基于WaTEM/SEDEM模型的洮河源区土壤侵蚀产沙模拟及其空间驱动力分析

[目的]全面认识长时间尺度的土壤侵蚀时空变化及其影响因素对土壤侵蚀治理具有重要意义。探究流域1998-2018年土壤侵蚀和产沙时空变化特征及其空间驱动力因子,为洮河源区流域的水土治理提供科学理论依据。[方法]以洮河源区流域为研究区,基于碌曲站实测输沙数据以及植被NDVI数据,通过WaTEM/SEDEM模型结合重心模型分析流域侵蚀产沙时空变化特征,进一步采用地理探测器方法探究其空间驱动力因子。[结果]洮河源区的土壤产沙模数由1998年的33.81 t/(hm^(2)·a)增加至2018年的48.59 t/(hm^(2)·a);土壤侵蚀强度主要以微度侵蚀为主,其次是极强侵蚀和轻度侵蚀,剧烈、强烈和中度侵蚀占比最小。侵蚀较强区域分布在高山地带;侵蚀较微弱的区域分布在中部的河谷地区和海拔较低的区域。流域内地形等级和植被覆盖度对土壤侵蚀影响最大,q值分别为0.359,0.183,流域侵蚀模数随地形位等级增大而增大,随植被覆盖度的增大而减少。1998-2003年和2008-2013年这两个时段,土壤侵蚀重心向东南方向移动,2003-2008年侵蚀重心向西北方向移动,而2013-2018年则向北方移动。[结论] 1998-2018年洮河源区流域的侵蚀整体呈现恶化趋势,其空间驱动力主要为地形位指数和植被覆盖度因子,研究结果表明未来应大力发展退牧还草项目,积极进行生态植被建设。

公共场所应急处置能力亟待提升

公共场所的安全问题，已成为当前严重影响社会稳定的因素之一，公众的人身和财产安全受到威胁。在持续建立健全各项制度措施和取得良好成效的同时，公共场所的安全保卫和应急处置在某些方面，在一定程度上不断暴露出反应滞后、力量不足等问题，相应的应急处置能力亟待升级和提高。

应急救灾的新形势与新挑战

日本“3·11”地震的救援工作取得了一定的成效，但也暴露出一系列的问题，构成了应急救灾的新形势和新挑战，需要充分重视。

干旱半干旱区流域水文变异下生态效应研究

为分析干旱半干旱区流域水文变异下生态效应,基于干旱半干旱区流域祖厉河流域50年来径流历时资料,采用累积距平分析法、M-K非参数突变性检验和基于流量历时曲线径流生态指标分析方法分析了水文变异下的时空演变和生态效应。结果表明,自1970年以来,研究流域的地表径流量受气候的强烈作用,在1995年发生了变异;研究流域径流变异后地表径流量显著减少,汛期径流量和年径流量分别减少了3690×10^(4)、3212×10^(4)m^(3);径流变异后研究流域内生态赤字明显,且非汛期的径流生态指标在年尺度上的占比增加。

基于主成分分析的青藏高原多年冻土区高寒草地土壤质量评价

土壤质量评价是提高对土壤质量理解的关键环节。为了了解青藏高原多年冻土区高寒草地土壤质量的基本情况,在青藏高原腹地西大滩至安多地区,根据不同海拔梯度和植被盖度共采集了154个土壤样品。通过主成分分析(PCA)法确定了影响青藏高原多年冻土区高寒草地土壤质量的最小数据集(MDS):全氮、全磷、全钾。根据影响土壤质量的最小数据集对青藏高原多年冻土区高寒草地土壤质量进行评价,得出了不同海拔、不同植被盖度下的土壤质量指数(SQI)。通过对不同海拔、不同植被盖度的土壤质量指数进行对比研究表明:随着海拔的升高,SQI呈增加的趋势,即海拔4 300~4 600 m(0.270±0.043)<海拔4 600~4 900 m(0.326±0.061)<海拔4 900~5 200 m(0.410±0.075);随着植被盖度的增加,SQI也呈现增加的变化趋势,即植被盖度小于50%(0.262~0.265)<植被盖度大于50%(0.336~0.344)。在分别考虑了有机质、盐分、土壤水分对土壤质量的影响下得出的土壤质量指数值与基于最小数据集得到的土壤质量指数相一致,说明基于主成分分析的最小数据集可以对青藏高原多年冻土区高寒草地土壤质量做出较准确的评价。

祖厉河河源区径流、泥沙对气候的响应研究

针对黄河上游一级支流祖厉河的河源区河川径流及泥沙变化对气候的响应过程进行分析研究,运用水文统计学方法对30多年实际观测资料进行分析,结果表明:祖厉河上游源区的径流、泥沙对研究区的气候变化敏感。自20世纪80年代以来气温显著升高,蒸发量呈显著增加趋势,且两者变化速率高于黄河上游及全球变化速率,分别为0.75℃/10a和34.8 mm/10a。同时降水呈现减少趋势,河道径流和泥沙受气候变化影响显著减少,自2000年以来,祖厉河上游基本断流,1997年发生径流突变以及降水-径流、径流-泥沙关系的变化。而人类保护生态环境所采取的工程措施有效减少了土壤侵蚀,泥沙的突变时间有所延迟。

