武汉降雨侵蚀力特征与日降雨侵蚀力模型研究

本研究利用武汉市蔡店水保试验站25年的降雨过程资料分析了该市降雨侵蚀力的季节、年际和次分布特征,建立了一个基于日降雨量的降雨侵蚀力预测模型。研究表明:武汉市降雨侵蚀力集中分布在4~9月,高峰值出现在7月;不同年份的降雨侵蚀力差异很大,变异系数达到0.43,且降雨侵蚀力年际变化呈现负趋势,年倾向率达-253.3 M J.mm/(hm2.h)。次降雨的Ri值分布振幅很大,年降雨侵蚀力主要集中在几次降雨过程中。本研究提出的日降雨侵蚀力预测模型能反映降雨侵蚀力的季节分布,模型的决定系数f为0.86,偏差系数σ为2.2%。     

都市圈边缘区多尺度土地利用驱动力研究

都市圈边缘城市受圈层核心城市的影响,其土地利用的变化规律和驱动过程有着与一般城市不同的特征.笔者以位于武汉"8 1"都市圈边缘的湖北省咸宁市咸安区为例,在农户、乡镇、区域3种不同的尺度水平上分析其土地利用变化的时空过程和驱动力因子,并探讨LUOC驱动因素的空间尺度效应.结果表明,研究区的土地利用的变化在较大程度上受圈层核心--武汉市需求的驱动.不同尺度上的驱动因子和驱动过程存在差异,随着研究尺度的不断缩小,作用域较小或非普遍存在的驱动因子的影响力逐渐显现.在最微观的尺度,农户的主观选择对土地利用变更产生较大影响.     

湖北省咸宁市土地利用/覆盖变化研究

基于1978、1991和2002年3期的MSS、TM与ETM遥感影像数据,对红壤丘陵北部边缘区的咸宁市1978～2002年20余年来土地利用变化及其驱动因素进行了研究.为充分揭示不同土地利用类型在土地结构整体变化中的地位和作用,利用ARCGIS数据集成分析平台,将不同时段土地利用图叠加,统计了不同土地利用类型在2个比较时段的转移概率矩阵.结果显示,20多年来咸宁市土地利用结构一直是以林地为主导的土地格局,林地、园地、建设用地、水域面积显著增加,耕地、未利用地则明显减少.在定量刻画土地利用变化的基础上,运用逐步回归方法对该市土地利用变化的人为影响因素进行分析,最终筛选出影响该区土地格局变化的主要驱动因素为:政策导向、科技投入、消费水平与人口因素.     

基于本体的土壤系统分类逻辑表达与检索

中国土壤系统分类(Chinese Soil Taxonomy,CST)是建立在诊断层和诊断特性基础上的定量化土壤分类体系,它的不断成熟为实现土壤类型自动化检索提供了理论基础。野外土壤描述与采样规范的形成为土壤分类的语义规范提供了依据。目前,我国已出现一系列基于CST的土壤类型检索系统,但仍存在以下问题。首先,现有的土壤类型检索系统仅注重分类规则的表达,忽略了诊断对象、土壤类型与检索框架(推理过程)的耦合性对系统更新的影响。其次,土壤信息的载体并不是单一的,从空间结构上可分为土壤层次(Horizon)、剖面(Profile)、单个土体(Pedon)和聚合土体(h),但现有的检索系统并未将上述结构区分开来,不利于土壤信息的管理。最后,现有的检索系统均是通过传统计算机语言表达土壤特征的范围以及土壤特征之间复杂的逻辑关系,表达方式繁琐且冗余。因此,本文引入本体概念,以土壤地理学和CST规则为理论基础,分析土壤实体的空间结构及其与土壤类型、诊断对象之间的相互关系,在此基础上建立了关于土壤实体、土壤特征和CST对象(土壤类型与诊断对象)的本体模型,并定义了相应的谓词逻辑来表达三类本体模型的逻辑、隶...     

基于模糊神经系统与GIS的区域土壤侵蚀快速评价

土壤侵蚀调查与评价是水土保持工作的重要组成部分。该文对区域土壤侵蚀评价进行了尝试性研究,提出一种基于模糊神经系统和GIS技术的快速评价方法。研究中利用模糊神经系统技术从地面监测调查数据中提取土壤侵蚀强度的评价规则,建立能够全面、客观地反映特定区域范围内土壤侵蚀自然特征及规律的评价标准,在此基础之上结合GIS技术以实现对整个地区的快速评价。采用该方法进行湖北省土壤侵蚀普查,结果表明全省侵蚀面积约占国土总面积的30.1%。其中,鄂西南、鄂西北高山区土壤侵蚀情况最严重,鄂东南、鄂东北低山丘陵区次之,鄂北岗地中度侵蚀面积较大,而江汉平原基本无明显侵蚀。经验证评价结果与实际情况具有较好的一致性。     

基于GIS的汉江中下游土壤侵蚀强度初步分析

为了避免定点观测数据的不足,在地理信息系统(GIS)支持下,应用动态综合层次判别分析法对汉江中下游地区土壤侵蚀强度及其空间分布规律进行了研究.结果表明汉江中下游地区土壤侵蚀自下游向中游呈递增趋势,中低山、低山和丘陵区是水土流失主要分布区,低山丘陵和部分中高山裸露的农耕地是流失最严重的地区.为比较中下游地区水土流失强度, 研究中提出了土壤侵蚀危险指数(SEDI),结果显示分布于鄂西北山区和鄂北岗地的县市如房县、丹江口、南漳、枣阳等SEDI值都较高.     

