基于SOFM与随机森林的大别山区水土保持空间管控分区

水土保持是国家生态文明建设的重要内容,水土保持空间管控分区是水土流失区域科学治理的前提与关键。然而,目前水土保持管控区域划分研究还未形成成熟的空间划定方法,且以小流域为单元的水土保持空间管控研究较少。为探索水土保持空间管控分区的方法,落实差别化保护治理措施,该研究利用通用土壤流失方程(universal soil loss equation,USLE)计算研究区潜在土壤侵蚀模数与实际土壤侵蚀模数,并通过随机森林确定了土壤侵蚀的主要影响因子,基于小流域单元的土壤侵蚀及其影响因子利用自组织映射神经网络(self-organizing feature map,SOFM)确定了大别山区的水土保持空间管控分区。结果显示:1)大别山区的平均潜在土壤侵蚀为84 415.7 t/(km^(2)·a),平均实际土壤侵蚀为210.25 t/(km^(2)·a)。小流域的实际土壤侵蚀主要分布于0~300 t/(km^(2)·a),小流域尺度上潜在土壤侵蚀与实际土壤侵蚀空间分布格局基本一致,高值区主要分布于研究区中部与东部海拔较高的山区腹地;2)植被覆盖度、坡度分别为小流域尺度上潜在土壤侵蚀与实际土壤侵蚀的主要影响因子,植被覆盖度、坡度与土壤侵蚀呈显著正相关(P<0.01)。高植被覆盖区主要分布于林地占比较高的大别山区腹地,坡度较大的区域沿大别山山脊线自西向东分布。3)SOFM结果显示,小流域尺度上的大别山水土保持空间管控区域划分为重点预防区、一般预防区与其他区域,其中重点预防区涉及小流域710个,面积15 287.4 km^(2)。一般预防区共890个小流域,面积18 874.4 km^(2)。两个预防区面积共占研究区61.2%。各区域间的实际土壤侵蚀、潜在土壤侵蚀与坡度差异明显,可作为大别山水土保持空间管控各区域的主要划分指标。研究结果为水土保持空间管控分区提供了思路,为分区域进行水土保持空间管控提供了理论支持与决策依据。

淮河流域国家水土保持重点工程土壤侵蚀防控效果

为探讨国家水土保持重点建设工程对项目区土壤侵蚀的防控作用,以淮河流域沂蒙山大峪小流域项目区和大别山桃岭小流域项目区为对象,采用遥感调查和地面调查相结合的方法,研究重点工程实施后,项目区土壤侵蚀状况的变化,分析不同措施对土壤侵蚀的防控效果,以期为认识和评价国家水土保持重点建设工程的实施效果提供参考。结果表明:1)2个项目区在重点工程实施后,土壤侵蚀面积和土壤侵蚀模数大幅度降低。沂蒙山大峪项目区和大别山区桃岭项目区土壤侵蚀面积消减率为88.9%和76.3%,侵蚀模数降低率76.7%和72.1%,侵蚀模数降低到243和314 t/(km2·a)。土壤侵蚀防控效果以沂蒙山大峪项目区高于大别山桃岭项目区,主要原因与2项目区实施的防治措施配置不同,以及与不同防治措施对土壤侵蚀防控效果的差别有关。2)重点工程不同防治措施对土壤侵蚀的防控效果,以梯田工程措施和水平阶工程措施明显大于封禁补植措施。2项目区中,坡耕地梯田工程区的土壤侵蚀模数降低率82.5%和83.8%,坡式林地水平阶工程区(大别山区桃岭项目区)的土壤侵蚀模数降低率70.3%,疏林地封禁补植区的土壤侵蚀模数降低率39.5%和55.2%。

露天矿大型排土场水蚀控制的径流分散概念及其分散措施

以安太堡露天煤矿排土场16a水土保持实践为基础,通过调查观测,对半干旱黄土区露天矿大型排土场水蚀控制进行了分析研究,提出了排土场水蚀控制的径流分散概念及其分散措施,将排土场以适当方式分割成若干径流分散单元,使暴雨径流在各单元间均匀分散,入渗转化为土壤贮水,并在分散单元内实施径流调节,从而避免了暴雨径流大量汇集造成的冲蚀和灌缝.系统的径流分散措施可有效地控制排土场水蚀,并有利于植被的快速建立.

