基于WaTEM/SEDEM模型的沂河流域土壤侵蚀产沙模拟

基于WaTEM/SEDEM模型,结合临沂水文站和角沂水文站的输沙数据对模型进行校正和验证,分析模拟1975—2015年沂河流域侵蚀产沙的时空变化特征,并进一步研究降水、地形位和土地利用变化对流域侵蚀产沙的影响。结果表明：① 沂河流域输沙能力系数K_tc-low和K_tc-high在40 m和150 m组合下效果最优,模型在沂河流域具有较好的适用性。② 1975—2015年,沂河流域主要以侵蚀为主,微度侵蚀所占面积最大,其次是剧烈侵蚀,沉积主要分布在河谷处;流域侵蚀强度呈现先增加后减少的趋势,侵蚀模数由1975年的30.92 t·hm^-2·a^-1增加至1995年的49.32 t·hm^-2·a^-1再下降至2015年的29.60 t·hm^-2·a^-1;各县（区）平均侵蚀模数为沂水县>费县>沂南县>沂源县>蒙阴县>平邑县>兰山区。③ 沂河流域土壤侵蚀产沙强度的变化是降水、地形、土地利用等综合作用的结果。1975—2015年,流域降雨侵蚀力呈现先降低后升高又降低的变化趋势,各县（区）平均降雨侵蚀力为费县>兰山区>沂南县>蒙阴县>平邑县>沂水县>沂源县,降雨侵蚀力时空变化与流域侵蚀产沙强度时空变化并不完全一致;地形位等级空间分布与流域侵蚀产沙强度空间分布基本一致,侵蚀产沙的优势地形位区间是4~6级,即高程75~428 m,坡度5°~39°;耕地和林地的转化是土壤侵蚀强度转化最主要的原因,林地转化为耕地使侵蚀强度面积升高3389.97 hm²·a^-1,耕地转林地则使侵蚀强度面积降低2216.65 hm²·a^-1,草地与其他土地利用类型的转化对流域侵蚀强度影响较小。该研究可为区域土地利用方式调整和水土流失调控提供参考。     

梯田建设和淤地坝淤积对土壤侵蚀影响的定量分析

为了研究梯田建设和淤地坝淤积对流域土壤侵蚀的影响,本文首先建立了包含梯田、坡耕地、陡坡草地以及坝地在内的黄土高原丘陵沟壑区流域简化模型,并定义了流域的先锋期、过渡期以及顶级期三个状态,使用修正通用土壤流失方程(RUSLE) 分析了不同时期的流域土壤侵蚀模数。结果显示:先锋期与顶级期是流域水土保持治理的极限状态,先锋期峁边线上部土壤侵蚀模数为299.56 t×hm^-2×a^-1,下部土壤侵蚀模数为136.64 t×hm^-2×a^-1,平均侵蚀模数为229.74 t×hm^-2×a^-1;顶级期峁边线上部土壤侵蚀模数为39.10 t×hm^-2×a^-1,下部土壤侵蚀模数为1.10 t×hm^-2×a^-1,平均侵蚀模数为22.81 t×hm^-2×a^-1;在过渡期,随着梯田面积比例的增加,峁边线上部土壤侵蚀模数呈指数减少,而随着淤积高度的增加,峁边线下部土壤侵蚀模数呈线性减少,文章最后对这一结论进行了实证分析。     

137Cs示踪法研究湟水上游和布哈河下游区域土壤侵蚀强度

通过¹³⁷Cs示踪技术,并采用土壤剖面核素单位面积浓度与背景值之间的理论模型,对布哈河下游和青海湖东北岸湟水上游区域的土壤侵蚀进行了研究,结果表明：¹³⁷Cs面积活度与植被盖度之间存在着正相关关系,两区域相关系数为0.93。湟水上游河谷土壤侵蚀模数在87.62～1 458.41 t·km^-2·a^-1之间,采样点平均土壤侵蚀模数为933.31 t·km^-2·a^-1。布哈河下游区域土壤侵蚀模数在431.03～2 072.39 t·km^-2·a^-1之间,采样点平均土壤侵蚀模数为1 256.97 t·km^-2·a^-1。布哈河下游区域较湟水上游区域侵蚀严重,在较长的时期内两地大部分区域均处于轻度侵蚀阶段,湟水上游北部和布哈河下游西北部处于微度侵蚀阶段。     

