中国三峡库区土壤侵蚀及泥沙控制

三峡库区严重的土壤侵蚀与泥沙输移是三峡库区泥沙重要的来源之一,威胁三峡工程安全。坡耕地是三峡库区泥沙主要源地,占入库泥沙的46%;大规模的库区后靠移民工程引起的土地利用变化与山区开发及三峡工程建设过程的工程扰动加剧了土壤侵蚀与产沙。三峡工程建设及运行后引发的滑坡、泥石流等地质灾害将进一步增加入库泥沙量。为了有效控制三峡库区土壤侵蚀,减少水土流失,保护库区环境,从1989年开始以小流域综合治理为典型模式的水土保持工程在三峡库区广泛开展,有效控制了库区土壤侵蚀与泥沙输移。宜昌市夷陵区太平溪小流域综合治理模式是三峡库区小流域综合治理的成功模式,文章分析了其治理模式与水土保持及泥沙控制效益。应用水保法评价了三峡库区水土保持与小流域综合治理的减沙效益,并把评价结果与遥感监测分析法进行了对比分析,认为两种评价结果均在可接受范围。结果表明经过16年的水土保持与小流域综合治理,截至2005年三峡库区年均减少土壤侵蚀43.75–45.94×106 t ,减少入库泥沙12.25–12.86×106 t 。     

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。     

基于允许流失量和正负地形源汇理论的喀斯特关键带土壤侵蚀研究

喀斯特地区下垫面的特殊复杂性使得地表发生显著坡面径流需要达到更大的降水累积阈值,碳酸盐岩岩石成土速率的缓慢和空间异质性导致喀斯特地区的土壤存量被严重高估和均一化等,因此,传统经典的土壤侵蚀模型在喀斯特地区难以适用。本文依据喀斯特关键带岩性的差异,确定其有效降水侵蚀阈值,并对降雨侵蚀力进行重新测算;根据碳酸盐岩化学成分的差异,计算其成土速率并作为土壤允许流失量;通过地貌—水文分析法提取喀斯特洼地空间分布信息,对喀斯特关键带土壤侵蚀算法进行多次改进和创新。结果显示：① 传统算法忽视了喀斯特关键带下垫面的特殊性,致使其平均降雨侵蚀力被高估47.35%,且喀斯特区域的平均降雨侵蚀力仅相当于非喀斯特区域的59.91%;② 传统算法可能将一些无土或少土可流区计算为土壤的高侵蚀量区,而连续性碳酸盐岩、碳酸盐岩夹碎屑岩、碳酸盐岩与碎屑岩互层的土壤允许流失量仅分别为0.21 t ha^-1 yr^-1、1.2 t ha^-1 yr^-1、2.89 t ha^-1 yr^-1;③ 传统算法通常将有坡度和耕作的洼地视为土壤侵蚀的高发区,但其实际应是地表侵蚀的沉积区,喀斯特洼地在空间上的连续性与碳酸盐岩的分布区基本重合;④ 传统算法高估土壤侵蚀面积27.79%,土壤侵蚀量47.72%。总之,传统经典模型会大大高估喀斯特地区的土壤侵蚀量,因此,应该建立一种精确适用的模型。另外,由于喀斯特地区的成土速率慢而土层薄、总量少,土壤允许流失量远低于非喀斯特区域侵蚀标准,应制定适用于喀斯特地区的土壤侵蚀分类分级标准和风险评价方法。     

西安地区灞河河谷土壤侵蚀量研究

以野外调查测量与河谷侵蚀历史资料为依据,研究了灞河河谷土壤总侵蚀量和各阶段侵蚀量,并提出了非对称型河谷区与对称型河谷区的土壤侵蚀量计算公式。结果表明,灞河发育的5级阶地与河漫滩代表灞河发育以来共经历了6个明显的侵蚀阶段,各阶段侵蚀量均存在差别,从老到新,第一、三侵蚀阶段侵蚀强,第二、四、五阶段及河漫滩代表的侵蚀阶段侵蚀弱。河流侧向迁移造成的侵蚀量大于垂直下切产生的侵蚀量。蓝田县城附近57.3 km²范围内侵蚀总量约为6.5 km³。文中提出的计算河谷土壤侵蚀量的计算公式不仅适用于灞河河谷区,而且也适用于其他河谷区。这项研究对河谷区土壤侵蚀总量和分阶段侵蚀量的计算以及查明侵蚀强度变化规律有重要意义。     

