流域泥沙过程机理分析

黄土高原地质地貌复杂，是黄河流域的主要泥沙源区，并以黄土丘陵沟壑区和黄土高塬沟壑区为代表．沟壑区的不同部位具有不同的侵蚀产沙现象，并在不同的空间尺度上表现出迥异的水沙运动规律．为此需将流域分为坡面与沟道两大系统分别研究，本文描述坡面侵蚀产沙、沟坡区重力侵蚀和沟道水沙运动的主要现象，分析各水沙过程的主要机理．揭示出可依据坡面径流建立坡面侵蚀产沙模型；根据水流的诱发作用，用沟坡土体失稳的随机力学模型模拟沟坡重力侵蚀；考虑影响水沙运动的多种要素，建立沟道系统的高含沙水沙模型．流域泥沙过程机理的研究为建立符合实际物理图景的水沙模型系统，完成流域泥沙过程模拟提供基础。     

论黄土高原沟壑区沟坡土地资源的开发

黄土高原沟壑区沟坡面积广大，水土流失严重，土地的生产力很低．随着人、地、粮予盾的不断尖锐，开发沟坡土地资源的生产潜力已势在必行．黄土高原沟壑区沟被土地资源只要因地制宜，综合开发，有可能获得较塬面土地更高的经济效益．本文通过分析黄土高原沟壑区沟坡土地资源的有利条件及开发意义，提出了黄土高原沟壑区沟坡土地资源的开发模式及开发的具体途径与措施．     

黄土地区的地貌侵蚀与水土流失

中国的黄土高原的问题举世瞩目。它的地貌侵蚀和水土流失是影响当地生态环境和经济发展的两个重要因素。指出植被是影响生态环境质量的基本要素,且对水土流失与地貌侵蚀具有重要的作用。对于不断深化植被建设、地貌发育与土壤侵蚀理论的研究,为探索黄土高原植被建设、水土保持治理与决策提供科学依据,并具有重要的学术价值与实践意义。     

黄土高原典型地貌区地貌分形特征与土壤侵蚀关系

基于地貌学及分形理论,利用GIS技术和回归统计方法,以陕北黄土高原丘陵沟壑区12个样区1∶1万地形图为数据源,对该区以分形维数为量化指标的区域地貌形态与土壤侵蚀模数关系进行了初步探讨,给出地貌形态分形维数与土壤侵蚀模数之间的关系模型.研究结果表明:地貌分形维数可以作为预测区域土壤侵蚀程度的地貌指标.     

基于ArcGIS的坡面复杂度因子提取与分析——以黄土高原为例

通过黄土高原坡面复杂度因子提取与分析,得到其地貌分区图,为黄土高原的土地利用与评价、地质地貌研究提供参考和借鉴.采用黄土高原地区90 m分辨率的SRTM Elevation Data的DEM数据,利用ArcGIS软件提取了坡面复杂度因子,包括地形起伏度、地表切割深度、地表粗糙度和高程变异系数,并对这些因子进行逐个分析.在此基础上得到黄土高原的地貌分区图.研究表明,黄土高原地区总的地势是西北高、东南低,区内宏观地貌类型复杂多样,山区、丘陵区、高原区占2/3以上;东南部是黄土丘陵沟壑区和黄土高原沟壑区,西北部为风沙、干旱草原和高地草原区,中部三大高原地表破碎、沟壑纵横,北部银川平原、河套平原和南部渭河平原地形相对平缓.     

退耕还林土壤动物群落结构及其演变的研究综述与应用前景

土壤动物群落结构及其演变特征能反映生态系统的退化、恢复或重建过程,也能为评价人类利用土地及其管理方式的可持续性提供科学依据。长期以来,有关黄土丘陵沟壑区退耕还林土壤动物群落变化及其演变机理的系统研究鲜有报道。通过综述退耕还林区土壤动物和土壤因子及地上植被之间的互动效应和演变机理,分析退耕还林植被恢复对土壤动物的影响以及土壤动物对植被演替的响应特征,为黄土丘陵沟壑区土壤退化与生态恢复研究提供更广阔的应用前景。建议今后从土壤动物的生态过程与环境效应方面开展研究,可丰富和完善黄土高原退耕还林区土壤退化及生态恢复的研究方法,以推进黄河流域生态保护和高质量发展。     

黄土高原历史地貌与土壤侵蚀演变研究进展

黄土高原是引人注目的生态环境脆弱区,它的历史地貌与土壤侵蚀演变研究是其历史时期生态环境变迁研究的重要内容,也是黄土高原生态环境建设的基础性课题.回顾了黄土高原历史地貌与土壤侵蚀演变研究的过程,总结了研究取得的主要进展,指出了研究存在的不足和今后深化的方向.经过数十年的积累,黄土高原历史地貌与土壤侵蚀演变研究取得了重要的进展:较深入地研究了历史时期黄土塬区地貌演变的特征和规律,揭示了历史时期渭河河谷地貌的演变,研究了历史时期黄河中游的河道变迁,提出了黄土高原的侵蚀期,得出了历史时期黄土高原的土壤侵蚀历史、侵蚀速率.今后的研究应应用现代研究手段,以长时段、短周期、高分辨的研究为研究深化的方向.     

