基于信息量模型与随机森林模型的崩岗风险对比评估

崩岗是发生在我国南部地区一种典型的水土流失现象,对其进行风险评估有利于崩岗防控。建立崩岗风险评估体系和崩岗评估模型是崩岗风险评估的基础,而不同的评估模型对崩岗风险的评估结果存在差异。探究不同模型在崩岗风险评估中的应用差异,提高预测精度是目前亟需解决的问题。本研究以福建省安溪县龙门镇小流域为例,根据风险因子与崩岗发生之间的关系选择出主要因子,分别运用信息量模型与随机森林模型对崩岗进行风险评估,对比两种方法的优缺点,进一步探究较优的崩岗风险评估方法。结果表明:(1)信息量模型与随机森林模型均适用于研究区的崩岗发生风险评估,基于随机森林模型对崩岗发生风险的预测精度高于信息量模型(AUC值分别为0.89和0.81),混淆矩阵准确率达到84.09%,且泛化能力较好;(2)高程、地形起伏度、坡度和河网缓冲距离因子是崩岗发生的重要风险因子;(3)2个模型预测的崩岗风险空间分布大致相同,约83%的风险区等级面积趋于一致,且以中、高风险为主。研究结果表明随机森林模型的预测性能总体较信息量模型优,可用于未来崩岗发生的风险评估,为崩岗的防治工作提供参考。

崩岗土壤液塑限的离子特异性效应

为探究崩岗土壤液塑限的离子特异性效应,选取福建省长汀县河田镇一处稳定型崩岗的3个土层土壤(红土层、砂土层和碎屑层)为研究对象,用液塑限联合测定仪对不同离子(Li^(+)、Na^(+)和K^(+))盐溶液交换处理后的土壤液塑限进行分析。结果表明,红土层的土壤塑限、液限和塑性指数均显著高于砂土层和碎屑层(P<0.05)。土壤塑限和液限均与土壤黏粒含量、有机质含量、阳离子交换量以及高岭石含量呈正相关关系,其中,土壤塑限与黏粒含量和阳离子交换量呈显著正相关关系(P<0.05)。K^(+)交换处理后,红土层土壤塑限、液限和塑性指数比Li^(+)交换处理分别高5.80%、9.53%和12.99%,比Na^(+)交换处理分别高3.50%、9.77%和15.86%;K^(+)交换处理后,砂土层土壤塑限、液限和塑性指数比Li^(+)交换处理分别高7.22%、6.69%和6.83%,比Na^(+)交换处理分别高4.33%、5.27%和7.32%;而不同离子对碎屑层土壤液塑限的影响不显著。不同离子对同一土层土壤液塑限的影响不同,K^(+)交换处理后红土层、砂土层的土壤液塑限总体高于Li^(+)和Na^(+)交换处理,即较Li^(+)和Na^(+)而言,K^(+)可提高崩岗土壤液塑限。

添加硫酸钙对崩壁碎屑层土壤抗剪强度的影响

[目的]探究福建省崩壁碎屑层土壤在不同硫酸钙施用条件下的力学强度及微观特征,为今后崩壁土壤恢复和水土保持治理提供数据支撑。[方法]以福建省典型花岗岩崩岗碎屑层土壤为研究对象,以硫酸钙为改良剂,设置0,5,10,15 g/kg 4个浓度梯度,通过室内重塑土试验,使用直剪试验获得了不同剂量下改良土壤的黏聚力和内摩擦角,采用扫描电子显微镜获得了不同浓度下土壤的表观孔隙率。[结果]添加15 g/kg硫酸钙土壤抗剪强度提升效果最佳,在300 kPa垂直荷载条件下,抗剪强度增加9.04%。随着使用量增加,土壤黏聚力比对照处理依次增加27.24%,53.57%,49.39%。改良后土壤内摩擦角变化均不显著,但随着施用浓度的增加均表现出先降低再增加的趋势,且低于空白对照,依次降低8.73%,17.35%,3.91%。添加硫酸钙通过促进土壤形成大团聚体改变了碎屑层土壤的微观结构,低浓度硫酸钙添加下,土壤颗粒呈现大块片状为主,各颗粒之间相距较远且孔隙度大,添加量为15 g/kg时,土壤形成特殊堆叠书页状为主的结构,随着施用浓度增加,土壤表观孔隙率依次减小了15%,25%,47.5%。[结论]添加硫酸钙可以增加碎屑层土壤的力学强度,对治理崩岗有重要指导意义。

