长江流域土壤侵蚀研究现状及存在问题

较系统地总结了长江流域土壤侵蚀研究历程和现状，对不同时期土壤侵蚀研究的方法与成果进行了归纳与总结，提出当前研究工作中存在的主要问题为传统的小区观测分布不太合理，没有考虑按长江流域水土流失的类型进行统一布设；科研单位与各省、市的水土保持试验站小区试验方法、资料缺乏交流与验证，以现有的小区观测资料，难以深入开展土壤侵蚀的多种方法研究；采用^137Cs法研究土壤侵蚀规律，应用成本较高，另外该方法在测量沟道侵蚀还存在一定的困难；USLE主要是针对平原地区和缓坡地形区，它不适用于地貌类型复杂多样的地区，其次，USLE是一个基于年降雨的侵蚀产沙模型，这与长江流域许多地区高强度次降雨居于侵蚀产沙主导地位的情况不符；指出了今后土壤侵蚀研究的努力方向是将“3S”(GIS、RS、GPS)技术应用于土壤侵蚀的研究可以提高研究的效率，形象直观地反映现状，快速提取影响水土流失各项因子。在大量真实的观测、试验与调查数据的基础上，反复的验证与推求，搞好长江流域土壤侵蚀研究。     

区域土壤侵蚀模型PESERA介绍及其应用现状

土壤侵蚀模型已被广泛用于认知土壤侵蚀因素、土壤侵蚀过程及其交互作用,并且成为土壤侵蚀学科研究的重点之一。多数现有土壤侵蚀模型是基于次暴雨的坡面、小流域侵蚀产沙模型,能够适用于区域尺度、长时段的土壤侵蚀模型仍较为缺乏。在我国,土壤侵蚀严重且时空分异显著,对区域尺度、长时段土壤侵蚀模型的需求尤为紧迫。PESERA模型是一个新开发的具有物理基础、大尺度、长时段、分布式土壤侵蚀模型,能够有效弥补当前土壤侵蚀模型的尺度不足,为土壤侵蚀防治和生态恢复提供科学依据。该模型充分考虑水文,土壤侵蚀与植被生长过程及其交互,具有良好的物理基础,并且已在欧洲地区进行广泛应用和验证。系统介绍了PESERA模型的原理、输入参数与输出结果及其应用、验证和改进,以期为该模型未来在国内土壤侵蚀研究中的应用提供参考。     

遥感在土壤侵蚀监测中的应用

文章介绍了土壤侵蚀现状及研究方法和监测模型,说明遥感技术在土壤侵蚀因子提取、土壤侵蚀调查、土壤侵蚀制图中的应用。     

基于野外调查、遥感信息和CSLE 模型的 土壤侵蚀强度分级

基于野外调查、遥感信息和土壤侵蚀模型等方法的土壤侵蚀强度分级计算,是开展区域土壤侵蚀长期变化监测的重要途径。选取位于西北黄土高原丘陵沟壑区的陕西省靖边县和位于西南土石山区的广西省横县为研究区,基于野外调查数据和遥感信息,应用CSLE土壤侵蚀模型、水利部土壤侵蚀强度面蚀分级指标(三因子法),计算得到30m像元尺度土壤侵蚀模数,据此划分土壤侵蚀强度等级。对比研究结果表明:CSLE土壤侵蚀模型计算结果总体优于三因子法;与三因子法和第二次全国土壤侵蚀遥感调查结果相比,CSLE土壤侵蚀模型计算结果中极强烈侵蚀和剧烈侵蚀所占比例较大;应用土壤侵蚀模型对各因子进行监测和变化分析,有利于对区域土壤侵蚀变化开展长期监测并做出合理解释,但因子赋值对模型模拟结果影响较大。     