青藏高原多年冻土区活动层土壤入渗特征及机理分析

青藏高原多年冻土区活动层土壤的入渗规律研究是高寒区土壤水循环过程研究的主要内容。以青藏高原多年冻土区高寒沼泽草甸、高寒草甸和高寒草原的活动层土壤为研究对象,裸地为参照对象,分析了不同植被类型土壤的入渗规律及其主要影响因子。结果表明:不同植被类型土壤的入渗能力排序为高寒草原>裸地>高寒草甸>高寒沼泽草甸。高寒草甸土壤中致密的根系对土壤水分的运移具有强烈的阻滞作用,降低了土壤的入渗性能,而高寒草原土壤层根系较为稀疏,对土壤入渗的阻滞作用较弱,土壤水分向深层的渗漏速率较大。通过对比4种土壤入渗模型的模拟结果,发现Horton模型更适用于描述高寒草地土壤水分的入渗过程。另外,不同入渗模型对裸地入渗过程的模拟均优于其他植被类型草地,说明植被类型及植物的生长状况影响土壤入渗过程的模拟效果。全球变暖条件下,多年冻土区土壤入渗研究将为青藏高原多年冻土区陆地水文过程模型提供参数支持,为未来水资源变化研究提供基础数据。

青藏高原风火山流域坡面尺度活动层土壤水热时空变化特征

以风火山流域某阴坡坡顶、坡底和阳坡坡底活动层土壤水热及气象资料为基础,对青藏高原多年冻土区不同地形条件下的土壤水热时空变化特征进行了分析。结果表明:在融化阶段,除表层5cm外,阴坡坡底各深度土壤开始融化日期均比坡顶早,比阳坡坡底晚;阴坡坡脚各深度土壤含水量均大于坡顶和阳坡坡底。在冻结阶段,开始冻结日期在阴坡坡底均比坡顶早,但比阳坡坡底晚;阴坡坡底各深度土壤含水量均高于坡顶相应土层的含水量,在20cm、100cm、160cm深处高于阳坡相应土层的含水量,但在5cm、50cm深处,稳定冻结后两者的含水量差异较小。在整个冻融过程中,阴坡坡底土壤温度对气温变化的响应弱于坡顶及阳坡坡底,但其土壤水分对降水的响应强于坡顶及阳坡坡底。植被生长发育受水分和热量条件的制约,不同地形条件下水热时空变化差异将影响植被空间分布特征。在未来气候变暖情况下,上坡位植被可能因为水分胁迫而退化,出现荒漠化现象,而下坡位由于受侧向流的影响,土壤水分对降水的响应强烈,植被不会发生显著退化;在不同坡向之间,同一坡位阳坡植被退化程度可能大于阴坡。

青藏高原多年冻土区热喀斯特湖水文特征及环境效应

全面认识热喀斯特湖水文过程的季节变化特征是准确评估其生态环境效应的关键。以青藏高原典型热喀斯特湖为例,基于2018—2020年水文气象要素的野外观测及计算,分析热喀斯特湖的水文特征及产生的环境效应。研究结果表明:①春季降水补给热喀斯特湖,迅速升高湖塘水位,其中湖塘的储水量与湖塘水位之间存在较好的幂函数关系;②湖面年均蒸发量和湖冰年均升华量分别可达738 mm和198 mm,受温度升高的影响,未来有增多的可能;③热喀斯特湖水中离子质量浓度在暖季初期和后期较高,冷季湖冰形成过程中自净作用和地球化学过程的影响使各离子表现出不同的迁移机制。受局地因素的影响,热喀斯特湖的水文要素呈明显的季节变化特征,水文循环过程会引起多年冻土退化、湖岸坍塌后退、水环境恶化、温室气体释放、土壤盐渍化、植被退化等,未来研究需对整个高原地区热喀斯特湖的环境效应进行全面评估。

地区场选样洪水计算在西部流域应用分析

为采用地区场选样洪水计算方法分析研究建立了西部祖厉河流域设计洪水计算经验公式,设计计算成果经与皮尔逊三型频率曲线设计计算成果比较分析,计算成果精度较高。由此确定了该流域设计洪水计算相关成果图及查算表,为该流域设计洪水计算提供技术支撑。

黑河上游高山区浅层土壤水分变化及其影响因素

土壤水是植被生态系统存在的基础。运用统计学及相关性分析法,对黑河上游不同生态类型草地的浅层土壤水分及其影响因素进行分析,结果表明:在自然状态下黑河上游降水量决定了土壤水分含量的空间分布状况,但农业种植活动促进下渗,降低了30 cm土层土壤水分含量,使深层土壤含水量增加;对不同土层土壤水分的主要影响因子进行分析,降水对植物生长期表层0~20 cm土壤水分的波动变化产生强烈影响,而且20 cm土层由于降水被植物茎杆截留及根系密集分布,土壤含水量最大,而气温变化影响土壤温度且主要作用于非生长期和30 cm土层以下土壤水分,导致研究区植被生长期延长而冻结期缩短,改变区域水文生态环境。