基于GIS的小流域土壤侵蚀与产沙的简化模拟

将泥沙输移能力公式与USLE公式相结合,建立了一个简化的分布式小流域产沙模型,并将其应用于川中丘陵区小流域的土壤侵蚀与泥沙输移的空间分布模拟。得到的主要结论:1.该模型适用于川中丘陵区小流域产沙的模拟;2.魏城河流域1980—1987年8 a平均土壤侵蚀量为16.8×104t,侵蚀模数为675.8 t/(km2.a),模拟得到的输沙模数为238.6 t/(km2.a),泥沙输移比为0.35;3.魏城河流域主要以微度侵蚀为主,占到全流域总面积的68%,强度侵蚀占流域面积的1%,主要分布在坡度较陡的流域边缘地带;4.相对其他因子,降雨与坡度对该流域侵蚀产沙的影响更为突出。     

岩溶坡地土壤侵蚀强度的137 Cs法研究

在重庆南部南川市境内,按不同侵蚀强度取137Cs样品,用于研究岩溶坡地不同侵蚀程度的土壤侵蚀强度与特征。结果表明,林草地侵蚀速率变化范围49.3 t/(km2.a)~230.5 t/(km2.a),平均侵蚀速率112.5 t/(km2.a);缓坡耕地侵蚀速率变化范围190.3~1 138.4 t/(km2.a),平均565.5 t/(km2.a);陡坡耕地的侵蚀速率变化范围为452.0~3 759.4 t/(km2.a),平均2 264.8 t/(km2.a)。与黄土高原和紫色土区相比,岩溶区侵蚀速率较小。     

基于RS的岷江流域土壤侵蚀变化及其驱动力分析

依据1995年、2000年土壤侵蚀遥感数据并结合2005年实地调查资料,研究岷江流域土壤侵蚀演变规律及其驱动力。研究结果表明:1)2000年岷江流域土壤侵蚀面积为19 907.7 km2(比1995年减少369.6 km2),占流域面积的43.77%,土壤侵蚀量为8 943.26万t,平均侵蚀模数1 966 t/(km2.a),以水蚀和中度侵蚀为主。2)选择降雨变化、土地利用变化、植被覆盖度变化3个自然因素和人口密度、万元GDP(作为经济发展指标)2个社会发展指标作为研究区土壤侵蚀变化的驱动因素。结果表明:2000年降雨侵蚀力对土壤侵蚀的影响是1995年的71%;森林覆盖率每增加1%,土壤侵蚀模数减少0.4%~7%,平均减少53 t/(km2.a);林地、草地面积之和与土壤侵蚀面积呈明显的线性相关,旱地面积与土壤侵蚀面积呈二次函数关系;土壤侵蚀面积、土壤侵蚀量与万元GDP呈指数关系;单位人口密度和县域土壤侵蚀面积与土壤侵蚀量均呈幂指数关系。     

长江上游紫色土坡耕地土壤侵蚀~(137)Cs示踪法研究

运用1 37Cs示踪法对长江上游“长治”水土保持工程重点治理区的云贵高原区、川中丘陵区和三峡库区 8块紫色土坡耕地土壤侵蚀速率研究结果表明 ,影响紫色土坡耕地平均侵蚀速率的主要因子为坡度、坡长、降雨量和土壤粒度组成 ,四个研究区土壤平均侵蚀速率介于 75 8t km2 ·a- 1 ～ 985 4t km2 ·a- 1 ,计算值与长江上游类似地区径流试验场观测值基本一致。     

137Cs示踪法研究青藏高原草甸土的土壤侵蚀

运用137Cs示踪法对青藏高原高寒草甸典型的两个小流域的土壤侵蚀进行了研究,结果表明:高寒草甸植被区的土壤137Cs在土壤剖面中呈指数型分布,分布深度一般在20cm左右;坡顶部由于风蚀、冻融侵蚀和水蚀较强,致使侵蚀强于下部,除坡顶部外其他坡位侵蚀强度都符合坡上部<坡中部<坡下部的规律;高寒草甸植被覆盖度与土壤侵蚀强度呈显著的负相关关系(p<0.01),土壤平均侵蚀模数随植被覆盖度的增加呈线性降低的趋势,相关系数R2达到0.997以上。高寒草甸退化程度越高,土壤侵蚀越强。退化较强的草甸区的平均侵蚀模数是退化较弱区的2.23倍,最大侵蚀模数可达2960.22t/(km2.a)。     