1992-2013年巢湖流域土壤侵蚀动态变化

基于GIS和RS技术,利用修正的通用土壤流失方程（RUSLE）模型,结合遥感影像、DEM数据、土壤类型数据及相关统计确定了模型中参数因子,计算出巢湖流域1992-2013年土壤侵蚀模数,分析了土壤侵蚀强度的时空动态变化特征。结果表明：巢湖流域土壤侵蚀区域主要呈东北至西南方向分布。微度、轻度、中度、强度、极强和剧烈侵蚀占土壤侵蚀总面积百分比分别是93.46%、6.25%、0.68%、0.19%、0.01%、0.01%。1992-2006年土壤侵蚀模数由510.70 t/（km²·a）减少到129.79 t/（km²·a）,降幅为74.59%,同时植被覆盖率由37.0%增至47.80%,土壤侵蚀的面积比例变化明显,轻度、中度、强度、极强和剧烈侵蚀由8.93%、2.33%、1.32%、0.09%、0.05%分别减少为4.74%、1.39%、0.28%、0.02%、0.01%,微度侵蚀由87.88%增加到94.16%。但2013年土壤微度侵蚀又减少为93.46%,土壤微度侵蚀有向高一级转换趋势。2006-2013年土壤侵蚀模数也由129.79 t/（km²·a）增加到149.44 t/（km²·a）,增幅为15.14%。     

鄂尔多斯市生态系统服务权衡与协同分析

鄂尔多斯市是中国北方农牧交错带的中心,经济快速发展的同时带来生态环境巨大的压力,该区域生态系统服务及其相互关联的变化对半干旱地区的可持续发展具有重要意义。本文基于2000、2010年鄂尔多斯市的食物供给、碳储存、产水量以及土壤保持4种关键生态系统服务供给核算,采用相关分析探究栅格尺度上4种服务之间的权衡与协同关系,并引入玫瑰图对比不同土地利用类型的生态系统服务关联特征差异。研究结果表明：①2000-2010年鄂尔多斯市生态系统服务整体增强,平均食物供给量由99.5 kg·hm^-2增至224.2 kg·hm^-2,碳储存量由8.32 t·hm^-2增至8.41 t·hm^-2,平均产水量由153.64 mm增至291.90 mm,土壤保持量平均值由47.79 kg·hm^-2增至59.04 t·hm^-2;②产水与土壤保持之间存在协同关系(相关系数分别为0.972和0.771),食物供给与土壤保持之间存在协同关系(相关系数分别为0.505、0.736),食物供给和碳储存之间存在权衡关系(相关系数分别为-0.584、-0.512);③多重生态系统服务供给的热点区主要分布在鄂尔多斯市东部;④产水量和土壤保持、碳储存在耕地和林地中呈现此消彼长的变化方式,而在草地中4种生态系统服务同时增加。     

基于RUSLE模型的土壤侵蚀时空分异特征分析——以辽宁省朝阳市为例

以数字高程模型(DEM)、降雨量、土壤、遥感影像等为基础数据,运用GIS与遥感技术,结合RUSLE模型研究辽宁省朝阳市2001~2010 年的土壤侵蚀时空分异特征。研究结果如下:① 2001~2010 年土壤侵蚀模数总体呈下降趋势,其中2009 年的平均土壤侵蚀模数为254.02 t·hm^-2·a^-1,为10 a 间最低值;② 微度土壤侵蚀面积总体呈上升趋势,但以上2 个指标在2010 年均出现了不同程度的反弹;③ 朝阳县是土壤侵蚀最严重的地区,土壤侵蚀模数的平均值最高,为747.33 t·hm^-2·a^-1,中度以上土壤侵蚀面积分别为29.2%、32.67%、34.57%、31.41%。     