国内科技期刊亮点

淤地坝建设有效治理沟坡侵蚀产沙在中国黄土高原丘陵沟壑区,淤地坝建设初期,小流域侵蚀强烈,泥沙沉积量巨大,其后,产沙强度由强变弱,泥沙沉积量呈显著降低趋势,淤地坝在减少水土流失方面具有其他措施不可替代的作用;微小流域与较大流域在泥沙来源方面存在较大差异,坡沟侵蚀产沙比并非一个定值,其研究还有待于进一步深化。     

黄土高原沟坡重力侵蚀的理论模型

重力侵蚀是黄土沟壑区土壤侵蚀的重要组成部分,其发生条件及侵蚀量受多种因素制约且具有一定随机性.本文通过运用水力学、土力学等力学方法对重力侵蚀主要影响因素进行分析,建立起沟坡重力侵蚀的概化力学模型,同时运用模糊及概率分析等数学方法将黄土沟坡的稳定问题转化为失稳概率,作为沟坡崩塌发生的预报条件,从而实现了考虑沟谷水流侧向切割,降雨入渗影响下的重力侵蚀模拟,为在黄土高原沟壑区进行水沙计算提供了基本方法.     

无人机摄影测量提取黄土高原切沟参数精度分析

选取陕北黄土丘陵沟壑区桥沟小流域为研究区,分别用同时相的地面三维激光扫描数据和固定翼无人机摄影测量数据提取切沟形态参数,分析无人机摄影测量提取切沟参数的误差及其原因．结果表明:1）无人机摄影测量与三维激光测量比较,提取切沟面积、周长和沟长二维形态参数的百分误差<10%;2）与三维激光扫描测得切沟横截面积、平均沟深和体积三维形态参数相比较,无人机摄影测量误差<20%,沟壁陡峭、植被覆盖度较高的大型切沟测量参数误差较大,而沟壁坡度相对较小、植被相对稀疏的小型切沟测量参数误差较小;3）固定翼无人机垂直摄影采集数据的方式会导致切沟沟壁细节数据缺失,从而降低切沟参数提取精度．基于无人机摄影测量生成的DSM无法有效过滤植被影响,在一定程度上影响切沟参数的提取精度．与三维激光测量相比,无人机摄影测量切沟地貌参数的精度略低,在切沟短期动态变化监测方面还存在一定的局限性．      

黄土高原植被建设应从扩大面积向提升质量转变

 自1999年退耕还林还草政策实施以来,黄土高原的植被覆盖显著增加,有效遏制了该区水土流失。目前黄土高原的植被净初级生产力已经接近该区水资源承载力阈值,进一步扩大该区植被建设面积将不可避免地加剧水资源短缺等问题。为进一步巩固退耕还林成果,黄土高原未来的植被建设应从扩大面积向提升质量转变。     

基于GIS与USLE的榆中县土壤侵蚀

在GIS与RS技术支持下应用USLE模型对位于黄土高原西部的榆中县进行土壤侵蚀强度的定量估算,探讨区域土壤侵蚀的空间变异性以及与坡度梯度和土地利用方式之间的关系.得出榆中县的年均侵蚀总量为813137t,年均侵蚀模数为247t/km~2,并且土壤侵蚀的空间变异性明显,年均侵蚀模数与年均侵蚀总量随坡度梯度的增加都呈指数增加.在分析不同土地利用方式下的土壤侵蚀状况后发现,低覆盖度草地才是区域最主要的侵蚀地带.     

