INTERACTIVE COMPUTER SIMULATION OF THE SPATIAL PROCESS OF SOIL EROSION

The ability to assess the impacts of changes in the physical environment prior to their occurrence has become possible through the development of SOILCART, an interactive computer program. This program evaluates the potential soil loss of an area in both a temporal and spatial framework. SOILCART has proved its usefulness both as a research and a teaching tool.     

黄河流域土壤侵蚀产沙模型研究进展

土壤侵蚀产沙模型是国土资源动态变化模拟、土地资源环境质量评价、制定水土保持规划措施的重要技术手段,对指导生产实践具有十分重要的意义。黄河流域尤其是黄土高原的土壤侵蚀始终是土壤侵蚀和黄河泥沙研究的热门问题,近年来,结合“数字黄河”、“模型黄土高原”建设,广大地理学、水土保持、水利工程、水文学及水资源科技工作者,围绕黄河流域的土壤侵蚀产沙问题开展了大量卓有成效的工作,配合黄河流域水土保持以及水土资源合理配置和管理,从经验模型到理论模型,不仅提出和开发了许多具有十分重要实用价值的土壤侵蚀产沙模型,而且在引进国外先进技术、先进模型方面也做了大量工作。本文从土壤侵蚀产沙模型的自主开发和现有模型的应用两个方面、经验统计模型与物理模型两个领域简要回顾了90年代中期以后国内学者在黄河流域土壤侵蚀产沙模型方面主要的研究成果,并针对在该地区进行土壤侵蚀模型方面的研究方向提出了作者一些不成熟的看法和建议。     

青海湖流域土壤可蚀性K值研究

以土壤亚类为基础,依据青海省第二次土壤普查资料建立了青海湖流域土壤亚类理化性质数据库.使用Wischmeier建立的通用方程计算土壤可蚀性K值,利用三次样条函数插值方法转换不同粒径标准的土壤质地;分别使用土壤有机质含量和土壤最小饱和水力传导率来确定土壤的结构和渗透级别.根据计算结果,建立了青海湖流域土壤可蚀性的分级指标.结果显示,中等和高等可蚀性K值的土壤面积分别占流域土壤总面积的72.1%和15.5%,土壤易于侵蚀.使用Arc/Info对青海湖流域土壤地图进行数字化得到值的K空间分布图,分析了流域可蚀性K值的分布规律及其土壤沙化原因,这对青海湖流域水土保持及流域长期规划具有重要意义.     

广东山区大中型水库淤积与整治

广东是全国水资源较丰富的省区,但是由于环境污染,全省已普遍出现水质性缺水危机。目前除了东江、西江、北江和韩江等大江河外,沿海地区许多中、小河流和池塘等地表水水质已经恶化,不宜饮用,有的甚至不宜灌溉,有些地方连浅层地下水也不宜饮用。故此,山区水库已成为我省最后的水源"阵地",各地纷纷直接从水库引水饮用。然而,平原地区周围丘陵台地的库、塘水质也已严重恶化。目前全省321宗大、中型水库将成为本省水源的最后防线,而这些水库也存在不同程度泥沙淤积、水质污染和管理体制弊端等问题,必须采取有效措施进行整治和维护,并改革管理体制和加强管理,以保证其可持续利用和社会发展的水源需求。     

不同土壤侵蚀背景下土地利用的时空演变

为了研究土地利用、土地覆盖的时空变化，本文在遥感技术与GIS技术的支持下，对不同土壤侵蚀背景下土地利用的时间动态特征和空间动态特征进行了定量分析。具体表现为通过空间分析，对中国近五年来不同土壤侵蚀背景下的土地利用类型，如耕地状况、森林植被覆盖、城镇工矿建设用地等时空特征进行了动态分析。研究结果表明：我国土壤侵蚀以水力、风力、冻融侵蚀为主，水力侵蚀以微度水力侵蚀为主，在微度水力侵蚀区，耕地、草地、建设用地面积增加，其中耕地增加最多，林地、未利用地面积逐渐减少。风力侵蚀以剧烈风力侵蚀为主，在微度风力侵蚀区，草地面积减少，而未利用地的面积增加；在轻度、中度、强度风力侵蚀区，耕地、林地、未利用地用地面积增加，草地面积减少。在冻融侵蚀区，草地面积有显著增加，而未利用地面积减小。     

