我国主要土壤侵蚀产沙模型研究评述

近年来，我国在土壤侵蚀产沙模型方面进行了大量研究，建立大量的坡面，流域及区域侵蚀产沙模型。由于我国人多地少，地貌条件复杂多样，使得我国的侵蚀产沙有不同于欧美的特点，因此我国的侵蚀产沙模型研究有明显不同于国外土壤侵蚀模型的特点。本文对我国近年来主要的土壤侵蚀经验性模型，理论性模型进行了评述，并讨论了新理论，新技术以及国外一些土壤侵蚀产沙模型在我国土壤侵蚀模型研究中的应用；本文指出了我国土壤侵蚀产沙模型今后研究的发展趋势。     

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。     

土壤侵蚀的能量力学模型研究

在分析土壤水力侵蚀的能量这过程基础上,按水量和能量平衡方程导出土壤水力侵蚀的数学模型,并给出模型的边界条件。提出微元和区域内一次降水的土壤侵蚀模数计算公式。     

土壤侵蚀的能量力学模型研究

在分析土壤水力侵蚀的能量和力学过程基础上,按水量和能量平衡方程导出土壤水力侵蚀的数学模型,并给出模型的边界条件。提出微元和区域内一次降水的土壤侵蚀模数计算公式。     

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.     

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。     

岔巴沟流域次暴雨坡面土壤侵蚀经验模型

坡面土壤流失预测、水保效益评估,无不需要坡面侵蚀模型。本文以岔巴沟流域坡面径流场降雨水文资料为基础,建立了次侵蚀性降雨坡面土壤侵蚀模型、次降雨坡面细沟侵蚀模型,并对各模型的精度进行了分析。结果发现模型具有较好的预报精度,对大侵蚀产沙事件预测很准;坡度、最大10分钟雨强、植被覆盖度是影响次侵蚀性降雨主要因子,坡度、最大10分钟雨强、降雨量是影响细沟侵蚀主要因子,植被覆盖对细沟侵蚀产沙影响很小。     

应用遥感技术探测土壤侵蚀的研究进展

在全世界范围内土壤侵蚀对农业生产和水质量都有着负面影响, 因此区域尺度的土壤侵 蚀评估非常重要, 但是它往往会受可收集到观测数据的数量和质量的限制。在过去的30 年中, 遥 感技术已为土壤侵蚀研究提供了多方面有效空间数据, 这些数据常被直接用于探测土壤侵蚀和 土壤侵蚀沉积, 通过辨别土壤侵蚀的总体特征, 可以区分土壤侵蚀区域, 再根据经验评估土壤侵 蚀强度, 获得探测结果。本文介绍了可用于土壤侵蚀研究的多种卫星和传感器及应用遥感数据探 测土壤侵蚀特征, 土壤侵蚀区域和土壤侵蚀沉积的实例。     

基于深度学习模型的沿海山区输电线路土壤侵蚀研究（英文）

沿海山区输电线路施工期土壤侵蚀监测是该行业施工监理的重点。本文利用高分辨率遥感数据和深度学习Dense和LSTM模型对闽粤联网输电线路（福建段）施工期土壤侵蚀进行拟合,从输电线路缓冲区和施工样区两种空间尺度对土壤侵蚀回归精度评价,获得了模型优化参数和适宜模型。研究结果表明,以土壤可蚀性、年降雨量、山地植被指数（NDMVI）、DEM、坡度、高分影像波段灰度值、施工属性等10个特征值,利用Dense模型和LSTM模型可以回归出符合精度要求的土壤侵蚀强度等级;研究筛选出的最优LSTM模型的优化参数为层数=3,容量=512,dropout比率=0.1,迭代次数7060;LSTM模型的回归精度随着土壤侵蚀等级升高而降低,其中土壤微度侵蚀等级的平均回归精度大于0.98。LSTM深度学习模型可应用于亚热带沿海山区工程项目引起的土壤侵蚀遥感快速监测。     

东北典型黑土区土壤风蚀环境分析

根据1951~2000年的日平均风速、气温和降水数据以及1980~2000年的沙尘暴资料,分析东北典型黑土区的风蚀环境。结果表明,东北典型黑土区6个气象站点1~5月平均气温50年来显著升高,1~5月总降水量没有明显变化趋势。嫩江年大风日数1980年以来比1950~1960年多,年沙尘暴日数也有所上升,土壤风蚀环境趋于严重;哈尔滨等5地风蚀环境减弱。典型黑土区土壤风蚀环境在整个东北地区处于中等状态。     

