中国水土流失地区土壤沟蚀的研究进展

为了解决土壤侵蚀制约着社会、经济、环境的协调发展的环境问题.采用野外调查综和分析方法研究该问题,侵蚀沟径流冲刷是土壤侵蚀产沙的主要来源.论述了中国土壤沟蚀研究的主要方法,分析了土壤从细沟侵蚀-浅沟侵蚀-切沟侵蚀-冲沟侵蚀的演变机理,评述了细沟侵蚀、浅沟侵蚀、切沟侵蚀的研究进展,提出沟蚀过程中有待加强的研究领域,对科学地指导水土保持措施配置有重要的实践意义.     

南方红壤区崩岗侵蚀治理模式探讨

崩岗在我国南方红壤区中广泛分布,它破坏土地资源,恶化生态环境,是我国南方红壤区侵蚀最严重、危害最大的土壤侵蚀方式之一.加快对崩岗侵蚀治理的研究也就成为我国南方红壤区水土保持中的重中之重.文章拟从崩岗侵蚀类型和侵蚀发展过程方面进行分析,探讨并总结出崩岗侵蚀治理的模式,旨为我国南方红壤区崩岗的治理提供科学依据.     

黄土坡面侵蚀沟沟岸扩张过程

坡面细沟、浅沟及切沟侵蚀是黄土高原土壤侵蚀的常见类型.为了研究坡度和流量对侵蚀沟沟岸扩张的影响,获得侵蚀沟道断面宽度随时间和空间的动态变化过程,从而预测侵蚀沟道最大宽度,设计了3个试验坡度:12°、20°、30°,3个试验流量:12、20、30L/min,进行了9个坡度流量组合的径流冲刷试验,结合高清摄像监测的方式,记录冲刷过程中沟道侵蚀量、沟道扩张过程.在Matlab中,利用图像自动边缘检测算法提取沟边沿并转换为矢量文件,得到从沟头到沟尾,间隔50mm、每min的沟道断面宽度数据,通过Matlab编程计算,得到了在断面最大沟宽位置处,沟宽随时间变化曲线,从而建立了沟宽随时间变化方程,得到最大沟道宽度及不同时刻的沟道宽度,该方程形式简单,容易求解;沟宽随时间变化曲线符合S型曲线的发展规律,对应着沟岸扩张发生-快速发育-稳定-崩塌-再稳定的周期性过程,沟岸扩张过程中,随着跌坎发育为侵蚀沟,断面侵蚀沟宽度随冲刷时间的变化存在激增点,当沟宽随时间推移趋于无穷时,宽度趋于定值;侵蚀沟沟道发展的最大宽度也可用流量Q和坡度S表示,建立了沟宽最大宽度预测方程(R~2=0.91,RMSE=0.0338);最后,结合断面侵蚀沟宽度的变化曲线,分析了侵蚀过程中坡面沟道侵蚀量与断面沟宽变化的关系,结果表明:流量和坡度是侵蚀过程的动力因素,沟道断面最大宽度与坡度及流量有关.     

黑土地切沟侵蚀的成因与危害

探讨了黑土地切沟侵蚀的成因，如地形、降水、土壤、植被以及人为等因素，还从土地资源、社会资源以及治理费用高昂等角度详细分析了切沟侵蚀的危害性，提出要深入研究切沟侵蚀发生发展规律，以期更好的防治模式．     

探讨土壤崩岗侵蚀形成与危害及其水土保持治理思路

崩岗是土壤侵蚀的一种形式。其中土壤侵蚀是指土壤及其母质在外营力作用下,被破坏、分离、搬运和沉积的过程;而水土保持指对外营力造成的土壤侵蚀所采取的预防和治理措施,以保护水土资源、维持土地生产力,并建立良好生态环境的综合性科学技术。土壤侵蚀与水土保持学科以土壤侵蚀过程为研究对象,揭示其发生发展规律,提出水土保持措施及相关对策。本文以赣县废弃稀土矿区的崩岗侵蚀现象为依托,进一步探讨南方丘陵崩岗侵蚀区的形成与危害,并提出相应的水土保持治理思路。为以后南方山地丘陵区崩岗侵蚀的防治提供一定的参考。     

黄土陡坡细沟侵蚀及其产沙特征的实验研究

通过冲刷实验研究了黄土坡面径流侵蚀产沙特征,分析了坡面细沟侵蚀产沙率与径流切应力、径流流量和坡度,径流最大含沙量与单位径流动能、径流流量和坡度之间的关系,并提出了坡面细沟侵蚀率估算公式.     

