崩岗侵蚀地貌的演变过程及阶段划分

崩岗是中国南方一种常见的土壤侵蚀类型,也是一种严重的水土流失方式,多分布于低山丘陵区的花岗岩风化壳之上.崩岗的形成和发展是2个不同的阶段,并始终受到水力和重力的作用.2种外力对比关系的不同使崩岗的演变过程具有明显的阶段性.通过选取适当的指标体现这种规律性,可以对崩岗的发展阶段进一步划分,对崩岗的治理控制具有重要的意义.     

崩岗研究及其与相邻学科的关系

崩岗主要分布在中国南方花岗岩地区,是一种主要的水土流失方式.从崩岗的定义、分类、发育过程与形成机理、综合治理方面论述了崩岗研究的现状与进展.在前人研究基础上对崩岗的学科归属进行了探讨,并从多方面综合分析了崩岗与灾害的关系,认为地貌学是崩岗过程与分布研究的理论基础,因此将崩岗划为地貌学研究范畴比较合适.由于崩岗不直接造成超出人类社会承受能力的损失,以及崩岗的自然不稳定能量释放过程与滑坡、泥石流、洪水等自然灾害的快速能量释放过程存在质的差别,因此认为崩岗不等同于灾害,但在某些特定条件下,崩岗可以转化为泥石流从而转变为灾害.所以,崩岗的整治应该引起足够的重视.     

全球视野下崩岗侵蚀地貌及其研究进展

典型的崩岗具有“圆形露天剧场”般的沟头,发育在深厚的红色花岗岩风化壳上,通常包括集水坡面、崩壁、崩积体、沟道、洪积扇5个地貌组成部分;崩壁自上而下可分为表土层、风化红粘土层(红土层)、风化砂质红粘土层(砂土层)、风化粗碎屑层(碎屑层)。中国的崩岗与马达加斯加的lavaka属于同类地貌,两者具有地貌学上的可比性。崩岗群是劣地的表现形式之一,但与欧洲的badland有不同的侵蚀过程,也不同于意大利和巴西的两种沟谷侵蚀地貌calanchi和vocoroca。崩岗主要发育在华南和东南热带和亚热带湿润季风气候区中等偏缓的丘陵坡地上,由沟谷侵蚀发展而成,是沟谷侵蚀的高级阶段。崩岗沟道侵蚀产沙量占崩岗沟谷流域侵蚀产沙量的一半以上,其中沟道沟壁崩塌侵蚀产沙量与沟床下切侵蚀产沙量又各占崩岗沟道侵蚀产沙量的一半左右。野外人工模拟降雨试验是研究崩岗流域侵蚀、产流和产沙过程的有效手段。崩岗流域侵蚀产沙量可以通过崩岗沟谷和洪积扇地形测量加以估算。     

广东五华乌陂河流域崩岗发育规律及其治理——以迎龙山为例

崩岗侵蚀是华南花岗岩风化壳深厚地区特有的水土流失形式.这种水土流失不仅侵蚀规模大,发展速度快,危害十分严重,而且治理非常困难,被称为当今"生态环境溃疡".在总结前人研究成果的基础上,通过多次野外实地考察,在对五华县乌陂河流域迎龙山崩岗的发育规律进行分析后认为,迎龙山的崩岗多数为条形,鲜有瓢形和爪形,没有弧形和箕形等,但各坡向崩岗发育不均一,阳坡崩岗成对或成群发育且有一个超大型的崩岗群,而阴坡崩岗均单独发展.形成崩岗的主要机理包括径流冲刷、水蚀和重力侵蚀的相互效应以及岩石自身的风化膨胀等,最后提出了治理崩岗的工程措施和生物措施.     

