方程中诸因子的求算方法和数值及黑龙江省土壤允许流失量,为方程的应用提供了必要的技术数据;还进行了方程的验证,其方程计算值与实测值准确率在90%以上,证明方程在实际应用中具有较大的可靠性。该方程的建立,为监测预报水土流失及制定水土保持规划提供了一整套的科学方法和依据。     

基于DEM通用土壤流失方程地形因子的算法设计与优化

论述了通用土壤流失方程在区域尺度应用时,基于数字高程模型计算其地形因子的算法及其流程,并在ArcGIS的GRID平台上开发实现.实践证明,采用最大坡降坡度法和累积坡长法求取坡度和坡长,进而计算通用土壤流失方程地形因子的算法合理可信.通过水系数据的叠加优化,一方面提高了程序的计算效率,同时也减少了不合理累积坡长值出现的机率.     

西南土石山区土壤流失方程坡度因子修正算法研究

坡度因子(S)是土壤流失方程(USLE)中最重要的因子之一。本研究收集、整理、分析了西南土石山区典型区域的径流小区资料,修正了西南土石山区土壤流失方程的S因子算法。新算法将坡度分为≤5°、5°~10°、10°~25°和25°四个范围,建立了分段的S因子计算公式。结果表明:增加10°~25°和25°两级,较好地解决了西南土石山区陡坡地S因子的计算问题,计算精度较USLE、RUSLE、刘宝元算法、杨子生算法有明显提高。该算法可应用于西南土石山区土壤流失预报工作,提高了土壤侵蚀评价精度。     

滇东北山区坡耕地土壤流失方程研究

滇东北山区是云南省“长江上游水土保持重点防治工程”治理计划的重点区域,该区域水土流失的主体是坡耕地。该项研究通过对３２个试验小区连续３ａ实测数据的统计分析,建立了滇东北山区坡耕地土壤流失方程Ａ＝Ｒ·Ｋ·ＬＳ·Ｃ·Ｐ;并确定了方程中诸因子的求算方法和数值,以及滇东北山区土壤允许流失量,为方程的应用提供了基本的技术数据。并进行了方程的验证,方程计算值与实测值的误差在６％以下,表明该方程在实际应用中具有     

地质灾害多元信息管理在三峡库区塌岸研究中的应用

由于地质体本身结构的复杂性以及地质灾害发生机理和过程的复杂性,使得人们对地质灾害进行真正的评价防治之前一般都会采取各种手段和方法查明地质灾害的基本情况,获得大量的信息。主要介绍了如何将地质灾害评价防治时所获得的大量多元化信息进行规划管理及应用,快速、高效、合理地进行地质灾害的预测与防治。主要包括了建立一套适合于地质灾害评价的地质灾害多元信息获取与采集技术方法标准,编码体系,空间数据库的建库标准、图层划分、建库工作流程。以地质灾害多元信息管理为理论和实施的技术基础,以ArcGIS为平台,开发一套集基础数据的采集、存储、管理、检索、图形编集、空间模型分析、综合分析评价、成果图形生成及输出和信息发布为一体"三峡库区塌岸信息管理与防治决策支持系统"的具体理论和开发技术难点。     

三峡库区不同土地利用背景下的土壤侵蚀时空变化及其分布规律

土壤侵蚀是影响三峡库区土壤养分流失、河道淤积等一系列生态环境问题的重要原因,本文基于GIS技术,采用通用土壤流失方程,对三峡库区1990、1995、2000、2005和2010年的土壤侵蚀进行计算,并对研究区1990-2010年不同土地利用背景下土壤侵蚀强度的时空变化和分布规律进行定量分析.结果表明:1990-2010年,三峡库区平均土壤侵蚀模数与土壤侵蚀量呈减少的趋势,多年平均土壤侵蚀量为18 356.450 7万t,属于中度侵蚀;从空间上看,研究区微度、轻度侵蚀等级分布面积最广.在同一年分内,6种不同土地利用下土壤侵蚀模数依次为:旱地＞草地＞林地＞未利用地＞水田＞建设用地;不同土地利用下的土壤侵蚀差异显著,不同土地利用对土壤侵蚀的贡献率相差很大;各土地利用类型中,微度侵蚀的面积逐渐增加,中度侵蚀及以上侵蚀等级的侵蚀面积,都不同程度的向低等级转移;随着退耕还林还草及大量农村劳动力的外出,库区的土壤侵蚀总体上呈现转好的趋势,但是局部地区的治理工作仍需加强.     

