基于土地利用变化的县域水土流失消长评价方法探讨

以人类活动扰动比较大的内蒙古自治区达拉特旗和人类活动扰动比较小的青海省称多县为例,收集了2014—2015年和2017年土地利用、遥感影像等资料,采用中国土壤流失方程计算了水力侵蚀模数。在此基础上,分析了2017年与2014—2015年土地利用和水土流失面积的差异,对比了基于两期土地利用图和基于遥感影像变化得到的水土流失消长变化之间的差异。结果表明:基于两期土地利用图得到水土流失面积变化大,基于遥感影像变化得到的水土流失面积变化小,前者水土流失面积变化量是后者的64倍(称多县)和94倍(达拉特旗)。基于遥感影像变化得到的水土流失面积消长结果更符合实际情况。水土流失面积消长量远小于土地利用面积变化量。本结果可为即将开展的全国水土流失消长评价工作提供技术参考。

有黏性和无黏性沙坡面流的挟沙力比较

水流挟沙力是土壤侵蚀过程模型的重要参数。利用黑龙江省嫩江县的黑土(中值粒径d黑土为0. 01 mm)作为有黏性沙的代表进行了坡面流挟沙力试验,将有黏性沙水流挟沙力与前期完成的没有粒径分级的的无黏性沙(该试验用沙从北京市永定河获取,中值粒径为0. 28 mm)水流挟沙力进行比较,并利用前期完成的粒径分级的无黏性沙关于中值粒径的方程式进行验证。试验共设计了5个坡度(3°、6°、9°、12°和15°)和6个流量(0. 25、0. 50、0. 75、1. 00、1. 50和2. 00×10-3m3/s),共30组试验,在长5. 0 m,宽0. 4 m的水槽上进行。研究结果表明:1)有黏性沙和无黏性沙坡面流挟沙力均随着流速、水流剪切力和水流功率的增加而增加; 2)在相同水动力条件下有黏性沙的水流挟沙力大于无黏性沙的水流挟沙力; 3)有黏性沙的水流挟沙力与流速、水流剪切力和水流功率的关系可以用幂函数较好地表达,用流速模拟有黏性沙的水流挟沙力效果最好,用水流剪切力和水流功率模拟无黏性沙的水流挟沙力效果最好; 4)有黏性和无黏性沙的坡面流挟沙力存在差异,用无黏性沙作为试验材料得到的关于中值粒径的水流挟沙力方程式不适用于有黏性沙的水流挟沙力计算。本研究为坡面土壤侵蚀过程的深入理解和模拟提供了基础知识。

汇水面积阈值对土壤侵蚀定量评价的影响

土壤侵蚀预报模型是定量评价水土流失和评估水土保持措施效益的重要手段。通用土壤流失方程(Universal Soil Loss Equation,USLE)和中国土壤流失方程(Chinese Soil Loss Equation,CSLE)被广泛应用于土壤侵蚀定量评价。这些模型中坡长的计算受汇水面积阈值的影响较大。为揭示汇水面积阈值对土壤侵蚀定量评价的影响,选取北方土石山区、西北黄土高原区、东北黑土区、南方红壤丘陵区、西南紫色土区、西南山地区和西南岩溶区210个流域面积在0.2~3.0km^2的小流域,以1∶10 000地形图10m分辨率DEM为数据源,分别计算了1 000,1 500,2 000,2 500,3 000,5 000,7 000,9 000,11 000,13 000,15 000m^2共11个汇水面积阈值下各小流域不同坡长、土壤侵蚀强度级别以及土壤侵蚀的面积比例,分析了它们对汇水面积阈值变化的敏感性。结果表明:平均坡长、土壤侵蚀面积和轻度以上各级别的侵蚀强度面积比例都随汇水面积阈值的增加先增加而后趋于稳定。微度侵蚀面积比例随汇水面积阈值的增加逐渐减小并趋于稳定。当汇水面积阈值由1 000m^2增加到15 000m^2时,北方土石山区、西北黄土高原区、东北黑土区、南方红壤丘陵区、西南紫色土区、西南山地区和西南岩溶区的平均坡长分别增至阈值为1 000m^2时的1.53,4.16,1.95,1.90,1.69,1.57,1.47倍;土壤侵蚀面积比例分别增至阈值为1 000m^2时的1.20,1.85,1.43,1.37,1.77,1.44,1.30倍。汇水面积阈值对各分区的影响程度存在差异。从平均坡长和土壤侵蚀面积来看,东北黑土区受汇水面积阈值的影响最大。研究结果不仅为精确评价土壤侵蚀提供了数据支撑,而且对水土保持综合防治措施的评价和优化具有指导意义。