应用三维激光扫描监测崩岗侵蚀地貌变化——以广东五华县莲塘岗崩岗为例

崩岗复杂的地形及其动态发育过程是崩岗监测关注的重点和难点。三维激光扫描技术具有高精度、非接触性、穿透性、快速性等特点,能够突破传统监测手段的空间限制,有效获取崩岗地形的细部特征。在介绍基本原理和应用现状的基础上,利用Leica ScanStation 2三维激光扫描仪,对广东五华县莲塘岗崩岗进行连续3 a共6次实地监测。选择2011-06-03和2012-05-12两次监测结果,通过ArcGIS对数据进行处理分析。结果表明：莲塘岗崩岗体积侵蚀量为1 007 m³/a,年侵蚀量为1 380 t,侵蚀模数为269 268 t/（km²·a）,崩岗中下部位侵蚀强度高于上部。侵蚀最强烈地带出现在中下部海拔高度为111~116 m和116~121 m的崩积锥分布部位,侵蚀量分别为202和178 m³/a,崩积锥土体松散,极易在片流和股流作用下出现侵蚀,崩积锥快速侵蚀导致崩壁加高,使得崩岗呈现出越高越陡的态势。此外,在崩岗下部96~101 m和101~106 m两个区段的侵蚀作用也比较强烈,侵蚀量分别为151和157 m³/a,这一高程区为多条支沟汇合后的主沟道段,每年雨季水力侵蚀十分强烈,沟道侧蚀加宽和下切加深,进一步加速崩岗的重力侵蚀过程,致使莲塘岗崩岗仍处于快速侵蚀和崩壁加高变陡的壮年期阶段。三维激光扫描连续监测结果的对比分析,不但能够定量得到崩岗侵蚀量及地形的变动信息,还可进一步探究侵蚀泥沙的来源及其精细的空间分布特征,是崩岗监测较为理想的先进技术。     

赣南红壤丘陵崩岗侵蚀区表土孢粉组合及其生态指示意义

以赣南红壤崩岗侵蚀区野外调研孢粉资料为基础,分析了8个表土样品。结果发现:赣南红壤崩岗侵蚀区表土样品孢粉种属类型丰富,共鉴定出131种,统计有效孢粉2 694粒;表土孢粉组合为乔木、灌木、草本、蕨类和苔藓植物,其中乔木和蕨类植物的孢粉占优势,平均分别为48.49%和37.10%,灌木和草本花粉含量较低,平均为3.00%和8.43%。乔木植物中的马尾松(Pinus massoniana)平均浓度为28.0%,蕨类植物中里白厥(Hicriopterisglauca)平均浓度为26.09%,均具有超代表性;植物花粉亚热带特征明显;不同母岩崩岗侵蚀区优势科属种方面存在一定的差异;孢粉组合反映出马尾松、里白蕨对红壤崩岗生态环境的适应性和代表性。该研究为今后在这一地区开展第四纪古植被、古气候和古环境等研究提供参考性依据,同时也为南方崩岗治理筛选先锋植物提供参考。     

崩岗侵蚀沟的时空侵蚀特征及预测

崩岗是水力和重力复合的土壤侵蚀类型,严重危害我国南方地区的农业生产和生态环境。侵蚀沟对崩岗的侵蚀过程以及地貌变化起着关键作用。本研究以福建省安溪县龙门镇一处崩岗为研究区,以无人机获取的正射影像和高程数据为基础,通过采点重构坡面提取出侵蚀沟,然后对其进行时空动态分析,得到侵蚀沟的时空侵蚀特征;然后将其侵蚀特征与CA-Markov模型耦合,通过修正转移概率矩阵以及制定空间分配规则,构建崩岗侵蚀沟模拟模型。研究结果表明:降雨量与侵蚀沟的侵蚀强度呈正相关,强降雨利于侵蚀沟的下切侵蚀,弱降雨则有利于沟沿的重力崩塌;坡度对侵蚀沟的侧切和下切具有促进作用,沟道距离和坡面高度则对下切和堆积具有抑制作用;由面积差异率0.18和Kappa系数0.81验证了崩岗侵蚀沟模拟模型的精度;在对该崩岗侵蚀沟2018-12-02空间分布预测的基础上,得到其年侵蚀量和侵蚀模数,分别为653.9 m~3和340 606 t·km~(-2)·a~(-1)。研究结果为探索崩岗侵蚀过程提供了新思路,并为崩岗侵蚀的防治工作提供了参考。     