三峡库区土壤侵蚀空间分布特征

结合三峡库区的区位特征和数据获取条件,对RUSLE模型的因子算法进行相应修正,最后基于GIS评估库区土壤侵蚀风险及其空间分布特征。结果表明:1)库区年均土壤侵蚀量为1亿8 359.43万t/a,平均土壤侵蚀模数为31.85 t/(hm2.a),水土流失面积占库区土地总面积的66.97%;2)库区土壤侵蚀强度与高程梯度间无直接线性关系,中度以上侵蚀主要分布在500～1 500 m高程带上,其中极强烈、剧烈侵蚀在500～1 000 m间出现频率最高,这应该与该区域强烈的人类活动有关;3)库区土壤侵蚀强度与坡度呈显著正相关,中度以上侵蚀在15°以上坡度带的发生频率急剧增加,其53.74%的面积比例贡献了89.06%土壤侵蚀量;4)库区土壤侵蚀强度在不同坡向上表现为半阴坡>正阴坡>半阳坡>正阳坡,阴坡的侵蚀量稍大于阳坡,占库区总侵蚀量的56.63%。说明500～1 500 m高程带、>15°坡度带以及阴坡是库区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GIS和RS的巢湖流域水土流失评估

基于地理信息系统(GIS)和遥感技术(RS),提取了巢湖流域地表覆盖、水土保持措施、坡度坡长、土壤可蚀性、降雨侵蚀力5个主要影响水土流失的因子,并运用修正的通用土壤侵蚀模型(revised univer-sal soil loss equation,RUSLE)估算土壤侵蚀量,生成水土流失等级分布图,从而完成对巢湖流域水土流失现状和空间分布特征的评估分析.结果表明,巢湖流域水土流失主要为微度侵蚀和轻度侵蚀,分别占流域总面积的93.87％和6.04％.此外,坡度和植被覆盖是影响流域土壤侵蚀的主要因素.研究结果可为巢湖流域水土流失治理及决策提供科学参考.     

基于RUSLE模型的2000-2010年长江三峡库区土壤侵蚀评价

[目的]探究三峡库区土壤侵蚀程度,为区域土壤侵蚀合理化治理提供依据。[方法]采用RUSLE模型,结合多源数据（MODIS-NDVI,DEM,土地利用等）,定量评价长江三峡库区2000-2010年的土壤侵蚀时空分布。[结果]①三峡库区除西部地区外,其它地区土壤侵蚀情况严重;2000-2010年,长江沿岸以剧烈侵蚀和极强度侵蚀为主;②三峡库区土壤侵蚀状况在2000-2010年间得到一定程度的改善,强度以上土壤侵蚀面积由2000年的1.71×10⁶ hm²下降为2010年的6.82×10⁵ hm²;库区内平均侵蚀模数由2000年的36.75 t/（hm²·a）下降为2010年的22.79 t/（hm²·a）;③三峡库区经过多年侵蚀治理,强度、极强度、剧烈侵蚀面积逐渐减少的同时,轻度、中度土壤侵蚀面积在逐渐增加。[结论]研究区需要进一步加强对轻度、中度土壤侵蚀的治理。     