喀斯特树轮记录的土壤侵蚀历史研究

在贵州中部典型喀斯特石漠化区选择2个试验样地进行树轮地貌学研究,通过对样地内计22对裸露和非裸露树根进行野外测定并取样进行室内测试,表明：喀斯特裸露根系记录了土壤侵蚀结果,裸露树根解剖结构显示土壤侵蚀发生时树根细胞生长发生明显变化,显示出年轮突然变窄、细胞明显减小、或者早材细胞数量减少等,同时,纤维面积、导管管胞面积也发生显著下降,多达70.66%,少则39.20%,而这种变化仅只与土壤侵蚀有关,结合树根年龄测定,得到土壤侵蚀发生的准确时间,并据此计算出样地尺度土壤侵蚀的动态过程,其中普定土壤侵蚀量发生在2002-2007年之间,平均侵蚀速率为每年0.484 t;贞丰土壤侵蚀发生在2005-2007年之间,平均侵蚀速率为每年0.051 t。树轮记录的土壤侵蚀不仅可以同一个物种进行测定,还可以多物种共同记录,这为以多物种阔叶混交林为主要植被的喀斯特土壤侵蚀记录的研究提供了强有力的方法;而树轮记录的土壤侵蚀量大大大于径流场监测的流失量,显示喀斯特地下流失为主,流失量占总土壤侵蚀量的2/3。     

基于日降雨量的年均降雨侵蚀力估算模型及其应用——以四川省凉山州为例

为提高连续性降雨强度、降雨量、雨滴动能等数据缺乏地区修正通用土壤侵蚀方程(RUSLE)的计算精度,提出了针对我国西南地区基于日降雨的年均降雨侵蚀力估算模型。进而RUSLE与GIS技术结合,剖析了四川省凉山州的土壤侵蚀空间分布特征。研究表明,四川省凉山州西北部土壤侵蚀较轻,东部和南部侵蚀较高,特别是金沙江干流沿岸、雅砻江下游、黑水河和美姑河等流域侵蚀最为严重。结合土地利用和坡度分析,凉山州>6°的旱地土壤侵蚀最严重,而林地和草地土壤侵蚀的强弱主要取决于植被覆盖程度。     

黄河中游降雨特性对泥沙粒径的影响

以黄河中游36个有泥沙粒径资料的水文测站流域为样本，在不同自然地理类型流域划分的基础上，建立了流域泥沙粒径特片与降雨特性的关系。结果表明，在不同类型流域，流域泥沙的粗细与降雨季节性变率和年际变率之间存在着相当好的线性正相关关系；而与年降雨量和降雨不均匀系数之间呈明显的非线性关系。流域地面物质、植被和地貌发育程序等下垫面环境因素对泥沙粒径特性与降雨特性之间关系起着十分重要的控制作用。不同类型流域曲线的斜率各不相同，在图中所处的位置也不相同。     

基于GIS的长江三峡库区滑坡影响因子分析

利用GIS技术和统计方法,对三峡库区选定的研究区域(面积4539km2)滑坡空间分布和地形、地质等滑坡内部因子之间相关性进行统计计算。在建立地质、地形数据库等滑坡因子空间数据库和滑坡空间分布数据库(数据比例尺均为1∶10000)基础上,从地形数据库提取25m分辨率DEM,再派生出高程、高差、坡度、坡向、平面曲率、剖面曲率等地形影响因子;从地质数据库提取地层和岩性组合影响因子。将各个定性的因子按一定规则进行重分类、转换为25m分辨率的栅格数据格式,在GIS中进行地图代数运算、统计计算滑坡和各影响因子相关性。结果表明,滑坡分布和Q4、J1x,J1z、S岩性岩组;90m以下、90～135m和135～175m三个高程带;15～20m局部高差;10°～25°坡度;北、南和西北方向及-1～1曲率范围等影响因子相关性等级都大于1,为滑坡发生的主要影响因子类属。研究的结果是进行滑坡易发性评价的基础,可以指导库区滑坡灾害管理、土地利用等。     

黄河流域降雨侵蚀力对全球变化的响应

分析土壤侵蚀力对全球变化的响应,有助于国家和区域未来水土保持宏观战略的决策.本文利用Had-CM3模型,在A2和B2情景下系统研究了未来不同时期（2020年、2050年和2080年）黄河流域降雨侵蚀力的潜在变化.结果表明在全球气候变化条件下,黄河流域的降雨侵蚀力有显著的增加;增加的幅度随着GCM情景和研究时期的不同而不同,从南向北逐渐增大;A2情景下,黄河流域的降雨侵蚀力分别增加11.5%（2020年）、24.8%（2050年）和40.6%（2080年）,B2情景下的相应变化分别为20.9%、12.5%和20.8%;加强中、长期土地利用规划、植被建设和水土保持是应对全球变化的基本方略.     