游离氧化铁对崩岗不同土层土壤胀缩特性的影响

【目的】研究游离氧化铁对崩岗不同土层土壤胀缩特性的影响。【方法】利用无荷膨胀试验、线性收缩试验和计算土壤胶体扩散双电层中滑动层厚度,分析游离氧化铁对崩岗不同土层土壤胀缩特性的影响。【结果】游离氧化铁含量与崩岗土壤无荷膨胀率呈线性递增关系(P<0.01),与土壤线性收缩率呈线性递减关系(P<0.05);在电解质浓度相同的条件下,崩岗土壤滑动层厚度随着游离氧化铁含量的提高而增大;游离氧化铁含量不同的红土层、砂土层的土壤滑动层厚度与无荷膨胀率均呈显著正相关(P<0.05),与线性收缩率呈显著负相关(P<0.05)。【结论】游离氧化铁含量影响土壤滑动层厚度,进而影响土壤的胀缩性能。

基于双线激光测量系统的滚波成熟断面特征分析

为深入研究坡面薄层水流的滚波特性,该研究对坡面薄层水流深度测量系统的精度进行标定,并将其优化为双线激光水深测量系统,在3种坡度和6种流量条件下,采用非接触式测量方法实时测量滚波成熟断面位置的水深。结果表明:坡面薄层水流深度测量系统的精度确认为0.473 mm/格,双线激光水深测量系统的最佳间距为0.04 m。流量和坡度显著影响滚波波速、波高、波高差值及频率,流量的影响(效应量0.655~0.963)大于坡度(效应量0.232~0.874)。坡度显著影响波长,而流量对波长无显著影响。波速随流量增加而增加,但随坡度增加,流量对波速的影响降低。在不同坡度条件下,波高对流量的响应各异。3°坡度下,波高随流量增加先增高后降低,而在较大坡度下(9°和15°),波高处于小流量条件下(2~8 L/min)增幅较大,分别为3.74和4.63 mm。随着流量增大,3°与9°的波高差异增加,但9°与15°之间的差异则减小。此外,波高差值随流量增加显著增大,但随坡度的变化受到流量的影响差异呈现出先增大再减小的趋势。流量增加会导致频率增加,且15°坡度下增幅最大,为2.37 Hz。各坡度的频率差异随流量增大表现为先减小后增加,其临界流量值为8 L/min。小坡度下(3°)波长随流量波动增加,而在大坡度下(15°),较大流量会抑制波长发展。大流量条件下(16~20 L/min),各坡度的波长差异显著。该研究为提高坡面薄层水流测量精度,进一步探明薄层水流滚波的动力学特性提供理论依据。

“三生空间”视角下基于云模型的崩岗侵蚀危害评价

崩岗是中国南方红壤区最严重的土壤侵蚀形式之一。崩岗侵蚀危害的类型与大小均存在空间差异,崩岗危害评估与风险防控应具备针对性和时效性,并提高评价结果的空间精度。本研究以福建省安溪县官桥镇为研究区,基于生产、生活、生态空间视角构建崩岗侵蚀危害评价模型,通过云模型对2020年崩岗侵蚀危害进行评价,并提出相应的治理措施。结果表明:(1)经济密度、人口密度和崩岗面积占比的权重较大,分别为0.278、0.164和0.148,说明经济社会因素和崩岗侵蚀的直接影响因素对危害程度的影响最大。(2)崩岗侵蚀危害呈中部和东北部高、四周低的空间分布特征,且对生产空间造成的危害最高,生态空间次之,生活空间最小,在风险管理体系中应重点预防中部和东北部的崩岗侵蚀危害,尤其是对生产空间的危害防控。(3)对比基于云模型与未应用云模型的评价结果,极高危害V区的空间分布趋势相似;应用云模型得出的空间评价结果更加细化,更能体现崩岗侵蚀危害的整体水平。本研究可进一步丰富崩岗侵蚀危害评价方法,并为崩岗治理提供建议。

