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。     

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。     

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。     

Estimation of Soil Erosion for a Himalayan Watershed Using GIS Technique

The fragile ecosystem of the Himalayas has been an increasing cause of concern to environmentalists and water resources planners. The steep slopes in the Himalayas along with depletedforest cover, as well as high seismicity have been major factors in soil erosion and sedimentation in river reaches. Prediction ofsoil erosion is a necessity if adequate provision is to be madein the design of conservation structures to offset the ill effects of sedimentation during their lifetime.In the present study, two different soil erosion models, i.e. theMorgan model and Universal Soil Loss Equation (USLE) model, have been used to estimate soil erosion from a Himalayan watershed.Parameters required for both models were generated using remotesensing and ancillary data in GIS mode. The soil erosion estimated by Morgan model is in the order of 2200 t km^-2 yr^-1 and is within the limits reported for this region.The soil erosion estimated by USLE gives a higher rate. Therefore, for the present study the Morgan model gives, for area located in hilly terrain, fairly good results.     

大暴雨作用下黄土高原典型流域水土保持措施减沙效益研究

正确评估大暴雨条件下流域水土保持措施的减沙作用,可为科学揭示流域侵蚀产沙变化的驱动机理提供理论支撑。综合采用改进的水土保持成因分析法、林草植被减沙模型和分布式土壤侵蚀模型,对近10年大暴雨作用下4个典型流域的水土保持措施减沙作用进行了系统分析和研究。结果表明:佳芦河流域水土保持措施在"2012.7.27"大暴雨中减沙效益为65.4%;杏子河流域在"2013.7.12""2013.7.25"和"2013.7.27"三场连续降雨中,水土保持措施减沙效益分别为56.5%、40.7%和36.5%;西柳沟流域上游在"2016.8.17"大暴雨中,林草植被措施减沙效益达84.2%;岔巴沟流域在"2017.7.26"大暴雨中,水土保持措施减沙效益为79%。大暴雨作用下水土保持措施减沙效益明显,但遭遇连续极端降雨情况,水土保持减沙效益会降低。     

Integrated Remote Sensing and Geographic Information System Based RUSLE Modelling for Estimation of Soil Loss in Western Himalaya,India

Soil loss due to water erosion was estimated in Kangra region of western Himalaya using revised universal soil loss equation modelling (RUSLE) in conjunction with Remote Sensing (RS) and Geographic Information Systems (GIS). The various parameters such as rainfall erosivity (R), soil erodibility (K), topographic factor (LS), crop management factor (C) and support practice factor (P) were derived using standard techniques. The study revealed that forest cover, crop land and scrub/grass land constitute 87.4 % of soil erosion susceptible area. The rate of depletion of soil was estimated at 25.63 t/ha/yr. It was highest in stony/barren land (60.3 t/ha/yr) and lowest in case of tea garden (16.09 t/ha/yr). It was felt that there is a need of implementation of soil and water conservation measures in the region to curb the soil loss. The undulating nature of terrain was observed as the main contributing factor for soil erosion. It was concluded that RS and GIS based RUSLE model can be efficiently used in mountainous regions to determine the status and extent of soil erosion.     

近廿年来官厅水库流域水土保持拦沙量估算

自1983年官厅水库永定河上游流域被列为国家重点水土流失治理区以来，在近廿年的时间内，流域内进行了大量的水土流失治理工作，据调查截止2000年年底，山西省大同地区治理水土流失面积4205．8km^2，河北省张家口地区治理水土流失面积6449．11km^2，北京市延庆县妫水河流域治理水土流失面积435．33km^2，三省市共治理流失面积ll090．24km^2，其中治理面积保存率在90％以上。对不同治理措施拦沙量的估算结果表明各类水土保持措施拦沙总量为3．51亿t，水土保持拦沙量占流域总产沙量的20．53％，水土保持措施拦沙对减少官厅水库泥沙的淤积起到了积极的作用。     

