齐齐哈尔市碾子山区水土流失危害及防治对策

齐齐哈尔市碾子山区水土流失较严重,主要危害耕层变薄,地力衰退;土壤板结,蓄水能力下降;侵蚀沟增多,侵蚀农田;泥砂下泄,使下游防汛工作加重;生态环境恶化,加重自然灾害.水土流失是自然因素(气候、地形及土壤岩性、植被等)和人为因素综合作用的结果.由于不利的自然条件和人类不合理的开发利用土地,加剧了水土流失.因此,防治水土流失是当务之急.应采取水土保持耕作措施、工程防护治理、生物措施及预防保护、监督措施等.     

浙江省岱山县地质灾害发育特征及其控制因素

为对岱山县未来的地质灾害防治工作提供依据,在近两年地质灾害调查以及防治工作的基础上,总结岱山县海岛丘陵区地质灾害主要类型和分布特征,分析其发育控制因素.研究认为海岛地形坡度、地层岩性、降雨和人类工程活动是该县地质灾害发育与分布的主控因素.     

青藏高原冻融荒漠化的若干问题——以藏西-藏北荒漠化区为例

冻融荒漠化是高海拔地区特有的土地退化过程,依据生态基准面理论将青藏高原冻融荒漠化划分为极重度、重度、中度和轻度4个等级.藏西-藏北区冻融荒漠化面积达44303.73km²,多呈斑块状零星分布和片状分散分布.高原冻土区具有冻融荒漠化形成的环境基质,近40a区域气候持续变暖,人为活动频率与强度加剧,鼠类活动猖獗,使浅层多年冻土的冻融过程加剧,从而形成冻融荒漠化土地.其形成过程主要有多年冻土季节融化层增厚-地下水位下降-地表土壤干燥化、地表覆盖改变或地下融水增加-冻土融冻界面热融-地表沉陷破碎、冻融作用过程和斜坡过程受到强化等.预测未来20~30a冻融荒漠化继续发展,程度加重.防治冻融荒漠化的对策主要是减轻草场压力、恢复草地植被,加强鼠害防治和合理布局开发工程、采用工程与生物措施等.     

遥感技术在密云水库北部土壤侵蚀调查中的应用

密云水库是北京市的重要水源地之一。其上游地区的植被、地形、地质以及降雨等因素对该区的土壤侵蚀情况具有较大影响，可直接影响到密云水库的泥沙入库量及水质等。而在土壤侵蚀调查方面，遥感技术具有较大的优势。在北京市国土资源与地质环境遥感综合调查的基础上，对遥感技术在密云水库北部地区土壤侵蚀调查中的应用进行了探讨。首先根据建立的遥感解译标志对遥感图像进行判读并实地验证，然后，根据影响土壤侵蚀的生态环境因子，建立了数学评判模型，对该区的土壤侵蚀情况进行了评判。为该区的水土保持规划、管理和决策提供了科学依据。     

桂(林)-(北)海高速公路地质灾害的成因分析及防治措施

桂(林)-北(海)高速公路沿途主要为低山和陡坡丘陵区,高边坡、陡边坡隐患较多.地质灾害以崩塌、边坡蠕动、滑坡及路基下陷为主.致灾的内在因素是沿途出露的泥盆系至下二叠统中-薄层页岩、泥岩及砂岩风化较强烈,构造裂隙发育;外在因素为大量的连续降雨及人工切坡,改变了边坡岩石和土体的受力状态,使高边坡失稳.主要防治措施为(1)对坡角＞35°的斜坡挡土墙进行全面检查,薄弱处加固;(2)在已产生蠕动、滑坡的地段采取科学、合理的措施治理.如采用预应力锚索(杆)、锚固工程治理边坡,用高压施喷、化学灌浆加固处理路面下沉等.对不同的岩土工程条件,采用不同的治理措施.     

矿区开发建设项目水土流失预测研究

水土流失是矿区生态环境恶化的主要标志。水土流失的原因有地形、气候、土壤和地质环境等自然因素,也有资源开发过程不合理,土层植被结构被破坏等人为因素。文章基于仙游县三房山矿区建筑用凝灰岩矿建设项目,以水土流失现状为切入点,分析矿区开发对地表基质层扰动破坏的数量和程度,梳理影响矿区水土流失因素,科学预测项目区扰动前后的土壤侵蚀模数,分单元计算矿区水土流失集中时段和总量,对水土流失可能产生的形式、数量及危害强度做出预测性判断和评价,可为确定矿区重点防治区,水土流失防治总体布局和治理措施提供依据。     