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.     

三峡库区重庆段水土流失的时空格局特征

Soil and water loss has been the most serious eco-environmental problem in the Three Gorges Reservoir Area of Chongqing. In this paper the authors studied the spatiotemporal features of soil and water loss from 1999 to 2004 based on RS and GIS techniques. The results showed that: (1) The soil and water loss area decreased from 1999 to 2004. (2) Soil and water loss mainly exists in purple soil, yellow soil, limestone soil, paddy soil and yellow brown soil distributed areas. (3) The dry slope land and sparse woodland that are intensively influenced by human activities experienced most serious soil and water loss. (4) Soil and water loss in the study area indicated an obvious vertical differentiation characteristic. (5) There is a significant correlation between soil and water loss and slope. (6) There is no obvious correlation between soil and water loss and aspect. (7) Soil and water loss mainly exists in the values of R between 300 and 340 distribution area. The very-high soil and water loss has obvious correlation with R. Foundation: National Natural Science Foundation of China, No.40801077; Science & Technology Research Project Supported by Chongqing Municipal Education Commission, No.KJ070811; Doctoral Fund of Chongqing Normal University, No.06XLB004; Project by Chongqing Water Conservancy Bureau Author: Li Yuechen (1974–), Ph.D and Associate Professor, specialized in the study of remote sensing application and land use/land cover change.     

Spatiotemporal features of soil and water loss in Three Gorges Reservoir Area of Chongqing

Soil and water loss has been the most serious eco-environmental problem in the Three Gorges Reservoir Area of Chongqing. In this paper the authors studied the spatiotemporal features of soil and water loss from 1999 to 2004 based on RS and GIS techniques. The results showed that: (1) The soil and water loss area decreased from 1999 to 2004. (2) Soil and water loss mainly exists in purple soil, yellow soil, limestone soil, paddy soil and yellow brown soil distributed areas. (3) The dry slope land and sparse woodland that are intensively influenced by human activities experienced most serious soil and water loss. (4) Soil and water loss in the study area indicated an obvious vertical differentiation characteristic. (5) There is a significant correlation between soil and water loss and slope. (6) There is no obvious correlation between soil and water loss and aspect. (7) Soil and water loss mainly exists in the values of R between 300 and 340 distribution area. The very-high soil and water loss has obvious correlation with R.     

三峡库区重庆段生态与环境敏感性综合评价

在RS与GIS 技术的支持下,选择研究区比较突出的土壤侵蚀、石漠化、生境和酸雨4 个生态环境要素建立敏感性评价模型与方法,对三峡库区重庆段生态环境敏感性进行综合研究,定量揭示了研究区生态环境敏感性程度及其空间分布规律。研究结果表明：(1) 土壤侵蚀以高度敏感、中度敏感和极敏感为主;东北部是土壤侵蚀最为敏感的区域;土壤侵蚀现状与土壤侵蚀敏感性具有很好的对应关系。(2) 石漠化总体以不敏感为主,其次是高度敏感和中度敏感;高度以上敏感区主要分布东北部地区,中度以上石漠化与石漠化高度和极敏感区具有很好的对应关系。(3) 生境敏感性类型以不敏感为主,其次为高度敏感地区;东北部和南部生境敏感性高,而中西部地区生境敏感性低。(4) 酸雨高度敏感面积和比例最大,其次是中度敏感和轻度敏感区;极敏感区呈块状零星散布、高度敏感区和中度敏感区集中片状分布、轻度敏感和不敏感区沿江河带状分布,部分呈团块状散布。(5) 生态环境敏感性类型以高度敏感为主,其次为中度敏感区和不敏感区;东北部和南部生态环境敏感性高,中西部地区生态环境敏感性低。     

