东北漫川漫岗黑土区浅沟和切沟发生的地貌临界模型探讨

对东北漫川漫岗黑土区进行实地测量及地形图量算,推求出临界模型,校验了Moore的沟蚀发生公式。研究发现,该区浅沟发生的临界阈值和指数参数分别为0.0631和-0.4643,切沟发生的两参数分别为0.1161和-0.4457。同时发现Moore的沟蚀预测公式在该研究区并不适用。通过与野外实测浅沟和切沟发生位置对比,临界模型预测的沟蚀位置较好地反映了野外实际状况。     

细沟侵蚀影响因素和临界条件研究进展

细沟侵蚀是坡耕地时常发生的一种侵蚀形式.细沟侵蚀对坡面土壤侵蚀产沙有重要贡献,而且是坡面侵蚀由面蚀向沟蚀发展的过渡.本文分析了细沟侵蚀影响因素和临界条件研究取得的进展和存在的不足.影响细沟侵蚀的主要因素有降雨径流、土壤、地形、土壤表面特征和土地管理等因素,其中,前4者有多种指标来表征其效应,而土壤表面特征的影响还处于定性研究阶段.坡面需要达到特定的临界条件才可能发育细沟,细沟发生临界条件的研究主要从临界径流条件、临界土壤条件和临界地形条件等角度出发,各临界条件并非定值,而是关乎其他因素的综合指标.最后,本文对今后细沟侵蚀影响因素和临界条件研究可能的研究内容和方向进行了展望.     

东北漫岗黑土区切沟侵蚀发育特征

随着人们对土壤侵蚀空间尺度认识的加深, 发育在更大空间尺度上的切沟愈来愈受到重视。切沟是土壤侵蚀的重要组成部分, 但现有的土壤侵蚀模型尚未包括切沟侵蚀部分。本研究利用高精度差分GPS, 在对东北典型漫岗黑土区切沟监测的基础上, 借助GIS 平台生成DEM, 通过DEM 的叠加分析, 探讨了沟内蚀积变化特征。并在此基础上, 提出了东北切沟侵蚀的概念模型, 认为冬春季冻融侵蚀产生沟内堆积-雨季径流产生侵蚀的过程可能是该区切沟发育的一种重要模式。     

东北典型黑土区40年来沟蚀空间格局变化及地形分异规律

以SPOT5和Corona影像为基础数据源,获取了东北典型黑土区1965年和2005年的侵蚀沟分布数据,生成了侵蚀沟密度空间分布图;基于1∶5万地形图,插值求取DEM,提取了地形因子;最后,在GIS空间分析模块支持下,分析典型黑土区40年来沟蚀空间格局变化及其地形分异规律。结果表明,经过40年的开发,研究区侵蚀沟密度剧增,且各等级侵蚀沟密度都出现向更高一级发展的趋势,呈现出以北西南东向为轴心,从沟蚀剧烈增加区到微度增加区变化特征;沟蚀在垂直方向上具有层状分布规律,在海拔250～275m高度出现密度最大值,说明岗坡地带是黑土区沟蚀易发区;坡度分异表明黑土区侵蚀沟出现向高坡度发展趋势;各坡向上侵蚀沟密度和动态发展状况表明,在东北典型黑土区坡向不是影响侵蚀沟发育的首要因子。     