沂蒙山区土壤侵蚀监测与建议

通过应用3S技术和USLE土壤侵蚀模型,方便、快捷地获取了沂蒙山区的土壤侵蚀数据,分析计算出了各县(市)的土壤侵蚀量和土壤侵蚀比例,并对计算结果进行了分析。     

我国侵蚀产沙数学模型研究评述与展望

随着人们对流域水土保持治理和生态建设的日益重视,土壤侵蚀产沙数学模型作为土壤流失评价预测和流域管理的重要手段之一,已成为水土保持、生态保护与建设、流域管理等领域的研究热点.本文对我国土壤侵蚀产沙数学模型研究成果及进展作了综述,重点介绍近年关于土壤侵蚀产沙模型的理论、方法与应用研究成果,对存在的问题进行了初步思考,展望了土壤侵蚀产沙数学模型研究趋势,提出了土壤侵蚀产沙模型研发中需进一步研究的基础理论和关键技术,包括土壤侵蚀过程与机理,经验模型指标体系,不同区域尺度的土壤侵蚀产沙数学模型设计和开发,土壤侵蚀模拟尺度转换关键技术,现代信息技术应用和水土流失试验观测方法的改进等相关科学与技术问题.     

流域侵蚀产沙模型研究动态评述

土壤侵蚀模型是水土保持效益评价的有效工具.本文将流域土壤侵蚀模型分为经验模型、理论模型和随机模型,并从这三方面进行了分析总结,着重介绍了国内外流域土壤侵蚀经验模型、理论模型的发展历程以及随机模型的研究现状,以期能吸收国内外已有经验,促进我国土壤侵蚀模型研究,并依此为基础对我国土壤侵蚀模型的发展趋势提出了自己的见解.     

长江流域水资源综合管理决策支持系统研究

针对目前长江流域水资源管理方面存在的问题,论述了建设水资源综合管理决策支持系统的必要性,提出了建设长江流域水资源模型是该系统的基础与核心。同时指出,构建长江流域水资源模型应综合考虑动态水文循环、需水预测、水资源优化配置、应急调水以及不同的气候变化模式。以汉江流域为例,介绍了模型所具有的集模拟－预测－配置－调度（优化）为一体的水资源管理功能,为今后长江流域水资源模型的建立奠定了理论基础并积累了应用经验。     

土壤侵蚀模型研究进展

土壤侵蚀模型是土壤侵蚀过程定量研究的有效手段，一直是国内外学者研究的重点。对国内外土壤侵蚀模型的研究进行了系统、详尽的介绍，并在此基础上阐述了土壤侵蚀模型研究的发展趋势，为土壤侵蚀模型进一步研究提供参考。     

土壤侵蚀模型在黄土高原的应用述评

土壤侵蚀模型是认识和评估水土流失过程及其环境影响的有效工具,目前已有的众多土壤侵蚀模型中,因黄土高原地形和地貌的独特性而使模型的应用受到限制。通过系统整理公开发表的文献,对在黄土高原经过验证的、涵盖不同尺度和过程表达的12个土壤侵蚀模型进行比较分析,依据模型预测精度、过程描述、应用方便程度和情景模拟能力等指标对每个模型进行评估。结果表明:模拟预测精度不随模型复杂程度的提高而提高;经验统计模型有利于土壤流失量的快速评估,物理成因模型尤其是分布式物理成因模型更适用于侵蚀过程和输沙过程的精细评估。指出未来黄土高原土壤侵蚀模型发展应着重于提升数据质量、加强模型开发与模型评估3个方面。     

气候变化对降雨侵蚀力的影响研究综述

以全球变暖为主要特征的全球气候变化导致降雨侵蚀力改变,从而影响区域土壤流失过程。因此,研究气候变化对降雨侵蚀力的影响,对适应和预防全球气候变化、争取环境外交主动权、制定农业发展战略具有积极作用。对相关研究成果进行了总结:国外相关研究由侧重单一的降雨量变化对降雨侵蚀力的影响,发展为气候变暖和土地利用类型的变化对土壤侵蚀环境的综合影响;国内相关研究起步较晚,侧重于不同区域降雨侵蚀力的计算,在长江流域,气候变化对降雨侵蚀力影响的相关研究较少。加强相关研究,既可为长江流域降雨侵蚀力的研究提供理论依据,又可为长江流域降雨侵蚀的防治和气候变化下水保措施的制定提供技术支撑。     