多流域降雨和土地利用格局对土壤侵蚀影响的比较分析——以陕北黄土丘陵沟壑区为例

土壤侵蚀是制约黄土高原可持续发展的瓶颈因素,为分析不同面积流域降雨和土地利用格局对土壤侵蚀影响的变化趋势,本文基于土壤侵蚀评价指数,发展了降雨和土地利用格局对土壤侵蚀影响的表征方法,探讨了多流域降雨和土地利用格局对土壤侵蚀的影响。结果表明：① 2006-2012年,研究区降雨侵蚀力因子R总体上呈现上升的趋势,植被覆盖与管理因子C呈现下降趋势;② 随流域面积的增加,研究区内降雨格局对土壤侵蚀的影响逐渐降低,而土地利用格局对土壤侵蚀的影响变大;③ 在流域面积较小时,降雨格局对土壤侵蚀的影响要大于土地利用格局对土壤侵蚀的影响,而在流域面积较大时,土地利用格局对土壤侵蚀的影响大于降雨格局对土壤侵蚀的影响;④ 随着流域面积的增加,研究区的林地比例有所下降,陡坡植被覆盖类型趋于单一,这是在流域面积增大时土地利用格局对土壤侵蚀影响增加的主要原因。同时,流域面积较小时,降雨对土壤侵蚀的影响较大,但随着流域面积的增加,松软的土壤性质和沟壑纵横的地形增大了发生重力侵蚀的可能性,土壤和地形对土壤侵蚀的影响增大。     

基于遥感技术的土壤侵蚀研究现状及实例分析

通过介绍卫星和传感器在土壤侵蚀研究中的应用情况,讨论了用遥感图像探测土壤侵蚀特征、土壤侵蚀区域和土壤侵蚀沉积的很多应用实例,然后利用甘肃河西走廊黑河上游1987年的TM数据和1999年的ETM数据,计算出了两个时期的植被盖度,同时结合DEM数据得出的坡度值,然后根据水利部的土壤侵蚀分级标准,获得了两个时期的土壤侵蚀图,对比分析了1987年和1999年两个时期的不同等级侵蚀强度区域的面积变化.研究结果显示,甘肃河西走廊黑河上游存在中度侵蚀的区域位于坡度大于15°的地方,这些地方也是我国西部退耕还林还草的重点区域.     

基于地理探测器的喀斯特不同地貌形态类型区土壤侵蚀定量归因

土壤侵蚀形成机制与影响因素识别是当前研究的核心与前沿议题,然而从多因素综合作用的角度进行定量归因仍需加强。以喀斯特典型峰丛洼地流域为研究区,基于GIS手段和RUSLE模型模拟土壤侵蚀,综合土地利用、坡度、降雨、高程、岩性、植被覆盖度等影响因子,应用地理探测器方法针对喀斯特不同地貌形态类型区进行土壤侵蚀的定量归因研究。结果表明,各影响因子对土壤侵蚀的解释力及因子间耦合作用程度在不同地貌形态类型区差异显著,其中土地利用和坡度是决定土壤侵蚀空间异质的主导因子,但在山地丘陵区,随着地形起伏度的升高,坡度的控制作用下降,即地理探测器q值表现为中海拔丘陵>小起伏中山>中起伏中山;生态探测器显示土地利用对土壤侵蚀的影响相比于其他因子有显著差异;双因子交互作用有助于增强对土壤侵蚀的解释力,土地利用与坡度的协同作用对土壤侵蚀的解释力达到70%以上;对于土壤侵蚀空间分布的差异性检验,风险探测器显示在小起伏中山、中起伏中山等地貌形态类型中,具有显著差异的影响因子分层组合数占比至少55%。因而,喀斯特地区土壤侵蚀的治理应综合考虑不同地貌形态类型区土壤侵蚀影响机制的空间异质性。     