东北低山丘陵典型区侵蚀沟分布特征及其地形影响研究

东北低山丘陵区是重要的粮食主产区和商品粮基地,高强度的农业垦殖造成了严重的水土流失,侵蚀沟危害日益加剧。选择东辽河上游106.5 km²的区域为研究区,基于分辨率2 m的遥感影像,在GIS人工预判读侵蚀沟的基础上,野外实地验证并测量了研究区内长度≥50 m、且深度≥0.5 m的侵蚀沟的几何参数与经纬度;基于DEM获取了侵蚀沟所在坡面的坡度、坡向和高程等空间信息;分析了研究区侵蚀沟的基本特征与时空演化趋势,探讨了坡度和坡向对侵蚀沟发育的影响。结果表明：① 目前研究区已形成侵蚀沟322条,分布密度为3.0条/km²,沟壑密度为0.8 km/km²,割裂度为1.4%,侵蚀沟发展速度快,沟蚀强度已达强烈程度,应引起足够重视。② 侵蚀沟主要分布在6°~9°的坡耕地上,坡度对沟蚀的影响明显,坡耕地高强度垦殖是沟蚀加剧的主要驱动力;③ 阳坡（S、E）上侵蚀沟分布相对较多,而阴坡（N）上侵蚀沟分布最少,坡向对沟蚀也有一定影响。研究成果为认识东北低山丘陵区侵蚀沟发生与演化提供了科学数据。     

基于EEMD-瞬时频率变换的黄土高原典型地貌沟蚀活跃区识别研究

黄土沟谷是黄土高原物质和能量交换最频繁、形态和形状变化最剧烈的区域.黄土沟沿线作为沟蚀的重要地形特征线,是研究黄土沟蚀特征的重要切入点.该文以黄土峁区(窑家湾)、黄土梁区(安塞)和黄土塬区(长武)3个典型小流域为研究样区,以低空摄影测量生成的1 m分辨率DEM为实验数据,采用集合经验模态分解(EEMD)-瞬时频率变换方法分析各样区黄土沟沿线地形剖面的变化特征.结果表明,黄土高原不同地貌类型区沟沿线地形剖面变化特征差异明显,各样区的沟蚀活跃区多分布于沟头,沟蚀方式以沟头的溯源侵蚀最为活跃,反映了黄土高原地貌的发育进程和沟蚀活跃性,3个样区中黄土梁区(安塞)的沟蚀和沟谷发育最活跃,与实地调查结果一致.     

黄土地貌沟沿线研究综述

黄土高原的沟沿线是最能体现黄土地貌形态特征的地形结构线.沟沿线的形态结构、层次级别、空间展布、发育趋势,既是黄土地貌最显著的外在表象,又深刻地映射着黄土地貌发育的内在机理.该文首先从沟沿线类型划分入手,在总结前人对线状地貌特征要素分类研究的基础上,分析了现有黄土地貌沟沿线类型划分体系;其次,从定量分析的角度,对现有沟沿线的量化指标研究现状进行了分析,系统归纳和总结了沟沿线自动提取技术的特点与适应性.此外,分析了基于沟沿线的黄土地貌研究进展,并从辩证的视角阐述了沟沿线研究科学内涵与发展趋势,对当前沟沿线研究存在的问题进行了深入剖析,展望了黄土地貌数字地形分析的发展前景.     

50年来东北黑土区土地利用变化对沟蚀的影响——以克东地区为例

以位于东北典型黑土区的克东地区作为研究区,以1965年的Corona、2005年的SPOT5和2015年高分一号影像作为数据源,通过目视解译获取研究区对应年份的侵蚀沟分布状况;以1954年地形图和1975年的Landsat/MSS、2005年和2015年的Landsat/TM影像为数据源分别获取1965年、2005年和2015年土地利用数据;以侵蚀沟裂度为指标从土地利用变化角度分析研究区近50年来沟蚀变化状况。结果表明：黑土区沟壑侵蚀状况日益严重,耕地中侵蚀沟面积最大、侵蚀沟裂度增长速度最快;耕地、草地和建设用地上沟蚀状况的加剧伴随着林地和未利用地的开垦;耕地和草地相互转换裂度变化最大,退耕还林还草短期内侵蚀沟裂度仍然很高,但随着近10年来“退耕还林”的推行和用地状况的改善,沟蚀虽仍在发展但速度趋于缓慢。     

