GIS的天水罗玉沟流域土壤侵蚀强度评价

以土壤侵蚀发生规律为依据,从小流域系统的土壤抗蚀性、地质、地貌形态、植被覆盖、森林类型、土地利用等环境特征方面分析了影响官司河流域土壤侵蚀危险性的主导因素,运用模糊数学综合分析方法,将研究区域分为剧烈,强度、中度、轻度和无侵蚀危险类型,完成区域土壤侵蚀类型划分,并指出各种类型的特征和防治侵蚀的措施。

1土壤侵蚀量计算模型 关于土壤侵蚀量的计算，目前国内外主要采用的是美国的通用土壤流失方程 usle(universalsoil-lossequation)，作为一个经验统计模型，它是土壤侵蚀研究过程中的 一个伟大的里程碑，在土壤侵蚀研究领域一度占据主导地位，并深刻地影响了世界各地土壤 侵蚀模型研究的方向和思路。由于usle模型形式简单、所用资料广泛、考虑因素全面、因 子具有物理意义，因此不仅在美国而且在全世界得到了广泛应用。“通用土壤流失方程式” 的形式如下： pcslkra1-1 式中：a——土壤流失量（吨∕公顷·年） r——降雨侵蚀力指标； k——土壤可蚀性因子。它是反映土壤吝易遭受侵蚀程度的一个数字。其单位是， 在标准条件下，单位侵蚀力所产生的土壤流失量； l——坡长因子。当其它条件相同时，实际坡长与标准小区坡长（2

论述了基于栅格gis土壤侵蚀地形因子的计算方法和流程,在arcgis栅格模块中利用aml开发了通用土壤流失方程地形因子的计算程序,并给出了程序核心部分的编码。实际应用表明,计算结果的精度依赖于数据源的精度。

随着鄱阳湖流域开发进程加快,土地利用类型势必发生转移,从而对鄱阳湖流域的生态环境产生影响。为了能反映鄱阳湖流域由于土地利用变化对土壤侵蚀的影响效应,本文通过采用3s技术手段,获取鄱阳湖流域土地利用空间数据与土壤侵蚀数据,引入土地利用变化转移矩阵指数和土壤侵蚀强度指数,对鄱阳湖流域土地利用变化和土壤侵蚀效应空间关系进行定量分析。结果表明:①1985年～2000年间,影响鄱阳湖流域土壤侵蚀强度变化的土地类型主要集中在农田、林地和草地,而水域、工矿居民用地与未利用地三种土地类型对土壤侵蚀强度变化总体变化不大;②加重土壤侵蚀强度的主要是林地转化为农田、林地转化为草地、草地转化为农田;而土地利用类型农田转化为林地、林地内部之间的转化减轻了侵蚀强度。土地利用类型和土壤侵蚀强度之间的定量研究结果反映了土壤侵蚀效应的变化,与鄱阳湖流域的水土流失现实情况一致。

西南岔河为汤旺河一级支流,随着人类活动对下垫面的影响,河道内的悬移质泥沙含量逐年增多。本文应用swat(soilandwaterassessmenttool)分布式水文模型构建了流域水沙模型,研究分析了西南岔河流域1995—2015年土地利用空间变化对土壤侵蚀的影响,模拟分析了绿化对减轻水土流失的作用,为当地水土保持选择灌木品种和种植规模提供依据。

土地利用/土地覆被变化及其环境效应研究成为当前土地变化科学研究的热点领域。我国西南喀斯特山区山高坡陡,地形破碎,土壤侵蚀严重,不合理的土地利用方式是造成喀斯特山区土壤侵蚀的主要人文因素。本文采用\"3s\"技术和rusle模型,分析了近30年来贵州省猫跳河流域土地利用/覆被变化的时空特征,模拟了不同土地利用空间格局下的土壤侵蚀状况,探讨了土地利用变化对土壤侵蚀的影响。结果表明:近30年来流域内土地利用/覆被发生了显著变化,1973年~1990年,水田、灌木林、其他林地、灌草地均在减少,旱地、有林地、水域、建设用地、裸岩地均在增加;1990年~2002年,水田、有林地、灌木林、灌草地、水域、城镇农村居民点建设用地均明显增加,旱地和裸岩地均大幅度减少。流域土壤侵蚀模数由1973年的30.88t/(hm2.年)上升到1990年的35.08t/(hm2.年),2002年下降到28.16t/(hm2.年)。旱地和灌草地是流域发生土壤侵蚀的主要土地利用类型。封山育林、植树造林和退耕还林,减少陡坡旱地,是流域进行水土流失治理的有效措施。