WEPP模型(坡面版)在贵州石漠化地区土壤侵蚀模拟的适用性评价

文章以贵州花江喀斯特石漠化地区为研究区域,利用WEPP模型(坡面版)分别模拟2006年、2010年土壤侵蚀模数,并将实测数据与WEPP模型模拟值作比较,探讨WEPP软件在喀斯特石漠化地区的适用性。研究表明:WEPP模型对于模拟喀斯特石漠化地区土壤侵蚀有较大误差,对土壤侵蚀模数模拟的有效性系数均为负值,不适用于直接计算该区域土壤侵蚀模数。WEPP模型对微度侵蚀模拟精度不够,但能大体反映不同径流小区之间土壤侵蚀强弱的关系和生态修复过程土壤侵蚀的变化趋势。若要应用WEPP模型对喀斯特地区土壤侵蚀模数模拟计算,必须考虑水土的地下漏失、地表裸岩率、地形高度破碎等环境条件。裸岩率、土壤漏失、地形条件等都是WEPP模型修正所必须注意的内容。      

陕北黄土丘陵区威胁窑洞民居的地质灾害问题—以陕西延安地区为例

窑洞是陕北黄土丘陵区民居的一种主要形式。在介绍区内窑洞的类型、分布的基础上,阐述了滑坡、崩塌、塌窑、窑洞透水等主要窑洞民居地质灾害的发育特征。从沟谷发育期、斜坡结构类型、地形特征等方面分析了窑洞灾害形成的主要原因,认为黄土的工程地质特性是灾害发育的物质基础,人类工程活动和降雨是灾害形成的主要诱发因素。最后从窑洞的选址、斜坡的设计、窑洞的防水等几个方面提出了灾害的防治措施。     

土体-大气相互作用下土质边坡稳定性研究

土体-大气相互作用是指在多种气象要素共同驱动下,地表浅层土体与大气之间进行物质交换与能量传递的复杂过程.受全球气候变化影响,近年来极端气候事件频发.土体的工程性质在日益严峻的气候环境下发生剧烈变化,产生了大量滑坡灾害,给岩土和地质工程领域带来许多新挑战.系统总结了降雨、气温、空气湿度、风以及太阳辐射5个主要气象要素影响边坡稳定性的机制,分析了土体龟裂、地表植被和土体-大气相互作用之间的关联效应.通过介绍各因素在改变边坡稳定性过程中发挥的作用,构建了一个包括气象要素、土体龟裂以及地表植被的土体-大气相互作用分析体系.该体系为今后土体-大气相互作用下土质边坡稳定性研究确定了关键研究问题,所揭示的作用机理可为今后同类研究提供参考.针对该课题的研究现状,笔者提出了今后的研究方向和重点,包括土体-植被-大气相互作用的理论模型、气候作用下冻土坡体失稳机理、极端气候工程地质作用的生态调控措施三个方面.      

水土流失地质灾害危险性评估探讨——以广东省德庆县为例

文章以广东省德庆县水土流失为例,结合多年来在该地区进行水土方面的研究成果,对地质灾害危险性评估工作中出现的水土流失现状作了论述、预测评估进行探讨,并提出防治措施。水土流失产生的主导因素是燕山期花岗岩分布的丘陵区岩体结构遭到破坏;从属因素是持续强烈的降雨,从而加剧了水土流失;激发因素是人类工程活动对地质环境的破坏。经评估,该区水土流失正处于青年期,潜在不稳定性。     

Assessment of the effects of vegetation on soil erosion risk by water: a case of study of the Batta watershed in Tunisia

Soil erosion by water is a serious environmental problem which affects particularly the agriculture of developing countries. Due to specific factors, such as high rainfall intensity, steep slopes and vegetation scarcity, Tunisia is prone to soil erosion. Taking this into account, the main objective of this study was to estimate the soil erosion risk in the Batta watershed in Tunisia using qualitative and quantitative erosion model with remote sensing data and geographic information system (GIS). Moreover, a developed method that deals with evaluating the impact of vegetation on soil erosion by water is also applied. This method used multi-temporal satellite images with seasonal variability and the transformed soil adjusted vegetation index (TSAVI) which is appropriate in arid and semi-arid areas. For both erosion models, the results show that a large area of the Batta watershed is seriously affected by erosion. This potentially high risk is due especially to severe slopes, poor vegetation coverage and high soil erodibility in this watershed. Furthermore, the use of multi-temporal satellite images and vegetation index show that the effect of vegetation is a significant factor to protect the soil against erosion. The risk is especially serious in the summer season, but it decreases with the growth of vegetation cover in spring. Erosion model, combined with a GIS and remote sensing, is an adequate method to evaluate the soil erosion risk by water. The findings can be used by decision makers as a guideline to plan appropriate strategies for soil and water conservation practices.     