农林复合经营模式控制滇池面山台地水土及氮、磷流失的研究

通过对不同农林复合经营模式的试验,采用方差分析和LSD检验,并根据控制水土流失效果和群众接受程度等标准,筛选出3种控制水土及氮磷流失较好的农林复合经营模式,以便在昆明市滇池面山台地治理中应用推广。

小流域水土流失治理优先度的评价与应用

中国水土流失防治任务仍然繁重,有计划分批次实施水土流失治理是现阶段条件下的必然选择,优先治理小流域识别是其首要解决的一项基础工作,然而目前相关成果较为缺乏,难以支撑小流域水土流失治理智能决策和精准施策。在当前大力推进智慧水土保持背景下,积极探索优先治理小流域识别方法非常迫切,对于科学、合理、高效促进水土流失治理工作具有重要意义。该研究立足于小流域自然禀赋条件,以中国水土流失重点区域——三峡库区秭归县为例,坚持科学性和可操作性相结合原则,以水土流失“减量和降级”双重目标和治理效益最大化需求为导向,综合水土流失面积和土壤侵蚀强度两个维度,提出小流域水土流失治理优先度定义及定量评价方法,为识别优先治理小流域提供科学依据和技术支撑。结果显示,秭归县2021年现状水土保持率为69.12%,远期(2050年)水土保持率为81.74%,总体提升12.62个百分点。秭归县2021年全域土壤侵蚀模数现状为758.50 t/(km^(2)·a),最小可能土壤侵蚀模数为408.71 t/(km^(2)·a),总体下降比例达46%。秭归县大部分区域均具有较大的水土保持率提升潜力和土壤侵蚀控制度,可完全治理和可降级的水土流失地块分布较为广泛,尤其在县域中西部的小流域存在较大的水土流失面积消减和土壤侵蚀强度降级空间。秭归县各小流域水土流失治理优先度的空间分布总体呈现中部高,东部和南部相对较低的分布格局,全县治理优先度大于0.6的小流域占总全县小流域的11.76%。通过典型县应用,该研究提出的小流域治理优先度涵盖了水土流失面积和土壤侵蚀强度两个维度,能更为全面满足小流域水土流失“减量和降级”双重目标和和治理效益最大化需求,直观反映了水土流失面积消减空间和土壤侵蚀强度降级空间的目标和相对大小,对支撑小流域治理决策更加准确、科学,治理优先度评价方法不仅可行,且易操作。

南水北调中线工程源头区水土流失及其治理——南阳市汉水流域研究

对南水北调中线工程源头区——河南南阳市汉水流域水土流失的现状、成因、危害进行了分析 ,在此基础上 ,讨论了治理水土流失的对策措施。研究认为 ,严重的水土流失将对南水北调中线工程产生影响 ,其形成既有自然原因 ,更有移民返迁、人口负荷过大等人为原因 ,应通过行政、经济。

露头区综放工作面玄武岩含水层出水原因分析及对策

以内蒙古多伦协鑫煤矿白垩系煤层浅部1709-1露头区综放工作面涌水事故为例展开分析研究,以钻孔资料为基础建立地质模型,综合分析了工作面开采对含水层的影响及覆岩破坏特征,查明了出水水源和导水通道,明确了出水是由于井田边界煤层露头区处工作面基岩厚度薄,导水裂缝带波及到工作面上方的玄武岩弱含水层,并由边界强富水性侵蚀带补给造成的。此外,提出了露头区浅部工作面水害防治综合对策,制定了防治水安全措施,为工作面安全生产提供保障。

京津水源区传统水土流失治理措施及水沙环境效应分析

针对京津水源区传统水土流失治理指导思想和治理模式只注重治理区生态经济效益,忽视减沙同时大量减水加剧上下游用水矛盾的问题,以承德市丰宁县达袋沟小流域不同治理措施定位试验结果,结合典型治理区坡面措施调查,重点研究坡面治理措施的水沙环境效应。结果表明:坡耕地与人工草地的土壤侵蚀模数大大超过北方土石山区的容许土壤流失量;天然草地较乔木林和灌木林具有较高的年径流量和径流系数;传统鱼鳞坑整地造林和鱼鳞坑加竹节壕整地造林措施拦沙、减流效应显著;中度、轻度退化天然草地封育措施下阴坡、阳坡植被覆盖率年均可提高1.63%和1.08%;在水源区传统鱼鳞坑整地造林和鱼鳞坑加竹节壕整地造林措施应限制在局部水土流失严重区域,并应适度降低整地标准;大面积中度、轻度退化的天然草地可采用封育措施,既可实现有效拦沙、恢复植被,又可增加坡面径流。