三峡库区紫色土坡地土壤颗粒流失特征

选取20°长期耕作紫色土坡面径流小区进行模拟降雨试验,分析坡面土壤的颗粒组成及其变异,比较侵蚀泥沙颗粒组成的过程变化及其与坡面土壤颗粒组成的差异。结果表明,紫色土具有较宽变幅的颗粒组成,0.002～0.25mm的颗粒含量最高,坡面土壤存在较大的异质性;降雨初期侵蚀泥沙中<0.05mm的单粒和微团聚体含量都在65%以上,富集率分别为1.30,1.44,整个泥沙中的富集率分别为1.12,1.10,是侵蚀泥沙的主体,这其中又主要是0.002～0.05mm的粉粒和微团聚体;泥沙中<0.01mm的物理性粘粒及>0.25mm的水稳性团聚体富集率分别为1.10,1.16;随着降雨时间延长,单个泥沙样的颗粒组成逐渐接近雨前表土。     

三峡库周区不同土地利用方式下土壤侵蚀变化特征——以重庆市璧山县为例

三峡工程水库淤积是影响三峡工程能否正常运行的一个关键问题,三峡库区周边地区的土壤侵蚀造成泥沙淤积问题对三峡工程的威胁较大;在遥感与GIS技术的支持下,通过遥感影像解译获取库周地区璧山县199年和2000年土地利用与土壤侵蚀数据,建立土地利用与土壤侵蚀的面积转移矩阵,采用景观格局指数探讨了两期土壤侵蚀的格局及变化特征.结果表明:不同的土地利用方式对土壤侵蚀有着不同的影响,土壤侵蚀的造成既与人类砍伐和开垦林地、坡耕地种植有关,也与山区的地形地貌有关;结合璧山县年来对土壤侵蚀治理的实际措施来证实选择合理的土地利用方式,以及实行天然林保护等工程对于高效利用土地资源,控制水土流失,实现区域经济的可持续发展具有重要意义;     

三峡库区紫色土坡耕地土壤侵蚀的137Cs示踪研究

坡耕地是三峡库区的重点水土流失区和河流泥沙的主要来源地.采用~(137)Cs示踪技术对三峡库区紫色土坡耕地的土壤侵蚀速率进行了定量研究.结果表明,新政小流域的~(137)Cs本底值为1 420.9 Bq/m~2;平均坡度为11.4°的缓坡耕地的~(137)Cs面积活度介于398.5～1 649.6 Bq/m~2之间,坡长加权平均值为816.0Bq/m~2;采用改进的简化质量平衡模型计算了坡耕地的土壤侵蚀速率,结果得出该坡地的土壤侵蚀模数介于-3 358.8～4 937.4 t/(km~2·a),其加权平均值为1 294.6 t/(km~2·a).受犁耕作用的影响,坡耕地两个坡段的土壤侵蚀速率随坡长增加大致都呈下降趋势,并在坡段下方出现了堆积.坡耕地土壤侵蚀速率不高的原因,一方面是由于所研究坡耕地属于缓坡,坡度较小,另一方面则是由于当地农民总结出了一套有效防止水土流失的耕作方式,使得土壤侵蚀强度大大降低.     

三峡库区5种耐水淹植物根系增强土壤抗侵蚀效能研究

考察了三峡库区嘉陵江岸5种耐水淹植物的根系在土壤表层(0-30 cm)的分布特征,从抗冲性和抗蚀性两个方面明确了它们对土壤抗侵蚀的增强效能,并对其根长密度(RLD,root length density)进行了分析。研究发现:(1)狗牙根、空心莲子草、牛鞭草和野古草的根系生物量主要分布在土壤上表层(0-10 cm),荻根系生物量在土壤表层分布比较均匀;(2)狗牙根、牛鞭草和野古草的RLD及D(直径)≤1 mm RLD在土壤上表层分布较多,荻和空心莲子草的RLD及D≤1 mm RLD在上、中表层(10-20 cm)之间无显著差异;(3)5种耐水淹植物的根系对土壤抗冲性和抗蚀性都有显著的增强效应;(4)土壤抗冲性增强值,抗蚀性增强系数与5种耐水淹植物的RLD及D≤1 mm RLD关系密切,符合线性回归。结果表明,5种耐水淹植物均能在三峡库区消落区植被构建中发挥较强的抗侵蚀效应,其中荻的增强效应最明显;RLD,特别是D≤1 mm RLD能很好地表征植物根系对土壤抗侵蚀能力的增强效能。