重庆南平镇岩溶槽谷区不同土地利用类型地表水土流失

研究岩溶区水土流失特征有助于更好地开展岩溶地区水土保持,防止石漠化。通过在岩溶区不同土地利用类型布设9个径流场,利用2008-01-2010-08野外雨季的监测资料,得到岩溶区地表水土流失特征。结果表明:速效钾在土壤中易被淋失,磷富集度平均值最低,全氮、水解氮、有机质富集度的平均含量居中。从土地利用类型来看,富集度表现明显的是坡耕地(自然坡耕地强于移土培肥坡耕地),其次是林地,金银花地和草地富集度最低。根据相关系数可知淤泥养分含量与降雨强度呈极显著相关关系,淤泥养分含量与降雨量成正相关,但是相关性差。淤泥养分流失总量是通过泥沙量与淤泥养分含量来共同体现的。土壤侵蚀模数从大到小的顺序依次为自然坡耕地>移土培肥坡耕地>草地>金银花地>林地。岩溶区并不是每场降雨都要产生径流,主要是大雨尤其是暴雨才生产径流。岩溶区水土流失径流系数平均值在2.31%～14.72%。该研究有助于更好地理解岩溶区水土流失特征,为治理岩溶区水土流失提供科学依据。

基于GIS的岩溶槽谷区小流域土壤侵蚀量估算

在修正的通用土壤流失方程(RUSLE)中引入石漠化因子,以重庆市南川区木渡河小流域为研究对象,在GIS技术的支持下,对岩溶槽谷区小流域土壤侵蚀量的估算方法进行了探讨.研究结果表明,研究区现实土壤侵蚀量40011.51 t/a,土壤保持量835963.94 t/a.计算研究区及不同土地利用类型的现实土壤侵蚀模数时,石漠化程度越高,总面积现实土壤侵蚀模数和可流失面积现实土壤侵蚀模数的差异越大;在岩溶区,使用可流失面积现实土壤侵蚀模数更能真实的反映岩溶区土壤侵蚀的状况.研究区水田和林地土壤保持能力最大,旱地土壤保持能力最小,控制土壤侵蚀的有效措施是在裸岩山地和陡坡地植树造林,大于25°的陡坡地退耕还林还草,扩大林地面积,减小陡坡耕地面积.

典型岩溶槽谷区地下水化学特征及地球化学敏感性分析

利用2012年4月-2013年3月的水化学数据研究了重庆老龙洞地下河流域地下水系统地球化学敏感性。结果表明,研究区表层岩溶泉和地下河水化学阳离子分别以 Ca2＋、Mg2＋和 Ca2＋、Na＋为主,阴离子以 HCO-3、SO2-4为主；表层岩溶泉雨季 Mg2＋/Ca2＋摩尔比和地下河雨季 Na＋/Ca2＋摩尔比旱季大于雨季,表层岩溶泉和地下河雨季 HCO-3/SO2-4摩尔比分别为3.428-6.524、3.122-5.966,旱季 HCO-3/SO2-4摩尔比分别为5.693-8.664、3.428-6.524,表现出低SO2-4、高 HCO-3的特征,主要受农业活动影响的表层岩溶泉主量元素地球化学敏感性依次为 HCO-3＞ SO2-4＞Ca2＋＞NO-3＞ Mg2＋＞ Na＋＞ K＋＞Cl-,而受农业活动、工业活动、城镇建设活动等多种因子共同影响下的地下河主量元素地球化学敏感性有所变化,依次为 HCO-3＞Na＋＞ Ca2＋＞ K＋＞ Cl-＞ Mg2＋＞NO-3＞ SO2-4,随着人类影响的加剧,离子敏感指数将会有增加的趋势。

运用^(137)Cs与土壤营养元素探讨重庆岩溶槽谷区山坡土壤的流失和漏失

岩溶区因为存在化学溶蚀,导致地表流失和地下漏失两种现象发生。运用137Cs与土壤营养元素研究岩溶区土壤的地表和地下漏失,得出以下结论:岩溶槽谷区山坡荒地表现出土壤向下汇集,而在菜地因为存在土壤漏失,打破了土壤向下汇集规律。岩溶区的地下漏失并非到处可见,往往发生在岩石裸露率高、人为干扰性强的地区。山坡荒地的全氮、全磷和有机质随着坡位的降低向下汇集,而在人为耕作的菜地,因为存在土壤漏失,土壤的营养元素不再遵循向下汇集的规律,而表现出土壤营养元素随着土壤的下渗向剖面深处迁移,但土壤营养元素在剖面上仍遵循土壤的表聚特性1。37Cs与土壤营养元素存在显著相关关系,说明137Cs和土壤有机质具有相同的物理运动规律。