云蒙湖流域土壤侵蚀时空分布及影响因素分析

以小流域为研究尺度,选取云蒙湖流域为研究区,以TM遥感影像和DEM为数据源,在RS和GIS支持下,以最新的全国土壤侵蚀分类分级标准(SL190-2007)为模型基础,得到研究区1986年和2010年2个时段的土壤侵蚀强度及分布数据,分析土壤侵蚀时空格局特征及主要影响因素。结果表明:1)从1986—2010年,土壤侵蚀强度呈减小趋势,变化面积比例为29.47%,主要以中度、强烈、极强烈侵蚀等级面积向轻度、微度等级及相邻较低侵蚀等级面积转化为主。2)通过将研究区划分为88个小流域的研究表明,25年来小流域土壤侵蚀强度指数降低趋势明显,76%的小流域侵蚀强度指数减少10%以上;侵蚀加强的有5个小流域,增加幅度最大者为6.23%,主要分布在中西部和西南部地区。3)影响因素的岭回归分析表明,坡度因子始终是影响土壤侵蚀时空分布的最主要因素,但影响程度逐渐降低,贡献率由1986年的85.36%下降到2010年的80.79%;土地利用结构对侵蚀格局的影响逐渐增强,2010年贡献率达到19.21%;因此当植被覆盖度达到一定程度后,流域内土地利用结构的改变是制约土壤侵蚀时空分布的主要影响因素。     

基于RUSLE的广东南岭土壤侵蚀敏感性研究

基于修正的通用水土流失方程RUSLE和GIS技术,分析了影响土壤侵蚀敏感性的降雨侵蚀力因子、土壤可蚀性因子、坡度坡长因子以及植被覆盖与管理因子,并生成单要素敏感性评价图,在此基础上,评价研究区土壤侵蚀敏感性,探讨不同土壤侵蚀敏感性的分布规律及其主导因子的空间分异特征。结果表明：降雨侵蚀力因子的变化范围为8 181.52~14 621.56（MJ·mm）/（hm2·h·a）,土壤可蚀性因子为0.146~0.238（t·hm2·h）/（hm2·MJ·mm）,坡度坡长因子为0~612.615,植被覆盖与管理因子为0.101~1.183,土壤侵蚀的最大值和平均值分别为7 016.44和137.69 t/（km2·a）,土壤侵蚀敏感性以低度敏感和较低敏感为主,不同影响因子在敏感性分区的变化范围不同,其中地形因子和植被覆盖与管理因子对土壤侵蚀最为敏感。     

喀斯特小流域分布式土壤侵蚀估算模型

为了准确估算喀斯特小流域土壤侵蚀量,根据喀斯特山区小流域复杂地貌特征、径流与侵蚀产沙在垂直方向上的差异性,以栅格DEM为基础,建立了由水文模块和侵蚀模块组成的喀斯特小流域分布式土壤侵蚀模型.其中水文模块选取了改进的喀斯特流域SCS产流模型进行产流量计算,改进的喀斯特流域DHSVM汇流模型进行小裂隙渗流、大裂隙以及管道(地下暗河)流汇流计算.侵蚀模块考虑侵蚀产沙在垂直方向上侵蚀特征的差异性,在典型区域野外调查的基础上,设计室内模拟试验,并对试验数据进行多元线性回归、逐步回归和多元非线性回归分析,建立不同坡度条件下土壤侵蚀模数的多因子模型(非线性回归模型达到极显著或非常显著水平,0.692＜R2＜0.988)进行产沙量计算,并运用泥沙物质平衡原理完成泥沙输移计算.该模型与GIS结合可实现对土壤侵蚀的时空分布过程进行模拟,为加深对该区域土壤侵蚀过程及模型研究提供参考.     