多尺度土地利用与土壤侵蚀

土地利用能够通过改变一系列的自然现象和生态过程影响土壤侵蚀,尺度不同,土地利用与土壤侵蚀的作用机制也会发生变化。本文针对坡面尺度、小流域／流域尺度和区域尺度,综述了不同尺度上土地利用对土壤侵蚀的影响研究。其中,在坡面尺度上,土地利用与土壤侵蚀的研究主要包括土地利用方式和土地管理措施对土壤侵蚀的影响,相应尺度上的模型有USLE／RUSLE、WEPP等;在小流域／流域尺度上,土地利用与土壤侵蚀的研究主要涉及土地利用结构和土地利用格局对土壤侵蚀的影响,相关的模型有LISEM、AGNPS、EUROSEM和SEDEM等;在区域尺度上土壤侵蚀评价研究主要是通过尺度上推和宏观因子评价的方法进行。多尺度土地利用与土壤侵蚀研究作为自然地理学研究中的热点问题,在进一步的研究中需要关注多尺度综合与尺度转换、土地利用政策效应、土地利用格局与土壤流失过程等方面的研究内容。     

定西地区1995-2000年间土壤侵蚀的变化与治理对策

严重的土壤侵蚀是定西地区生态环境恶化的主要原因,也是社会经济发展的主要限制性因素之一。利用数字遥感影像人机交互解译技术对1995年和2000年的土壤侵蚀进行调查,结果显示5 a来定西地区土壤侵蚀面积减少1 446.39 km²,减少了7.36%。其中轻度侵蚀减少5.63%,中度减少1.4%,强度减少0.03%,极强度减少0.30%。侵蚀程度整体上有所减轻,表明水土保持工作取得了一定成效。但土壤侵蚀面积仍然占土地总面积的80%以上,而且强度和极强度侵蚀面积减少不明显,土壤侵蚀仍然十分严重,水土保持的任务还相当艰巨。积极开展水土保持是定西地区实现山川秀美、脱贫致富和可持续发展的根本途径。     

基于GIS的汶川地震灾区小流域土壤侵蚀评价——以彭州龙门山区为例

汶川大地震对龙门山区造成了严重破坏.地震引发的次生山地灾害以及剧烈的土壤侵蚀仍将长期持续地影响着当地居民的生产与生活.对地震前后小流域的土壤侵蚀严重性进行评价并分析其变化,将对灾后小流域水土保持综合治理及生态恢复与重建工作具有重要的指导意义.基于GIS技术,以四川省彭州市龙门山区为研究区,以小流域作为基本单元,针对研究区地震灾区小流域土壤侵蚀,构建侵蚀严重性指数评价及分级方法,对地震前后土壤侵蚀严重性及变化特征并进行评价与分析.结果表明,地震后绝大部分小流域的土壤侵蚀趋重.震后土壤侵蚀程度不严重、较严重的小流域数量别由震前8个及21个降至5个及8个,新增严重、极严重小流域分别为12个及4个,相应面积分别为183.76 km2,52.70 km2.空间上流域土壤侵蚀严重性由西北向东南递减.地震前后小流域平均海拔、平均坡度与侵蚀严重程度正相关,且平均坡度对侵蚀严重程度加重贡献更大.     

隶属度判别法在水土流失快速评估中的应用

引入隶属度判别法对水土流失快速评估方法进行改进。在GIS的支持下,选取标准参照区域对反映水土流失状况的表现因子--输沙模数进行聚类,建立标准参照组,计算由各个环境因子特征值决定的水土流失对标准参照组的隶属度;采用特尔菲法确定选取的环境因子对表现因子的影响权重向量;对待测区域的环境因子进行分析,确定待测区域对标准参照组的隶属度矩阵和标准化隶属度向量;依据经验公式确定待测区域的输沙模数。以陕西省安塞县纸坊沟小流域为例进行了方法应用,结果表明该方法在小流域尺度上对输沙模数有较好的预测精度和较快的预测速度。     

