淮河流域桐柏山大别山国家级水土流失重点预防区水土流失状况分析

根据2021年淮河流域桐柏山大别山国家级水土流失重点预防区水土流失动态监测成果,分析了全区土地利用、植被覆盖、水土流失及其动态变化情况,结果表明:全区土地利用结构以林地、耕地为主,年度间呈现耕地、园地、林地向建设用地转移趋势;林草植被覆盖率53.73%,较2020年下降0.13个百分点,但中高覆盖林草面积增加79.33 km^(2),增幅为1.92%;年度间水土流失面积减少20.76 km^(2),降幅为0.55%,土壤侵蚀强度以轻度侵蚀为主,高强度侵蚀主要分布于旱地、果园、人为扰动用地。

土壤大孔隙流研究现状与发展趋势

大孔隙流方面的研究是土壤水运动机理由均质走向非均质领域的标志而成为土壤物理学学目前的研究热点,研究成果对评估土壤污染物风险、确定灌溉、施肥、以及种植作物方案等提供理论依据。围绕大孔隙的分类标准、大孔隙流的影响因素、土壤大孔隙流量化方法3个方面综合介绍了土壤大孔隙流的研究现状,指出目前研究中存在的不足以及今后的发展趋势。旨在为深入研究大孔隙流提供新的思路及参考。

不同退耕年限林草地土壤颗粒分形特征研究

选用不同退耕年限林地、草地各3块,对0—60cm土壤进行土壤机械组成及分形维数研究,分析土壤颗粒特征与土壤基本性质之间的相关关系。结果表明:随着退耕年限的增加,土壤粘粒含量与颗粒分形维数有增长趋势,林地较草地变化显著;林、草地中土壤颗粒分形维数随土层加深均降低,林地较草地降低明显;随着年限的增加,土壤基本性质得到改善,饱和含水率、总孔隙度、水稳性团聚体及有机质尤为显著;土壤颗粒分形维数与水稳性团聚体、饱和含水率、总孔隙度、有机质和粘粒含量均存在显著正相关关系。退耕还林还草可改善土壤基本性质,土壤质地有向粘性发展的趋势,土壤分形维数提高,其中以林地最为显著。

土壤初始含水率对优先流的影响

土壤中优先流的存在会造成肥料利用率降低以及土壤深层甚至地下水污染。为确定土壤初始含水率对优先流的影响,通过室内含大孔隙土柱定水头入渗实验,以长武黑垆土及渭河砂土为研究对象,分析不同土壤初始含水率对优先流的影响。结果表明:1)相同质地,当土壤初始含水率大于其斥水性的峰值含水率时,湿润锋运移深度随着土壤初始含水率的增大而增大,反之湿润锋运移深度随着初始含水率的增加而减少,不同质地土壤湿润锋运移速度随土壤粉粒质量分数升高而减慢;2)累积入渗量受到土壤储水性及斥水性的双重影响,导致与湿润锋的运移趋势并不一致,黑垆土对照CK组及优先流O-C-30组(除7.04%含水率外)累积入渗量随着土壤初始含水率的增大而减小,渭河砂土CK组及O-C-30组均呈现2阶段特征,累积入渗量先随着土壤初始含水率的增加而减少,之后随土壤初始含水率的增加而增加;3)Kostiakov入渗模型能很好地拟合累积入渗量随时间的变化过程,适用于存在优先流的土壤入渗模拟。该研究结果对土壤优先流水分模拟具有一定的指导意义。

关川河流域土地利用变化对径流的影响

土地利用/覆被变化(LUCC)引起的径流响应研究不仅是流域水文学的一个热点,也是评估国家退耕还林战略实施效果的需要。选择黄土高原西部关川河流域为对象,依据流域出口大羊营水文站1993—2001年期间5—9月的径流资料,对SWAT模型进行参数率定。进而利用率定后的SWAT模型计算1980年、2000年两期土地利用下的径流量,分析土地利用变化的水文响应。结果表明:模拟率定期和验证期的决定系数R2和Nash-Sutcliffe效率系数分别为:0.85,0.78和0.86,0.84,说明模型对关川河流域汛期径流量模拟具有较高的适用性;关川河流域在实施了退耕还林草后,2000年较1980年耕地大面积减少而草地大面积增加。在气象条件相同的前提下,即气象输入数据不变的情况下,2000年土地利用下的月径流模拟值相比1980年土地利用下的月径流降低,9a内年均(5—9月份)径流量减少1.39m3/s。既在气候不变情况下,林草植被恢复将会引起流域径流趋于减少。