韩江中上游地区的崩岗分布特征

选取韩江中上游地区2016—2022年的Sentinel-1/2卫星星座遥感影像和其他辅助数据,基于机器学习方法进行区域尺度的崩岗识别和崩岗影响因子测度。结果表明：1）分类模型的总体精度达到84%,Kappa系数为0.8。其中,崩岗识别的用户精度和生产者精度都超过95%,且其FScore为0.97。2）截至2022年,韩江中上游地区的崩岗侵蚀面积共有435.5 km2,各县（市、区）崩岗侵蚀面积差异明显,年变化趋势不一。其中,五华县崩岗侵蚀面积最多（199.2 km2）,其年平均变化率为16.29 km2/a。梅江区崩岗侵蚀面积最少（1.6 km2）,其年平均变化率为0.18 km2/a。3）韩江中上游地区崩岗发生概率与高程、坡度、植被覆盖、地质类型、人口密度、大气压、降雨量、经向风速、纬向风速和风速等10个因素存在显著相关性（P<0.001）。在一定的变化范围内,高程、坡度、地质类型、大气压、经向风速、纬向风速和风速对研究区崩岗发生为正向影响,植被覆盖、人口密度和降雨量对崩岗发生为负向影响。     

基于无人机倾斜摄影技术的崩岗动态变化监测

利用无人机倾斜摄影技术，对德庆县马圩镇典型崩岗区域进行2016和2017年连续2年的动态监测，结合ArcGIS软件对数据进行处理分析，分析了崩岗在空间上的变化特征。结果表明：1）研究区域2017年崩岗总面积比2016年增加16 401.2 m²，变化率为10.21%，说明研究区的崩岗仍处于发育状态；2）研究区西南偏南方向的崩岗面积减少最明显，总体侵蚀最严重的坡向集中在南向；3）崩岗侵蚀最为强烈的部位发生在海拔高程51~60 m和81~90 m处，整体侵蚀呈现出中下部位大于上部位的现象；4）研究区崩岗近2年的年侵蚀体积量为1 172.68×10³ m³。无人机航测数据的质量能够满足无人机摄影测量的规范要求，与传统调查方法相比时效性更高、更方便和成本更低。     

风化花岗岩崩岗灾害的成因机理

测定了广东珠海大镜山剖面(DJS)、增城剖面(ZC-1、ZC-2)、阳江飞鹅岭和圆周岭剖面(FEI、YZL)的物性指标,通过建立崩岗数学模型,设定不同的坡面参数条件,计算了坡面和稳定临界深度,当坡度＜43°时,坡体的稳定临界深度＞2m。根据雨水在花岗岩风化剖面的渗透特点,计算了一定强度的降雨在不同时间内的湿润前锋,由临界深度与湿润前锋的对比,说明了降雨与崩岗的关系。此外,还结合文献中日本和香港地区崩岗灾害的统计资料结果,探讨了不同时间的降雨对坡体稳定性的影响。     

澜沧江典型对比流域水力侵蚀快速调查与评价

根据水力侵蚀面蚀和沟蚀两种不同侵蚀形态发生过程尺度空间大小不一的侵蚀特点,确定了研究区面蚀和沟蚀的不同调查评价方法.面蚀的发生过程空间尺度小,选用小区调查方法进行,而沟蚀的发生过程尺度空间大,在典型调查小流域尺度进行全面调查.然后在两种尺度下,分析形成沟蚀和面蚀的影响因素,进行沟蚀程度和面蚀强度分级,并把研究成果展延到澜沧江凤庆河流域和晓街河流域.最后,以在典型调查小流域的研究结果为对照判别依据,判断风庆河和晓街河流域的土壤侵蚀状况.结果显示,澜沧江典型流域的面蚀强度差异不大,沟蚀是造成不同流域土壤侵蚀和沟道输沙差异的主要水力侵蚀形式.     

