沟道截断对分布式土壤侵蚀学坡长提取的影响

地形是影响土壤侵蚀的重要因子,分布式土壤侵蚀学坡长是地形因子的重要参数。坡长与侵蚀过程相关,且受地形影响较大,在提取过程中,遇到沟道截断,坡长不再累计。由于沟头位置较难确定,通常沟道提取采用设置一定的汇水面积阈值来实现。然而,沟道对坡长提取结果的影响、不同阈值对坡长提取结果的影响、在无法确定沟头位置情况下如何更加合理地设置截断阈值等问题,亟待研究。本文以黄土高原县南沟和韭园沟流域DEM为数据源,对沟道引起的坡长截断进行对比分析。结果表明,沟道截断对坡长提取的平均值影响小于对坡长最大值的影响;不同区域对坡长的影响小于阈值设置的影响;黄土高原地区的沟道截断阈值可参考平均坡长降低的变化率为4%来设定。     

流域分布式侵蚀学坡长的估算方法研究

坡长是USLE/RUSLE应用到流域尺度上较难提取的因子。本文从理论上对坡长进行分析,提出以流域分布式侵蚀坡长来反映地形因子的坡长值,并采用迭代累积的算法提取坡长,同时考虑了侵蚀、沉积、沟道,较完整地实现了坡长的计算条件。对实例进行计算、分析,并同已有估算方法进行了对比。该方法有效地表达了坡长与地形的相关关系,计算结果准确,空间分布合理,适合于在流域和区域尺度上基于DEM对地形因子进行提取与分析。     

基于流域八叉树的地形因子提取方法研究

地形是影响土壤侵蚀的重要因子,在估算模型中常用坡度和坡长来对其进行衡量。区域尺度上多基于DEM提取地形因子,但随着DEM数据精度的不断提高,数据量不断增大,海量数据的计算能力要求成为制约地形因子提取在区域尺度上应用的关键。为了进一步提高地形因子的提取效率,基于流域八叉树构建了水流路径,集成了流向、汇水及坡长提取过程,有效地减少了冗余遍历,简化了计算流程。实验结果表明:相较于传统的扫描式遍历,该方法的计算结果准确率较高,而且有效地的提高了计算效率,进一步增强了模型的可用性。     

基于 RUSLE 模型的区域土壤侵蚀定量估算及空间特征研究

针对哈尔滨市主城区水土流失问题,以土壤侵蚀估算与评价为目标,采用 RUSLE 模型,依托 GIS 和遥感技术,分析了影响区域尺度土壤侵蚀因子,包括降雨侵蚀力、土壤可蚀性、地形、植被覆盖度和水土保持特性等,定量估算了哈尔滨市主城区 8 个流域的土壤侵蚀大小。在此基础上参考黑土区水土流失综合防治技术标准,并结合流域自身侵蚀状况,分析了哈尔滨市主城区土壤侵蚀特性的空间格局。结果表明: 哈尔滨市八个流域土壤侵蚀模数范围为 0 ～ 1 272. 61 t·km － 2·年 － 1,各流域以微度和轻度侵蚀为主,局部地区存在着较为严重的土壤侵蚀; 区域土壤侵蚀空间分异特征明显,是气候、土壤、植被、地形和人类活动共同作用的结果; 哈尔滨市八大流域以微度侵蚀为主,轻度侵蚀次之,强烈侵蚀及极强烈侵蚀区很少,仅在运粮河流域存在极少的剧烈侵蚀区。研究成果可为哈尔滨市水土流失治理提供技术支撑和理论依据。     

黑龙江省土壤侵蚀土壤类型水平分异规律研究

黑龙江省水土流失严重，究其原因，除受地质、地形、气候、植被等背景因子的综合制约外。受蚀土壤足首要影响因子。土壤作为侵蚀发育的本底，其理化性状对侵蚀水平分异规律具有重要影响。文章通过对全省土壤类型和土壤侵蚀GIS数据的复合集成与叠加分析，旨在揭示土壤侵蚀——土壤类型的水平分异规律，为全省水土保持生态建设提供科学系统的技术依据。     