鄂西岩溶槽谷区地下河系统水资源构成及其结构特征

鄂西岩溶槽谷区水资源时空分布不均一,水资源构成复杂,开发利用难度大。以湖北宜昌香溪河流域雾龙洞地下河系统为例,选取2012年两次典型洪水过程,基于流量衰减法,对地下河流量衰减过程进行划分,定量评价洪峰状态下水资源的分类及构成,并利用年内最大洪峰对计算参数进行验证,讨论了地下河系统储水结构特征。研究结果表明:在鄂西岩溶槽谷地区,溶洞水和溶洞裂隙水所占比重小,岩溶管道系统的发育规模有限;中宽裂隙水和微裂隙水所占比重达70%以上,裂隙介质是地下水最主要的储水空间;裂隙水构成地下水资源的主体,为水资源开发利用提供有利条件。

重庆典型岩溶槽谷区饮用水水源水质评价与分析

通过水文地质调查、采样分析以及实验室分析相结合的方法,按照国家发布的生活饮用水卫生标准(GB5749-2006)和生活饮用水水源水质标准(CJ3020-93),利用综合指数法对岩溶槽谷区内5个分散式供水模式饮用水水源点进行研究.结果表明,研究区内饮用水水质存在感官性状明显、总硬度偏高,部分离子浓度超标和细菌指标超标等问题,饮用水水质还受岩溶发育程度和当地人类活动的影响.并在安全卫生、工程技术方面给予水质改善建议.

岩溶槽谷区多条隧道条件下拟建隧道对岩体渗流场的影响

依据重庆南山地勘资料,通过Midas GTS NX三维数值模拟,研究岩溶槽谷区既有多条隧道条件下拟建隧道施工(不考虑和考虑防水措施)时的区域渗流特征,预测拟建隧道的涌水量,并与现有涌水量理论计算值进行对比分析。结果表明,地下水径流模数法计算结果(单位长度涌水量10.10 m3/(d·m))与大气降水渗入量法计算结果(11.11 m3/(d·m))相近,也与数值模拟计算结果(11.50 m3/(d·m))接近。受拟建隧道开挖影响,铜锣山隧道单洞涌水量下降了2.4%;南山隧道左洞下降了6.9%,右洞下降了4.7%。南山隧道左洞涌水量受拟建隧道影响最大,右洞次之,铜锣山隧道最小。拟建隧道及时施做防水及二次衬砌时,拟建隧道左洞涌水量下降了66.3%,右洞下降了66.2%,效果显著。在岩溶槽谷区既有多条隧道条件下,拟建隧道开挖对一定范围内既有隧道涌水量及渗流特征影响不大,对埋深较深的隧道影响更小。

岩溶槽谷区坡改梯与自然地块生产对比

以重庆市南川区木渡河小流域为研究对象,对岩溶槽谷区坡改梯和利用自然地块生产进行了对比分析。石漠化程度在25%以下的区域,可以实施高标准的坡改梯工程,以增加耕地面积;石漠化程度在25%以上的区域,最好利用自然地块进行生产,并逐步过渡到经济作物的开发。利用自然地块进行生产的关键在于辅以简单的工程措施,并使工程措施与生物措施有机结合,以达到最大限度减少水土流失的目的。

基于地形梯度的岩溶槽谷区土地利用空间格局分析

揭示当前多因素驱动机制下岩溶槽谷区典型地貌单元在地形梯度上土地利用分布的一般规律与差异性特征具有重要意义。以2017年landsat TM高清影像和30 m×30 m DEM(Digital Elevation Model)为数据源,并结合实地调查,通过地形位分布指数、土地利用多样性指数、土地利用程度指数及土地利用相对合理性指数指标计算,探讨岩溶槽谷区地形梯度的土地利用类型空间分布共同特征与差异。结果表明:(1)岩溶槽谷区土地利用类型呈现山坡(高地形位) 槽坝(低地形位)两种分布格局特色存在,且土地利用类型在地形梯度上主要以低、中、高3种地形位组合模式;(2)土地利用类型在地形梯度上呈现梯度效应,表现出各自分布特征与差异;(3)岩溶槽谷区土地利用多样性、土地利用程度和土地利用合理性在地形梯度上分布格局既存在一些共同性特征,又存在各自差异性;(4)地形梯度土地利用特征差异性是受自然因素、社会经济因素、政策因素共同作用的结果。