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。     

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。     

黄土丘陵沟壑区坡面水保措施及植被对流域尺度水沙关系的影响

根据黄土高原高含沙水流的特点,认为次暴雨的产沙模数和径流深可用线性正比关系式来表示,关系式中比例系数表示流域单位径流深的输沙能力、次暴雨过程中流量超过临界值后的稳定含沙量以及流域历次洪水的平均含沙量。在此模型基础上,以黄土丘陵沟壑区的王家沟的两个毗邻地貌相似的两条沟为研究区,其中一条沟为经治理而另一条则未治理。探讨各种坡面水土保持措施及植被对流域水沙关系的影响。结果表明,治理流域和非治理流域具有相同的水沙关系,被治理沟的植被等坡面措施在流域尺度上仅通过减水来减沙。这主要是因为植被等坡面措施不能显著改变沟道的输沙能力,且由于植被不能很好地控制沟谷侵蚀和重力侵蚀,使得水流进入沟道后又会获取充足的泥沙补充,达到和治理前相同的径流输沙能力。因此可以认为,在仅有植被和其它坡面治理措施的情况下,治理流域的减沙率可用减水率来估计。本文的实际计算表明,在多年平均尺度、年际尺度和次暴雨尺度这一方法都有较好的精度。     

独木桥河水毁修复工程水土保持方案评价

以独木桥河水毁修复工程为例,介绍了该区的水土流失和防治现状,确定了水土流失防治责任范围,采用流失率法和土壤侵蚀模数法预测了工程建设过程中的水土流失状况,划分了水土流失防治分区,提出了相应的水土保持防治措施,评价结果表明该方案科学有效.     

基于多源遥感数据融合的土壤侵蚀强度分析

单一遥感数据源存在空间与时间分辨率相互制约的问题,基于多源遥感数据融合生成高时空分辨率影像,可提高土壤侵蚀动态变化监测时效和精度。研究分析了多种遥感融合方法,并将最优融合结果应用于江苏省徐州市贾汪区土壤侵蚀监测,结果表明：1)先进行全色与多光谱影像融合,再进行时空自适应融合的方法(STARFM＿NND)在目视评价、定量评估等方面表现最优;2)基于STARFM＿NND融合得到的土壤侵蚀面积监测结果与真实高分影像反演结果相比,精度优于97%;3)贾汪区2021年水土流失总面积71.65 km²,轻度、中度和强烈侵蚀面积分别为64.25 km²、6.35 km²和1.05 km²。研究提出的STARFM＿NND融合策略能够实现低成本、高精度的地物类型变化预测和土壤侵蚀监测,推动了遥感技术在水土保持方面的应用。     

遥感解译在丹江口库区水土保持规划中的应用

丹江口库区及上游水土保持"十三五"规划的主要任务是减少水土流失,提高水源涵养能力,控制面源污染。在收集区域各县资料的基础上,利用2015年第一次全国地理国情普查数据、高分辨率遥感影像数据、基础地理信息数据及相关专题资料,获取了不同尺度的规划数据。选取人口密度、水资源量、总氮浓度、垦殖指数、坡耕地占耕地比例、林草覆盖率、水土流失面积占总面积比例等指标,采用指标权重综合分析方法,对43个控制单元分区进行排序,并确定了19个控制单元作为水土保持规划布局的重点区域。相关成果为在库区科学规划水土保持项目提供了重要依据。     

基于RS和GIS的乌东德水电站坝址区土壤侵蚀预测研究

 选取乌东德水电站坝区一典型区为试验示范区,以通用土壤流失方程（USLE）为评价模型,运用GIS和RS对各指标因子赋值,对试验区的土壤侵蚀量进行估算与分析。结果表明,试验区平均土壤侵蚀模数为6 088.58t/(km2·a),属于强度侵蚀。试验区中度以下的侵蚀面积占总面积的57.91%,土壤侵蚀量的贡献率仅为8.85%;而91.15%的侵蚀泥沙来自于面积42.09%的强度侵蚀以上的区域,其中,占11.53%的剧烈侵蚀区域贡献了43.83%的侵蚀泥沙。     

黄土高塬沟壑区两种牧草蓄水保土效果试验

为了分析黄土高塬沟壑区牧草对蓄水保土的作用,在南小河沟范家山设置了牧场草区、金皇后苜蓿区和对比区,并进行了径流试验,观测了各小区的径流量、含沙量、冲刷量、土壤含水率和耗水强度等。结果表明:牧场草区、金皇后苜蓿区的径流量、含沙量、冲刷量均比对比区小,牧场草区、金皇后苜蓿区比对比区径流含沙量分别减少36.09%5、5.65%,牧场草区、金皇后苜蓿区冲刷量比对比区分别减少53.32%6、9.93%。牧场草区、金皇后苜蓿区耗水强度与对比区相同,但土壤含水率比对比区大。     

