黄土沟壑区土壤重力侵蚀预测模型的建立方法与试验研究

本文介绍了利用灰色控制系统的理论建立黄土沟壑区土壤重力侵蚀预测模型的方法与原理，并用该模型对王家沟流域羊道沟的黄土重力侵蚀进行了试验研究，同时用灰色关联度和残差辩训的原理对预测模型进行了精度分析。     

中国土壤风力侵蚀空间格局及驱动因子分析

利用遥感与地理信息系统方法对全国土壤风力侵蚀状况进行了宏观调查，建立了全国1：10万土壤风力侵蚀数据库，对导致土风力侵蚀的原因进行分析，指出风速，土壤干燥度，地表植被指数，土培质地和坡度是土壤风力侵蚀的重要驱动因子，分析了这些因子与土壤侵蚀的空间关系，利用主成份分析方法，建立风力侵蚀动力指数模型，模型输出的风力侵蚀动力指数与全国土壤风力侵蚀遥感调查的结果有较好的一致性，表明土壤风力侵蚀动力指数可以较好地反映地区土壤风力侵蚀过程，并对沙漠化治理有指导意义。     

利用日雨量计算降雨侵蚀力的方法研究

降雨侵蚀力反映由降雨引起的土壤侵蚀的潜在能力，是建立通用土壤流失方程的最基本因子之一。由于以降雨侵蚀力指标计算侵蚀力的方法很难获得所需资料，利用全国71个代表性气象站资料，建立了利用日雨量估算降雨侵蚀力的简易算法模型，并进一步提出了模型的参数估计方法。结果表明日雨量侵蚀力模型完全能够用于估算多年平均降雨侵蚀力及其季节分布，并且模型计算侵蚀力的精度与所在区域降雨特征有关。在降雨量较丰富地区模型表现相对更好，且对于短历时、高强度降雨产生的侵蚀，模型估算的侵蚀力可能会有一定程度偏低。     

黄土丘陵区小流域土壤表面特性变化规律研究

土壤表面特性是建立流域土壤侵蚀模型的重要参数，为建立适合黄土高原的流域侵蚀模型，采用随机糙率仪、微型粘结力仪及常水头滴定法，系统研究了黄土丘陵区大南沟小流域不同土地利用条件下，地面随机糙率、土壤粘结力和土壤团粒稳定性的时空变化规律，结果表明受农事活动，植物及其根系分布、有机质含量等因素的影响，流域内土壤表面特性变化显著，在流域水土保持措施配置时应预支以充分考虑。     

山区小流域坡面和沟道侵蚀的数学模式探讨

小流域土壤侵蚀预报和模拟一直是世界土壤侵蚀研究的前沿领域,其中,坡面侵蚀和沟道侵蚀的计算方法、侵蚀能力的不均匀问题以及泥沙在塘库河道的沉积问题是研究的关键.对此,重点从侵蚀机理和计算方法上进行探讨,提出考虑到坡面土壤抗侵蚀能力和塘库沉积作用的计算方法,研讨了影响流域侵蚀和泥沙输送的主要环节和关键影响因子,分析了流域土壤抗蚀能力的空间差异及其对模拟结果的影响,提出了小流域侵蚀泥沙数学模型的基本结构框架,为进一步完善现有侵蚀泥沙过程模型提供了新的计算方法.     

黄土高原小流域重力侵蚀稳定可靠度分析

在应用有限差分FLAC3D软件对黄土高原小流域概化模型塑性屈服区分布规律进行数值模拟的基础上,采用基于FLAC3D的有限元强度折减法和简化一次二阶矩法相结合的方法研究了小流域概化模型重力侵蚀稳定可靠度和破坏概率。结果表明：小流域剪切塑性区域主要分布于坡面和沟坡大部分区域,张拉塑性区域主要分布于梁峁顶和梁峁坡上部;小流域边坡整体破坏概率达到28.6%,高于1%,表明流域重力侵蚀处于高破坏概率范畴之内,处于不可接受的风险水平,需采取适当的工程措施以提高其稳定性;采用安全系数法和可靠度相结合的二元指标评价体系分析和评价边坡稳定性,能获得更为合理、可靠的分析结果。相关数值模拟和稳定可靠度分析结果可应用于流域重力侵蚀研究中,为推动流域侵蚀产沙时空规律研究的深入发展和小流域水土流失综合治理提供科学依据。     