利用高精度GPS动态监测沟蚀发育过程

基于5次连续模拟降雨试验对坡面沟蚀发育过程的模拟和ArcGis9.0空间分析功能,利用高精度GPS动态监测坡面沟蚀发育过程,估算沟蚀发育不同阶段的侵蚀量,分析误差产生的原因及提高精度的途径.结果表明,在高精度GPS测量生成的沟蚀发育不同阶段的5期图像上展现的侵蚀形态与实拍相片完全一一对应,完美反映了坡面侵蚀形态的空间分布及其变化.高精度GPS测量能很好地估算坡面侵蚀量,侵蚀量估算值与实测值之间的误差随沟蚀形态的发育而逐渐减少,5次测量估算的侵蚀量平均误差为7.38%.GPS测量过程中所产生的误差可以通过划分统一测量区域,适当增加测量点,特别是增加对沟壁和沟床的测量点及后期数据处理进行纠正.     

四角羊沟铅锌多金属矿床地质特征及成因

四角羊沟铅锌多金属矿床为接触交代型(矽卡岩型)铅锌矿。对四角羊沟铅锌多金属矿床的产状、矿石结构构造、围岩蚀变类型等进行了研究,查明了铅锌矿体主要分布于上石炭系四角羊沟组下段与印支期中酸性花岗闪长岩接触带的透辉石阳起石矽卡岩中,且受控于北东向断裂,矿化体呈似层状。矿床中的矿石矿物主要为方铅矿、闪锌矿,其次为黄铜矿、磁铁矿、镜铁矿。通过对岩体常量元素和稀土元素化学分析,显示矿区西北侧的岩体为高钾钙碱性系列。     

东北漫岗黑土区春季冻融期浅沟侵蚀

浅沟侵蚀是东北漫岗黑土区农耕地上常见的水蚀类型,往往对坡耕地造成严重的破坏。2005年春季,通过对两个小流域浅沟侵蚀的调查测量,发现该区浅沟侵蚀相当严重,两流域分别形成浅沟14条、16条,浅沟总长度分别达3 269 m、2 146 m,浅沟密度分别为908 m/km2、766 m/km2,侵蚀深度分别为0.17 mm、0.16 mm,侵蚀模数分别达181.8 t/km2、173.6 t/km2。2005年春季两流域浅沟侵蚀期的径流深分别是6.8 mm、7.7 mm。分析表明,研究区在春季表层土壤解冻、地表裸露和存在季节性冻土层的条件下,春季融雪及强降水易造成强烈的浅沟侵蚀。在分布上,浅沟一般位于坡面的中下部,而且多发育在瓦背状坡面的集流水路上。另外,耕作措施对浅沟的形成和发展也有重要影响。     

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.     

基于GIS的侵蚀冲沟与地貌因子的关系

冲沟是多种外力作用的结果,展示为多种地貌现象。选择胶东半岛北岩子口小流域作为研究对象,以正射影像（DOM）和数字高程模型（DEM）为数据源,选择土地利用、地形湿度指数、坡度坡长因子、水流动力指数、坡向、平面曲率和地表粗糙度等7个地貌因子,计算小流域土壤侵蚀敏感性,研究侵蚀冲沟与地貌因子的关系。结果表明:冲沟多发生在坡度坡长较大、水流动力强、地表湿度较低的林草地区域,多分布在阳坡的凹面;冲沟大多分布在土壤侵蚀中等敏感性及以上的区域,约占总冲沟的96.4%;在土壤侵蚀中等敏感性及以上区域,实验权重值对验证区冲沟分布的响应精度为87.9%,与实际值93.3%相差较小,精度较高。研究结果可为区域内冲沟侵蚀的评价提供一定科学依据。     

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.     

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.     