岩溶槽谷区撂荒耕地空间分异特征及其驱动因子

以地处岩溶槽谷区的贵州省铜仁市碧江区和万山区为研究区,以2017年土地利用变更调查数据库和2019年高分遥感影像为基础,经目视解译和野外实地调查获取撂荒耕地数据,运用热点分析揭示撂荒耕地的空间分异特征,并采用二分类Logistic回归模型分析撂荒耕地的驱动因子。结果表明:研究区耕地总体撂荒率为17.32%,旱地撂荒率比水田高,分别为23.54%和9.52%。撂荒水田的极热点区分布于西南部和东北部的城乡结合部乡镇,冷点区空间分布规律不明显;撂荒旱地的极热点区分布于西部和东北部的城乡结合部乡镇,极冷点区和冷点区主要分布于东部乡镇。水田和旱地撂荒的驱动因子大致相同,但主次有所差异。水田撂荒的驱动因子从高到低依次为地块面积>距聚落距离>坡度>灌溉距离>交通距离>高程>地块形状指数,旱地撂荒的驱动因子从高到低依次为距聚落距离>地块面积>坡度>灌溉距离>高程>交通距离>地块形状指数。总体而言,岩溶槽谷区耕地撂荒的主要驱动因子是距聚落距离,说明劳动力析出、农村空心化是影响耕地撂荒的主要原因。同时,地块面积、坡度、灌溉距离等也与耕地撂荒密切相关。

典型岩溶槽谷区土壤CO2浓度变化对隧道建设的响应——以重庆市中梁山岩溶槽谷为例

为了解重庆市中梁山岩溶槽谷区隧道建设对土壤CO2浓度变化特征的影响,于2017年12月1日至2018年11月25日对中梁山岩溶槽谷区的隧道影响区和非隧道影响区典型的白蜡树林(FC)和于2017年3月22日-2018年1月18日对耕地(CU)、灌丛(SH)、竹林(BA)下土壤CO2浓度及其相关的环境因子进行研究,探讨了隧道影响和非隧道影响的岩溶区土壤CO2浓度变化规律及其影响因子。研究表明:隧道影响区(A区)土壤CO2浓度低于非隧道影响区(B区),A区A-CU、A-SH、A-BA和A-FC土壤CO2浓度的平均值分别为4479.26、6053.10、8152.70 mg/m3和17162.47 mg/m3,B区B-CU、B-SH、B-BA和B-FC分别为6244.67、6647.01、9422.94 mg/m3和18396.09 mg/m3。但隧道影响区和非隧道影响区的土壤CO2浓度具有相同的垂直和季节变化趋势,在垂直方向上,土壤CO2浓度随土壤深度的增加而增加,在季节变化上,雨季(夏季和秋季)土壤CO2浓度大于旱季(冬季和春季)。经相关分析发现土壤温度是影响土壤CO2浓度变化的主控因子,土壤CO2浓度随土壤温度的升高而升高,降水较多时土壤含水率过高,会抑制土壤CO2的生产,同时,土壤理化性质也对土壤CO2浓度具有一定的影响。隧道影响区土壤CO2浓度的变化受外界环境变化的影响大。

岩溶槽谷区农村人口与耕地变化的时空耦合关系

探讨岩溶槽谷区农村人口与耕地变化的时空耦合规律,揭示农村人地关系转型过程,为岩溶槽谷区农地管理、生态修复和乡村振兴等提供科学参考。利用岩溶槽谷区典型县印江县农村人口和耕地数据,基于弹性系数模型等方法,对印江县农村人口与耕地的时空演变特征、耦合关系和驱动因素进行了研究。结果表明:(1)岩溶槽谷区农村人口和耕地总体上呈现先增加后减少的态势,人均耕地面积出现先减少后增加的趋势。(2)岩溶槽谷区农村人口和耕地变化的时空耦合关系经历了从失调型向协调型的转型过程。1990年之前,岩溶槽谷区村域主要为失调型,以Ⅰ类和Ⅷ类为主;1990年之后村域主要为协调型,以Ⅳ类和Ⅴ类为主,人地关系趋于协调。(3)根据2000—2016年农村人口和耕地变化的耦合关系,将岩溶槽谷区村域划分为4个类型,各类型区结合耦合类型特征、自然地理条件和社会经济发展等因素,科学协调农村人口和耕地的关系。研究结果揭示了近60年来岩溶槽谷区农村人口和耕地时空耦合关系变化明显,农村人地关系已发生转型,在岩溶槽谷区未来耕地发展方向、土地资源配置和生态修复方面应该顺应这种转型趋势,促进乡村振兴、构建人地和谐的乡村人地关系。