寒区露天煤矿排土场边坡生态修复研究

通过对寒旱区生态修复技术的集成创新,结合寒区露天煤矿排土场植物生长条件特点,提出了适合矿区边坡的生态修复技术. 选择典型煤矿排土场展开现场试验,观测人工种植植物的生长情况,并采用计算流体力学数值分析手段,对排土场边坡生态修复防止风力侵蚀和降雨冲刷的效果进行了分析. 结果表明：采用边坡穴植植物装置实施的排土场生态修复工程效果良好,施工1 a后其边坡植被覆盖度达到95%,且边坡植物群落较为稳定,有效地消除了该地区冬季的风力侵蚀和夏季的降雨冲刷,彻底解决了排土场的水土流失问题.     

基于分形理论和模型试验的沟道物源动储量评价模型

汶川地震后,大量松散固体物源堆积在沟道中,使沟道泥石流发生的概率激增。准确的计算泥石流沟道物源的动储量一直是泥石流物源统计的难点。文章以七盘沟下游主沟段沟道物源为研究对象,在实地勘查、资料收集的基础上,以室内模型试验为研究手段,引入分形理论将复杂的土体粒度成分用分维值定量描述,研究不同沟道堆积体在不同降雨作用下的侵蚀规律,建立以降雨强度和分维度为双影响因子的动储量评价模型。研究表明:粗粒土不易起动,但在充足的水动力条件下,侵蚀作用会成倍放大;上细下粗土发生泥石流时侵蚀变化和总的侵蚀规模较小,这种粒序分布形式有益于沟道的稳定;上粗下细土与粗粒土的侵蚀现象类似,但发生大规模泥石流的降雨阈值低于粗粒土;沟道物源中,侵蚀作用效应的排序为:溯源侵蚀>下切侵蚀>侧缘侵蚀>潜蚀;文章所拟合的公式适用于宽缓型沟道泥石流,对于窄陡型沟道泥石流存在一定的局限性。     

桂林毛村岩溶地下河流域水土流失遥感动态监测研究

为了给西南岩溶地区石漠化发展演变的研究工作提供一定的科学依据和决策支持,选择桂林毛村岩溶地下河流域作为研究区,利用两期遥感影像对该区影响水土流失的三个主要自然要素,即地形坡度、植被覆盖度和土地利用方式进行信息提取,并以地理信息系统为分析平台,参考水土流失强度分级标准,对该区两个时期的水土流失状况进行对比分析。调查监测结果显示,研究区随着坡度的增大,水土越容易流失,而且水土流失强度级别增大;植被覆盖度对水土流失强度起着控制性作用,为抑制并缩减水土流失面积,应保护植被,退耕还林;研究区土地利用变化比较缓慢,导致水土流失面积变化幅度不大。上述结果表明,利用遥感技术手段,可为当地的经济发展和水土流失的监测、评价、预测及治理提供参考。      

黄土陡坡降雨冲刷试验及其三维颗粒流流-固耦合模拟

针对坡角为70°的黄土边坡,进行2.7 mm/min降雨强度下的室内坡面冲刷试验。根据边坡冲刷破坏的过程特征,将边坡侵蚀方式演变过程归纳为试验初期的片蚀、中期的细沟侵蚀、到后期的切沟侵蚀和坍塌。试验中坡顶处侵蚀强度大于其他部位,当坡面形成上下贯通的切沟之后,水流开始掏蚀沟槽底部土体,随着冲刷的持续,切沟两侧土体强度降低,坡顶土体发生坍塌。以此为基础利用三维颗粒流软件PFC3D对边坡降雨冲刷过程进行流-固耦合模拟,在模拟颗粒大变形的同时得到颗粒运动轨迹、孔隙率、流体单元内流速等重要参数,这些参数的定量变化过程反映了降雨过程中边坡遭受侵蚀程度及水流侵蚀能力的分布规律:坡顶处侵蚀最为强烈、水流侵蚀能力最强,且两者随高度降低呈减小趋势,与室内试验结果一致。     

辽西黄土陡坡的冲刷破坏机制

以70°辽西黄土陡坡为例,在降雨强度为2.7 mm/min条件下对边坡坡面冲刷破坏特征进行了室内物理试验模拟。试验发现：随着降雨的持续坡面水流能量不断增加,致使侵蚀强度增强;边坡的侵蚀方式从试验初期的片蚀,到中期的细沟侵蚀,最后演化为坡顶部的切沟侵蚀和坍塌。基于试验成果,采用SEEP/W程序对降雨条件下边坡降雨入渗规律进行数值模拟,发现在降雨过程中坡顶部所产生的水头压力最大,随高度降低呈减小趋势;运用PFC2D颗粒流软件从微观角度对坡体土颗粒运动情况进行模拟,结果发现位于坡顶的颗粒最先被径流冲刷带走,且下落速度很快。经对比表明：数值模拟结果和物理模拟试验现象基本一致,可为进一步研究黄土边坡冲刷破坏规律提供参考。     