基于高分辨率模式的京津冀地区无人机航路风向风速模拟分析

随着中国低空空域的陆续开放,依靠现有的低空飞行气象保障技术为低空安全飞行提供服务略有不足,对飞行影响最大的风进行预报也有一定的困难。论文基于WRF(Weather Research and Forecasting Model)中尺度数值模式,对2015—2019年京津冀地区的风速风向进行模拟,并将模拟结果与气象站观测数据进行对比分析,可为该地区无人机低空航路飞行安全提供保障。结果表明:WRF模式能够较好地模拟风速的季节变化趋势,平原地区的模拟效果优于山区,山区模拟的风速偏大,但误差在可接受的范围内(RMSE<1.5 m·s^-1)。平均风速、最大风速最小值均出现在夏末,平均风速最大值出现在春季(山区4.43 m·s^-1、平原4.13 m·s^-1);最大风速在冬、春、夏初呈波动递增,夏季中旬开始减少,夏末秋初降至最小。京津冀地区风速呈西北向东南递减,泊头站(-0.02 m·s^-1·(5 a)^-1)和天津站(-0.02 m·s^-1·(5 a)^-1)平均风速呈下降趋势,其余站点风速呈上升趋势,唐山站上升率最大(0.08 m·s^-1·(5 a)^-1);在风速季节空间分布中,平均风速以上升趋势为主,站点所占比例为春季45.45%、夏季90.91%、秋季63.63%、冬季81.81%。平原地区盛行风呈东北—西南向;山区站点怀来站风向以WNW(18.70%)和W(15.01%)为主,蔚县站风向以N(16.79%)和NNW(12.03%)为主,相较于平原地区,山地地区风速8.0 m·s^-1的大风数量显著上升。1000 m高度的平原地区大风出现频率显著增加,增长速度高于山地地区,不利于无人机飞行,风速17.0 m·s^-1以上出现的概率明显高于山地地区。     

基于地形指数的砒砂岩黄土区土壤侵蚀分析

地形是土壤侵蚀进程的重要控制因子,在土壤侵蚀评价中发挥着重要作用。基于地形起伏表达构建了地形指数,结合降雨侵蚀力和植被盖度等建立了基于地形指数的土壤侵蚀方程,并分析了内蒙古自治区鄂尔多斯市北部十大孔兑砒砂岩黄土区1985—2018年土壤侵蚀时空变化特征。结果表明：（1）研究区多年土壤侵蚀模数整体有下降趋势但变化差异不显著（P>0.05）,多年平均侵蚀模数为22.34 t·hm^-2·a^-1。1985年土壤侵蚀模数最大,2000年土壤侵蚀模数最小,1985—2000年呈下降趋势,2000—2018年呈上升趋势;（2）多年平均土壤侵蚀面积为2 956.07 km²,1985年土壤侵蚀面积最大,为4 047.14 km²,占总面积比例83%;2000年土壤侵蚀面积最小,为2 153.67 km²,占比44%。研究区1985—2000年以轻度、中度侵蚀强度类型为主,2000—2018年以微度、轻度侵蚀类型为主;（3）多年土壤侵蚀空间分布格局基本一致,土壤侵蚀综合指数由西至东增加,总体上呈现为东部侵蚀大于西部的特点,母哈尔沟土壤侵蚀综合指数最大,毛卜拉孔兑最小;（4）地形指数土壤侵蚀方程与通用土壤流失方程在土壤侵蚀模数和土壤侵蚀面积估算上均无显著差异（P>0.05）。     

2000—2019年新疆大型湖泊湖冰物候时空变化特征

湖冰物候变化特征是全球气候变化过程的重要指示器。通过长时间序列MODIS数据、Landsat数据提取的湖泊数据集,综合分析了2000—2019年新疆大型湖泊湖冰物候的变化特征。结果表明：（1） 近20 a新疆大型湖泊的开始冻结日呈现提前和推迟2种变化趋势,开始冻结日呈现推迟趋势的湖泊分别为博斯腾湖、赛里木湖、艾比湖、吉力湖、乌伦古湖、萨利吉勒干南库勒湖和鲸鱼湖,且大部分湖泊的开始冻结日推迟趋势在0.51~1.53 d·a^-1之间;开始冻结日呈现提前趋势的湖泊有3个,分别为阿牙克库木湖（变化趋势为-1.04 d·a^-1）、阿克赛钦湖（变化趋势为-0.41 d·a^-1）、阿其克库勒湖（-0.31 d·a^-1）。（2） 湖冰完全覆盖期是重要的湖冰参数,湖冰覆盖期的延长或者缩短能够直接表示区域气候变化过程,新疆大部分湖泊湖冰覆盖期表现为缩短趋势,其中分布在新疆中北部的艾比湖、吉力湖和博斯腾湖等湖泊的湖冰覆盖期缩短较为明显,变化趋势分别为-1.76 d·a^-1、-2.13 d·a^-1和-0.81 d·a^-1;冰完全覆盖期延长的湖泊有3个,分别为阿牙克库木湖、阿其克库勒湖和鲸鱼湖,变化趋势分别为3.51 d·a^-1、1.54 d·a^-1和1.37 d·a^-1,这些湖泊均匀分布在昆仑山高原北翼。（3） 新疆大型湖泊湖冰物候变化特征是受其自身条件（湖泊形态因子、湖泊面积等）及气候变化（气温、降水量等）等多种因素共同作用的结果。本研究探讨了气候变化环境下的新疆大型湖泊湖冰物候的冻融趋势及其变化模式,同时应用不同遥感数据和研究方法识别了湖冰,证实了MODIS数据反演湖冰物候的可行性。     