考虑沟-坡分异的黄土高原大中流域侵蚀产沙模型

针对黄土高原坡面沟缘线上、下侵蚀产沙分异显著的特点,以及机理模型在大中流域不易应用的现状,利用基于Hc-DEM的沟缘线自动提取技术,划分流域沟间地和沟谷地地貌单元.在改进坡长因子算法和改造沟坡侵蚀模型的基础上,提出沟间地运用通用土壤流失方程为模型框架评估面蚀为主的坡地侵蚀,沟谷地运用改造沟坡侵蚀模型评估冲蚀为主的沟谷侵蚀,并与泥沙输移比分布模型集成确定流域侵蚀产沙分布的模型体系.经在北洛河上游流域检验,模型体系能良好模拟流域多年平均侵蚀产沙,在年际尺度也具有较好可靠性,可为黄土高原大中流域水土保持效益评价和水土流失防治规划提供技术支撑.     

不同雨强和坡度条件海涂盐土边坡侵蚀细沟发育过程

采用室内人工模拟降雨试验,在不同坡度(11.3°、21.8°、35.0°)和降雨强度(85 mm/h、110 mm/h、125 mm/h)条件下,模拟海涂盐土边坡细沟发育过程。坡面侵蚀细沟发育动态采用数码摄像进行监测,通过Image-Pro Plus(IPP)6图像分析软件对图像和数据进行整理。结果表明:(a)不同坡度和降雨强度条件下,径流产生后,很快在坡面形成细沟且细沟沟网密度变化较快;细沟数量、细沟深度、细沟平均宽度和细沟密度均随降雨时间延长而增大。(b)缓坡度条件下,土壤跌坑发育慢,细沟侵蚀率低;随着坡度增大,坡面跌坑形成后水流聚集迅速,水流侵蚀冲刷力强,细沟发育快。(c)细沟发育越深,坡面细沟数量也越多;坡面侵蚀率与细沟平均深度及水流雷诺数分别在p0.05和p0.01水平上呈显著的正线性相关关系。     

细沟侵蚀过程与径流速度的响应

利用室内模拟降雨试验,研究了不同坡度条件下细沟发育阶段水沙特征及其与径流速度的响应。研究结果表明,对于杨凌塿土,细沟侵蚀过程大致分为3个阶段,即面状侵蚀期(A阶段)、细沟网络发育期(B阶段)和细沟网络稳定期(C阶段)。侵蚀阶段对径流率的影响不显著,对含沙量影响显著,在A阶段和B阶段含沙量随时间呈增加趋势,在C阶段含沙量逐渐趋于动态平衡状态,该表现形式在大坡度下尤为明显。在不同侵蚀阶段,坡度影响程度不同,在C阶段坡度对细沟侵蚀的影响最为显著。细沟侵蚀过程中,径流速度变化比较复杂,不同坡度不同侵蚀阶段没有明显的规律性。坡度较小时,高流速低频率相对分散的情况集中在A阶段和B阶段;坡度较大时,集中在B阶段和C阶段,说明B阶段是细沟侵蚀的活跃期,在该阶段径流速度的波动性大,大径流速度出现的概率明显增加。     

基于137Cs示踪法的小流域系统坡长要素坡面侵蚀机制

基于137Cs示踪法研究了小流域不同坡度、坡而植被类型下的系统坡长侵蚀作用规律.结果表明:在系统坡长尺度上坡而侵蚀强度存在峰值,且该峰值的位置位于系统坡长的中、下游.系统坡长侵蚀作用过程呈溅蚀一片蚀一近坡纹沟发育一细沟发育一切沟、冲沟侵蚀排泄一坡而侵蚀稳定(至基准面)的动态演化过程.各过程对应的坡面分布区域,上段坡而以溅蚀、片蚀为主,中上段以纹沟侵蚀为主,中下段以细沟侵蚀为主并发生侵蚀泥沙径流经由切沟、冲沟排泄现象,下段以溅蚀为主并辅以一定的下泄面蚀.在系统坡长要素侵蚀作用过程中,坡度仅对峰值出现位置起控制作用,而对坡长侵蚀作用规律无影响.地表植被对坡长侵蚀作用干扰较强,主要是通过对地表径流的拦蓄作用实现的.     