Dating of small gully formation and establishing erosion rates in old gullies under forest by means of anatomical changes in exposed tree roots (Southern Poland)

Small gullies occur in forested gully systems on the undulating loess plateau in southern Poland. The old gully hillslopes are mainly covered with 200-year old beech trees in contrast with the surface of the summit plateau, which is cultivated agricultural land. Beech roots are exposed in the gullies through erosion. Wood vessels in the root tree rings divide into early wood and late wood and, after the roots are exposed, start to make fewer vessels. These anatomical changes in root tree rings allow us to date erosion episodes.Small gullies form in a different manner on the valley floor and on hillslopes. In valley bottoms, erosion features are often formed at some distance from one another, and in time small gullies combine to form a single, longer one. Depending on local conditions, such as the hillslope profile, hillslopes may exhibit headward erosion or may be eroded downwards. Hilllope gullies may be transformed into side valleys as a result of gradual widening and deepening.Dating the exposure of roots indicates that small gullies had already formed in the valley system by 1949. Intensive gully erosion was recorded between 1984 and 2002, during intense precipitation in 1984 and, of particular note, during the extraordinary flood of 1997 which affected all of Central Europe. The mean rate of small gully erosion in the old gully system studied is 0.63 m/year. On hillslopes the mean gully erosion rate is 0.21–0.52 m/year, and on the valley bottoms 0.18–1.98 m/year. High bottom erosion rates resulted from the emergence of long gullies during the erosion episodes in 1984 and 1997. Sheet flow in valley floors intensifies at times of heavy rainfall which causes long gullies to form.Taking into account the fact that conditions favoured erosion, the rate at which the old gullies under forest were transformed should be considered slow. New side gullies form slowly within the valley and it appears that if erosion progressed at the rate observed, new side valleys would take a few hundred years to form.     

基于DEM的黄土沟谷横剖面形态特征研究——以宜君、延安、绥德为例

选用1:10 000高精度5.0 m分辨率的DEM数据,在陕北地区,按黄土地貌演化序列次序,遴选分别代表黄土残塬沟壑、梁状丘陵沟壑、峁状丘陵沟壑地貌的宜君、延安、绥德3个流域,研究其中1 831个沟谷横剖面19个因子的形态特征,利用主成分分析法确立核心因子,分析结果表明：① 沟谷深度、宽度、横剖面面积、宽深比、侵蚀度与不对称性指标的主成分累积贡献率为95.02%,为黄土沟谷横剖面核心指标;② 随级别的增加,3个流域沟谷宽度、横剖面积、宽深比、侵蚀度均呈现总体增加的态势,与黄土地貌发育阶段具有明显的空间耦合性,尤其是宽深比与侵蚀度指标,反映出低级别黄土沟谷溯源侵蚀现象明显,以下切侵蚀为主,而高级别沟谷沟沿线后移,以侧向侵蚀拓宽为主的规律;③ 随级别增加沟谷深度呈现先增后降的态势,并在中级别沟谷出现拐点,与实地调研发现沟谷在中级别下切侵蚀遇到基岩的现象相吻合。     

黄土陡坡裸露坡耕地浅沟发育过程研究

根据黄土陡坡地浅沟地形特征参数,在室内人工建筑浅沟发育初期的雏形模型,研究浅沟发育不同阶段沟头溯源侵蚀、沟壁扩张和沟槽下切变化规律,分析浅沟侵蚀对坡面侵蚀产沙的贡献。结果表明,浅沟发育不同阶段对应于不同的浅沟侵蚀过程。浅沟发育初期,沟头溯源侵蚀、沟壁扩展和沟床下切均相对活跃,且溯源侵蚀速率大于沟壁扩张速率和沟床下切速率;浅沟发育中期,以沟槽下切和沟壁扩张为主;浅沟发育后期,以沟壁扩张为主,但沟壁扩张速率明显小于浅沟发育的初期和中期阶段。浅沟发育初期和中期阶段,浅沟侵蚀量占总坡面侵蚀产沙的58%;浅沟发育后期,浅沟侵蚀量占总坡面侵蚀产沙的26%~59%。     

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。