不同剪切方式下崩岗红土层抗剪特征随水分变化规律

崩壁土体抗剪强度随水分变化的规律是研究崩岗发生机理的关键,但不同剪切方式得出的抗剪特性可能存在差异。该研究采用直接剪切和三轴剪切试验方法,在100、200、300和400 k Pa 4个围压下,测量10%~30%之间5个不同体积含水率下崩岗红土的抗剪应力和内摩擦角,确定典型崩岗土体抗剪特征随水分变化规律。结果表明:直接剪切试验中当土壤体积含水率在10%~15%之间时,黏聚力的最高值达80 k Pa,随着土壤含水率增加,黏聚力和内摩擦角逐渐降低到最小。三轴剪切试验得出的结果与直接剪切试验相似,但黏聚力总体接近或大于直接剪切试验结果,而内摩擦角小于直接剪切试验结果,这与2种试验的土样制备方法、试验原理等密切相关。研究可为花岗岩崩岗区崩岗土体抗剪强度测定方法合理选择提供依据。

南方花岗岩区典型崩岗侵蚀产沙来源分析

研究分析了典型崩岗泥沙源地的31种土壤理化性质,利用Kruska-Wall无参检验结合多元回归分析筛选指纹因子体系,通过多元混合模型得出侵蚀泥沙来源。结果表明:该典型崩岗筛选出的8种指纹因子累积正确判别率达到96.87%,可以组成指纹因子体系。多元混合模型结果表明崩积堆泥沙样品超过60%来源于红土层,但在冲积扇中的沉积泥沙仅有10%左右来源于红土层,其余90%的泥沙都来源于砂土层和碎屑层。这表明红土层有较强抗侵蚀能力,崩塌后会残留在崩积堆上。但由于红土层细颗粒含量较多,在二次侵蚀作用下红土层泥沙大都被径流带出崩岗。组合指纹法在崩岗中的成功应用,为高效、定量研究崩岗侵蚀泥沙来源提供可能。

基于区域和亚类水平的中国水稻土氮储量空间分异格局研究

农田氮循环是陆地生态系统氮循环的一个重要环节,因此对中国水稻土氮储量及其空间变异特征的研究有利于了解农田土壤氮循环。本研究基于中国1∶100万土壤数据库和1490个水稻土剖面数据,在水稻土亚类和土壤大区水平上对中国水稻土氮密度和氮储量的空间变异特征进行研究。结果表明:中国水稻土平均氮密度为12.4Mghm-2;中国水稻土氮储量为569Tg。不同亚类水稻土平均氮密度以潜育型水稻土最高(19.7Mghm-2),漂洗型水稻土最低(8.71Mghm-2)。不同土壤分区氮密度最高的是西南区(17.4Mghm-2),最低则是南方区(11.5Mghm-2)。各亚类和区域间水稻土氮密度均有显著差异,但水稻土氮密度在各亚类间的变异大于各区域的差异,这表明水稻土地表水分状况对水稻土氮空间变异的影响程度较气候的影响大。

经不同措施治理的侵蚀红壤肥力质量综合评价

利用改进层次分析法,对采用4种生态恢复措施治理的花岗岩红壤侵蚀区的土壤肥力质量进行综合评价.结果表明,采用不同生态恢复措施的土壤肥力质量指数(FI)比对照平均提高了8%-15%.不同措施的FI值大小排列顺序为:果园改造>乔灌草>林草>低效林改造.FI值与评价指标间的相关分析结果表明,土壤有机质、全氮、速效养分和粘粒含量是决定生态恢复区土壤肥力质量的重要指标.