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。     

土壤可蚀性动态变化规律研究

通过回顾已有的研究成果，分析评价了现有具有代表性的土壤可蚀性评价指标的优缺点，提出了建立适用于土壤侵蚀预报的可蚀性评价指标的原则。并运用野外观测资料，计算分析了我国黑土、黄土，以及日本火山灰土等土壤可蚀性的季节变化规律，深入研究了土壤可蚀性随次降雨强度、不同强度段降雨组合的变化趋势。结果表明，单位降雨侵蚀力所对应的土壤流失量是反映土壤性质与流失量之间定量关系的最好指标，但不能把目前使用的土壤可蚀性指标直接移植于次降雨模型中。土壤可蚀性具有明显的季节变化，而其变化规律还存在地域差异性。采用最大30分钟雨强大于25－30mm/hr降雨的侵蚀产沙资料，计算的土壤可蚀性值比较稳定且接近该土类可蚀性的多年平均值。     

河流水质风险评价的灰色-随机风险率方法

提出了量化影响河流水质的随机不确定性与灰色不确定性的水质超标灰色－随机风险率概念，建立了水质超标灰色－随机风险率评价模型。在水质单项参数评价模型中，将河流污染物浓度变量的分布处理成灰色概率分布，将污染物浓度超过水质类别标准值的风险率处理成灰色概率，即水质超标灰色－随机风险率。在水质综合评价模型中，河流水环境系统被考虑为担任某一使用可能的可靠性系统，而任意一种水质参数超标意味着河流水体使用功能不能得到应有的保证，也即表明水体综合评价超标，最后借鉴系统可靠性分析的理论和方法计算水质综合超标率。该方法应用于黄河花园口断面重金属污染风险评价。     

金衢盆地的天陵荒山土地退化评价及其时空分异特征：以兰溪市上华…

文根据联合国土地退化和土地荒漠化定义，结合研究区特点，提出以植被覆盖度、侵蚀地貌形太民和地面组成物质作为丘陵荒山地地退化程度的评价指标，既反映了植被的退化和土表面形态的退化，又反映了土壤的退化。     

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。     

分布式侵蚀产沙模型研究进展

随着计算机技术与地理信息系统(GIS) 技术的发展, 分布式侵蚀产沙模型成为当今土壤侵 蚀领域研究重点与发展方向。本文在分析国内外几个主要的分布式侵蚀产沙模型基础上, 探讨了 分布式侵蚀产沙模型的技术路线与技术实现, 最后指出目前我国分布式侵蚀产沙模型研究存在 的主要问题: ( 1) 分布式水文模型的深入研究为分布式侵蚀产沙模型提供了不少借鉴, 但如何在 分布式水文模型的基础上开发侵蚀模块还存在一些问题; ( 2) 目前国内分布式土壤侵蚀模型大都 基于黄土高原而得出, 模型有一定的局限性; ( 3) 当前的大多侵蚀产沙的关系式( 尤其是坡面侵蚀 关系式) 是经验型的, 汇沙的过程考虑得过于简单, 没有深入探讨水文与土壤侵蚀之间的关系; ( 4) 目前大多数分布式土壤侵蚀模型没有考虑次暴雨产流的时间变化与空间变化。     

坡面侵蚀过程中细沟水流动力学参数估算探讨

细沟侵蚀是坡面侵蚀的主要方式 ,在坡面侵蚀产沙及其输移过程中占有重要的地位和作用。通过放水冲刷试验 ,测定并研究了坡面细沟中径流的水力要素特征及其相互关系。试验中坡度采用 6° ,10°,12°和 15°共 4级 ,径流流量变化控制在 40～ 5 0 0ml/s之间。结果表明 ,黄土陡坡上细沟径流的流速、过水断面宽度 ,以及径流深都能表示成径流量和坡度的函数。在确定坡面细沟流各水力要素间关系指数的基础上 ,探讨了用径流量和坡度因子估算细沟径流水力参数的方法。经用实测资料验证 ,在实验土壤及流量、坡度条件下 ,用文中提出的方法估算的细沟径流深具有一定的精度。     

基于势能信息熵的黄土小流域地貌演化特征

黄土高原流域地貌系统的地貌演化特征十分复杂,尚有诸多科学问题有待进一步深入研究。以往研究大多集中在流域地貌演化的侵蚀和发育特征等某一方面,缺乏从流域地貌系统及其势能信息熵的视角深入剖析野外多岩土层黄土小流域地貌演化特征的研究。为此,基于系统论的观点和方法,构建多岩土层黄土小流域地貌系统及其势能信息熵的数学模型,并以辛店沟小流域为例,对其地貌演化特征进行研究。结果表明：（1）构建的野外多岩土层黄土小流域地貌系统的概念模型及其势能信息熵的数学模型能够有效对辛店沟小流域进行数值模拟。（2）以黄土侵蚀作用为主的辛店沟小流域从2000—2019年的地貌演化过程是其势能信息熵的熵减过程和黄土地貌不断侵蚀的过程。（3）辛店沟小流域的势能信息熵能较好地反映该小流域的地貌演化阶段和地貌侵蚀过程。     