黄土丘陵区不同植被类型下土壤水分动态

[目的]探讨黄土丘陵区不同植被类型对土壤水环境分异规律的影响。[方法]以陕西省延安市燕沟鸡蛋卯小流域1997年退耕建造的样板坡面为对象,于2009年4—10月对其西坡面,自坡顶向下分布的7种植被类型(苹果园、刺槐林、沙棘灌丛、柠条林、紫穗槐灌丛、荒草地、农地(谷子)),采用土钻法每月中旬监测。[结果]生长季(4—10月)0—200cm深度平均土壤含水量大小呈现:紫穗槐灌丛>荒草地>农地(谷子)>刺槐林>柠条林>沙棘灌丛>苹果园。不同植被类型下土壤水分垂直剖面分布有较大差异,在浅层(0—40cm),恢复时段的紫穗槐灌丛、刺槐林下土壤含水量一般高于荒草地,沙棘灌丛、农地(谷子)、苹果园土壤含水量低于荒草地;在中层(40—120cm),荒草地土壤含水量最高,苹果园含水量最低,乔灌林地居中;在深层(120—400cm),只有紫穗槐灌丛、农地(谷子)土壤含水量高于荒草地,其他乔灌林地、苹果园含水量较低。[结论]延安地区植被恢复的乔灌林土壤含水量以紫穗槐灌丛偏高,柠条林、刺槐林、沙棘灌丛对深层土壤水分消耗较大,不利于土壤水环境及其永续利用。

大孔隙扭曲度对土壤水分入渗的影响

[目的]探究大孔隙扭曲度对土壤水分入渗的影响,为深入了解大孔隙扭曲度影响优先流的物理机制提供理论依据。[方法]采用室内含大孔隙土柱的定水头入渗试验,以长武地区黑垆土为研究对象,分析大孔隙不同扭曲度对土壤湿润锋运移、累积入渗量和水分穿透时间的影响。[结果]大孔隙的形状深刻影响入渗湿润锋的形状,对湿润锋纵向、横向运移具有引导作用;大孔隙扭曲度减小可加速湿润锋运移,增加累计入渗量;水分穿透土柱的时间随扭曲度的增大而增加,穿透时间与扭曲度可用对数关系描述;湿润锋运移深度、累积入渗量与时间均呈明显的乘幂关系,其函数式的参数取决于土体中大孔隙扭曲度。[结论]大孔隙扭曲度对水分入渗影响深刻,是研究大孔隙流的重要因素。

淮河流域水土流失分布特征及防治对策研究

淮河流域在我国中东部地区经济社会发展全局中占有重要地位,属水力侵蚀类型区中的北方土石山区,山丘区土层浅薄,水土流失潜在威胁巨大。基于2021年度全国水土流失动态监测成果,以淮河流域为研究对象,分析了该流域水土流失面积、强度及分布状况,以及水土流失集中区水土流失空间分布特征,并针对各分区水土流失特点,提出了水土流失综合防治对策。

沂蒙山泰山国家级水土流失重点治理区水土流失状况分析

根据2018年度沂蒙山泰山国家级水土流失重点治理区水土流失动态监测成果,分析了该区域水土流失状况和动态变化情况,结果表明:该区域土壤侵蚀强度以轻度侵蚀为主,其次为中度侵蚀,强烈及以上侵蚀所占的比例较小;与第一次全国水利普查(2011年)结果相比,该区域水土流失面积减少,同时呈现侵蚀强度由高强度向低强度明显转化的趋势,反映了包括国家水土保持重点工程在内的生态治理效果良好。在下一步工作中,该区域的水土保持工作要切实把思想和行动统一到水利改革发展总基调上来,在监管上强手段、治理上补短板。

生态文明建设下的土地整治工程实施模式初探

分析生态文明建设和土地整治工程内涵及其相互关系的基础上,进一步分析了现阶段土地整治工程对土壤、水环境、植被、生物和小气候等环境要素的影响,指出生态文明建设下土地整治工程应加强生态化土地整治理念,生态化土地整治工程技术的核心是土体有机重构,建议采用先进的生态景观建设理论与技术体系,土地整治应由单纯注重数量向质量、生态转变。

