宁夏风蚀气候侵蚀力时空演变及影响因素分析

[目的]揭示宁夏回族自治区风蚀气候侵蚀力(C值)的时空演变特征,阐明宁夏气候对风蚀的影响及因素,进而为宁夏风蚀评估提供科学依据。[方法]基于宁夏及周边气象站1965—2019年的观测数据,根据FAO风蚀气候侵蚀力计算公式,利用Mann-Kendall趋势检验、Pettitt突变点检验、Morlet小波分析及随机森林等方法,开展了宁夏风蚀气候侵蚀力时空演变及影响因素的研究。[结果](1)宁夏多年平均C值为23.8,在年尺度和季节尺度上呈现可持续的显著减少趋势,且春冬季高、夏秋季低。(2)多年平均C值在空间上呈现中北部高、南部低的分布,显著减少的站点共8个,且均呈现可持续性。(3)除夏季尺度外,其他季节尺度和年尺度的C值均在2003年前后发生显著突变,且均存在一个30 a左右的主周期。(4)影响C值最主要的因子是风速,其次是降水量、相对湿度、热力因子、太平洋年代际振荡指数。[结论]宁夏属于干旱半干旱地区气候侵蚀力较弱的区域,风速是影响宁夏C值最主要的因子。     

无定河流域极端泥沙变化特征及其影响因素

近几十年来,全球气候变化异常,极端水文事件频繁发生,认识极端泥沙的动态变化并探究其可能影响因素对于预防泥沙灾害具有重要的现实意义。以黄河中游无定河流域为研究对象,从量级、时间、强度和频次4个方面,构建最大1日含沙量(Sx1d)、最大5日含沙量(Sx5d)、年最大1日含沙发生时间(DSx1d)、年最大5日含沙发生时间(DSx5d)、年均含沙量(Sint)、强含沙量(S95p)、极强含沙量(S99p)、高含沙水流日数(S200)共8个极端泥沙指标,采用Mann-Kendall趋势检验、圆分布统计法分析极端泥沙指标的变化趋势及时间分布特征,基于Pettitt检验判定指标变异时间,并应用RVA法定量评价各指标的变化程度,最后探讨降雨侵蚀力和生态建设措施对极端泥沙变化的影响,以及造成极端泥沙变化的主要因素。结果表明：(1)1958—2018年,无定河流域极端泥沙指标均呈显著减小趋势(p<0.05);(2)Sx1d的发生高峰期为6月30日至8月18日,Sx5d的发生高峰期为7月11日至8月17日,比Sx1d的发生时间更为集中;(3)S200发生中度改变,Sx1d、Sx5d、Sint、S95p...     

长江经济带降雨侵蚀力与NDVI耦合协调关系时空变异分析

为探究长江经济带降雨侵蚀力和植被覆盖关系之间的耦合作用及其与土壤侵蚀风险的关系,该研究基于逐日降水数据和逐月NDVI数据,使用日尺度的降雨侵蚀力计算模型和Mann-Kendall趋势检验方法分析了长江经济带月尺度的降雨侵蚀力和NDVI时空演变特征,并通过耦合协调度理论和Pettitt突变点检验识别了降雨侵蚀力与NDVI耦合协调关系的时空变异特征,最后讨论两者之间耦合协调关系变化的原因。结果表明：1)1965—2019年,7—10月长江经济带多年平均降雨侵蚀力在全区空间上分布比较均匀,其他月份多年平均降雨侵蚀力均呈现从东南向西北减少的空间分布格局。东部地区7月和9月的降雨侵蚀力呈现显著增加趋势（P<0.05）;2）不同月份NDVI在1999—2019年间显著增加的总面积比例均超过长江经济带总面积30%,NDVI显著减少面积主要在东部地区,该地区土壤侵蚀风险较大;3）降雨侵蚀力与NDVI耦合协调度的多年平均值呈现东高西低的空间分布格局,耦合协调程度整体较低,耦合协调度显著减少的区域主要位于中部和西南部,显著增加的区域主要位于东部;4）长江经济带东部地区面积占比较小的常绿针叶林、常绿阔...     