区域水土流失地形因子的研究与展望

水土流失按其研究尺度划分，可以分为坡面、小流域和区域三类。目前，国内外关于水土流失的研究基本都是基于坡面和小流域的。分析和总结了水土流失研究的现状，并对当前研究中存在的问题进行了分析和探讨，进而提出了区域水土流失地形因子研究的方向与重点：可以以小流域水土流失因子及其格局与水土流失的相互作用机理为基础，根据小流域一区域尺度上水土流失地形因子的尺度转换特征来推测区域尺度上水土流失的现象和过程；在进行区域水土流失地形因子的研究时，应尽快建立起一套完整的指标体系，即建立不同尺度下的地形指标选取依据，不能所有的尺度下都采用相同的地形指标。     

坡面土壤侵蚀监测技术研究现状及展望

坡面是土壤侵蚀区最基本的地貌单元,坡面土壤侵蚀监测是土壤侵蚀微观监测的基本内容,是定量研究水土流失的基础环节。对国内外坡面土壤侵蚀监测研究现状及技术方法进行了阐述,提出了土壤侵蚀监测技术的需求及发展方向。     

三峡库区下岸溪小流域水土流失现状评估

 以三峡库区下岸溪小流域为研究区,在GIS软件的支持下,利用2008年SPOT5遥感影像和1∶5万DEM数据,提取坡度因子、植被覆盖度因子和土地利用类型因子作为水土流失风险评估指标因子,结合土壤侵蚀分级标准,生成研究区水土流失风险分级图,利用改进的工程侵蚀模数计算模型,对小流域土壤侵蚀量进行了估算。结果表明：①本流域以水力侵蚀为主,占研究区总面积的88.81%,其中中度侵蚀面积占该流域总面积的38.49%;②开矿等引起的工程侵蚀对该小流域土壤侵蚀量贡献率很大,占该流域水土流失量的41.43%。因此,在开矿和矿区基础设施建设等工程施工时,应采取有效的水土保持措施。     

雨强和地表糙度对坡面微地形及侵蚀的影响

地表糙度是影响坡面侵蚀产沙的重要因素之一,以往研究多关注糙度对坡面产流产沙特征的影响,而较少关注不同糙度条件下坡面微地形变化和侵蚀产沙的关系。通过人工模拟降雨试验,结合Photoscan技术研究了不同雨强和地表糙度对坡面微地形及产流产沙的影响。结果表明:在试验条件下,降雨后光滑坡面和粗糙坡面4个微地形因子(地表糙度、地形起伏度、地表切割度、洼地蓄积量)数值均减小,且有随雨强增大,其减幅增大的趋势;相同雨强和降雨历时条件下,粗糙坡面微地形因子变化幅度大于光滑坡面,微地形因子变化量与侵蚀产沙量呈明显正相关;与光滑地表相比,粗糙地表只在降雨初期能有效减少产流,随着降雨时间延长,2种坡面的产流率趋于一致;在试验选取的4个雨强条件下,粗糙坡面和光滑坡面产流率均呈现先增大后趋于稳定的趋势。粗糙坡面产沙率和产流率变化规律一致,但光滑坡面产沙率表现出在产流初期迅速增大,而后呈降低并趋于稳定的趋势。研究结果可为揭示坡面土壤侵蚀机理和建立坡面侵蚀产沙模型提供参考。     

我国流域土壤侵蚀预报模型研究动态评述

流域尺度土壤侵蚀预报模型的研究对流域水土保持规划、国土利用和水土流失的治理十分重要。我国流域土壤侵蚀经验统计模型有：皇甫川流域、黄土高原多沙粗沙区、陕北地区、三峡库区、长江中上游小流域模型等。通过对土壤侵蚀模型的研究，可建立一套土壤侵蚀动力学体系和适合我国国情的预报模型。     

中国坡面水蚀预报模型研究

基于我国坡面水蚀预报模型研究成果,考虑浅沟侵蚀对坡面侵蚀产沙的重要影响,建立了我国坡面水蚀预报模型,给出了模型参数降雨侵蚀力、坡度与坡长、浅沟侵蚀影响因子的算法和采用数值。指出今后应加强土壤可蚀性因子、覆盖—管理因子和水土保持措施因子的研究与集成。利用自然坡面径流小区实测资料对模型进行验证,表明模型具有较高的预报精度,在有浅沟和无浅沟的坡面上,预报精度达88%以上。     