元代以来黄土塬区沟谷发育与土壤侵蚀

以洛川旧县镇南沟小流域为研究对象，用实地考察和史料考证相结合的方法，恢复了元代(1267年)以来洛川黄土塬区沟谷发育与土壤侵蚀过程，计算出了不同时段沟谷发育速度、土壤侵蚀强度，分析了黄土塬区沟谷形态的演变。自元代以来黄土塬区沟谷发育、土壤侵蚀呈加剧态势，其变化一方面与降水量变化关系密切，降水量较丰富时沟谷发育、土壤侵蚀较强；另一方面人为加速侵蚀与自然侵蚀相叠加是近现代沟谷发育、土壤侵蚀剧烈的主要原因。黄土塬区沟谷形态由巷形谷、V形谷向U形谷演变，沟头段巷形谷和上游段V形谷是土壤侵蚀与治理的重点。     

梯田建设和淤地坝淤积对土壤侵蚀影响的定量分析(英文)

To study the influences of terraced field construction and check-dam siltation on soil erosion of a watershed,we built a simplified watershed model for the Loess Plateau hilly-gully region including terraced fields,slope farmlands,steep-slope grasslands,and dam farmlands,and defined three states of watershed(i.e.,pioneer,intermediate,and climax stages,respectively).Then,the watershed soil erosion moduli at various stages were studied by using a revised universal soil loss equation.Our results show that the pioneer and climax stages are the extreme states of watershed soil-and-water conservation and control;in the pioneer stage,the soil erosion modulus was 299.56 t ha-1 a-1 above the edge of gully,136.64 t ha-1 a-1 below the edge of gully,and 229.74 t ha-1 a-1 on average;in the climax stage,the soil erosion modulus was 39.10 t ha-1 a-1 above the edge of gully,1.10 t ha-1 a-1 below the edge of gully,and 22.81 t ha-1 a-1 on average;in the intermediate stage,the soil erosion modulus above the edge of gully exhibited an exponential decline along with the increase in terraced field area percentage,while the soil erosion modulus below the edge of gully exhibited a linear decline along with the increase in siltation height.     

典型黑土区小流域浅沟侵蚀季节差异分析

通过2005年对黑龙江鹤山农场两个小流域进行定位观测,研究了典型黑土区浅沟侵蚀特征及其季节差异,并对作物类型和耕作措施对浅沟侵蚀的影响进行了分析。结果表明,两流域年浅沟侵蚀量达285.9 m³ km^-2和290.8 m³ km^-2,仅浅沟侵蚀量就超过了黑土区的土壤允许侵蚀量。浅沟侵蚀量呈现出沿坡面波动的变化,沿坡面向下存在浅沟侵蚀的强弱交替带。春夏浅沟侵蚀在侵蚀强度、浅沟形态及主要影响因素3个方面存在差异,春季浅沟侵蚀受融雪、冻融影响显著,侵蚀较夏季严重;与春季相比,夏季浅沟长度变短、宽度变大、深度变浅,浅沟体积与长度的相关性较春季差,这与夏季暴雨历时短、雨强大以及植被盖度大有关。耕作措施和作物类型影响浅沟侵蚀深度和浅沟分布,尤其在夏季比较明显。     

黑龙江克拜黑土区50多年来侵蚀沟时空变化

中国东北黑土资源以土壤肥沃、有机质含量高、土质疏松、最适宜耕作而闻名于世。长期以来,由于人类的过度垦殖和不合理耕作, 造成大规模的水土流失,侵蚀沟不断切割地表,蚕食耕地,冲走沃土,降低了大型机械的耕作效率。侵蚀沟研究是土壤侵蚀研究的重要组成部分,在遥感和GIS 技术支持下,选取黑龙江克拜地区作为典型研究案例,以侵蚀沟密度为主要指标,分析了研究区侵蚀沟密度的动态变化、侵蚀沟变化的高程分异特征、坡度分异特征、坡向分异特征以及侵蚀沟变化与地貌类型的关系,揭示了典型黑土区50多年来侵蚀沟的动态变化特点和空间分异规律。     

东北漫岗黑土区浅沟侵蚀发育特征

东北黑土区是中国重要商品粮基地之一,沟道恶性扩张,已成为导致该区土地退化主要原因之一.利用全球定位系统和传统方法测量浅沟形态参数,结合地理信息系统(GIS)平台计算流域尺度的沟蚀现状,分析东北黑土区浅沟侵蚀发育特征,并对比分析其与黄土高原浅沟侵蚀发生的地貌因子之间的异同.研究表明,研究区浅沟分布密度0.56～0.93 km、km2,年侵蚀模数达到118～199 m3/km2,浅沟破坏面积占流域面积比例达0.11%～0.19%,浅沟沟壑密度已经达到中度和强度侵蚀,处于快速发展时期;研究区浅沟的临界汇水面积大于黄土高原,分布的临界坡度小于黄土高原,这主要由黑土区坡长坡缓的特点决定.     