土壤可蚀性模拟研究中的坡长选定问题

土壤可蚀性是评价土壤对侵蚀敏感程度的重要指标,是土壤侵蚀预报的重要参数,准确评价土壤可蚀性、建立不同土壤类型的土壤可蚀性K值库具有重要意义。在总结前人研究成果的基础上,运用室内模拟试验、野外模拟降雨试验资料和野外观测小区资料,计算了不同坡长小区的K值,并对坡长对K值的影响加以分析研究。结果表明,坡长较短时,土壤可蚀性随坡长的增加而增大,且变化明显;坡长大于15 m时,K值相对趋于稳定,该结论为K值模拟研究中小区的坡长选择提供了一定的理论依据。     

基于RWEQ的20世纪90年代以来内蒙古锡林郭勒盟土壤风蚀研究

土壤风蚀是中国北方地区重要的生态环境问题。锡林郭勒盟位于中国干旱、半干旱地区,是中国北方典型风蚀区,其特殊的地理位置又使得本区成为华北重要的生态屏障,为此锡林郭勒盟全区均划入了京津风沙源治理工程区。为了更好地阐明锡林郭勒盟的土壤风力侵蚀过程,指导区域的荒漠化防治,,基于气象、遥感数据,利用RWEQ模型定量分析了20 世纪90 年代以来锡林郭勒盟的土壤风蚀时空格局,揭示土壤风蚀的主要影响因素。研究表明：锡林郭勒盟多年平均土壤风蚀量为3.39 亿t。土壤风蚀强度以微度和轻度为主,主要集中在植被较好,风蚀力较低,降雨量较高,雪被覆盖地表时间较长的东、中部地区以及南部地区。侵蚀强度为中度以上的侵蚀区集中在苏尼特右旗、正镶白旗和正蓝旗的浑善达克沙地;90 年代以来,锡林郭勒盟的土壤风蚀强度总体上呈减弱趋势,主要与风场强度的减弱,植被盖度等的变化有关。土壤风蚀多发生于风蚀力较大的春季,风蚀强度较大区域的春季植被盖度与风蚀量呈显著负相关（r>0.7,p<0.01）,且近20 年植被盖度提升有效降低了该区域的土壤风蚀。     

海南省松涛水库流域土壤侵蚀及控制方案

采用RS和GIS技术,基于USLE方程实现了热带地区海南岛松涛水库流域2003~2005年平均土壤侵蚀的定量模拟,通过情景分析研究了流域土壤侵蚀控制方案。结果表明:流域内潜在土壤侵蚀量约为4261万t/a,超过容许土壤流失量的60倍;在植被的保护下,现有年均土壤侵蚀量约为51.46万t/a,主要集中在退化的林地、浆纸林和橡胶林;流域平均土壤侵蚀模数略低于容许土壤流失量,但空间分布不均,部分区域侵蚀发育强烈;如对经济林、园地和耕地采取水土保持措施或恢复林草植被,能有效控制流域内土壤侵蚀,分别减少侵蚀量22.46万t和14.15万t,减少侵蚀面积98.48km²和65.90km²。     

黑土区土壤侵蚀的REE示踪法研究

应用定位小区段面法实验和稀土元素示踪剂检测,选择吉林省长春市净月开发区和永吉县的两块黑土实验小区进行土壤侵蚀过程研究,探讨了稳定性稀土元素示踪法应用于黑土区土壤侵蚀、沉积、分布和发生过程研究的可能性,并计算出坡面不同部位的侵蚀量与相对侵蚀量,较好地描述降雨对坡面的侵蚀过程。实验表明,坡面的土壤侵蚀率随降雨时间而加大;7°~12°坡面的最大土壤侵蚀量出现在坡面中部和下部(为Nd、Sm和Eu所标记的坡段)。降雨时间和地形坡度大小影响土壤颗粒运动的速度和方向,是土壤侵蚀发生的主要因素。     