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。     

基于遥感技术的三峡库区土壤侵蚀量评估及影响因子分析

基于遥感和地理信息系统技术,利用修正通用土壤流失方程对三峡库区的土壤侵蚀进行定量评估,并进一步分别利用MODIS、TRMM遥感数据对其变化影响的主要因子植被覆盖和降雨侵蚀力变化进行了分析.结果表明:2005年土壤侵蚀总量为11 979.19×104t,平均土壤侵蚀模数为2 087 t/(km2·a),与2000年土壤侵蚀模数2 381 t/(km2·a)相比,减少了294 t/(km2·a).库区东部长江两岸大部分地区植被出现增长趋势,位于研究区边缘附近植被变化不明显;库区降雨侵蚀力总体呈增加趋势,同时降雨侵蚀力年际变化存在较明显的空间差异性.     

基于遥感和GIS的黄土高原中阳县土壤侵蚀评价

黄土高原地区是我国水土流失最严重的地区,定量评价土壤侵蚀量、土壤侵蚀强度及其空间分布特征,可以为水土流失防治措施的制定提供依据.基于遥感和GIS,应用修正的通用土壤流失方程(RUSLE)对山西中阳县土壤侵蚀进行评价.结果表明,中阳县平均土壤侵蚀模数为2 874.25t/(km2·a),属于中度侵蚀地区,年平均土壤侵蚀量408.78×104 t.发生中度以上土壤侵蚀面积占总面积的29.95％,土壤侵蚀量占总侵蚀量的85.61％,这部分土地是土壤侵蚀防治的主要区域.黄土区发生轻度以上土壤侵蚀面积大,所占比例多,侵蚀程度严重.微度土壤侵蚀面积以有林地为主,轻度和中度土壤侵蚀面积主要是未成林造林地和灌木林地,发生强烈以上土壤侵蚀面积主要是疏林地、未利用地、灌木林地和农田,土地类型、植被覆盖与土壤侵蚀有着密切关系,林业生态工程建设对于中阳县控制水土流失和改善生态环境有着重要作用.     

黄土丘陵沟壑区坡面土壤侵蚀的临界坡度

坡度是重要的地貌因子.采用岔巴沟径流场和王家沟径流场资料,首先研究坡度与最大30 min雨强(I30)对土壤侵蚀影响,然后确定了主导侵蚀为溅蚀片蚀与主导侵蚀为细沟侵蚀之间的临界雨强,最后探讨了不同侵蚀类型下的临界坡度.结果表明:1.坡度与降雨强度存在明显的交互作用,随着坡度的增大,雨强对土壤侵蚀的影响增大;2.团山沟的溅蚀片蚀与细沟之间的临界I30为0.31 mm/min,同时,该临界雨强不是一定值,受下垫面因素等影响而具有一定的波动范围;3.以溅蚀片蚀为主时,土壤侵蚀存在一个＜31°的临界坡度,侵蚀模数随坡度的变化趋势与径流模数随坡度变化的趋势相同,从9°～31°土壤侵蚀模数随坡度增加是先增加后减小;以细沟侵蚀为主时,在9°～31°间土壤侵蚀不存在临界坡度,土壤侵蚀模数随坡度的变化趋势与径流含沙量随坡度变化的趋势相同,从9°～31°土壤侵蚀模数随坡度增加先逐渐增加后缓慢增加,临界坡度＞31°.     

基于RUSLE和地理探测器的鄂西北土壤侵蚀时空分异与归因

揭示鄂西北土壤侵蚀时空分异特征及成因可为该区域的水土保持工作提供借鉴。基于RUSLE模型定量分析2005—2020年鄂西北土壤侵蚀时空分异特征,利用地理探测器进行土壤侵蚀时空格局的主导因素和多因子间度量交互耦合程度的定量归因研究。结果表明：1)鄂西北2005—2020年土壤侵蚀强度整体持续下降,15年间平均土壤侵蚀模数下降了16.3 t/(km²·a);整体以微度和轻度侵蚀为主(占总侵蚀面积的93%)。2)不同坡度下土壤侵蚀强度不同,8°～25°地区以中度、强烈和极强烈侵蚀为主(侵蚀占比为55.4%);>25°地区,65.6%的面积受到强烈及以上等级的高强度侵蚀。3)坡度和主要土地利用类型是土壤侵蚀的主导因子,二者共同作用对土壤侵蚀的解释力(q=0.479)均优于单因子。4)坡度>35°、高程在500～800 m、年降雨侵蚀力在4 950.55～6 378.09 MJ·mm/(hm²·h·a)且以耕地为主要土地利用类型的区域均被识别为高风险侵蚀区。     