DEM地形信息因子的量化关系模拟——以陕北黄土高原的实验为例

黄土高原地区各种地貌类型形成是一个复杂的系统过程，地貌形态可以看成是各种地形信息因子复合在一起的一个函数。基于1：10000DEM数据，在六个实验区内各随机选择两个完整小流域作为研究对象，以沟壑密度作为因变量，以整个流域的平均坡度、平均坡长和海拔高差（即流域内的地面起伏度）为自变量进行量化模拟。实验证明沟壑密度与坡度、相对高差和坡长之间呈现一种很强的多元线性相关关系，综合模拟三个不同因子与沟壑密度之间的量化相关关系，对整体研究黄土高原地貌的成因机理和形态特征具有重要的理论和实践意义。     

Critical slope gradient for compulsory abandonment of farmland on the hilly Loess Plateau

Scientific evidence for the upper limit of farmland is proposed. Shallow gully erosion is one of erosion types distributed extensively on sloping farmland in the hilly regions of the Loess Plateau. Field observation and aerial photos interpretation, as well as laboratory experiments show that the shallow gully erosion occurring on the steeper farmland in the hilly regions of the Loess Plateau is an important factor leading to intensive erosion on slope, because of its extensive distribution and intensive runoff collection. The data on the formation, development and distribution of shallow gullies on sloping farmland indicate that critical slope gradient for shallow gully initiation ranges from 15 to 20 degrees with an average of 18.2 degrees. Therefore, it is suggested that critical slope gradient for compulsory abandonment of farmland on the hilly Loess Plateau should be kept within the critical slope gradient for shallow gully initiation to prevent shallow gully formation in order to control soil loss more effectively. But as the first step, the cultivation on the slopes with slope larger than 25 degrees where the maximum erosion occurs should be strictly forbidden.     

黄土高原景观生态特征及其生态恢复的意义

对黄土高原景观生态学特征的分析表明：黄土高原景观在空间上具有明显的分带性,显著的黄土垂直节理特征,独特的坡面景观结构、微地貌景观以及农业景观,呈现以景观带为基质,斑、廊、缘为点缀的复杂景观镶嵌格局;在时间上存在明显的季节景观变化和地质时间尺度景观变化,沟蚀系统的发展决定了其地貌景观的基本骨架和发展方向．黄土高原的生态恢复要遵从景观生态学原理,科学理解黄土高原生态恢复的涵义,合理选择林草恢复措施等．     

基于栅格DEM的微观地形分类技术

认为微观地貌形态的划分是宏观地貌形态划分的延续,基于栅格数字高程模型（DEM）和数字地形分析（DTA）技术实现微观地貌形态分类的关键在于提取地形地貌因子和制定合理的分类决策方案．以土壤侵蚀研究中的临界坡度值为参考,改进了Dragut提出的山体部位划分的分类决策方案．采用黄土高原的局部DEM进行了山体部位分类的试验研究,实现了微观地形地貌的自动分类,试验结果揭示了微观地形地貌分布与土壤侵蚀之间的关系．     

地理信息系统应用下的黄土高原地区土壤侵蚀量估算

土壤侵蚀研究的一大核心问题就是土壤侵蚀量的估算。采用美国通用水土流失方程(USLE),利用黄土高原地区DEM数据、气象数据及土地利用类型等数据,对黄土高原地区进行土壤侵蚀量的估算采用USLE模型,运用GIS和RS技术,是一种可行的方法与技术途径。在GIS和RS技术的支持下,实现了USLE中各因子及黄土高原地区土壤侵蚀量的估算,同时结合中国土壤侵蚀强度分级标准进行土壤侵蚀强度的分级。分析结果可为今后黄土高原地区的水土流失的防治措施的制定提供参考。     

基于植被-侵蚀动力学的黄土高原分区及治理策略

为了控制水土流失,修复生态退化,对于中国黄土高原进行科学区划。以植被-侵蚀动力学理论为依据,将黄土高原划分为4个类型区:长城沿线区、黄土丘陵沟壑东区、黄土丘陵沟壑西区和黄土高原沟壑区。利用植被-侵蚀状态图,探讨了这4区控制侵蚀和修复植被的前景。该文所提出的综合治理策略是:黄土高原生态环境恶劣,只有黄土高原沟壑区具有自我修复功能,可通过治理,形成能承受一定程度破坏的植被;其他3区,只有通过小流域高强度治理,才能有效地改善植被和减少侵蚀,并需要持续的防护和治理才能维持。     

黄土高原土壤侵蚀预报信息系统设计与实现

针对当前黄土高原土壤侵蚀预测预报研究存在模型计算繁琐、模型与GIS耦合松散的不足,提出开发黄土高原土壤侵蚀预报信息系统的思路.首先,在综合分析系统需求的基础上,进行系统的总体设计,选定开发平台,完成了系统的总体逻辑框架;其次,根据系统的数据内容,结合GeoDatabase数据模型,给出了系统数据库设计原则并进行系统数据库设计;最后,从基础数据组织、空间分析、预报模型与GIS功能耦合三方面进行探讨,提出了相应的解决方案,最终实现了黄土高原土壤侵蚀预报信息系统.