基于三级汇流和产输沙结构的分布式侵蚀产沙模型

黄土丘陵沟壑区面临严重的土壤侵蚀问题,是黄土高原主要产沙区域,针对该区域的土壤侵蚀产沙模拟一直是黄河泥沙研究的热点。尽管如此,已有侵蚀产沙模型对坡面、沟壑侵蚀环节刻画并不完善,沟壑侵蚀过程的忽视限制了模型在沟壑区侵蚀产沙模拟的精度。为此,本文考虑了沟壑侵蚀的特殊性,从分布式水循环模型(the Water and Energy Transfer Processes in Large River Basins,简称WEP-L)的"坡面-河道"二级产汇流结构中单独分离出沟壑环节,提出了"坡面-沟壑-河道"的三级汇流和产输沙结构,从而构建了基于WEP-L的分布式侵蚀产沙物理模型(WEP-SED)。将WEP-SED应用于无定河流域白家川水文站控制区,模型得到的白家川1956—2010年月均输沙率过程与实测过程接近。结果表明,WEP-SED可有效应用于黄土丘陵沟壑区的侵蚀产沙模拟研究。此外,模拟的白家川沟壑环节多年平均侵蚀量约占该区域总侵蚀量的49%,且94%的沟壑侵蚀集中于7—9月。模拟结果充分说明该区域沟壑侵蚀的严重性,细化沟壑侵蚀过程对于提高该区域侵蚀产沙模拟精度具有重要意义。     

长江流域水土保持科学研究进展及展望

自20世纪80年代以来,长江流域水土保持科学研究取得了重要进展,为了解流域水土流失现状、制定水土保持政策与规划及实施水土保持防治提供了科学依据。当前,我国正处于推进生态文明建设的关键时期,系统总结长江流域水土保持科学研究发展历程、基础理论重点与亮点及水土保持关键技术、科研平台建设等取得的成果。但总体来看,长江流域水土保持科学研究还比较薄弱,理论研究还落后于水土保持实践。通过明确今后的研究重点,即土壤侵蚀动力学机制及其过程、水土保持措施防蚀机理及其适用性、退化生态系统的修复机理及其技术研发、重大生态治理工程生态过程及其效应评价,对于加强科技创新,推进流域水土保持事业发展具有重要意义。     

长江流域生态补偿的科学问题与对策

长江大保护是国家生态文明建设的重要组成部分,建立流域生态补偿制度是实施长江大保护重要机制。在总结流域生态补偿科学研究现状与实践的基础上,提出长江流域生态补偿中的关键科学问题和对策。分析表明:流域各地方及上下游之间的经济社会发展与生态环境保护时空关系及互馈机制、自然资源实物量和价值量动态核算与时空转换关系、市场化多元利益补偿模式等是建立长江流域生态补偿机制的关键科学问题。解决这些问题,不仅需要借鉴国外理论和方法,而且需要针对我国及长江流域自然资源禀赋及经济社会发展水平,将科学问题与管理问题结合,才能有效建立科学、合理的生态补偿机制,实现长江大保护和长江流域高质量发展。     

冲积河流岸滩崩退模式与崩退速率

为研究冲积河流的侧向演变过程并开展模拟预测,采用河道冲刷及河岸稳定性等理论探讨岸滩的崩退模式和崩退速率。根据河岸崩塌机理及崩体塌落到水中后冲刷形式的不同,提出3种岸滩崩退模式,分别为挫崩滑塌冲刷崩退模式、挫崩倒塌冲刷崩退模式和落崩冲刷崩退模式。结合河岸的侧向淘刷、河床的纵向冲刷以及河岸崩塌的临界状态,推导了3种岸滩崩退模式的崩退速率计算公式,并利用长江和黄河的水文、河岸资料进行检验。结果表明:长江和黄河的河岸岸滩崩退速率估算值与实际崩退速率基本相符,所建立的岸滩崩退模式和崩退速率计算公式是合理的。     