神木试区土壤侵蚀的人为影响及流域治理现状评价

调查分析了神木试区六遭沟流域土壤侵蚀的人为影响和治理现状;综台评价了各项治理措施,并对林草措施、工程措施减水减沙效益进行了估算;总结了流域在治理上的经验和存在的问题。

黄土丘陵沟壑区山坡道路防蚀措施初步研究

山坡道路连接农田、果园 ,对山区经济发展有重要作用。黄土高原山坡道路存在严重的水土流失 ,侵蚀方式主要有沟蚀、泻溜、崩塌、陷穴、悬沟侵蚀与滑坡等。山坡道路网应按照小流域综合治理规划合理布置 ,其主要防护措施 :①修筑梯田 ,防止坡面径流冲刷道路 ;②将路面整修成拱形以分散径流 ;③在道路内侧修蓄水窑窖 ,拦蓄径流 ;④路面及边坡栽植草灌 。

林草植被土壤侵蚀控制作用的初步研究——以云南新平大红山铁矿为例

研究分析了云南新平大红山铁矿区植被对土壤侵蚀的控制作用.结果表明,林草植被可以通过提高土壤持水性、增加土壤透水性和尽快降低土壤水分含量控制地表径流;通过提高土壤水稳性和土壤抗蚀性、改善土壤肥力和促进植物生长增强土壤抵御侵蚀力的能力.研究结果还直接表明,林草植被对土壤侵蚀有明显的控制作用.与裸地相比,松林、阔叶林、草地对地表径流的控制率达到63%～89%,对土壤流失的控制率达到70%～94%.该结果对于指导大红山铁矿乃至其他金属矿区水土保持工作具有重要意义.

大红山铁矿林草植被水土保持效益的研究

以裸地为对照,分别对土壤物理性状及土壤的渗透性,土壤中含水量的动态变化,地表径流及土壤流失量等进行了定点定量观测。研究结果表明,林地与草地能有效改善土壤物理性状、增强土壤渗透性和降低土壤水分含量;能通过提高土壤抗蚀性、改善土壤养分含量来充分发挥水土保持效益。研究结果还表明,林地和草地减少侵蚀效益较好,裸地的土壤流失最严重。与裸地相比,林地和草地对地表径流的控制率达到63%～89%,对土壤流失的控制率达到69%～94%。

控制性枢纽运用后青岩子河段冲淤变化分析

针对三峡水库运行以来,库区青岩子河段来水来沙条件和局部边界条件的变化,以及上游控制性工程运用对其冲淤变化规律和演变趋势的影响,利用实测资料分析青岩子河段在三峡水库运用以来的冲淤变化规律,并采用二维水沙数学模型对该河段控制性枢纽(三峡、溪洛渡、向家坝枢纽等)运用初期20 a(2008～2027年)的河床冲淤变化进行计算和演变趋势预测分析。结果表明,控制性枢纽运用初期,青岩子河段淤积幅度较小,河床平面形态与建库前相比变化不大,总体河势未发生明显变化。

黄土区大型露天矿排土场水力侵蚀计算与防治

以黄土区安太堡露天矿未复垦排土场为对象,研究未复垦排土场平台水力侵蚀(沟蚀)状况,通过实地外业采样和内业数据处理,结合数据统计分析平台,计算出了研究区内的沟蚀量分布情况,并分析了平台汇水面、土壤容重、坡度与沟蚀模数的关系,估算研究区水力侵蚀造成的直接经济损失,提出排土场平台复垦和水土流失防治措施。结果表明:(1)研究区水力侵蚀严重,总体沟蚀模数相当于自然地貌土壤侵蚀模数的6.8倍,其中平台汇水面对沟蚀模数的影响巨大;(2)排土场平台表层土壤压实,40cm以内土层压实最为严重,深层土壤土质较疏松;(3)排土场平台坡度和坡长在一定程度上可以反映出土壤侵蚀的高低,在水土流失防治措施中应予考虑。在平台复垦和土壤侵蚀防治中应采用减少平台汇水面积、增大地表水入渗能力和提高植被覆盖度的措施为主,本研究成果可为排土场复垦和水土流失防治提供参考。

