皇甫川流域土地利用变化与土壤侵蚀评价

基于“3S”技术,揭示了皇甫川流域近十多年来的土地利用变化情况,并采用通用土壤侵蚀方程(Universal Soil Loss Equation,USLE)定量研究了不同土地利用背景下的土壤侵蚀分布规律。结果表明,近十几年来流域土地利用变化剧烈,其总体趋势是城镇用地、林地、耕地和灌丛的面积逐渐增加(速率依次减小),水体、草地、沙地和裸砒砂岩面积逐渐减小(其中水体缩减的幅度最大),土地利用格局持续承受着来自当地快速城市化进程及社会经济发展和生态环境保护及建设两方面相互矛盾的巨大压力;与此同时,流域土壤侵蚀模数由1987年的16160.72t/km2减少到2000年的13943.32t/km2,其中6种不同土地利用类型在同一年份内土壤侵蚀模数的大小顺序为裸砒砂岩>沙地>耕地>草地>林地>灌丛,表明林、灌措施是流域植被恢复和减少土壤侵蚀的首选,草地限制土壤侵蚀的效果也较为明显,而沙地尤其是分布面积较广的裸砒砂岩则是土壤侵蚀综合治理的难题和关键;虽然十几年来水土流式综合治理效果显著,但由于裸砒砂岩和沙地的面积仍在整个流域占有相当的比例以及耕地剧增等因素,土壤侵蚀模数仍明显高于流域土壤允许侵蚀的临界值,流域生态环境仍然处于不安全状态,有必要对未来土地利用格局进行优化以确保生态安全。最后,在讨论中阐明了流域土地利用格局调整和优化的方向。

基于遥感和GIS的黄土高原中阳县土壤侵蚀评价

黄土高原地区是我国水土流失最严重的地区,定量评价土壤侵蚀量、土壤侵蚀强度及其空间分布特征,可以为水土流失防治措施的制定提供依据。基于遥感和GIS,应用修正的通用土壤流失方程(RUSLE)对山西中阳县土壤侵蚀进行评价。结果表明,中阳县平均土壤侵蚀模数为2 874.25 t/(km2.a),属于中度侵蚀地区,年平均土壤侵蚀量408.78×104 t。发生中度以上土壤侵蚀面积占总面积的29.95%,土壤侵蚀量占总侵蚀量的85.61%,这部分土地是土壤侵蚀防治的主要区域。黄土区发生轻度以上土壤侵蚀面积大,所占比例多,侵蚀程度严重。微度土壤侵蚀面积以有林地为主,轻度和中度土壤侵蚀面积主要是未成林造林地和灌木林地,发生强烈以上土壤侵蚀面积主要是疏林地、未利用地、灌木林地和农田,土地类型、植被覆盖与土壤侵蚀有着密切关系,林业生态工程建设对于中阳县控制水土流失和改善生态环境有着重要作用。

基于RUSLE模型的三江源高寒草地土壤侵蚀评价

探讨三江源区高寒草地生态系统土壤侵蚀问题在保障青藏高原乃至全球生态和生产功能方面具有重要意义。以^(137)Cs示踪法为基础,结合RUSLE(Revised Universal Soil Loss Equation)模型,以GIS反演为手段,综合分析三江源区2001-2012年土壤侵蚀影响因子的特征和土壤侵蚀空间分布规律。结果表明,1)土壤侵蚀影响因子呈现空间异质性特征,降雨侵蚀力因子年际浮动变化较大,但总体呈上升态势;土壤可蚀性因子呈斑块化分布特征,较高可蚀性类占到总面积的95.66%;坡度坡长因子的空间分布规律受海拔显著影响;植被覆盖与管理因子在研究区自西北向东南呈现空间异质性特点,过度放牧是引起下垫面侵蚀现象严重的主要原因。2)对RUSLE模型的验证显示相关系数和平均均方根偏差分别为0.49和75.29%,RUSLE模型估算存在一定的高估,在没有形成三江源区高寒草地土壤侵蚀机理模型前,应用RUSLE模型仍然是较好的现实选择之一。3)利用RUSLE模型估算的三江源2001-2012年平均侵蚀量为3.1×109 t/年,侵蚀强度分级重心转移分析表明中度侵蚀、强度和极强度侵蚀重心相对集中,侵蚀程度最高的3个地区为格尔木市唐古拉乡、治多县和兴海县。4)由土壤流失量结合市场价值法,估算出研究区2001-2012年平均有机质经济损失价值为114354元/km2,总年均经济损失达399亿元,整个研究区受土壤侵蚀现象所产生的经济损失数额巨大。因此,创新发展三江源区高寒草地"分类、分级、分段、分区"的土壤侵蚀防治措施已迫在眉睫。