线性生产建设项目生态效益动态评价及其指标权重分析——以西安—商洛高速为例

高速公路的网络化、规模化发展,导致严重的水土流失,同时高速公路的水土流失防治投入也十分巨大,科学评价高速公路等线性生产建设项目水土保持的生态效益可以为生产建设类项目水土保持评价提供科学依据。笔者以国家高速公路G40西安—商洛段为例,运用主成分分析法、层次分析法和极优模型计算相关指标的权重和隶属度值,以此为基础计算典型线型建设项目在施工前期、植被恢复期和建成使用期不同功能生态效益指数,分析线性生产建设项目水土保持的生态效益。结果显示:在施工前期径流模数综合得分最高;在植被恢复期土壤侵蚀模数综合得分最高;在建成使用期排水量与外排水含沙量综合得分最高。在施工前期,中低地区(秦岭以北)和阶地区(秦岭以南)的生态效益指数值分别为0.455和0.487,属于中等分类,说明该地区生态系统趋于稳定。在植被恢复期,比较各分区的值,发现秦岭以南都略小于秦岭以北,说明秦岭以北生态系统较为脆弱。在建成使用期,线性生产建设项目在不同区段的破坏程度不同,采取相应的水土保持措施后生态效益指数也是不同程度的增长,以秦岭以北主线工程区为例,生态效益指数由生产前期的0.455提高到建成使用期的0.578,这说明在采取水土保持措施之后,取得了一定的生态效益。在各个时期,主线工程区比其他区的生态效益指数值基本上都大,说明主线工程区的防治效果明显好于其他区。     

变化环境下黄土丘陵沟壑区次暴雨输沙模型参数

气候变化和人类活动加剧了水资源时空分布的变化,使流域暴雨洪水规律更为复杂,因此开展变化环境下的次暴雨计算产流输沙规律研究十分必要.本文以黄土丘陵沟壑区6个典型流域为研究对象,采用径流侵蚀功率、Mann-Kendall趋势检验和Pettitt突变点检验法分析6个典型流域1984-2014年的次暴雨资料的变化特征.结果表明:6个典型流域次洪流量和输沙量总体呈减少趋势;洪峰、沙峰、洪量以及输沙量突变年份集中在1998和2003年;径流侵蚀功率和输沙模数之间满足幂函数分布,幂指数参数b能够表征降雨和下垫面因素对流域产沙和输沙的影响,参数b受气候变化和人类活动影响较大.突变前后径流侵蚀功率和输沙模数关系显示:突变前参数b倾向于0.60,突变后参数b倾向于0.85;因此次暴雨输沙模型中参数b可以作为水土保持防治以及改善水土流失区域生态环境的参考指标.     

开发建设项目生态修复环境效益评价

[目的]近年来煤炭等开发建设项目引起的环境问题日渐成为全社会关注的焦点,评价生产建设项目生态修复效益,量化生产建设项目水土保持生态工程的效果,旨在为今后开发建设项目评价提供可参考的技术与经验。[方法]以陕西省子长县永兴煤矿资源整合项目为例,建立开发建设项目水土保持生态修复效益评价体系,计算了各评价指标在不同建设时期的隶属度值,分别采用主成分分析法和层次分析法计算指标权重,并根据拉格朗日乘子法对指标权重进行了综合,最后采用生态效益指数对开发建设项目生态修复环境效益进行综合评价。[结果]考虑了主客观信息在内的拉格朗日乘子法计算得到的综合权重能够反映出开发建设项目各建设时期不同指标的特点;基于综合权重计算得到的生态效益指数显示该项目在建设前期生态效益指数最高,而试运行期的生态效益指数0.392高于施工期0.318,表明生态修复工程在试运行期开始发挥了水土保持效益。[结论]提出的生态修复效益评价体系及方法可行,可以为其他生产建设类项目生态效益评价提供一定的参考。     

基于径流侵蚀功率的长江典型流域能沙关系模型及改进

基于径流侵蚀功率概念建立流域能沙关系模型,可为长江流域泥沙变化精准模拟与水土保持规划提供技术支撑。该研究以长江典型流域及其典型小流域为研究对象,通过收集1965—2018年金沙江流域、嘉陵江流域和湘江流域3个典型流域逐日水沙数据以及万安和李子口2个典型小流域2014—2020年场次降水径流泥沙数据,采用径流侵蚀功率、径流量和降雨侵蚀力对比分析不同时空尺度水沙(径流量和输沙量)、雨沙(降雨侵蚀力和输沙量)和能沙(径流侵蚀功率和输沙量)关系的优劣性,解析能沙关系优越性,并识别能沙关系非一致性变化,从而改进能沙关系模型提高流域输沙量模拟精度。结果表明：1)长江流域3个典型流域及2个典型小流域,在绝大部分情况下能沙关系的表现总是优于水沙关系和雨沙关系,在场次、月和年尺度修正的决定系数最大值分别可达到0.94、0.87和0.54。2)对于不同时间尺度,其流量序列中任意2个流量乘积与输沙量的相关性较高时,第一个流量Q₁分位点总是接近1且第二个流量Q₂分位点在0.5附近或者高于0.5。基于径流侵蚀功率可以较为准确地计算不同时空尺度流域输沙量,具有明显适用性...     