黄土丘陵区坡面形态和植被组合的土壤侵蚀效应研究

以位于陕北黄土丘陵区的羊圈沟流域为重点研究区,针对不同坡面类型（坡长、坡形、坡度）和植被组合进行野外土壤采样,利用¹³⁷Cs元素示踪方法评估坡面的土壤侵蚀效应。研究发现：① 坡面形态对土壤侵蚀具有重要影响。自坡顶至坡脚,“直-凹”组合的坡型一般具有相对较低的土壤侵蚀模数,整体上起到“汇”的作用;但“凹-直/凸”组合的坡型具有相对较高的土壤侵蚀模数,在土壤侵蚀方面起到“源”的作用;其他坡型,如直坡、凸坡、“直-凸”和复杂性坡型的土壤侵蚀模数介于两者之间。② 坡面不同植被空间配置对土壤侵蚀的影响具有明显差异。研究发现,坡面植被组合（自坡顶至坡脚）为荒草地-果园、有林地-其他植被类型组合和荒草地-其他植被类型的坡面具有相对较低的土壤侵蚀模数,起到了一定“汇”的功能,但人为干扰较为强烈的景观坡面（无水土保持措施）具有相对较高的土壤侵蚀模数,整体上表现为土壤侵蚀的“源”区。     

黄土丘陵区沟谷发育及其稳定性评价

本研究选择黄土高原北部丘陵区无定河两个支流米脂河,金鸡河,在对其流域系统河道级数,冲沟和坳沟发育时期进行划分与判断的基础上,计算了各级沟谷及坳沟的“宽深比”,并对其进行了对比分析。研究表明黄土沟谷发育中冲沟发育阶段是沟谷稳定性最差的阶段,而坳沟阶段是沟谷发展的稳定阶段,稳定性的差异可由沟谷Ｗ／Ｄ值来定量化,据此可预测黄土丘陵区尚有数十万年的沟谷不稳定时期即强水土流失期。     

黄土高原勺状沟壑特征及发育过程

沟谷是黄土高原物质交换最频繁,形态变化最剧烈的区域。在内外营力的共同作用下,不同发育阶段的各类沟谷塑造了黄土高原“千沟万壑”的独特地貌景观。在黄土高原沟壑系统中,广泛分布着一类特殊的黄土勺状沟壑,目前对其成因、发育过程与机理以及空间分布特征等的认知明显不足。本文以高分辨率遥感影像和DEM数据作为数据源,在大量野外调查和专家知识的基础上,首先提出了黄土勺状沟壑的概念,指出黄土勺状沟壑是独立发育于黄土坡面上的永久性沟谷。其次,从沟壑形态、汇流关系、侵蚀过程、分布特征等方面分析了黄土勺状沟壑区别于其他已有沟壑的特点。进而,从发育形态、发育规模、发育部位等角度对黄土勺状沟壑进行了分类,深化了对勺状沟壑的认识。再次,基于空代时理论,定量分析了黄土勺状沟壑发育过程的形态演变特征,进一步探讨了黄土勺状沟壑发育过程,论证了黄土勺状沟壑是黄土切沟的初期阶段。最后,在系统梳理总结勺状沟壑的特征及分类的基础上,提出了黄土勺状沟壑的发育过程设想,指出勺状沟壑的形成离不开黄土陷穴和暗穴的生成和发育,勺状沟壑的进一步发育伴随着水力侵蚀和重力侵蚀过程。勺沟尾部变细甚至消失,不能发育成更大规模的切沟,与地下暗穴、黄土渗透率、降雨条件以及地表覆盖有关。本文成果期望为进一步完善黄土沟谷地貌发育和侵蚀过程与机理等认识做出贡献,同时对黄土高原水土保持工作提供参考。     

土壤侵蚀研究中的"3S"技术应用进展

随着地球信息科学的进步与发展,“3S”技术成为土壤侵蚀研究的有效工具。本文介绍了“3S”技术在土壤侵 蚀研究中应用的途径和使用的限制条件,在对大量研究文献分析的基础上,认为国外学者利用“3S”技术主要集中 在全球和区域土壤侵蚀调查、土壤侵蚀的生态效应等2 个方面。而国内学者主要开展了区域土壤侵蚀调查、土壤侵 蚀动态研究和土壤侵蚀模式的构建等3 个方面的工作。指出目前和GIS 技术结合应用最为广泛的土壤侵蚀模式是 USLE 和RUSLE,这两个模式都是基于统计的经验模式,缺乏充足的实测资料,精度不高;利用“3S”技术对于区域土 壤侵蚀因子的研究缺乏与综合评价方法或模型间的协调。展望未来“3S”技术在土壤侵蚀研究中应用的可能趋势。