三峡库区土地持续利用潜力与途径模式

建立了量化评价模型,对三峡库区土地资源持续利用的潜力及其差异性进行了评价与分析。指出库区土地利用总体上处于弱持续发展的阶段,而且地区差异悬殊、面临的障碍因素多。因此,未来库区土地利用优化决策的关键在于遵照因地制宜和分类指导的原则,正确处理生态建设、移民安置和经济协调发展的关系。主要的途径模式包括植树造林、坡地改梯田、优化结构和产业突破等四个方面。     

近10年重庆市归一化植被指数变化分析

运用1 km分辨率经过Savitzky-Golay滤波技术平滑处理的SPOT/VGT数据,通过对1998~2007年的归一化植被指数(NDVI)时间序列数据、NDVI与气象因子的关系、10 a来NDVI变化率的空间分布以及NDVI与海拔高度的关系等进行分析,研究重庆市植被变化及空间分布情况。结果表明,重庆市NDVI年变化相对稳定,在空间上变化较大,东北及东南部分地区植被退化,而西部地区NDVI变化率增加,表明植被覆盖有所增多。另外引起NDVI时空变化的原因中,温度远大于降水量,海拔高度也与NDVI有较好的相关性。     

三峡库区珍稀濒危植物

三峡库区共有高等陆生植物6088种，珍稀濒危植物56种，其中Ⅰ级保护物种4种，Ⅱ级保护物种23种，Ⅲ级保护物种29种，处于濒危状态的7种，渐危状态的27种，稀有状态的22种。在分析三峡库区珍稀濒危植物种类组成、地理成分、现状分布的基础上，探讨了库区珍稀濒危植物致危原因及目前所采取的保护措施中所存在的问题，并提出了相应的保护对策。     

三峡库区重庆段水土流失的时空格局特征

在TM 解译的三峡库区重庆段1999 年和2004 年水土流失数据及相关辅助数据的支持下, 借助GIS 技术, 分析了研究区5 年来水土流失的时空演变及地理空间分异特征与规律。 研究结果表明: (1) 研究区水土流失总体呈现好转趋势, 极强度和剧烈水土流失面积下降变幅最大。(2) 水土流失主要分布在紫色土、黄壤、石灰(岩) 土、水稻土和黄棕壤分布区。(3) 水 土流失主要发生在受人类活动影响最为剧烈的旱坡地和疏林地。(4) 水土流失表现出明显的垂直分异特征, 主要集中于高程200~1500 m 的低山、丘陵地区。(5) 水土流失与坡度具有很好的相关性, 主要分布在15^o以上的陡坡地。(6) 水土流失与坡向分异无明显的相关关系。各坡向水土流失面积和强度分布基本相当。(7) 水土流失主要集中在300~320 和320~340 j.cm/hm². h 的降雨侵蚀力(R) 值分布区。剧烈水土流失与高降雨侵蚀力具有较好的对应关系。     

三峡库区梁滩河流域水化学与硝酸盐污染

运用水化学和水质分析技术,测定了三峡库区梁滩河流域地表水体和地下水体中的水化学组成和硝酸盐氮含量,揭示了梁滩河流域地表水和地下水水体的水化学组成和硝酸盐污染的空间分布规律、来源及循环过程。结果表明:梁滩河流域地表水的硝酸盐污染表现为沿着地表径流从上游到下游呈现出加重的趋势,这种污染趋势与养殖业、生活和工农业废污水的沿程直接排放有着直接关系;而地下水硝酸盐污染呈现出流域上游和下游较轻、而中游东侧支流区域较重的空间分布特征,这种空间分布特征与地表水体中氨氮和有机氮的含量、地表水与地下水之间的补给排泄关系、厚层土壤包气带的存在以及土地利用状况等因素有着密切的关系。     

三峡库区紫色土微量元素含量的变化

以三峡库区典型坡面紫色土为例,对土壤中微量元素的含量及其在不同坡度、不同利用方式下的变化进行初步研究。结果表明,库区紫色土中Fe、Mn、Ni、Zr、Sr和Ti的含量相对较多,Mo的含量较为丰富,Zn和Pb的含量相对较低。Pb、Cu和Co的含量在一定坡度范围内随坡地坡度的增大而减少,Zr和Cr的含量则增加。紫色土中Cu、Pb、Co、Ti、Zr、Ni、Cr、Sr等微量元素的含量随坡度的变化具有一定的相关性。耕作土和非耕作土中微量元素含量差异明显,人为活动是引起库区紫色土微量元素含量变化的主要因素。