黄土丘陵区生态治理对土壤碳氮磷及其化学计量特征的影响

为了探究不同生态治理措施对土壤碳(C)、氮(N)、磷(P)含量及其化学计量特征的影响,为黄土丘陵区的生态治理与植被恢复提供科学依据,以黄土丘陵区典型小流域王茂沟为例,通过野外采样与室内分析相结合的方法,对研究区坡耕地、林地、草地、灌木地及梯田等5个样地0—100cm土壤样品的C、N、P及其化学计量比进行了分析研究。结果表明:(1)坡耕地经过生态治理转变为林地、草地、灌木地及梯田等生态用地,土壤C、N含量分别提高了1.27,1.18,1.24,1.14倍及1.64,1.64,1.76,1.57倍;土壤C和N呈极显著的正相关关系;在0—100cm土层,林地、草地、灌木地及梯田的土壤C、N分布规律一致,均随土壤深度增加而减小,且在0—20cm土层出现了富集现象,而土壤P含量分布比较均匀;(2)坡耕地C∶N均值显著大于其他样地(P0.05),在0—20cm土层,土壤C∶P与N∶P表现为林地、草地、灌木地及梯田显著高于坡耕地(P0.05);土壤C∶N随着土层深度的变化不显著,C∶P与N∶P随土层加深呈减小的趋势;(3)土壤C、N、P化学计量比的分布主要由土壤C、N决定;土壤C∶P、N∶P与土壤中铵态氮、粘粒、砂粒、水稳性大团聚体含量之间的相关性均通过了显著性检验(P0.05)。土壤C、N、P及其化学计量比不仅受生态治理和土层深度的影响,还与土壤理化性质相关,土壤C∶N、C∶P、N∶P可以指示土壤的肥力状况。     

风蚀水蚀交错区生态经济耦合效应

研究风蚀水蚀交错区退耕还林还草、坡改梯和淤地坝建设等综合土地利用变化的生态经济耦合效应,为保障生态经济协调发展提供一定的理论基础。以位于陕北风蚀水蚀区的府谷县为研究对象,采用生态经济耦合指数分析了土地利用变化的内生效应,通过土地利用结构及景观指数的变化分析土地利用变化的外延效应,从内生和外延两方面定量对比分析陕北风蚀水蚀交错区生态经济耦合效应。研究表明府谷县从2000—2013年实现了耕地向林地和草地的转化,景观类型的丰富程度和均匀程度上升,土壤侵蚀量明显减少,生态经济耦合指数从2000年的215.88 t/万元减少到2013年的130.59 t/万元。生态经济耦合指数敏感性分析表明府谷县梯田和坡耕地的变化对生态经济耦合指数的影响显著大于水浇地与坝地的影响。退耕还林还草、坡改梯和淤地坝建设等政策的执行不仅让府谷县生态环境得到改善,还使其经济耦合内部呈现增益。     

陕北地区土地利用变化对生态服务功能价值的影响

以陕北地区榆林、延安2市作为研究区域,利用土地利用变化数据,对陕北地区用地类型的变化进行分析,并使用合适的生物量因子,修正生态服务功能价值当量表,使当量表更符合陕北地区的实际情况,结合已有研究得到的二级用地类型当量因子比例关系,细化生态系统服务功能当量因子表,以便更准确的估算陕北地区生态系统服务功能价值.结果表明:1985-2013年间,主要用地类型变化为耕地、林地和草地,耕地面积减少2 811 km2,减少率达到9.98％,林地和草地面积分别增加1 392和2417 km2,增幅分别达到12.85％和7.10％;其中,2000-2013年面积急剧变化,林地和草地面积的增加量分别是1985-2000年的7倍和2倍,退耕还林(草)效果明显;生态系统服务功能价值大量增加,林地和草地的生态系统服务功能价值增量分别为25.2亿和13.9亿元,2000-2013年的增量是1985-2000年增量的3倍.生态服务功能价值的变化与全面推行退耕还林(草)的时间相对应,表明退耕还林(草)政策,对陕北地区生态系统服务功能价值有积极的影响.