紫色土坡耕地细沟侵蚀的防治

坡耕地是紫色土区域典型的土地利用方式,细沟侵蚀是紫色土坡面侵蚀的主要形式之一。试验研究发现,10°,15°,20°,25°小区细沟侵蚀量占坡面总侵蚀量的比例分别为28.61%,57.66%,80.66%和91.16%;细沟沟头出现的顺坡临界坡长平均值分别为6.19m,4.15m,2.75m,1.57m。在大量野外调查的基础上,采用植物篱、"地埂+植物篱"和"大横坡+小顺坡"3种措施均能控制细沟侵蚀的发生。尤其是"大横坡+小顺坡"模式,兼具了植物篱与"地埂+植物篱"两种措施的优点,且造价低、节省劳力,具有较好的推广前景,特别是暂时无法实施坡改梯的广大偏远山区。     

径流侵蚀与沟宽变化特征

进行径流冲刷实验,监测坡面细沟的动态侵蚀过程;利用视频分帧技术和Arc Map测量工具,记录相同坡度、不同流量和相同流量、不同坡度等条件下坡面沟宽变化数据;结合沟宽数据,进行线性拟合,分析沟宽的变化规律。结果发现,坡度相比于流量对细沟演变速度影响更大。沟宽与产流历时基本成3次方函数关系,其典型断面函数相关性均在0.84以上,可为坡面侵蚀计算模型提供参考依据。     

黄土坡面细沟发育形态对侵蚀特征的影响

细沟侵蚀规律的解译对于坡面治理具有重要的理论与实践意义.通过10m坡长条件下10°和25°坡面人工模拟降雨试验与高清摄像技术,研究了细沟侵蚀的时空动态变化特征.结果表明10°坡面单位坡长总侵蚀量和细沟侵蚀量均随距坡顶距离的增加先增大后减小,而25°坡面却呈现不断增加的趋势,但其增加速率逐渐减小.10°坡面平均含沙量随降雨历时先减少后增加,而25°坡面却先增加后减少.高清摄像技术可表征降雨过程中细沟平面形态变化,25°坡面平均细沟宽度始终小于10°坡面,但二者均随降雨历时先减小后增加,细沟侵蚀方式由以溯源侵蚀为主过渡到沟壁崩塌为主.     

马尾松人工生态公益林改造对水土保持功能的影响研究

经现场监测地表径流、侵蚀痕迹及沟流水的流量浑浊度来考察改造区的水土保持功能,结果发现,对马尾松公益改造采用水平带状清理整品字形配置植穴,种植改造树种阔叶树,抚育只进行当年块状劈草抚育等技术措施,可以克服传统造林头两年造成水土流失严重的影响:改造的伐区斜面路面造成水土流失,但通过开疏通浅沟可减少水土流失程度.     

东北黑土区乌裕尔河流域侵蚀沟变化过程及影响因素

【目的】分析黑土区侵蚀沟数量、面积和侵蚀程度的变化特点,确定侵蚀沟变化过程的影响因素及其对侵蚀沟变化的影响程度。【方法】依据1965年美国CORONA卫星、2005年法国SPOT5卫星及2012年中国卫星所拍摄的3期乌裕尔河流域遥感影像,提取侵蚀沟信息的变化数据。结合地质地貌、土壤因素、气候特点、土地利用覆盖信息和人为活动状况,分析侵蚀沟的变化过程及主要影响因素。【结果】与1965相比,2012年乌裕尔河流域的侵蚀沟数量增加4.03倍,侵蚀沟长度增加2.67倍,侵蚀沟面积增加6.62倍,平均侵蚀沟裂度增加6.61倍。1965—2005年,侵蚀沟裂度平均每年增加77.45 m~2/km~2;2005—2012年,侵蚀沟裂度平均每年增加143.51 m~2/km~2。2005—2012年侵蚀沟裂度增加的速率是1965—2005年的1.85倍。影响乌裕尔河流域侵蚀沟发展过程的主要因素为降水、地形、土壤、土地利用类型和人类活动。其中,侵蚀沟裂度的变化受降水侵蚀力和距居民点距离的影响最大。降水侵蚀力大于120 MJ·mm/(hm~2·h)后,侵蚀沟裂度显著变大;研究区轻度风险侵蚀沟和中度风险侵蚀沟占83%,强烈风险侵蚀沟占16%,极强烈及剧烈风险侵蚀沟占1%。【结论】在黑土区经营过程中,应注意土地资源的保护,按侵蚀沟险度进行科学治理,实现土地资源的可持续利用。     