多尺度土壤侵蚀评价指数的技术与方法

针对不同尺度开展土地利用与土壤侵蚀的综合研究是自然地理学研究的前沿领域和热点问题。多尺度土壤侵蚀评价指数作为新近提出的土壤侵蚀模型,在跨尺度土地利用与土壤侵蚀的研究中具有良好应用前景。本文基于多尺度土壤侵蚀评价指数计算公式及其因子内涵,应用尺度转换的思想,阐述了降雨侵蚀力、土壤可蚀性、作物覆盖与管理因子、地形因子等不同评价因子在坡面、小流域、流域不同尺度上的计算方法与GIS实现技术,以期服务于多尺度土地利用与土壤侵蚀研究的深入和多尺度土壤侵蚀评价指数的发展。

遥感与GIS多信息叠加分析法的理论与应用——以内蒙古土壤水力侵蚀评价为例

应用内蒙古 2 0 0 0年的TM影像数据和 1∶1 0万地形图、DEM模型以及前人相关研究材料 ,结合GIS技术 ,将经数字化后的各种空间数据 ,进行叠加分析 ,按中华人民共和国行业标准SL 1 90 - 96《土壤侵蚀分类分级标准》的总体要求进行内蒙古土壤水力侵蚀评价 。

基于航空影像的秃尾河流域土壤侵蚀评价

为了掌握秃尾河流域土壤侵蚀强度和分布情况,在外业调查的基础上,基于2011年9月分辨率为0.38 m的航摄影像和比尺为1∶1万的DEM,在Arc GIS10.0环境下,通过人机交互,提取了流域水土保持措施数量及植被覆盖度、土地利用类型、地面坡度、沟壑密度等土壤侵蚀影响因子,生成各专题图并进行叠加分析,依据水利部发布的《土壤侵蚀分类分级标准》,分别对水力侵蚀、风力侵蚀强度进行了判别、分析、评价。结果表明,截至2011年9月,秃尾河流域轻度以上土壤侵蚀面积3 076.33 km2,占流域面积的93.39%,其中:轻度侵蚀面积490.74 km2,占流域面积的14.90%;中度侵蚀面积724.30 km2,占流域面积的21.99%;强烈侵蚀面积634.23 km2,占流域面积的19.25%;极强烈侵蚀面积558.69km2,占流域面积的16.96%;剧烈侵蚀面积668.37 km2,占流域面积的20.29%。该流域强烈和极强烈侵蚀多发生在风蚀区,而以沟道侵蚀为主的剧烈侵蚀主要发生在水蚀区,上游风蚀区侵蚀强度远小于中下游水蚀区侵蚀强度。

基于地形因子的土壤侵蚀评价指数修正——以陕北安塞集水区为例

地形是影响土壤流失的重要因素,小流域尺度上的土壤侵蚀评价指数(SL_(sw))对于地形的研究过于简单,因此本研究对SL_(sw)中的地形因子(G)进行修正,进而得出G因子修正后的土壤侵蚀评价指数(SL_(sw)_G)。以黄土丘陵沟壑区——安塞集水区为研究区,基于GIS技术,利用2006—2012年安塞集水区的数字高程模型(DEM)数据、水文观测站的日降雨量数据、土壤采样数据和土地利用数据,计算研究区2006—2012年逐年的SL_(sw),利用安塞集水区实测的输沙量,验证修正的SL_(sw)_G指数的有效性,并分析安塞集水区土壤侵蚀强度的时空变化特征。结果表明,修正前后土壤侵蚀情况分布基本相同,均呈现东南部地区SL_(sw)指数高,而西北部地区相对较低。在安塞集水区东南部,由于人为因素的影响,土壤保持措施相对较弱,同时土壤中黏粒和粉粒质量较轻,黏粒和粉粒湿时有明显的黏结性,降雨过程中容易被水冲刷;根据土壤采样点的采样数据表明,东南部地区土壤中黏粒和粉粒的含量较高,较容易造成土壤侵蚀。修正前后指数通过T检验得出,SL_(sw)和SL_(sw)_G具有方差齐次性,P=0.037<0.05;通过与实测输沙量的比较,修正后SL_(sw)_G与实测输沙量的相关系数大于修正前SL_(sw)与实测输沙量的相关系数(0.39>0.36),修正后的相关性较修正前的相关性有所增加,说明修正是有效的,修正后的SL_(sw)指数能够更好地评价研究区域土壤侵蚀状况。