复杂侵蚀环境下分布式土壤流失水动力学模型——以黄河多沙粗沙区为研究实例

以黄河多沙粗沙区为研究对象,基于实体模型试验对黄土坡面 沟道系统侵蚀产沙机理的认识,根据侵蚀动力学、水文学、泥沙运动力学的基本理论,以地理信息系统为平台,研发了复杂侵蚀环境下的分布式土壤流失水动力学模型;揭示了植被作用下坡面 - 沟道系统侵蚀产沙耦合规律;认识到坡沟产沙之间具有内在的自调控关系;提出了当量糙率的概念;建立了基于 GIS 的分布式土壤流失水动力学模型;构建了基于 ArcGIS 平台的支持系统,实现了 GIS 与土壤流失模型、产汇流模型与产输沙模型的紧密耦合。通过实例验证了模型对于中尺度流域土壤流失的模拟亦有较满意的精度。     

长江流域水系分形结构特征及发育阶段划分

基于分形理论对长江流域不同地貌类型区分别进行了水系分维数的计算,论证长江流域不同类型地貌区域水系存在显著的分形特征,同时通过水系分维数,定量地判断了长江流域不同地貌单元的地貌发育阶段。研究结果表明:①长江流域水系分维数的变化呈现出自西向东逐渐增大的三阶梯分布趋势。②河网密度作为判别水系疏密程度的指标,在整个研究区与水系分维数之间呈现出一定的正相关关系。③除南阳盆地岗地平原外,长江流域其余地貌区仍然处于地貌侵蚀发育的幼年阶段,但不同地貌区之间的发育程度仍然存在较大差异。④在长江中下游低山丘陵平原区,受城市化进程中人类活动的影响,水系复杂程度及流域侵蚀发育程度皆表现出较大的差异性。     

三峡水库下游江湖演变与治理若干问题探讨简

 三峡工程于2003年6月开始蓄水运用,迄今已10 a,坝下游水文情势、河道冲淤与江湖关系等均已发生变化。简要分析了三峡水库蓄水以来长江中游江湖水沙输移特性变化、中游干流河道与三口分流道冲淤变化、中游干流河势变化与江湖关系变化特点;简要介绍了长江科学院近期利用实体模型和数学模型开展三峡工程运用后长江中游江湖演变的预测结果,并与实测资料进行了对比分析;在此基础上就长江干支流水库群联合运用后长江中下游江湖演变研究与治理若干问题进行了探讨,可为未来江湖治理的思路、方案的制定与实施等提供参考借鉴。     

三峡水库下游江湖演变与治理若干问题探讨

三峡工程于2003年6月开始蓄水运用,迄今已10 a,坝下游水文情势、河道冲淤与江湖关系等均已发生变化。简要分析了三峡水库蓄水以来长江中游江湖水沙输移特性变化、中游干流河道与三口分流道冲淤变化、中游干流河势变化与江湖关系变化特点;简要介绍了长江科学院近期利用实体模型和数学模型开展三峡工程运用后长江中游江湖演变的预测结果,并与实测资料进行了对比分析;在此基础上就长江干支流水库群联合运用后长江中下游江湖演变研究与治理若干问题进行了探讨,可为未来江湖治理的思路、方案的制定与实施等提供参考借鉴。     

长江科学院水土保持专业研究进展

长江科学院水土保持专业以服务治江事业为宗旨,立足长江、面向南方,紧密围绕土壤侵蚀机理,水土流失与江湖泥沙、地质灾害、面源污染等关系,水土保持共性关键技术等,积极开展基础科研与技术咨询,切实履行长江流域水土保持科技支撑职责,积极承担相关社会公益责任,为治江事业和国家生态文明建设做出了应有的贡献。经过10 a的发展,取得的主要研究成果有:首创移动式坡面水土流失高精度快速测评系统、完善创新以长江上游“排水保土”为代表的长江流域水土保持基础理论、区划理论首次用于中国山洪灾害防治领域、建立泥石流监测预报预警系统,且提出并解决了以工程开挖面与堆积体水土流失测算技术和水利行业标准《南方红壤丘陵区水土流失综合治理技术标准》为代表的水土保持共性关键技术。