采用gis空间分析与传统统计分析相结合的方法,通过在arcgis8.1的grid模块中,对澜沧江流域南段土地的栅格(grid)图进行地图代数运算,形成具有复合数据的新grid数据表;对新生成grid属性表的数据进行统计计算,获得研究时段内不同空间范围的土地利用转移矩阵数据及各类用地上的土壤侵蚀数据;通过土壤侵蚀综合指数(index)的计算,反映了不同区域、不同土地利用类型上的土壤侵蚀程度及其变化.研究结果表明,耕地、其它林地、低覆盖度草地上土壤受侵蚀的可能性较其它用地类型大;耕地、中覆盖度草地、水域的土壤侵蚀强度较其它用地类型大;土地利用变化对土壤侵蚀变化的影响在澜沧江中游和下游区域表现较为明显,而在上游区域不明显;上游区域土壤侵蚀的主导因素不是土地利用及其变化,而是地形、气候等其它因素.

地理信息系统强大的空间数据处理能力,使其在众多领域和部门中得到了广泛应用.本文在概述地理信息系统的建立与应用的基础上,对其在国内外土壤侵蚀研究中的应用进行了简要的回顾.在概述137cs示踪技术研究土壤侵蚀的同时,展望其与地理信息系统结合在土壤侵蚀研究中的应用方法及前景

川中丘陵区土壤侵蚀比较严重,对于嘉陵江流域乃至长江航道泥沙淤积、水环境安全等方面都会产生重要影响。选择川中丘陵区李子口小流域为研究区,利用单次降雨产生的径流量,测定径流池中泥沙含量,并结合小区土地利用现状,快速测定小区土壤的近似侵蚀量。该研究可为土壤侵蚀严重地区提出相应的水土保持治理措施,有着重要参考和借鉴作用。

根据已有研究成果和相关资料,采用情景分析(scenarioanalysis)法,评价黄河中游砒砂岩地区长川流域实施不同水土保持和退耕还林(草)措施对土壤侵蚀的影响。结果表明:水土保持生物措施和工程措施减少土壤侵蚀的效益显著,相对而言,退耕还林(草)对流域总体土壤侵蚀影响不大。水土保持和退耕还林(草)的组合情景方案对土壤侵蚀影响较大,部分组合情景的土壤侵蚀甚至可低于土壤侵蚀背景值。可见,水土保持措施结合退耕还林(草)可以控制和减少研究区土壤侵蚀。在今后水土流失综合治理过程中,应首推生物和工程措施辅以退耕还林(草)措施。

基于137cs示踪技术,结合土地利用变化数据,对黄土丘陵沟壑区羊圈沟小流域土壤侵蚀强度的演变过程进行了研究.结果表明:从20世纪80年代以来,该流域土地利用强度逐渐减弱;1980—2006年间,研究区坡耕地面积急剧下降,从94.9hm2下降到0.2hm2,乔木林地面积由0增加到51.1hm2,灌木林地面积由0增加到19.2hm2,果园林地面积由0增加到18.0hm2,荒草地面积趋于稳定,由76.9hm2增加到80.1hm2.研究期间,不同土地利用类型的土壤侵蚀强度依次为:坡耕地>灌木林地>果园林地>荒草地>乔木林地;1980、1984、1996和2006年流域土壤侵蚀强度分别为6408.9、5362.4、4903.9和3641.4t.km-2.a-1,侵蚀程度由强度变为中度.土壤侵蚀强度降低的主要原因是该区的水保措施和植被恢复措施.

根据深圳市水土流失调查资料和产沙观测数据,通过选取影响水土流失的主要因子:地形、植被、降雨、土壤、城市化人为影响因子等,建立了符合深圳地区的多元回归方程,其中城市化人为影响因子是根据城市水土流失现状提出的,并通过深圳3个水保试验站的调查资料反推求得。通过两组实测资料检验,表明建立的模型具有较高的精度,能够较好的反映深圳地区的水土流失特点。

采用数据包络分析(dea)建立了边坡土壤侵蚀效果的评价模型,并对云南、宁夏、湖北等地的高速公路边坡的土壤侵蚀进行了案例分析,结果表明,所建立模型的评价结果与试验分析结果基本吻合,为西部公路边坡土壤侵蚀的效果评价提供了依据。

精伊霍铁路所经地区地处西部干旱内陆,生态环境恶劣、脆弱,对人类扰动极其敏感。敦煌铁路的建设必将在一定程度上加剧沿线地区的土壤侵蚀现象。利用遥感与地理信息系统技术,结合野外调查分析结果,编制了精伊霍铁路两侧30km范围土壤侵蚀现状图。根据铁路沿线土地退化现状和工程建设活动对地表生态系统的影响分析,对施工期土壤侵蚀类型与强度的变化以及工程造成的水土流失总量进行了预测,据此分析了工程可能造成的土地退化危害,并就此提出了相应的防治措施。