我国南方地区降雨侵蚀力特征及简易算法研究——以江西省鹰潭地区为例

以我国南方亚热带地区的江西省鹰潭市红壤生态试验站自建气象站1997—2003年度观测资料和该站不同类型径流小区的实测数据为例,研究了我国南方地区自然降雨侵蚀力(R)特征及其初步的简易算法。结果表明,研究区1997—2003年每年降雨过程和降雨侵蚀力的产生主要发生在3—8月。根据R值的"EI30"方法计算出1997—2003年的降雨侵蚀力分别为:7 231.8,12 051.9,3 722.3,6 864.2,4 520.5,6 299.1和5 580.9MJ.mm/(hm2.h.a);降雨侵蚀力呈现出年际变化大,且月分布极不均衡的特点。通过分析7a中244次侵蚀性降雨的雨量与侵蚀力的关系以及土壤流失量资料,初步建立了研究区降雨侵蚀力的简易算法。通过检验表明新简易算法在研究区面积分布较广的紫色湿润雏形土上要优于"EI30"经典算法,在黏淀湿润富铁土和铝质湿润淋溶土上与"EI30"经典算法预测精度相差不大,说明该算法可以作为一个通式在研究区推广。

组合指纹法研究花岗岩崩岗侵蚀泥沙来源

崩岗侵蚀产沙是崩岗侵蚀研究的重点。本研究对典型崩岗进行采样、分析,筛选出最佳指纹因子组合,利用组合指纹法对崩岗侵蚀产沙进行研究。结果表明:不同层次崩岗土体的理化性质有显著差异,利用无参检验和多元判别分析筛选出粘粒含量、Fe、K为最佳指纹因子组合(累积判别率大于90%),说明指纹法可用于崩岗侵蚀产沙来源研究。同时利用多元混合模型得出侵蚀产沙中超过50%的泥沙来源于红土层和砂土层,这表明该崩岗还处在发展阶段。

农业资源与环境专业英语教学改革探讨

通过一组对农业资源与环境专业学生的问卷调查(以下简称农资),分析了目前农资专业英语教学的现状和教学过程中存在的主要问题,同时结合农资的专业特点,指出专业英语课程教学内容与方式的变革创新的必要性;提出了通过构建更加合理的英语教学体系,专业英语教学内容的改革,教学手段的创新和加强师资队伍建设及教材建设等具体措施,使专业英语的教与学更能适应时代的需要。

坡度和雨强对崩岗崩积体侵蚀泥沙颗粒特征的影响

不同侵蚀条件下崩积体的侵蚀产沙特性是阐明崩积体侵蚀机理的关键。采用人工模拟降雨试验,研究不同坡度和雨强条件下崩积体坡面侵蚀泥沙颗粒的变化特征。结果表明：随着雨强和坡度的增大,泥沙粗颗粒含量及粗颗粒的富集率均增加;侵蚀物质随降雨过程逐渐变粗,后趋于稳定,大雨强条件下细沟侵蚀阶段表现为对供试土壤的＂整体搬运＂;侵蚀泥沙颗粒的平均重量直径（Mean weight diameter,MWD）随雨强的增大而增大,1.00 mm min-1和1.33 mm min-1雨强下,细沟间及细沟侵蚀泥沙的MWD随坡度变化均存在临界坡度（30°-35°之间）,其他雨强条件下则无此种情况;雨强对侵蚀泥沙MWD的影响大于坡度。

崩岗崩积体土壤渗透特性分析

利用环刀法测定2处不同时间崩塌的崩积体不同部位的渗透性能。结果表明:(1)崩壁上的土壤崩塌形成崩积体后,土壤疏松,水分达到稳渗的时间比崩壁上红土层、砂土层的短。(2)崩积体的初渗率、稳渗率、平均入渗率、入渗量的均值均比崩壁上的红土层、砂土层和碎屑层的高;经过压实的BJ1的初渗率、稳渗率、平均入渗率、入渗量均比BJ2的低;崩积体表层形成结皮,土壤入渗能力降低;崩积体物质组成的不同及堆积、胶结、压实等作用,崩积体不同部位的渗透性能有较大的差异,BJ1的初渗率、稳渗率、平均入渗率、入渗量的变异系数(CV)分别为0.70,0.65,0.60和0.63,BJ2的为0.54,0.51,0.56和0.56,均属于中等变异。(3)最小二乘法拟合结果显示,Kostiakov模型能更好地模拟崩积体土壤的入渗过程。