花岗岩侵蚀区不同水土流失治理模式下的植物多样性特征

[目的]对比不同治理模式治理模式下植物群落结构及其多样性差异,为水土流失治理与植被恢复提供科学依据。[方法]以江西省兴国县塘背小流域为研究区域,选取果园开发(模式A)、生态恢复(模式B)为水土流失主要治理模式,以次生林、未人为治理样地(对照,CK)作为对照样地,采用群落学样方调查法,调查分析各林地植物群落的物种组成、群落结构及植物多样性。[结果]①模式A、模式B、次生林、CK的乔灌层优势种分别为脐橙、马尾松、青冈和马尾松。草本层优势种在模式A中为马唐、其余3组均为芒萁。相较CK,模式A群落结构发生改变,模式B的群落结构并没有改变,仍以马尾松、芒萁等阳性先锋植物为主;②次生林的物种丰富度、辛普森多样性指数、香农—威纳指数和均匀度指数均最高,相较于CK,模式A、模式B对于物种丰富度及植物多样性均有提升,两者多样性水平相近;③各样地植物群落组成整体表现为极不相似,共有植物种仅有一种。相较于模式A,模式B、次生林和CK之间的群落组成较为相似。[结论]进行水土流失治理有利于植被的恢复。果园开发模式在满足水土流失治理和植被恢复的同时,具备一定的经济效益,是值得推广的水土流失治理模式。

近10年来北方干旱区水土流失演变趋势分析

以青海、甘肃、宁夏、内蒙古、陕西和山西6个省区为研究区域,在分析区域近10年水土流失和水土流失治理面积的基础上,首次建立了水土流失面积计算模型,并研究计算出近10年来研究区域水土流失面积变化。研究表明,截至2008年末,研究区域水土流失面积为5 056.63万hm2,与1999年相比,绝对值减少489.29万hm2,相对值减少8.82%。

陕北地区输变电工程水土流失防治措施研究

以陕北某输变电工程为例,阐述了项目区气候气象、地貌、植被、土壤性质结构、水土流失现状等特征,分析了输变电工程施工特点及产生水土流失的原因,总结了输变电工程水土流失主要特点,并提出针对性的水土保持措施。

北方土石山区石堰梯田的水土保持作用

北方土石山区的石堰梯田土地管理模式被认为能够有效地保持水土、提升土壤地力、增加农田生产力,但是该模式的具体水保效益以及生态学机制尚不清楚。因此,本文以河北涉县旱作石堰梯田为研究区,利用GIS和RS技术,以及修正的通用土壤流失方程(RUSLE)估算了研究区2000-2005年、2006-2011年和2012-2017年三个阶段的石堰梯田土壤侵蚀量和保持量,得到了研究区土壤侵蚀量的空间分布特征,并通过原位观测实验对研究区石堰梯田的水土保持措施因子P进行校正。结果表明:石堰梯田区的水土保持能力良好,相较自然条件(无耕作措施),可减少泥沙流失量91.5%左右。此外,石堰梯田系统的土壤侵蚀量低于林地和草地的土壤侵蚀量。就区域尺度而言,2000-2005年、2006-2011年和2012-2017年三个时期的年均土壤侵蚀模数分别为14925、9495和82783 t·km^-2·a^-1。根据土壤侵蚀的分类分级标准(SL19090),石堰梯田系统基本为微度或轻度侵蚀。由于石堰梯田耦合了花椒树边际种植模式,其土壤保持量也远高于其他土地利用方式。研究成果将为雨养农业生产和山区生态环境保护提供参考。

侵蚀山区水土保持与可持续发展理论的思索

针对山区大系统的特殊性,根据生态学的基本原理,从5个方面阐述了侵蚀山区水土保持生态环境建设与可持续发展研究应遵循的基本理论。

浅谈平原区堤防整治工程水土流失防治措施

堤防整治是平原区河道治理的常见工程形式,具有土方量大及扰动土地面积大的特点,易造成水土流失。分析了堤防工程施工期及自然恢复期产生水土流失的成因,并结合主体工程区、施工生产生活区、交通道路区、料场区和弃渣场区等不同项目区的划分,提出了水土流失的防治措施。