坡面水蚀过程与地形演变关系试验研究

采用径流冲刷试验的方式对坡面水蚀过程进行研究,记录了在不同坡度和不同冲刷流量工况下坡面侵蚀量、侵蚀沟宽和溯源速度的变化。结合坡面侵蚀沟头溯源速度、断面侵蚀沟宽度等的变化曲线,分析了水蚀过程中坡面侵蚀量与地形形态变化的关系。结果表明:流量和坡度是水蚀过程的动力因素;溯源速度、沟壁的坍塌展宽及细沟的横向合并是导致坡面侵蚀量出现波动、峰值大小以及出现时间早晚的根本原因;坡面侵蚀方式与地形演变过程有着密切的关系。     

川西北地区土壤侵蚀敏感性评价

川西北地区地处青藏高原东缘,是长江、黄河水系重要的水源涵养地,也是我国重要生态系统服务功能区。基于通用土壤流失方程(USLE),综合运用GIS和RS技术,根据川西北地区实际情况建立了土壤侵蚀敏感性评价指标体系,并分别选择降雨侵蚀力、土壤可蚀性、地形起伏度、沟壑密度和植被覆盖度5个因子,综合评价了川西北地区2000年与2015年土壤侵蚀敏感性等级情况。从两期评价结果来看,通过实施一系列生态保护与建设工程,研究区土壤侵蚀敏感性状况总体有所改善。研究成果可为该区域进一步规划与实施生态工程提供借鉴。     

东北黑土区水土流失综合防治技术体系

东北黑土区水土流失主要来源于坡耕地,坡耕地的水土流失对土地资源的破坏非常严重,直接影响到农业生产的可持续发展.文章通过对坡耕地、侵蚀沟的治理来恢复草原生态,治理后的坡耕地可以保护黑土层不被侵蚀,有效的保持了土地的生产能力.     

三峡库区紫色土坡耕地细沟发生的临界坡长

采用人工暴雨试验发现：相同土壤含水量条件下,10 °,15 °,20 °,25 °紫色土小区在 130 mm/h 雨强降雨下细沟发生的临界坡长平均值分别为 6.13, 4.12, 2.72, 1.55 m ,细沟发生的临界坡长与坡度呈二次抛物线关系;土壤含水量变幅为 16 ％～ 26 ％条件下细沟发生临界坡长先增长后变短。据此总结了采用地埂防治坡耕地细沟侵蚀的治理模式,针对不同坡度地块细沟发生的临界坡长,采用地埂或者分割地块,并在地埂上种植经济效益高的植物篱,既控制了细沟的发生,又弥补了地埂占地导致的农业减产;同时在旱季和雨季分别调整边沟的尺寸,调整地块土壤含水量从而控制细沟因含水量变化导致的细沟发生临界坡长缩短。     

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。     

土坝漫顶后冲沟网形成模拟

根据土坝漫顶后冲沟网形成的特点,建立了能够模拟土坝漫顶后冲沟网形成的元胞自动机模型。在元胞自动机模型中采用坡降模式模拟水流运动,采用冲刷率公式模拟坡面冲刷,确定了坡面径流和坡面冲刷规则。在计算中考虑了地形随机起伏变化和坡面抗冲性能差异2个影响因素,得出不同因素对冲沟网形成的影响。结果表明:单一考虑地形随机起伏变化形成的冲沟网较顺直,综合考虑2个方面影响的计算结果比较合理。     

土壤侵蚀时空分布规律及侵蚀热点分析——以陕西省王益区为例

为了评价王益区固沟保塬等水土保持措施实施后的土壤侵蚀变化状况,基于地理信息系统(GIS)技术和探索性空间数据分析(ESDA-GIS)方法,利用像元二分模型估算植被覆盖度,分析了2000年和2019年的土壤侵蚀强度分布规律,揭示了土壤侵蚀强度的空间聚集演化特征。结果表明:①王益区林草地面积大幅增加,高覆盖度(＞75%)面积增加了16.51 km²。②王益区土壤侵蚀状况明显好转。2000年和2019年土壤侵蚀面积分别高达全区面积的70.92%和55.84%;土壤侵蚀强度结构由中度侵蚀＞强烈侵蚀＞轻度侵蚀＞极强烈侵蚀转化为轻度侵蚀＞中度侵蚀＞强烈侵蚀＞极强烈侵蚀。③土壤侵蚀强度分布具有明显的空间聚集特征。全局Moran’ I指数在0.5左右,侵蚀热点区的分布由大片连续分布转化为局部集中的零散分布;侵蚀热点主要分布在(15°,25°]坡度区间,西南和东南部地区尤为明显。研究成果可为王益区水土保持规划、设计及治理提供数据支撑。