岩溶槽谷区耕地“非粮化”空间分异特征及驱动机制——以贵州铜仁万山区为例

以地处岩溶槽谷地貌的万山区为研究区域,采用空间自相关、热点分析从不同角度分析了“非粮化”耕地的空间结构特征和分布规律,借助地理探测器模型探讨了耕地“非粮化”区域差异驱动因素,并结合岩溶槽谷地形地貌环境研究了耕地“非粮化”的驱动机制。结果表明:①万山区未耕种“非粮化”耕地较多,并且耕地向林地与园地调整比例较大,在空间分布上存在较强的空间聚集性。②在众多因素中,距离农村道路的远近是引起区内所有耕地“非粮化”的主导驱动力,导致耕地形成不同的“非粮化”类型。③区内“非粮化”耕地的形成与分布受外在驱动力的影响显著,不同“非粮化”耕地类型的主导驱动力不同,但内部之间存在一定的联系。④在原始驱动力(地形因素)与外在驱动力(区位因素)并伴随退耕还林还草、生态修复等措施诱导的作用下,槽谷谷底、谷坡、谷顶耕地“非粮化”类型大体相同。

岩溶槽谷区植被恢复对土壤团聚体有机碳及碳库管理指数的影响

为揭示岩溶槽谷区植被恢复对土壤结构、土壤有机碳积累和碳库管理水平的影响,该研究选取了弃耕地、林地和草地三种土地利用方式,测定0~20 cm土层土壤团聚体组成、土壤有机碳(SOC)、团聚体有机碳以及土壤易氧化有机碳(EOC)含量。结果表明:(1)与弃耕地相比,林地和草地土壤团聚体平均重量直径(MWD)、几何平均重量直径(MGD)和2~5 mm团聚体含量显著增加,林地和草地土壤团聚体组成以2~5 mm为主,弃耕地以0.5~1 mm和<0.25 mm为主,表明退耕还林还草能够促进土壤团聚体形成和稳定。(2)土壤团聚体有机碳含量呈现出林地>草地>弃耕地,随团聚体粒级增加而增加的趋势;林地和草地以2~5 mm团聚体有机碳贡献率最大,弃耕地则以<0.25 mm团聚体贡献为主,表明弃耕地转变为林地和草地后,土壤SOC积累主要归功于2~5 mm有机碳含量的增加,以及团聚体由小粒径向大粒径转变。(3)与弃耕地比较,林地和草地土壤SOC、EOC含量和碳库管理指数(CPMI)均显著提高,其中土壤EOC含量和CPMI变化较为明显;土壤EOC可作为土壤碳库早期变化的有效指标,CPMI能够良好地表征植被恢复对土壤SOC和EOC的影响。

基于DEM和SCS模型的重庆岩溶槽谷区塘堰复蓄次数的计算

文章以重庆市九龙坡区中梁村和云峰村两个典型岩溶槽谷区为研究区,通过利用数字高程模型（DEM）划分集水区,依据径流曲线数模型（SCS）模拟降雨径流,CROPWAT8.0计算作物需水量,对该区塘堰灌溉系统进行水量平衡分析,计算得到了塘堰复蓄次数。结果表明：（1）SCS模型推算出研究区的径流系数范围为0.16-0.27,该模型模拟产流合理可靠;（2）在岩溶槽谷区以集水区为单位进行塘堰工程来水计算较以行政区划为单位更为准确;（3）岩溶槽谷地区在枯水年时塘堰对雨水利用效率最高,弃水率最小为50.98%;（4）当降雨频率分别为P=50%、75%和95%时,重庆岩溶槽谷地区相应的塘堰复蓄次数为2.51、2.60和2.12。

土地利用对埋藏型岩溶区岩溶水质的影响——以涪陵丛林岩溶槽谷区为例

岩溶水文系统的开放性和脆弱性,使其很容易受到人类不合理活动的深刻影响,造成水质的持续恶化。对比研究埋藏型岩溶垄脊槽谷区岩溶水质变化与土地利用的关系可以看出,研究区水质20年来的变化以及水质的空间变异与土地利用有很大的相关性;其中集约化的农业耕作、炸石填土增加土地面积、利用落水洞排放污水和独特的微型稻田水位控制设施对岩溶地下水水质产生显著影响;这也表明人类活动已经对该区水文地球化学产生了区域性的重大影响。面对区域岩溶水质恶化的趋势,通过土地整理,保护岩溶水质是迫切需要关注的工作。