Evaluation of soil loss change after Grain for Green Project in the Loss Plateau: a case study of Yulin,China

Soil erosion is one of the serious and urgent issues in the Loss Plateau of China. Chinese government has implemented Grain for Green Project to restore the ecological environment since 1999. In order to explore the spatiotemporal evolution of erosion and sediment yield before and after Grain for Green Project in the Loss Plateau, annual soil loss of Yulin from 2000 to 2013 is estimated by Chinese Water Erosion on Hillslope Prediction Model in conjunction with Remote Sensing and Geographic Information Systems. This model has the characteristics of a simple algorithm and can be applied to predict erosion in the Loss Plateau. The result shows that vegetation cover increased significantly after Grain for Green Project, and the annual average value of NDVI increased from 0.20 to 0.33. The spatiotemporal variations of soil erosion are largely related to rainfall erosion distribution, slope, and land use type. The overall soil erosion categories in the south region are higher than those of the northwest. Mid slopes and valleys are the major topographic contributors to soil erosion. With the growth of slope gradient, soil erosion significantly increased. The soil loss has a decreasing tendency after Grain for Green Project. Although the rainfall of 2002 and 2013 is similar, the soil loss decreased from 5192.86 to 3598.94 t/(km² a), decreasing by 30.33%. It is also expressed that soil loss appears a reducing trend in the same degree of slope and elevation in 2002, 2007, and 2013. Under the simulation of the maximum and the minimum rainfall, soil erosion amount in 2013 decreased by 29.16 and 30.88%. The study proved that GFG has already achieved conservation of water and soil. The results indicate that the vegetation restoration as part of the Grain for Green Project on the Loss Plateau is effective.     

花岗岩露天关闭矿山生态修复技术应用北大核心CSCD

矿山生态修复是贯彻落实“绿水青山就是金山银山”理念、实施“山水林田湖草沙”生态保护修复工程的重要举措,其中坚硬岩石高陡边坡生态修复是矿山环境修复的难点与热点问题。以苏州市金山浜花岗岩露天关闭矿山生态修复项目为例,调查分析矿山地质环境问题,针对矿山植被覆盖度低、地貌景观破损造成视觉污染及地质灾害现状,采用削坡清坡、浆砌片石格构植被护坡、客土喷播、锚固铁丝网砼筑围堰、废弃地平整覆土、截排水及植被养护等技术对矿山进行生态修复。实践表明:采取的技术方案使花岗岩边坡安全稳定,坡面植被覆盖率达85%以上,废弃地得到整理利用,改善了矿山生态环境和景观面貌,提升了环太湖风景区的生态环境品质。     

The efficiency of artificial materials used for erosion control on steep slopes

This study investigates the performance of artificial materials used for erosion control on steep slopes under high rainfall intensity. Soil samples were laid on a 300 × 100 cm platform inclined at either 35° or 45°, after which the soil was covered with various materials and subjected to a rainfall intensity of 130 mm/h for an hour. A wooden-block net covered with a jute net resulted in the greatest erosion resistance, providing 83% resistance at 35° and 76% at 45°. On the 35° slope, the artificial materials showed relatively good erosion resistance. As the slope was raised to 45°, some of the materials did not attach effectively to the soil surface. Thus, the runoff velocity increased and erosion became severe. For optimum erosion resistance, the material used to protect soil must attach to the soil surface well and have structural properties, such as a high coverage ratio to reduce the impact of rainfall on the soil and uniformly distributed transverse structures to reduce runoff energy and trap soil.     

土质陡坡降雨侵蚀的数学模型及求解方法

建立了土质陡坡降雨侵蚀的数学模型,模型包括陡坡细沟间坡面流控制方程、变沟宽陡坡细沟流控制方程、陡坡细沟间坡面侵蚀泥沙连续方程及陡坡变沟宽细沟侵蚀泥沙连续方程。通过紊流冲击分布概率确定土壤剥蚀方程,确定了泥沙源/汇项的表达形式及细沟高程与宽度的表达式。通过有限元和有限差分相结合的方法求解该数学模型,利用有限单元法对数学模型的水动力方程、运动方程及泥沙连续方程进行空间上的离散,利用有限差分法解决时间域的问题,得出了顺序求解的数值计算公式及模型数值求解的具体方法和步骤。