坡面水流分离崩岗崩积体土壤的动力学特征

利用变坡式水槽,在坡度(20°,25°,30°,35°,40°)和流量(1.1,2.2,3.3,4.4,5.5L/min)下进行崩岗崩积体土壤的分离试验。结果表明:流量对土壤分离速率的作用大于坡度,土壤分离速率与坡度及流量呈线性相关;水深对土壤分离速率的影响大于坡度,土壤分离速率与坡度及水深呈线性相关;土壤分离速率与水流流速呈指数函数关系;水流剪切力、水流功率及单位水流功率与土壤分离速率之间的关系均为线性关系,其中,水流功率和水流剪切力可以很好地描述崩积体的土壤分离速率。

坡度和雨强对花岗岩崩岗崩积体细沟侵蚀的影响

崩积体是崩岗的重要组成部分,具有土质疏松、粗颗粒含量高、坡度大、易侵蚀的特征。该研究利用人工模拟降雨试验,对不同雨强(1.00,1.33,1.67,2.00,2.33mm/min)和坡度(20°,25°,30°,35°,40°)下的崩积体细沟发生、发育及形态特征进行分析。研究结果表明:发生细沟的时间随着坡度和雨强的增大而缩短;随着雨强的增大,沟头离坡顶的距离越短,沟宽和沟深增大,但细沟密度差异不明显;随着坡度的增大,垂向作用增加,但横向扩张能力相应地降低,造成坡面侵蚀深度增大,宽深比减小;随着雨强和坡度的增大,侵蚀方式从片蚀为主逐渐转变至细沟侵蚀为主;雨强对细沟侵蚀的影响大于坡度。

崩岗红土层土壤液塑限特性及影响因素研究

土壤液塑限可以反映土壤的入渗、抗冲、抗蚀和抗剪等情况,对崩岗的水土流失研究有重要的意义。通过对崩岗红土层土壤的液塑限研究以及颗粒分析和有机质测定,分析土壤有机质含量和土壤颗粒分布对土壤液塑限的影响。结果表明:崩岗红土层土壤为高液限黏土,土壤状态为坚硬;土壤液塑限值与粗砂粒、细砂粒和粉粒含量相关性不明显,与极细砂粒和黏粒含量呈二项式关系,其中极细砂粒含量与土壤液塑限呈负相关;黏粒含量与土壤液塑限均呈显著正相关关系,且模拟的方程可以较准确地描述土壤液塑限和各因素的相关关系。研究结果有利于丰富崩岗侵蚀机理的研究。

花岗岩崩岗崩积体颗粒组成及分形特征

崩岗崩积体土质疏松，抗侵蚀能力弱，其颗粒组成及分形维数有其自身的特性。采用激光粒度分布仪对花岗岩崩岗崩积体及崩壁土样的颗粒进行测定，对其土壤颗粒组成及分形特征进行比较分析。结果如下：崩积体土壤以砾石、砂粒、粉粒含量为主，黏粒含量极低，土壤质地主要为砾石土；崩积体各层次土壤颗粒分形维数均值为2．61～2．70，分形维数值较低，反映了其细颗粒损失情况；黏粒含量是影响土壤颗粒分形维数的主要因素；崩壁土体的颗粒分形维数大小能够表征土壤的理化特征，而崩积体土壤颗粒分形维数无法真实反映崩积体的理化性质。

流量及坡度对崩岗崩积体侵蚀的影响

崩积体是崩岗的重要组成部分,具有土质疏松、粗颗粒含量高、坡度大、易侵蚀等特征。通过不同上方来水(3.6,7.2,10.8,14.4L/min)和不同坡度(20°,25°,30°,35°,40°)相结合的室内放水冲刷试验,模拟不同上方来水及坡度对崩岗崩积体侵蚀的影响。结果表明:崩积体侵蚀产沙过程可分为逐步递增阶段、波动变化阶段和稳定阶段;含沙量随时间的变化分为平缓型和多峰型两种;在20°,25°和30°条件下,崩积体坡面流基本都属于低含沙水流,在35°和40°条件下,崩积体坡面流均属于高含沙水流;上方来水对产沙量的影响大于坡度,而坡度对含沙量的影响大于上方来水;可利用上方来水和坡度对崩积体坡面产沙量及含沙量进行较好地预测。