铜锣山隧道穿越岩溶槽谷区施工研究

铜锣山隧道施工过程中揭示出的不良地质现象有煤系地层、煤矿采空区、断层、溶洞、高压涌水、石膏岩等,其中穿越880m长岩溶槽谷区是施工中的最大难题,地下水丰富、地质条件差、堵水要求高和施工风险大。分析了铜锣山隧道工程概况,制定了具体的施工原则,包括超前预报、短进尺开挖、强支护和及时监控量测,详细阐述了特殊地质条件(包括不同类型溶洞、过岩溶破碎饱水区涌水、断层和石膏岩段)的处理措施。实际施工效果表明,根据制定的施工原则和相应措施进行施工的效果良好,可以为后续工程施工提供重要参考。

西南岩溶槽谷区隧道建设的水文生态环境效应研究进展

西南岩溶槽谷区隧道分布密集,隧道突水引发了一系列的生态环境问题。梳理了隧道建设产生的生态环境效应现状,包括:改变水资源分布格局及水文过程,诱发地质灾害,降低土地质量和引起土壤污染,影响植被生长与分布等。在隧道影响水文和水资源方面已有丰富的研究成果,而在对土壤和植被的影响研究方面缺乏统一认识。指出了未来研究的总体趋势和方向:隧道影响水资源分布格局与水文过程的水文地质模式,降水、地表水、土壤水、地下水及隧道水的转换过程与地下水流场演化机制,岩溶隧道区植被生理过程与多样性变化等。

中梁山岩溶槽谷区不同土地利用方式坡地产流规律

坡地产流是造成岩溶区水土流失的主要驱动力,研究典型岩溶槽谷区坡地产流规律,对岩溶区防治水土流失、合理利用地下水资源具有重要理论意义。在重庆市中梁山龙凤和龙车槽谷选取不同土地利用方式的4个标准径流小区,对降水、地表径流、壤中流、裂隙流和土壤含水率进行了同步监测,探讨了坡地产流特征。结果表明:(1)4个不同土地利用方式的径流小区,坡地总产流量从大到小依次为:耕地(3696.9L)>果园地(3657.2L)>竹林地(2922.9L)>林地(2211.1L),总径流系数(3.1%-5.2%)远低于非岩溶区(约20%);(2)4个径流小区的产流形式主要为地表径流,壤中流和裂隙流产生滞后于地表径流;(3)降水因子、前期土壤含水率共同影响地表径流,但降水因子对地表径流的影响远大于前期土壤含水率。降水因子中,15min最大雨强是影响耕地、果园地的地表径流的主要因素,降水量是影响林地、竹林地的地表径流的主要因素;前期土壤含水率对耕地、林地、果园地地表径流影响较大,对竹林地地表径流影响较小。

基于地理探测器的西南岩溶槽谷区近20年NDVI变化特征及影响因素

植被覆盖度变化及其与驱动因子关系的研究是开展大规模植被恢复效益评估的基础,而目前对西南槽谷地区植被绿化的时空变化模式及其驱动因素的认识并不明晰,不利于进一步生态建设。基于2000—2018年西南槽谷区NDVI、气温、降雨、DEM、土地覆被和人口密度数据,应用线性趋势回归分析和Hurst指数分析等方法以及地理探测器模型,探究了西南槽谷区植被覆盖的时空变化特征和驱动因素,预测未来变化趋势。结果表明:(1)近19年来NDVI范围介于0.79~0.84,总体呈波动上升趋势,岩溶区植被NDVI(0.00317/a)年增长率显著高于非岩溶区(0.00260/a)。(2)Hurst指数分析结果表明,西南槽谷区的植被NDVI主要以上升趋势为主,但其中64.31%在未来呈现退化趋势,植被保护形势较为严峻。(3)岩溶区植被NDVI与温度变化之间存在负相关关系(R=-0.040),而非岩溶区为正相关关系(R=0.013)。残差分析结果表明,人类活动促进89.60%的区域植被NDVI增长。(4)在整个岩溶槽谷地区,土地覆被类型和气温是影响植被NDVI的主要驱动因素,解释率在25%以上,各因子的交互作用明显高于单因子作用。总体来看,人类活动对槽谷区植被恢复具有明显的积极影响。