气候变化背景下尼雅河流域生态基流研究

流域生态基流是河流生态系统健康稳定的关键,以新疆尼雅河流域为研究区域,根据民丰县气象站1958—2018年的气象数据与尼雅河4个水文监测断面1978—2018年的水文数据,运用趋势拟合、Tennant法、相关性分析和回归模型等分析流域气候变化、确定生态基流并探究其时空分异与保证率变化,揭示生态基流对气候变化的响应。结果表明：61 a来流域气温以0.22 ℃·(10a)^-1的速度增加,年降水量以3.8 mm·(10a)^-1的速度增加;尼雅水库、八一八渠首、尼雅水文站和尼雅渠首的年生态基流推荐值分别为：1.989 m³·s^-1、2.188 m³·s^-1、1.755 m³·s^-1、1.702 m³·s^-1;生态基流年际最大值出现在2010年,最小值在1980年,年内最大值在7月,最小值在1月或12月;空间上表现为上游高下游低,以八一八渠首处最高,尼雅渠首处最低;各站多年平均生态基流保证率分别为：50%、45%、50%、45%,且表现出汛期明显高于非汛期;逐年、逐月生态基流与气温、降水量均在0.01水平上显著相关,但在春夏季对气温敏感,秋冬季对降水量敏感,各水文监测断面的回归模型耦合效果相似,流域整体回归方程R²=0.365,且生态基流对气候变化响应具有整体性和衰减性。研究结果可为尼雅河流域生态调水和水生态修复提供参考。     

Capacity of soil loss control in the Loess Plateau based on soil erosion control degree

The capacity of soil and water conservation measures, defined as the maximum quantity of suitable soil and water conservation measures contained in a region, were determined for the Loess Plateau based on zones suitable for establishing terraced fields, forestland and grassland with the support of geographic information system (GIS) software. The minimum possible soil erosion modulus and actual soil erosion modulus in 2010 were calculated using the revised universal soil loss equation (RUSLE), and the ratio of the minimum possible soil erosion modulus under the capacity of soil and water conservation measures to the actual soil erosion modulus was defined as the soil erosion control degree. The control potential of soil erosion and water loss in the Loess Plateau was studied using this concept. Results showed that the actual soil erosion modulus was 3355 t?km^-2?a^-1, the minimum possible soil erosion modulus was 1921 t?km^-2?a^-1, and the soil erosion control degree was 0.57 (medium level) in the Loess Plateau in 2010. In terms of zoning, the control degree was relatively high in the river valley-plain area, soil-rocky mountainous area, and windy-sandy area, but relatively low in the soil-rocky hilly-forested area, hilly-gully area and plateau-gully area. The rate of erosion areas with a soil erosion modulus of less than 1000 t?km^-2?a^-1 increased from 50.48% to 57.71%, forest and grass coverage rose from 56.74% to 69.15%, rate of terraced fields increased from 4.36% to 19.03%, and per capita grain available rose from 418 kg?a^-1 to 459 kg?a^-1 under the capacity of soil and water conservation measures compared with actual conditions. These research results are of some guiding significance for soil and water loss control in the Loess Plateau.     