结合江西省水土保持科学研究所已完成的公路水土保持监测工作,总结了体积法和桩钉法等土壤侵蚀常规监测方法和技术在实践中的运用,计算了赣定高速公路建设期土壤侵蚀模数和平均每千米土壤侵蚀模数分别为14524t/(km2.a)和114t/(km2.a);公路项目建设期重点监测区域土壤侵蚀模数技术指标分别为取土场边坡22540t/km2.a,台面10500t/(km2.a);弃土场边坡25990t/(km2.a),台面14010t/(km2.a);路堤、路堑和施工场地边坡分别为16270t/(km2.a)1、4450t/(km2.a)6、590t/(km2.a).

废黄河沙土区是水土流失比较严重地区,通过对废黄河上、中、下游3个典型地带径流小区2006年观测资料的统计分析,获得废黄河沙土区不同下垫面坡面条件下的土壤侵蚀状况。结果分析表明,一般农地土壤年侵蚀量在1191～2714t/km2之间;林地在550～1157t/km2;沟坡在7779～8658t/km2(坡度17°～22°)。其中,农地受人工扰动后的土壤年侵蚀量约为未扰动农地侵蚀量的2～4倍。

土地利用变化对土壤侵蚀和水质的影响

通过对土壤侵蚀预测及其模型的评述,提出了土壤侵蚀预测建模中存在的问题及对策。从目前已经建立的坡面、小流域和区域不同空间尺度上的土壤侵蚀预测模型可知,各空间尺度上指标的选择和模型的建立,均是独立进行的,相互之间缺乏有机的联系,不同空间尺度模型无法进行有效的信息交换。随着水土流失的治理已由点、小流域治理,进入了大规模连片集中治理的阶段,土壤侵蚀预测建模研究的重点,应转向不同空间尺度土壤侵蚀预测模型之间的关系与转换上来。通过建立不同空间尺度间土壤侵蚀预测转换模型,利用小尺度上实用的土壤侵蚀预测模型和数据,对区域水土流失进行定量预测与评价,具有重要的理论与实践意义。

分析了尼尔斯水利枢纽工程在兴建过程中易产生土壤侵蚀的原因，即工程建设施工、水库移民安置等扰动原地貌，破坏植被、造成土壤侵蚀，并针对重点土壤侵蚀区域即区域即工程施工区及移民安置区，提出土壤侵蚀控制措施。

本文以福建省山区为例,在对福建省水土保持实验站、建瓯市牛坑龙水土保持试验站长期观测、实验资料深入分析对比的基础之上,探讨了土地利用/土地覆被变化对土壤侵蚀的影响规律。分析结果表明,土地利用/土地覆被变化对径流的产生和土壤侵蚀有重要影响,植被的覆盖度的变化直接影响着径流系数和土壤侵蚀模数;植被的覆盖度和径流系数呈负线性关系,随着覆盖度的增加径流系数逐渐减小;植被覆盖度和土壤侵蚀模数为负指数关系,随着植被覆盖度的增大,土壤侵蚀模数急剧下降。

采用现场调查和定位观测等方法,对金安桥水电站工程弃渣场弃渣容重、粒径组成,原地貌和渣场绿化边坡、弃渣场松散堆积物边坡以及堆积平台和运渣道路的土壤侵蚀量进行了研究。结果显示:①弃渣场不同部位的渣土容重均值分别为1.70g/cm3、1.30g/cm3和0.96g/cm3;②弃渣颗粒在剔除>2cm石块后,粒径>4mm的弃渣颗粒所占比例为57.09%,比农田表层土壤高14.31%;③弃耕梯坪地和灌木林地的平均土壤侵蚀量分别为47.3t/km2和114.2t/km2;④覆土绿化坡面和绿化未覆土坡面的平均土壤侵蚀量分别为40.5t/km2和74.6t/km2;⑤弃渣堆积平台、无截排水措施的弃渣堆积边坡、有截排水措施的弃渣堆积边坡的土壤侵蚀量分别是原地貌平均侵蚀量的94倍、280倍和96倍。

根据深圳市全市水土流失斑块的调查资料和产沙观测结论,通过选取水土流失主要影响因子:地形、植被、降雨、土壤、城市化人为影响因子,建立侵蚀量与这些影响因子之间的多元回归关系方程,属深圳市首例。其中城市化人为影响因子是反映城市水土流失特点的一个因子,反推求得。建立的模型通过2组实测资料的检验,具有较高的精度,能够较科学地反映深圳地区城市水土流失特点。