基于CSLE模型的区域水土流失风险分析

为探究区域水土流失风险及其空间差异,支撑区域水土流失治理、规划及评价。以CSLE模型为基础,在GIS与RS支撑下,采用多阶自然断点法和空间叠置分析法,对国家级重点治理区蒙阴县开展水土流失风险评估,并对其空间分布特征和风险性关系进行分析。结果表明:1)水土流失风险及其风险因子呈现南北风险高、中部风险低的特点,“较高”和“高”风险等级主要分布在垛庄镇、岱崮镇、野店镇和坦埠镇;2)山地丘陵水土流失风险明显高于平原,“较高”和“高”风险主要集中于8°~15°、15°~25°坡度等级,“中等”和“低”风险随海拔与地表起伏高度增加,在各地貌类型中分布面积占比呈增加趋势;3)城镇村建设用地、交通运输用地、水域及水利设施用地均为“无”风险,水“较高”和“高”风险主要分布在坡耕地、坡地果园与采矿用地;4)林草地中“较高”和“高”风险主要分布在中覆盖及其以下等级,园地则集中在低覆盖和中低覆盖等级。在未来的水土流失防治和水土保持规划工作中,应以水土流失风险较高的区域为重点对象。

基于M-K检验和地统计分析的沂蒙山区降雨侵蚀力时空变化趋势研究

[目的]分析降雨侵蚀力的时空变化特征,为区域土壤流失监测和水土保持工作提供数据支撑。[方法]利用沂蒙山国家级水土流失重点治理区及其周边71个雨量站1980—2018年逐日雨量资料,综合运用冷暖季日雨量公式、M-K检验、地统计插值等方法,对降雨侵蚀力的时空变化趋势进行分析。[结果](1)降雨量和侵蚀性降雨量成中度月集中性(FI>53,CI>0.17),降雨侵蚀力具有高度月度集中性(FI=399.88,CI=0.24),年内变化曲线呈单峰形,峰顶位于7—8月;(2)研究区多年平均降雨量743.52 mm,多年平均降雨侵蚀力3 656.87 MJ·mm/(hm^(2)·h·a),空间上呈现北低南高,西低东高的分布趋势;(3)降雨侵蚀力年际波动属中等变异,总体呈不显著增长趋势。空间上在西北部上升趋势显著(z>1.96),在南部少量区域呈不显著的下降趋势(z<0)。[结论]降雨侵蚀力增加会导致区域水土流失风险提升,因此,应针对区域降雨侵蚀力增加区域,加强水土流失综合防治工作,实现生态环境与经济社会的可持续发展。

群落尺度植被水土保持功能评价模型的构建——以大别山北麓安徽省金寨县为例

[目的]探索群落尺度植被水土保持功能评价模型,为大别山区植被水土保持与生态建设提供参考依据。[方法]基于已有研究通过文献计量法、专家经验法筛选建立植被水土保持功能初选指标(包括植被类型、植被结构、地形等30项)。通过野外调查获取指标实测值,利用随机森林法、决策树法分析、衡量各指标,以指标实测值与土壤侵蚀量建立多元逐步回归关系,构建群落尺度植被水土保持功能评价模型。[结果]基于随机森林的全局回归建模(R^(2)为0.71)较决策树的局部回归建模(R^(2)为0.69)效果更优。基于随机森林全局回归方式,构建了包括坡度、林龄、灌木盖度、草盖度、枯落物厚度5项指标的评价模型。植被水土保持功能为:防护林(0.705)>用材林(0.529)>经济林(0.513)>灌草(0.457)。[结论]在群落尺度植被水土保持功能评价中,随机森林法所构建的模型其应用性、可操作性较强且易于掌握。

2种空间数据结构对县域尺度土壤侵蚀评价的影响

县域尺度土壤侵蚀评价多以栅格结构为计算单元,导致单个矢量地块存在多个栅格、多种侵蚀强度,较难用于以矢量地块为对象的水土流失治理和规划。以河南省汝州市为对象,采用基于栅格数据的3种方法和矢量数据的2种方法,结合CSLE模型和遥感监测,分析土壤侵蚀差异性。结果表明:1)栅格统计法用时8 min,可快速反映土壤侵蚀情况,但成图效果差,适用不需成图的县域尺度土壤侵蚀评价。2)软件判断法与栅格统计法侵蚀面积相差0.05 km 2,差异率0.01%,能准确反映土壤侵蚀情况,运算13 min,成图效果好,适合县域尺度土壤侵蚀评价及制图。3)地块评价法运算16 min,计算侵蚀面积相差64.63 km 2,差异率16.02%,且无法生成不同侵蚀强度面积,不适于县域尺度土壤侵蚀评价。4)基于矢量的2种方法侵蚀计算结果差异较大,原始矢量法和细化矢量法数据量分别为180和337 MB,运算分别用时29和45 min,成图效果好,适于地块内部相对均一的平原区土壤侵蚀评价。研究成果可为县域尺度水力侵蚀评价、水土流失动态监测成果应用提供参考。