砾石覆盖对紫色土坡面流水动力学参数的影响

地表砾石覆盖可以促进降雨入渗,减少土壤侵蚀。然而,砾石覆盖对紫色土坡面流的影响尚缺乏深入研究。通过室内模拟冲刷试验,在3个冲刷流量(2,4,6 L/min)下,研究不同砾石覆盖度(0,10%,20%,30%和40%)对紫色土坡面流水动力学特性的影响。结果表明:(1)随着砾石覆盖度的增大,流速和弗劳德数呈减小趋势;径流深、水流剪切力、阻力系数和曼宁糙率系数呈增大趋势,雷诺数变化不明显。(2)坡面总侵蚀量随着砾石覆盖度的增加呈负指数减少,且砾石覆盖在冲刷流量较小的情况下,对坡面侵蚀量的减少效果越明显。(3)冲刷流量的大小并不影响砾石覆盖度和坡面总侵蚀量之间的关系。研究结果为探究紫色土坡面流侵蚀过程及机理研究提供一定的理论基础。     

基于主成分-聚类分析的崩岗侵蚀强度评价

为了研究湖北省通城县杨垄小流域崩岗群的崩岗侵蚀强度,提高评估的可靠性,使用RTK测量崩岗,获取崩岗面积、主沟坡降、内部平均坡度等11个参数,将其作为崩岗侵蚀强度分析的评价因子,通过主成分分析提取了崩岗侵蚀强度参数的4个主成分因子,得出选择的16个崩岗侵蚀强度。结果表明:杨垄小流域不同崩岗侵蚀强度分为3类:2号,5号,10号,11号为高度侵蚀;8号,15号,16号为中度侵蚀;其余为轻度侵蚀;小流域的中高度侵蚀型崩岗面积占崩岗群总面积的2/3以上,侵蚀面积较大。依据分类结果,可针对不同崩岗存在的风险因素制定对应的风险控制方案和措施,有利于崩岗的防治。     

农村土质道路路面形态对道路侵蚀的影响

路面形态作为道路微结构的表现形式,改变道路降雨侵蚀特征,对调节道路系统水沙传递过程有重要意义。本文以拱形、侧向形、平直形、凹形等4种常见路面形态为研究对象,通过室内模拟降雨试验,研究坡度（5°、10°、15°）及路形差异下,道路侵蚀特点。结果表明：路形对产沙的影响高于产流,路形通过改变路面径流的水力学特征来改变产沙特性;在坡度10°和15°时,凹形路面径流流态为急流,流速最大,土壤侵蚀率显著高于其他路形,且侵蚀泥沙颗粒粒径较大;在坡度5°和10°时,拱形和平直形路面水流流态为缓流,拱形路面产流产沙能力最弱,抵抗降雨侵蚀的能力最好。凹形和平直形路面对坡度的敏感性较高,随着坡度提升,产沙量和水流能量均有大幅提高,坡度对拱形和侧向形影响较弱。路形差异导致侵蚀特征迥异,在道路设计建设过程中,科学的路形搭配和“路-渠”组合能有效防治道路侵蚀,降低道路建设对生态环境的影响,该研究可为农村低等级道路建设和维护提供参考。     

东北地区大豆单产空间分异特征及其影响因素分析

作为中国最重要的大豆主产区，东北地区的大豆生产成为解决大豆进出口产需问题的核心。明晰东北地区大豆单产空间分异特征及其影响因素，对于保卫“黑土粮仓”和夯实粮食安全“压舱石”具有重要意义。该研究基于谷歌地球引擎（Google Earth Engine，GEE）平台，采用多特征随机森林的分类方法，提取2022年大豆种植空间分布信息，结合多时相叶面积指数（leaf area index，LAI）数据与实测产量建立大豆估产模型，明晰区域大豆单产空间分异特征，运用地理探测器定量解析大豆单产空间分异特征的影响因素。结果表明：1）2022年东北地区大豆种植面积的总体提取精度达89.48%，Kappa系数为0.89，与统计数据之间的决定系数（R²）为0.92。大豆种植面积由北向南递减，大豆种植区主要分布于松嫩平原地区，重心位于绥化市。2）2022年东北地区大豆平均单产为2514.08 kg/hm²，与实测产量之间的R²为0.72。大豆单产空间分布集聚性显著，呈现出北高南低的分布特征。3）土壤类型、土壤pH值和大豆补贴是解释大豆单产空间分异特征最重要的3种单因子，q值分别为0.27、0.24和0.24。年均降雨∩年均积温、年均降雨∩大豆补贴以及土壤类型∩大豆补贴是解释大豆单产空间分异特征最重要的3对交互因子，q值分别为0.44、0.40和0.40。人为因素对大豆单产差异影响显著，大豆补贴、大豆粮价、农业灌溉面积、农业机械总动力、肥料价格和文盲率的最佳影响范围分别为4801～7500元/hm²、5601～5800元/t、13.6×10⁴～26.4×10⁴ hm²、252×10⁴～436×10⁴ kW、2500～2602元/t以及1.4%～1.8%。东北地区大豆单产在空间上呈现由北向南递减的趋势，具有显著的空间异质性。大豆单产空间分异受自然因素与人为因素的共同影响，自然因素起主导作用，人为因素起调控作用。