基于随机森林模型的茹河流域水沙变化及其影响因素研究

水沙关系不协调已成为制约黄河高质量发展的关键问题,揭示径流量与输沙量变化的主要影响因素,对适应生态经济发展条件下的水土流失治理工作具有指导意义。以茹河流域为研究对象,采用M-K检验和Pettitt检验分析茹河流域1989—2019年水沙变化趋势,运用双累积曲线法定量研究了降雨和人类活动对茹河流域径流量、输沙量变化的贡献率,通过随机森林回归分析探索了影响水沙变化的主控因子。结果表明:(1)茹河流域径流量和输沙量峰值对应情况良好,但在2012年之后径流量和输沙量呈现出明显分异,径流量逐渐增加,输沙量平稳减小。(2)茹河流域径流量突变点为1996年和2003年,输沙量突变点为1996年和2004年,影响期的两个阶段中,人类活动对径流量的贡献率分别为95.95%和77.52%,对输沙量的贡献率分别为78.31%和77.91%。(3)显著影响径流量的因子为农作物播种面积、耕地面积、草地面积和人口密度,显著影响输沙量的因子为植被覆盖度、水利环境投资占比、人口密度和工业总产值。(4)农作物播种面积和耕地面积的变化对径流量的影响均呈显著正相关,草地面积和人口密度对径流量响应关系为显著负相关;植被覆盖度、水利环境投资占比、工业总产值等因子与输沙量呈现出显著负相关关系。人类活动对水沙变化的影响复杂多变,仅在单因子作用情况下对径流量与输沙量的作用易受到限制,现阶段水土流失治理需要结合经济—生态—社会等因素进行综合治理。

基于熵权TOPSIS模型的宁夏土地利用绩效评价及障碍因子诊断

区域土地利用绩效评价是提高其可持续发展能力的有效手段。采用熵权TOPSIS模型、耦合协调度模型和障碍度模型,从经济、社会、生态、安全4个方面选取17个指标评价了宁夏近14年(2006~2019年)土地利用绩效动态变化、协调发展水平和障碍因子。结果表明:2006~2011年,宁夏土地利用绩效处于较差水平;2012~2017年,工业化、城镇化进程加快,宁夏土地利用绩效水平快速上升,处于优质水平;2018~2019年,随着生态和土地安全问题的出现,宁夏土地利用绩效下降为中级水平。其中,经济绩效年均增长6.16%;社会绩效14年间总体上稳步提升,呈现出明显的阶段性特征;生态绩效在2019年回落至中级水平;安全绩效在2015~2019年一直处于中级水平。土地利用经济-社会-生态-安全绩效耦合协调度由2006年的中度失调上升至2019年的中级协调。2016~2019年,影响宁夏土地利用绩效的主要障碍因子分别为水利、环境和公共设施投资占比,生态用地面积占比,工业固废物综合利用率,土地协调度和农用地面积/建设用地面积比例。

沟头高度和土壤质地对细沟溯源侵蚀特征和形态发育的影响

沟头溯源侵蚀是黄土高原主要的侵蚀方式之一。为研究细沟沟头高度和土壤质地对侵蚀产沙、沟头溯源侵蚀过程及沟道形态发育的影响,该研究采用不同沟头高度的沟头,在室内进行了一系列冲刷试验(流量为2、4和6 L/min)。结果表明:1)随着沟头高度的增加,产沙率增加,土壤流失过程的波动程度也增加,且越易被侵蚀;2)对比不同土壤质地,总体上,壤质砂土的产沙率和溯源侵蚀速率大于粉砂质壤土。当沟头高度为15 cm、流量为6 L/min时,壤质砂土的沟头溯源侵蚀速率最大,为19.45 cm/min;3)粉砂质壤土土壤下切深度较深,更易发生下切侵蚀,壤质砂土土壤沟道横截面宽深比最大值是粉砂质壤土土壤的3倍多,且沟头溯源侵蚀累积距离为75 cm时沟道横截面宽深比值较小,更易发生侧向侵蚀;4)4个细沟形态地形子参数(起伏度、粗糙度、切割深度和坡度)与产沙量有较好的线性线相关关系(R^(2)≥0.48),沟头侵蚀下的微地形可以在一定程度上反映产沙量的大小,进而估算产沙量。研究结果可为黄土高原细沟侵蚀下的水土保持措施提供参考依据。