信息化手段在河湖暗访督查工作中的应用探讨

2019年,为全面贯彻落实“节水优先、空间均衡、系统治理、两手发力”治水思路,围绕“水利工程补短板、水利行业强监管”水利改革发展总基调,淮河水利委员会高度重视河湖管理工作,将河湖“清四乱”作为推进河湖长制从“有名”到“有实”的重要抓手,根据水利部2019年河湖“清四乱”督查暗访统一部署,集全委之力,组织实施了安徽、江苏和山东3省45个地市254个县区的两轮河湖暗访督查工作,流域河湖面貌大为改善,人民群众的幸福感持续增强。

黄土塬区土地利用方式对土壤大孔隙特征的影响

土壤导水率及大孔隙数量是决定降雨-入渗的重要参数,对模拟土壤水分及溶质运移、建立流域水文模型具有重要意义.为确定黄土区土地利用方式对土壤大孔隙特征的影响,本文通过Hood入渗仪及土壤水分特征曲线,比较了该区刺槐林地、草地、小麦地、苹果林地土壤导水率、大孔隙度和大孔隙连通性的差异.结果表明:研究区刺槐林地、草地、小麦地、苹果林地的平均饱和导水率分别为58.60×10-6、54.90×10-6、35.30×10-6、23.40×10-6m·s-1,存在显著性差异.不同土地利用方式下的单位面积有效大孔隙数目、大孔隙度及大孔隙连通性均依次为:刺槐林地≈草地>小麦地>苹果林地.植被恢复通过植物根系穿插、土壤动物活动等形成大孔隙,可显著提高土壤入渗性能.黄土区应坚持林草植被恢复措施.

GIS和DEM在渭北台塬区耕地后备资源分析中的应用——以白水县为例

耕地后备资源是耕地的主要补充来源,在耕地占补平衡方面发挥着重要作用。本文以渭北台塬区白水县为研究区,利用GIS空间分析和叠加功能,基于DEM数据、土壤数据及二调基础数据,选取地形坡度、土壤质地、林木郁闭度和耕作便利度4个限制因子,对其他草地耕地后备资源进行分析。结果表明白水县宜耕后备资源总面积2 959.35公顷,占后备资源总面积的13.5%,空间分布不均。研究结果对渭北台塬区同类地区耕地后备资源分析具有一定的参考意义。

基于空间自相关的县域尺度土壤侵蚀抽样方法研究

【目的】探讨不同空间抽样方法和插值方法对土壤侵蚀预测精度的影响,为县域土壤侵蚀快速评价提供技术支撑。【方法】以沂蒙山区蒙阴县为研究区,GF⁃1号和GF⁃6号卫星影像、1∶1万地形图等数据为基础数据源,基于空间自相关理论,采用不同的空间抽样方法和空间插值方法,对研究区土壤侵蚀状况进行快速抽样预测研究。【结果】①根据全局Moran'sI指数、Zscore和平均图斑类型,选取400 m×400 m方格为抽样单元最优尺寸。②与空间随机抽样、空间系统抽样方法相比,空间分层抽样样本容量最少(150个,其他样本容量最均超过250个),抽样精度最高(96.69%),抽样效率最高。③空间分层抽样下,普通克里金法和协同克里金法的计算结果与栅格计算法差异较小,相对差异分别为8.25%和9.85%(另两种方法的相对误差大于25%),但在空间分布上,受坡度影响的协同克里金法土壤侵蚀强度分布更为详细。【结论】综合考虑抽样调查的精度和工作量,在沂蒙山区县域尺度开展土壤侵蚀调查工作时,可采用空间分层抽样和协同克里金法或普通克里金法的方法进行土壤侵蚀快速预测,从而为区域生态环境保护提供重要数据支撑。