组件式GIS技术构建的多尺度土壤侵蚀评价模块

土壤侵蚀评价模型与GIS的集成一直是目前研究的热点问题。研究基于ArcGISEngine开发包和组件技术,在VisualBasic中调用ArcObjects组件,通过创建ActiveDLL工程,构建了基于RUSLE和土壤侵蚀评价指数模型的GIS内嵌模块。该模块包括:土壤侵蚀量计算、流域尺度土壤侵蚀评价、小流域尺度土壤侵蚀评价和坡面尺度土壤侵蚀评价四个子模块。研究表明基于ArcGISEngine,以二进制的动态链接库(DLL)表现,开发土壤侵蚀评价模块,能够简化土壤侵蚀评价的计算逻辑,提高工作效率,具有良好的扩充性、灵活性和可操作性,模块化的土壤侵蚀评价指数能更好地应用于土地利用与土壤侵蚀评价相关研究。

海岸侵蚀评价系统设计与实现

针对我国海岸侵蚀特征、发生演变规律、造成的土地或滩涂损失以及存在的风险情况等,结合海岸侵蚀评价的需求,构建海岸侵蚀信息管理模式,设计了海岸侵蚀评价系统的基本框架和功能,探讨了系统实现过程中的关键技术。利用ArcGIS Engine组件技术,借助Visual Studio.NET开发平台,集成侵蚀评价模型,研发了该系统,实现了海岸侵蚀信息的集中统一管理、高效的数据查询统计、快速的侵蚀评价与预警。

黄河中游不同流域尺度土壤侵蚀评价

黄河中游是黄河流域土壤侵蚀最严重的区段,基于GIS和RS技术,利用2000—2010年黄河中游土地覆被数据、气象数据和地形数据等,提取了该区2000—2010年植被覆盖度,应用修正的通用土壤流失方程(RUSLE)计算了逐年土壤侵蚀模数,探讨了土壤侵蚀与植被覆盖度间的相关关系,并分析了不同生态系统、不同流域尺度土壤侵蚀时空变化特征。结果表明:(1)黄河中游植被覆盖度在空间上呈西北低东南高的分布特征,在时间上呈波动上升趋势,且植被覆盖度与土壤侵蚀模数之间存在负相关关系;(2)研究区2000—2010年各生态系统的土壤侵蚀强度在减弱,侵蚀状况明显好转;(3)黄河中游二级流域的土壤侵蚀量在2000—2010年间均有不同程度的减少;(4)在整个研究时段内,三级流域中的沣河、伊河及黑河流域的土壤侵蚀量在增加,其他流域的土壤侵蚀在减少。研究结果对黄河中游地区的水土保持措施具有一定的指导意义,同时,多尺度土壤侵蚀评价方法及通过剔除降雨因素实现以植被为主导因子的土壤侵蚀评价方法也可为其他地区的土壤侵蚀评价提供借鉴。

DEM精度对土壤侵蚀评价的影响

选取位于东北黑土区的拜泉县为研究区,以高精度的DEM(1∶1万比例尺)为基准,探讨低精度的DEM(1∶5万比例尺)提取地形因子的差异及其对土壤侵蚀评价的影响.结果表明:在拜泉县的西南平原和缓坡台地区、三河(双阳河、通肯河、润津河)沿岸低洼易涝区,1∶5万DEM提取的L因子分别高估11%和25%,提取的S因子则低估25%和31%.在西北和中部漫岗丘陵区、东南丘陵和台地区,L因子分别低估20%和7%,S因子分别低估16%和12%.地形因子的差异所带来的土壤侵蚀评价也有差异,其中在平原区差异较小(为10.67%),但在丘陵区差异较大(达23.14%).因此,在土壤侵蚀评价中,在高精度的DEM难以获取的情况下,平原区可用较低分辨率的DEM来代替;但在丘陵区则不能代替,或者须对其计算的LS因子进行必要的修订,从而在一定程度上保证土壤侵蚀评价的精度.