Seasonal controls on sediment delivery in a small coastal plain watershed, North Carolina, USA

Field measurements of drainage ditch sedimentation and suspended sediment transport were used to construct a simple sediment budget and relate seasonal variations in vegetation and the hydrological characteristics of storms to sediment dynamics in a small agricultural watershed in North Carolina. Results indicate that seasonal variations in crop coverage and vegetation in drainage ditches influence sediment delivery. Following the harvesting of crops and mowing of drainage ditches in late autumn, conditions are favorable to soil erosion and sediment transport through early spring. Storms need not be very intense or produce large rainfall totals to transport significant sediment loads. The maturation of field crops and ditch vegetation in spring produces conditions less conducive to both soil erosion and sediment transport. Intense summer thunderstorms, however, are capable of mobilizing and transporting significant amounts of sediment. The computed sediment yield of 0.1 Mg/ha/yr probably represents a low estimate that, nevertheless, is an order of magnitude less than measured ditch storage and more than two orders of magnitude less than regional estimates of soil loss on Coastal Plain croplands. The results show that headwater ditches may be decoupled from slopes so that much of the eroded soil is stored within small watersheds rather than being transported out of the basin.     

土壤侵蚀模型研究中的几个问题

土壤侵蚀模型是定量研究土壤侵蚀的有效工具,探讨土壤侵蚀模型研究中的有关问题对于土壤侵蚀模型的发展及相关研究具有重要意义。从模型的过程模拟、模型时空尺度变异、模型验证和不确定性几方面对模型研究现状及局限进行了归纳和分析,认为:不同过程的模拟及其模拟方法的不同导致了各具特色的土壤侵蚀模型的出现;大多水蚀模型是对不同时空尺度上的水流及相应侵蚀过程进行模拟预测,在不同的时空尺度上,不同的侵蚀过程占主导地位;现实过程和现象的复杂性、观测方法和手段的限制以及模型的自身的局限性是导致土壤侵蚀模型预测的不确定性的主要原因;与GIS结合的强预测力、低数据要求的模型是土壤侵蚀模型发展的趋势。     

Desertification status mapping in Muttuma Watershed by using Random Forest Model

Potential of the Random Forest Model on mapping of different desertification processes was studied in Muttuma watershed of mid-Murrumbidgee river region of New South Wales, Australia. Desertification vulnerability index was developed using climate, terrain, vegetation, soil and land quality indices to identify environmentally sensitive areas for desertification. Random Forest Model(RFM) was used to predict the different desertification processes such as soil erosion, salinization and waterloggin...     

黄河内蒙古河段非汛期和汛期冲淤量计算方法

基于多沙河流“多来多排”的经验输沙公式,建立了考虑上站来沙量、前期河床累计淤积量、临界输沙水量及干支流泥沙粒径影响的非汛期和汛期输沙量一般表达式。在此基础上,根据黄河内蒙古河段1952-2010年实测的水沙资料,将其应用于黄河内蒙古河段巴彦高勒—三湖河口河段、三湖河口—头道拐河段以及巴彦高勒—头道拐全河段非汛期和汛期输沙量的计算,并应用输沙率法计算了各河段1952-2010年的非汛期和汛期冲淤量及其相应的累计冲淤量。通过输沙量、冲淤量和累计冲淤量计算值与实测值的对比表明,各河段非汛期和汛期输沙量、冲淤量及相应的累计淤积量计算值与实测值的吻合较好,其中非汛期和汛期输沙量计算值和实测值之间的相关系数R²分别约为0.93和0.97;非汛期和汛期冲淤量计算值与实测值之间的相关系数R²分别约为0.80和0.90;非汛期和汛期累计冲淤量之间的相关系数R²分别约为0.94和0.99。结果表明,就吻合程度而言,累计冲淤量优于年冲淤量,汛期优于非汛期。本文建立的冲淤量方法能够很好模拟该河段长历时的非汛期和汛期冲淤过程,可为黄河内蒙古河段输沙量及长期淤积发展趋势的分析提供科学依据。