皖西皖南土壤可蚀性值及估算方法验证

土壤可蚀性是水土流失预测的基础数据,可蚀性指标值的准确与否直接影响到水土流失预测精度。利用径流小区实测资料,研究了皖西、皖南主要土壤可蚀性值,并对EPIC模型和诺谟公式进行了验证。结果表明:皖西、皖南不同土壤可蚀性实测值差异较大,其值范围为0.013～0.043 t·hm~2·h/(MJ·mm·hm~2),黄棕壤最小,红壤最大,红壤可蚀性值是黄棕壤的3.3倍;同一种土壤不同方法估算的土壤可蚀性值差异较大,在没有实测资料验证的情况下,难以选择适宜的土壤可蚀性估算方法。研究结果为皖西、皖南水土流失预测提供了数据参考。     

天花板水电站水土保持措施设计

在分析天花板水电站概况、项目区环境概况以及工程区水土流失与水土保持现状的基础上,确定了该工程水土流失防治标准及目标,并结合天花板水电站工程特点、区域水土保持防治要求,合理划分水土流失防治分区,提出水土保持防治措施布局及方案.     

Sedimentation and internal phosphorus loads in Krishnagiri Reservoir,India

This study examines sedimentation rate and its consequences on the bathymetry, capacity and internal phosphorus loading of Krishnagiri Reservoir in Tamil Nadu, South India, utilizing an acoustic Doppler profiler and remote sensing data in an ArcGIS environment. There was a significant change in the reservoir bathymetry for the year 2012, compared with the 2007. The sedimentation rate was 0.818 MCM from 1960 to 1990 and 0.83 MCM over past 5 years. The present reservoir volume is 35.57 MCM, having been reduced to nearly half of its original capacity over a 55 year span, pointing to a seriously threatened lifespan. The sediment total phosphorus (TP) load spatially varied from 6.84 to 23 394 kg, depending on the sediment deposition zones. Sequential extraction indicated the dominance of phosphate fractions to be Al‐P> Fe‐P> Ca‐P> SRP, with an average TP value of 27.27 mg g^?1 dry weight. Aluminium‐ (35%) and iron(25%)‐bound forms are the major sediment phosphorus fractions, suggesting temperature, pH and redox or related chemical reactions may be important means of sediment P release in Krishnagiri Reservoir. The sediment phosphorus load in Krishnagiri Reservoir is estimated to be 44.50 tons, with an average TP release of 40.97 mg m^?2 (range of 10.22–70 mg m^?2). The measured pore water TP concentration and calculated sediment phosphate release exhibited a linear relation. Even with a reduced external P load, the eutrophication of Krishnagiri Reservoir cannot be reduced immediately because of its high internal load and nutrient remobilization.     

陕北无定河流域土壤侵蚀与植被覆盖和降雨关系研究

基于2000—2014年陕北无定河流域日降水、DEM、土壤类型、MODIS NDVI等数据,利用修正通用土壤流失方程(RUSLE)估算了流域土壤侵蚀情况,定量分析了植被覆盖和降雨在土壤侵蚀中的作用,结果表明:(1)无定河流域土壤侵蚀以微度侵蚀为主,平均占流域面积的88.35%,各土壤侵蚀等级面积比例随等级的升高而降低。2000—2014年微度侵蚀面积比例为下降趋势,轻度及以上等级面积比例均为上升趋势。(2)不考虑降雨因子影响时,无定河流域仍以微度侵蚀为主,且为增加趋势,而其他土壤侵蚀等级均为下降趋势。不考虑植被覆盖因子时,流域土壤侵蚀与模型计算结果的变化趋势基本一致。(3)植被覆盖对土壤侵蚀面积比例和变化速率的贡献率分别为13.67%和24.55%,而降雨作用达到86.33%和75.44%,表明降雨是流域土壤侵蚀的主要动力和控制因子,降雨变化主导着流域土壤侵蚀变化过程。     

东北黑土区重点治理区水土流失监测方案

介绍了东北黑土区重点治理区水土流失监测方案和以遥感影像、野外调查成果等为基础数据源,采用区域“三因子”叠加、小流域模型计算相结合的监测技术评价水力侵蚀状况的工作.通过这个监测方案,能够得到小流域主要水土保持措施的类型、数量和分布,综合分析和探索水土流失规律,从而得到重点治理区全面反映水力侵蚀、水土保持措施现状的报告、数据、表格、图册共四类成果.