Ecosystem Service Value Assessment for National Key Eco-function Zones for Water and Soil Conservation

National key eco-function zones for water and soil conservation are exceptionally fragile areas in terms of their eco-environments and are also severely affected by water and soil loss. They have been a focus of attention from all sectors of society. This research assesses important ecosystem service functions and their values using such indexes as NPP, soil conservation quantity and water conservation quantity. The result indicates that the ecosystem services of China’s eco-function zones for water and soil conservation are worth 3268.90×10⁸ CNY in total, of which organic matter production accounts for 530.96×10⁸ CNY, nutrient substance circulation and storage 301.91×10⁸ CNY, carbon fixation and oxygen release 1616.16×10⁸ CNY, soil conservation 442.70×10⁸ CNY and water source conservation 816.20×10⁸ CNY. Of the four functional zones, the Guangxi-Guizhou-Yunnan Area registers the highest value of 1551.30×10⁸ CNY, and the Three Gorges Reservoir Area the lowest value of 448.15×10⁸ CNY. In terms of ecosystem service value per unit of area, the Guangxi-Guizhou-Yunnan Area takes the first place, followed by Three Gorges Reservoir Area and the Dabie Mountain Area, which are roughly equivalent, and finally the Loess Plateau Area is at the bottom.     

Soil erosion and management on the Loess Plateau

1 Introduction The Loess Plateau situated in northern China covers the drainage basins in the middle reaches of the Yellow River. It starts from the western piedmont of Taihang Mountains in the east, reaches the eastern slope of the Wushao and Riyue mountains, connects the northern part of the Qinling Mountains in the south and borders the Great Wall in the north, covering an area of about 380,000 km2 (Figure 1). The region is overlain extensively by Quaternary loess in great thickness, …     

Soil erosion and management on the Loess Plateau

The Loess Plateau is well known to the world for its intense soil erosion. The root cause for river sedimentation of Yellow River (Huanghe) and its resultant "hanging river" in certain section is soil and water loss on the Loess Plateau. The Loess Plateau has a long cultivation history, hence population growth, vegetation degeneration and plugging constitute the chief reason for serious soil and water loss on Loess Plateau. This paper analyses several successful cases and failures in soil conservation, presents practical soil conservation technique and related benefit analysis, and discusses some effective methods adopted in China in soil erosion control, research directions and future perspectives on Loess Plateau.     

区域土壤侵蚀演化风险分析——以泾河流域为例

土壤侵蚀演化风险是在一定的空间范围内土壤侵蚀风险的时间变化关系,是发生土壤侵蚀可能性的动态演变过程,其对于评价不同时空尺度水土保持措施的合理性及其效益意义重大。以位于黄土高原中部的泾河流域为例,基于1986年、1995年和2000年的三期土地利用类型空间数据,利用GIS技术和信息熵理论,结合美国通用土壤流失方程（Uni...     

Remote-sensing data reveals the response of soil erosion intensity to land use change in Loess Plateau,China

Developing an effective approach to rapidly assess the effects of restoration projects on soil erosion intensity and their extensive spatial and temporal dynamics is important for regional ecosystem management and the development of soil conservation strategies in the future. This study applied a model that was developed at the pixel scale using water soil erosion indicators (land use, vegetation coverage and slope) to assess the soil erosion intensity in the Loess Plateau, China. Landsat TM/ETM+ images in 2000, 2005 and 2010 were used to produce land use maps based on the object-oriented classification method. The MODIS product MOD13Q1 was adopted to derive the vegetation coverage maps. The slope gradient maps were calculated based on data from the digital elevation model. The area of water soil-eroded land was classified into six grades by integrating slope gradients, land use and vegetation coverage. Results show that the Grain-To-Green Project in the Loess Plateau worked based on the land use changes from 2000 to 2010 and enhanced vegetation restoration and ecological conservation. These projects effectively prevented soil erosion. During this period, lands with moderate, severe, more severe and extremely severe soil erosion intensities significantly decreased and changed into less severe levels, respectively. Lands with slight and light soil erosion intensities increased. However, the total soil-eroded area in the Loess Plateau was reduced. The contributions of the seven provinces to the total soil-eroded area in the Loess Plateau and the composition of the soil erosion intensity level in each province are different. Lands with severe, more severe and extremely severe soil erosion intensities are mainly distributed in Qinghai, Ningxia, Gansu and Inner Mongolia. These areas, although relatively small, must be prioritised and preferentially treated.