黄土模拟小流域降雨侵蚀中地面坡度的空间变异

运用近景数字摄影测量方法,获得在不同人工降雨时段黄土模拟小流域高精度、高分辨率的DEM数据,并以地面坡度及其组合形态的变化为切入点,通过对比分析和理论验证探讨黄土小流域降雨侵蚀过程中地貌的发育特征。研究结果表明:1)在不同的侵蚀发育阶段,黄土地貌平均坡度及坡度组合持续变化。平均坡度在地貌发育幼年期呈加速增长趋势,到了壮年期增长幅度呈递减性变化;坡度组合以侵蚀临界角度为轴点呈持续逆转变化,侵蚀临界坡度单元所占面积基本保持稳定。2)黄土地貌地面坡度及其组合形态的变异不仅能有效表征黄土高原地貌形态的空间变异规律,也可以对黄土地貌侵蚀规律和它产生的时间规律进行高分辨率的地貌认识和划分。     

在降雨侵蚀中黄土地面坡度变化的高分辨研究

运用近景数字摄影测量方法,获得在不同人工降雨时段黄土模拟小流域高精度、高分辨率的DEM数据,并以地面坡度及其组合形态的变化为切入点,通过对比分析和理论验证,探讨黄土小流域降雨侵蚀过程中地面坡度变化特征,在更宏观空间尺度和高分辨的时间尺度上,揭示黄土地貌形成与发育特征。研究结果表明：1）在较好地维持黄土的土壤结构与抗蚀特征,较真实地模拟自然降雨的条件下,模拟流域地面的变化能很好地反映自然地面的发育进程。2）在降雨侵蚀过程中,黄土小流域地面坡度呈现持续性变化规律,平均坡度在地貌发育幼年期呈加速增长趋势,到了壮年期增长幅度呈递减性变化;坡度组合以侵蚀临界角度为轴点呈持续逆转变化,侵蚀临界坡度单元所占面积基本保持稳定。3）黄土地面坡度的变化,一方面受地表物质被侵蚀和迁移程度的影响,另一方面,也是沟间地、沟坡地和沟底地空间面积重新分配的结果。     

低丘缓坡建设开发对土壤侵蚀的影响

低丘缓坡建设开发是否导致水土流失以及多大程度的水土流失,是学术界一直争论的问题。本文以最早在全省开展低丘缓坡建设开发的云南省为例,选择具有代表性的滇中地区62个低丘缓坡建设开发项目区为研究对象,结合对项目区进行实地踏勘,采用修正的通用土壤侵蚀方程(Revised Universal Soil Erosion Equation, RUSLE),对滇中地区低丘缓坡项目区2010年和2018年(即建设开发前后)土壤侵蚀状况及其时空变化特征进行定量分析,探讨低丘缓坡建设开发所造成的地形、土地利用类型及植被覆盖率的变化对土壤侵蚀的影响。结果表明:(1)整体上滇中地区62个项目区在开发后土壤侵蚀状况趋向好转,具体表现为微度侵蚀等级面积净增加;(2)低覆盖草地、灌木以及≥15°坡耕地,水土保持能力较弱。其中,草地和灌木的水土流失面积较大,占总水土流失面积达76.57%;(3)水土流失高发区主要集中在坡度≥8°的区域,若仅考虑引起水土流失面积大小,8°～25°区域内的水土流失情况最为严重,占总水土流失面积68.54%;而从引起水土流失难易程度上,坡度≥25°发生水土流失的概率最高,平均水土流失面积占该坡度面积62.05%。综上,本文揭示低丘缓坡建设开发对土壤侵蚀的影响,为项目区水土流失防治和危害评估提供数据支撑,并为区域生态修复和综合治理提供参考和依据。     