我国低山丘陵区水土流失生态环境背景分析

我国是一个以山地为主的国家，山地多为大江大河的源头，而低山丘陵为这些大江大河支流的发源地，这些区域的水土流失必然会带来环境问题。本文以TM影象为数据源，以GIS为技术支撑，从DEM中获取低山丘陵层，以此为MASK层，提取水土流失及相应的生态环境背景各层，包括土地利用、坡度、年降水、积温、植被等生态背景层，这些背景层是多年数据的平均，然后把水土流失层与环境背景各层分别叠加，分析不同环境背景下水土流失状况，从而为治理水土流失提出科学依据。     

坡耕地侵蚀过程与土壤理化特性演变

坡耕地水土流失问题问题是制约生态农业建设与可持续发展的重要因素，探讨坡耕地土壤侵蚀过程和土壤退化机制是解决问题的关键。基于这些问题，本文应用人工模拟降雨试验方法，研究了坡耕地壤侵蚀发生发展过程，以及侵蚀过程中土壤物理化学特性的演变规律；明确了不同中下坡面单位时间产沙三个过程特征；揭示了泥沙中不同粒级颗粒组成、团聚体和营养元素迁移规律及导致土壤退化加剧的原因；提出了防止坡耕地土壤侵蚀的方法。     

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。     

中国区域土壤水蚀碳量空间分布及其时间动态

本文利用三次全国土壤侵蚀遥感普查数据和第二次土壤普查土壤有机碳和无机碳密度数据,分析了我国土壤水蚀碳量的空间分布及其时间动态。研究结果表明：我国土壤水蚀碳量为74.61Tg C y^-1,其中有机碳量51.49Tg C y^-1,无机碳量23.12Tg C y^-1。在七大水土流失区中,水蚀有机碳量最多的是西南岩溶区,占总水蚀有机碳量的26.48%;水蚀无机碳量最多的是黄土高原区,占总水蚀无机碳量的67.62%。前者以中度水蚀为主,后者以极强度和强度水蚀为主。80年代中期至90年代中期,我国土壤水蚀碳量共减少了11.66Tg C y^-1,以有机碳迁移量减少为主,占总减少量的81.93%;90年代中期至21世纪初,土壤水蚀碳量依然呈下降趋势,共减少了1.65Tg C y^-1,其中,有机碳迁移量减少了1.514Tg C y^-1,无机碳迁移量减少了0.134Tg C y^-1。     

西藏自治区土壤侵蚀类型研究

西藏自治区地域辽阔,地势高亢,土壤侵蚀类型复杂多样。根据调查和研究,在论述了西藏自治区土壤侵蚀环境背景以及土壤侵蚀营力作用的基础上,归纳总结了西藏土壤侵蚀类型的特征,重点论述了冻融侵蚀类型分布范围、强度,评价指标体系及分布规律,为西藏水土保持生态建设提供一定的科学依据。     

中国水土流失土壤因子数学模型

通过对现有水土汉失土壤指标的分析、筛选的一建模函数的主要变量，提出了“土壤指数”的概念并把其用作模型因变量；通过侵蚀过程分析和数理推导确定了模型的基本形式；用模型变量和野外和室内实测数据对概念模型进行了参数拟合，初步建立了我国水蚀区水土壤因子数学模型Ⅰ和模型Ⅱ；进而对模型的应用问题进行了讨论。     

历史时期周原地貌演变与土壤侵蚀

文章以渭北黄土台塬西部周原七星河流域为研究对象，采用实地考察、考古、历史文献等多种方法定量地研究了仰韶文化以来周原地貌演变与土壤侵蚀的过程和规律。通过恢复历史时期周原地貌演变过程得出周原地貌演变主要表现为沟谷的形成和发展，七星河流域沟谷密度从仰韶、龙山文化时期的0.1646km/km^2，增加到目前的0.7045km/km^2，西汉以来沟谷的下切速率为1.08m/100a。历史时期周原土壤侵蚀过程一直存在，且沟谷发育和土壤侵蚀呈加剧态势，沟谷密度、土壤侵蚀模数分别增加了76.64%、41.36%。金以后的元、明、清时期和二十世纪前半叶是周原沟谷发育、土壤侵蚀发展最快的时期，数量众多的切沟、冲沟主要形成于金以后至今770多年里，造成这一结果的主要原因是植被的人为破坏。     

土壤侵蚀对农田中土壤有机碳的影响

碳主要在通气状态下释放出CO₂以温室效应的形式影响全球变化。当前,农田土壤固碳过程是土壤碳循环研究中的一个前沿领域,其中农田土壤再分布过程能否导致土壤固碳已引起科学上、政治上以及社会上广泛的兴趣。本文从不同的尺度阐述土壤再分布过程对土壤有机碳的影响。分别阐述土壤侵蚀和再沉积过程在全球碳循环,陆地碳库研究中的作用,土壤侵蚀与农田景观土壤有机碳动态、活性组份以及碳通量之间的关系,土壤再分布过程引起的土壤固碳机理。在此基础上指出今后迫切需要解决的问题。