多尺度土壤侵蚀评价指数

针对不同尺度研究土地利用与土壤侵蚀的关系是自然地理学研究的前沿领域和热点问题.基于景观生态学的“尺度-格局-过程”原理,在考虑土地利用、地形、土壤、降雨等影响因素的基础上,应用尺度转换的方法,构建了不同尺度土壤侵蚀评价指数,提出了多尺度土壤侵蚀评价指数的研究思路与方法.多尺度土壤侵蚀评价指数适用于土地利用与土壤侵蚀的关系评价和多尺度土壤侵蚀评价研究,为区域土地利用格局的优化设计和多尺度综合研究提供了新的方法.

区域土壤侵蚀定量评价中的坡长因子尺度变换方法

区域土壤侵蚀研究中,坡度、坡长只能基于中低分辨率DEM提取,但提取的坡度发生衰减,坡长发生扩张。以陕西省延安市及周边地区为研究区,利用国家测绘局生产的1∶25万数字地形图和研究区内典型地区1∶5万数字地形图,在ANUDEM软件支持下,建立了研究区50 m分辨率和典型地区10 m分辨率的水文地貌关系正确DEM,利用直方图匹配原理对50 m分辨率DEM上提取的坡度、坡长进行变换,并对变换前后坡度、坡长对土壤侵蚀强度的影响进行了评价分析。结果表明,经变换后的坡度整体变陡,坡长整体变短,变换后坡长平均值和累积频率曲线与高分辨率(10 m)坡长均较接近,且其空间格局基本保持不变。利用中国土壤流失方程计算坡度坡长均不变换、只对坡度变换、只对坡长变换和坡度坡长均变换4种情况下的土壤侵蚀强度研究结果表明,只对坡长变换时土壤侵蚀强度有所减小,而只对坡度变换和坡度、坡长均变换时土壤侵蚀强度增大,且前者增大幅度较大。说明坡度衰减比坡长扩张对土壤侵蚀评价结果的影响更大,在实际应用中有必要对坡度和坡长都进行变换,以期为土壤侵蚀定量评价提供更加准确的数据支持。

土壤侵蚀定量评价的空间尺度效应

土壤侵蚀的空间尺度效应使得小尺度上观测到的大量数据无法得到有效的利用,给多空间尺度土壤侵蚀定量评价带来了困难和问题。对土壤侵蚀定量评价研究中的空间尺度效应及其机理和空间尺度转换方法进行了综述。分离、搬运和堆积子系统之间的协同效应与大尺度土壤侵蚀背景条件之间的协同效应是土壤侵蚀空间尺度效应产生的根本原因。在土壤侵蚀定量评价中,基本侵蚀单元地表参数的定量描述是建立土壤侵蚀空间尺度转换模型的基础。

大容量电容器组用断路器弧触头侵蚀状态的评价方法

大容量电容器组用断路器关合涌流大,其弧触头关合侵蚀严重,电寿命严重缩短,研究高寿命电容器组用断路器需要进行关合侵蚀试验并获得弧触头侵蚀状态,因此,研究弧触头侵蚀状态测量与评价的方法具有重要意义,同时该方法的研究对一般运行中断路器制定检修策略也具有重要作用。基于格林渥与威灵逊的面接触数学模型推导了弧触头间的接触电阻计算方法。将大容量电容器组SF6断路器弧触头侵蚀状态评价分成径向与轴向两个方向,提出了在径向上基于机械压力变化的动态接触电阻测量与评价方法,当断路器弧触头动态接触电阻测量平均值大于450??时,处于非正常状态;在轴向上采用侵蚀前后比对的方法获得弧触头接触行程变化,将两者结合作为大容量电容器组用断路器弧触头侵蚀状态评价方法,该方法也可用于常规运行断路器弧触头侵蚀状态的评价,指导制定断路器的检修策略。