切沟、切沟侵蚀与预报

切沟以不能横过耕作为其主要特征,主要在成土母质及疏松的基岩中发展,其沟形不能为一般耕犁所消灭．切沟纵剖面与所在坡面基本一致,横剖面一般为U或V字形．地形和人为因素是切沟发生的决定因素,其中又以人为因素为主．切沟侵蚀发展的方式主要有沟头的溯源侵蚀,沟坡的横向侵蚀发展,及垂向的下切侵蚀,在其它条件相同的情况下,下切的强度取决于地形能量．切沟预报模型的发展经历了70年代的随机模型,80年代的过程模型,以及90年代实用化的过程．模型的研究可以增进我们对切沟何时、何地和什么样发展的理解。     

山区采动损害的防护与治理

本文主要研究了山区采动损害的防护与治理。具体来讲,主要从以下几个方面,结合相关的理论研究和实际,对论文的主要中心内容给出了较为全面和系统的研究和论述:1.防止或减小地表沉陷与破坏的措施(留设保护煤柱、充填开采、协调开采、部分开采);2.裂缝对土地的影响分析(细沟侵蚀、沟蚀、重力侵蚀);3.农作物、植被等生态系统的保护与综合治理(充填沉陷裂缝、平整塌陷土地、改善生态环境)。     

SfM摄影测量法对黄土高原典型切沟的测量精度评价

在黄土高原六道沟小流域选择7条代表性切沟,以激光扫描法(laser scanning, LS)和实时动态差分(real-time kinematic, RTK)GPS的测量结果为基准,评估运动恢复结构(structure from motion, SfM)摄影测量法对切沟及切沟侵蚀的测量精度。与LS和RTK GPS相比,SfM摄影测量法所测各切沟DEM总体差异不大,平均高程差值为-0.162～0.436 m; SfM摄影测量法对切沟长度、表面宽度、周长和面积的测量精度较高,相对误差基本不超过±7%;所测深度和体积的相对误差较大,介于-37.4%～18.0%。与RTK GPS所测切沟侵蚀相比,SfM摄影测量法测得的切沟侵蚀空间分布和形态参数变化均十分接近。研究结果证实,SfM摄影测量法可作为一种高精度测量方法应用于黄土高原的切沟和切沟侵蚀监测。     

陕北油田黄土工区道路冲蚀灾害模型试验研究

为探究陕北油田黄土工区道路冲蚀灾害特征及路面细沟冲蚀影响因素,采用物理模型试验,模拟径流冲刷砂黄土道路,对道路细沟冲蚀发育过程,不同工况下细沟长度、平均宽度以及平均深度的发展特征和产沙速率变化规律进行了研究。结果表明:细沟的发育过程可分为四个阶段:面蚀阶段—跌坑形成阶段—细沟发育阶段—切沟侵蚀、崩塌阶段。细沟长度、平均宽度和平均深度与放水时间成幂函数关系,随着放水时间的增大而增大。其中细沟长度随着试验时长的增加先急剧增加,然后逐渐减少;细沟平均宽度随试验时长的增加总体呈现先快速增加后增加速度减慢;平均深度变化速度均在某一时刻达到拐点,流量越大达到拐点的时间越早。冲蚀灾害受流量和坡度影响显著,总体上随着坡度和流量的增大而增大;产沙速率总体上与流量成线性关系,在其他条件一致的情况下,产沙速率随着流量的增大而增大;与南部的粉黄土和黏黄土相比,陕北油田工区的砂黄土产沙速率明显偏大,冲蚀灾害更为严重。     

小议水土保持及其生态建设可持续发展的途径

现如今,在编制水土保持方案时仅着眼于土体损失、夸大甚至是盲目使用工程措施、从字面上理解植物措施,没有意识到防治水体损失方面的保持利用、忽略对风力侵蚀的防治、不考虑甚至于不知道植物侵蚀和化学侵蚀等。没有深入到防止土地退化方面的土地保育,使得方案的指导思想、采用的水土保持措施等与水土保持的根本目的相去甚远,没有考虑生态建设的可持续发展问题。实施水土保持可持续发展战略,必须统筹规划,切实改善生态环境,保证人与自然的和谐,促进经济社会协调发展。本文在分析水土保持概念的基础上,探索区域水土保持生态建设的可持续发展途径。