The contribution of gully erosion to total sediment production in a small watershed in Southwest China

Determining the contribution of gully erosion to the total sediment yield is important for enhancing decision-making regarding sediment abatement and soil conservation measures. The dry-hot valley region of the Jinsha River is one of the most intensive areas of gully erosion in China. However, the contribution of gully erosion to total sediment production in this region is unclear. Instead of using the source tracing technique commonly employed in other studies, this study provides a method of rapidly reconstructing historical sediment yields based on the properties of sediment that accumulated in an undrained pond at a small gully watershed outlet. We produced a three-dimensional model in geographical information system software to calculate the volume of each layer of accumulated pond deposits from 2006 to 2011. Moreover, we estimated sheet erosion amounts using the Universal Soil Loss Equation. The results showed that sheet erosion accounted for between 14.28 and 23.39% of the total sediment yield in the watershed in the case that the sediment delivery ratio was 100%. Therefore, gully erosion is the major source of total soil loss in this area, and effective soil measures of gully erosion mitigation are crucial for managing the sediment yield.     

东北典型丘陵漫岗区沟谷侵蚀动态及空间分析

以黑龙江省克山县为例,分析1954年和2000年侵蚀沟密度变化,探讨研究区土壤侵蚀的时空动态变化,并以侵蚀沟密度变化值为依据进行不同分区侵蚀因素的耦合分析。结果表明:过去46年间,克山县东南部侵蚀沟密度趋于减少,西北部侵蚀沟密度增大。1954～2000年侵蚀沟密度变化值在侵蚀减弱区与高程和坡度呈负相关,在侵蚀增强区呈正相关。随着坡长增加,侵蚀沟密度变化量呈增加趋势。侵蚀沟变化与坡长相关性最大,R²达0.9743,其次为高程,R²为0.6893,与坡度的相关性最小,R²为0.3437。结果表明,高程和坡度不是东北丘陵漫岗地区土壤流失的主要影响因子,坡长是该区侵蚀的一个重要影响因子。土地利用结构变化与土壤侵蚀强度变化密切相关,耕地面积大幅度增加与草地面积明显减少加速侵蚀沟发育。     

The characteristics of gully erosion over rolling hilly black soil areas of Northeast China

In this study, short-term gully retreat was monitored from the active gullies selected in representative black soil area, using differential global positioning system (GPS). With the support of geographic information system (GIS), multi-temporal digital elevation models (DEM) were constructed from the data collected by GPS and used for further analysis. Based on the analysis of multi-temporal DEM, we discussed the erosion–deposition characteristics within gully and a developing model for black soil gully area of Northeast China was proposed. The results are: (1) The analysis of the monitored gully data in 2004 indicated that the retreat of gully head reached more than 10 m, gully area extended 170–400 m2, net gully eroded volume 220–320 m3,and gully erosion modulus 2200–4800 t?km?2?a?1. (2) Compared with the mature gully the initial gully grows rapidly, and its erosion parameters are relatively large. The erosion parameters have not only to do with flow energy, but also with the growth phase. (3) There are significant seasonal differences in gully erosion parameters. The extension of gully area and width dominates in winter and spring without marked net erosion while changes mainly occur in gully head and net erosion in rainy season. (4) It is remarkable for freeze-thaw erosion in the black soil area of NE China. The gully wall of SG2 extended 0.45 m under freeze-thaw effect in 2004, and the distance of gully head retreated maximally 6.4 m. (5) Due to freeze-thaw action and snowmelt, gully is primarily in the interior adjustment process in winter and early spring. There are much more depositions compared with that during rainy season, which can almost happen throughout the gully, while erosion mostly occurs near head, esp. for gullies having a relatively long history of development. On the other hand, the process of energy exchange with exterior dominates in rainy season. It is considered that this cyclic process is an important mechanism for gully growth in high latitude or/and high attitude regions.