长江上游典型区SOTER数据库支持下的土壤侵蚀危险度评价

以长江上游典型区彭州市为例,在该区SOTER(1∶50000)数据库的支持下,选取地貌类型、坡度、植被覆盖率、土地利用、土壤类型等作为评价因子,运用专家权重模型,将研究区分为无险型、轻险型、危险型、强险型和极险型5种类型,输出了土壤侵蚀危险度评价图,并指出了各种类型的防治侵蚀的措施。

梯田作为地形因子和工程措施对土壤侵蚀定量评价影响的对比研究

[目的]根据中国土壤流失方程(CSLE),在降雨、土壤、植被等因子一定的条件下,将梯田作为地形因子计算流域土壤侵蚀量,并与梯田作为工程措施的计算结果进行对比分析,为土壤侵蚀定量评价提供新的思路。[方法]以黄土高原地区的纸坊沟流域和燕沟流域作为试验区,利用5m分辨率的DEM,0.3m分辨率的WorldView 3,30m分辨率的Landsat 8影像、降雨数据、土壤数据、土地利用等数据。[结果](1)在纸坊沟流域和燕沟流域,坡式梯田作为地形因子的流域土壤侵蚀量大于梯田作为工程措施的流域土壤侵蚀量,同时坡式梯田作为地形因子的流域土壤侵蚀量大于水平梯田作为地形因子的流域土壤侵蚀量,而水平梯田作为地形因子的流域土壤侵蚀量与梯田作为工程措施的流域土壤侵蚀量的比较根据流域的不同结果不同。(2)梯田占流域面积比例不同时,随着梯田占比的升高,梯田作为工程措施的流域土壤侵蚀量要明显低于梯田作为地形因子的流域土壤侵蚀量。[结论]梯田作为地形因子和工程措施因子会对土壤侵蚀量计算产生一定影响,梯田占比较大时差异明显。

基于主成分-聚类分析的崩岗侵蚀强度评价

为了研究湖北省通城县杨垄小流域崩岗群的崩岗侵蚀强度,提高评估的可靠性,使用RTK测量崩岗,获取崩岗面积、主沟坡降、内部平均坡度等11个参数,将其作为崩岗侵蚀强度分析的评价因子,通过主成分分析提取了崩岗侵蚀强度参数的4个主成分因子,得出选择的16个崩岗侵蚀强度。结果表明:杨垄小流域不同崩岗侵蚀强度分为3类:2号,5号,10号,11号为高度侵蚀;8号,15号,16号为中度侵蚀;其余为轻度侵蚀;小流域的中高度侵蚀型崩岗面积占崩岗群总面积的2/3以上,侵蚀面积较大。依据分类结果,可针对不同崩岗存在的风险因素制定对应的风险控制方案和措施,有利于崩岗的防治。

喀斯特山区土壤侵蚀危险性评价研究——以贵州省罗甸县为例

通过运用遥感和GIS技术,以贵州省罗甸县为研究区域,综合考虑了喀斯特山区的特殊环境以及人类活动因素,分析了降雨侵蚀力、土壤可蚀性、土层厚度、基岩裸露率、土壤允许流失量、地形起伏度、土地覆被、农业人口密度等8个因子对土壤侵蚀危险性的影响,运用专家评分和层次分析法确定各个评价因子的权重,对罗甸县土壤侵蚀危险性进行分级评价。根据本研究方法得出罗甸县2010年土壤侵蚀危险性等级主要在中度危险等级,面积达1456.89km2(占总面积的48.41%),揭示需要重点治理的区域,以期为罗甸县水土保持工作提供科学的依据。

黄土丘陵区小流域土壤侵蚀空间变化定量研究

以陕北黄土丘陵区安塞县纸坊沟流域内的两个小流域为研究实例，在分析野外小区观测资料建立土壤侵蚀模型的基础上，应用由ＡＲＣ／ＩＮＦＯ地理信息软件系统支持建立的空间信息数据库系统和土壤侵蚀模型相结合的方法，进行了小流域次降雨土壤侵蚀空间变化的定量计算。进而研究了流域内侵蚀强度的空间变化规律及其与地貌和土地利用的关系。经实测资料的检验表明，建立的预报方法，具有较高的计算精度。