西藏高原土壤侵蚀评价体系及监测方法

西藏高原土壤侵蚀营力多样,侵蚀类型复杂,其评价与动态监测方法一直为人们所关注,根据多年对西藏高原土壤侵蚀的调查研究,从西藏高原土壤侵蚀区域分布特征出发;提出西藏高原土壤侵蚀应划分为自然侵蚀区和人为加速侵蚀区,分别采用土壤侵蚀潜在危险及土壤侵蚀分类分级的评价体系.前者采用人机交互式遥感动态监测方法,后者采用土壤侵蚀因子数据库与土壤侵蚀模型法相结合进行动态监测.     

基于GIS纸坊沟小流域土壤侵蚀强度空间分布

给出水蚀预报模型各因子计算方法,利用GIS空间数据提取和运算,结合水力侵蚀强度分级,获取流域土壤侵蚀强度空间分布特征.结果表明,流域实际土壤侵蚀强度分布特征是流域沟头侵蚀面积大,侵蚀强度高于沟口,且极易发生极强烈和剧烈侵蚀;流域中部以轻度和中度侵蚀为主,同时左岸侵蚀强度明显强于右岸.流域强烈侵蚀区位于苦荞沟、拐沟、大范家沟、大罗锅沟、正沟,年均侵蚀模数23 000～33 000 L/(km2·a);浅沟侵蚀是造成沟间地剧烈土壤侵蚀发生的主要原因,流域土壤侵蚀强度空间分布受地面植被覆盖和坡度制约.     

GIS支持下的澜沧江流域云南段土壤侵蚀空间分析

利用ArcView3.2和ARC/INF08.1软件,通过图层叠加、统计分析和缓冲区分析等,提取西南纵向岭谷区澜沧江流域云南段的不同类型和强度的土壤侵蚀与地形坡度、土地利用/土地覆盖现状、土壤类型和分布、大雨日数以及河流、道路两侧的缓冲区等的相应数据,计算出土壤侵蚀综合度。结果表明,研究区不同坡度等级中,15°²5°坡度上的土壤侵蚀最强,其次为8°¹5°坡地和4°⁸°坡地;>25°坡地上则较小;不同用地类型的土壤侵蚀程度不同,总体上,旱耕坡地的土壤侵蚀较草地严重,而草地又较林地严重;在各种土壤类型中,黄壤和石灰土的土壤侵蚀最为突出,其次为红壤、黄棕壤和南方水稻土等;河流两侧和道路两侧的土壤侵蚀都较整个流域要严重,而河流两侧又略重于道路两侧;当多年平均大雨日数小于20日时,土壤侵蚀程度基本上随大雨日数的增加而增加;当大雨日数大于20日时,土壤侵蚀程度反而较小,原因在于前期大雨冲刷侵蚀,带走了地表的疏松物质。研究结果可为有针对性地防治水土流失、减少河流泥沙和水库淤积提供依据。     

基于RUSLE的卧虎山水库流域土壤侵蚀特征分析

通过RUSLE模型对卧虎山水库流域土壤侵蚀进行全面评价验证和总结。结果表明：① 水库流域平均侵蚀模数为462 t/(km²·a),该数值与通过水库淤积等资料推算评估结果基本一致,表明本研究结果具有较高的可信度;水库流域年均侵蚀量达到2.6×10⁶t,其中高于容许土壤流失量的面积为176 km²,占到流域总面积的31.51%。从不同侵蚀级别来看,占流域面积27.77%的轻度侵蚀,对流域侵蚀总量的贡献率为54.64%; 面积占比3.74%的中度及以上侵蚀,侵蚀量贡献率达到30.94%。② 流域内土壤侵蚀空间差异较大,回归分析发现地形因子是导致各子流域土壤侵蚀模数差异的主要因素;就土地利用类型而言,旱地和农村居民点是流域内的主要侵蚀土地利用类型;流域内土壤侵蚀模数随着坡度增加呈现相应增大趋势,8°~25°坡度段面积比例不仅最大,而且侵蚀量占比最高,是水库流域的主要侵蚀坡度段。