甘肃省武威市风力侵蚀分区治理规划及措施

[目的]分析甘肃省武威市风力侵蚀空间动态变化特征,确定风力侵蚀可治理区划及其防治对策,为该市风蚀水土保持工作和生态环境建设提供科学参考。[方法]基于多源地理信息数据,应用遥感、地理信息系统(ArcGIS)等技术手段,使用修正土壤风蚀方程(RWEQ)计算武威市2000—2020年5期风蚀模数,获得区域风蚀的面积分布和变化特征。结合重点建设工程分布等空间要素叠加分析方法,提出该市风力侵蚀可治理区域划分原则,并将该原则应用于划分武威市风力侵蚀可治理区。[结果]修正土壤风蚀方程(RWEQ)能较好地估算武威市多年风力侵蚀模数,其多年风力侵蚀模数为5788.98〔t/(km^(2)·a)〕,多年平均土壤风蚀总量1.92×10^(8)t;研究区风力侵蚀在时间上呈现总体下降,偶有上升趋势,且风力侵蚀强度等级明显减弱;在空间上具有明显的空间异质性,主要分布在民勤县、凉州区、古浪县;依据多要素叠加风蚀分区治理方案,武威市可治理风力侵蚀面积共2872.66km^(2),其中民勤县1468.48km^(2),凉州区708.75km^(2),古浪县695.43km^(2)。[结论]风力侵蚀分区治理是武威市风蚀水土保持的重点工作,根据风蚀分区治理划分结果,针对不同行政区划,民勤县北部坡度较低的平坦戈壁沙漠地区是其重点关注区域,治理措施应以风沙防治和植被恢复为主,并需要注意控制人为工程建设扰动的影响,明确区域管理范围;凉州区应注意采取工程措施和生物措施结合的方式进行治理;古浪县应以封育措施和对天然植被进行保护为主。同时,在戈壁沙漠地区需特别注意大型光伏电站建设等施工扰动的风沙防治和生态恢复。

县域尺度风力侵蚀栅格计算结果落地研究

[目的]探讨基于栅格侵蚀数据确定风力侵蚀地块的状况,为县域尺度侵蚀计算和水土流失栅格计算结果落地等工作提供参考。[方法]以黄泛平原风沙区河南省兰考县为例,基于耕地风力侵蚀模型,采用栅格计算和软件判断方法,结合野外验证,探讨县域尺度风力侵蚀栅格计算结果落实到地块的状况。[结果](1)栅格计算的兰考县耕地风力侵蚀面积为125.91 km^(2),涉及1259128个栅格,侵蚀模数集中分布在200~400 t/(km^(2)·a)。(2)软件判断法统计的耕地风力侵蚀面积为125.08 km^(2),涉及2284个地块,侵蚀模数集中在200~400 t/(km^(2)·a);超过50%流失比例的地块占风力侵蚀地块总数的96%,100%流失比例的地块面积分布在0.00004~0.6 km^(2)。(3)在面积相对误差上,软件判断法与栅格计算法相对误差为0.66%,城关镇最大,达136.50%,张君墓镇最小,为0.56%;在空间分布上,软件判断法比栅格计算法聚集度指数高、离散程度低,空间分布集中、连续性强。(4)野外验证中,34个风力侵蚀地块强度与软件判断法相符,一致率为68%。[结论]在控制耕地地块面积的前提下,软件判断法将栅格计算风力侵蚀结果落实到地块方法可行,结果基本合理。

土壤结皮特性对风力侵蚀的影响

风力侵蚀作为全球性的环境问题,是引起干旱、半干旱地区土壤退化的主要原因之一。土壤结皮是一个具有致密性结构的厚度为几毫米到几厘米的过渡土壤表层,在一定程度上能够抵抗风力侵蚀。本文在概要阐述土壤结皮类型的基础上,重点从土壤结皮盖度、厚度以及物质组成等方面评述了结皮特性对风力侵蚀的影响,展望了土壤结皮防控风蚀的两个研究方向,以期为干旱、半干旱地区防风固沙提供理论支持。

红崖山地区风力侵蚀影响因子分析

以武威市民勤县红崖山地区为研究区,根据2018—2020年红崖山水库风蚀监测站监测数据,采用Excel 2016、Origin 2019、SPSS 22.0等软件分析降尘量、风蚀深度、输沙率、风速、降水量、蒸发量、土壤含水量的变化情况,探究主要风蚀因子与各气象因子的相关关系。结果表明,红崖山地区风蚀深度与蒸发量、相对湿度具有显著相关性,与风速具有极显著相关性;降尘量与降水量之间呈极显著负相关,与蒸发量和风速之间呈极显著正相关;输沙率与降水量呈极显著负相关,与风速呈极显著正相关。因此,民勤县风蚀防治应重点考虑风速的影响,加强防风林、沙障等建设,减轻风力侵蚀强度。

中国土壤风力侵蚀空间格局及驱动因子分析

利用遥感与地理信息系统方法对全国土壤风力侵蚀状况进行了宏观调查 ,建立了全国1∶ 1 0万土壤风力侵蚀数据库。对导致土壤风力侵蚀的原因进行分析 ,指出风速、土壤干燥度、地表植被指数、土壤质地和坡度是土壤风力侵蚀的重要驱动因子。分析了这些因子与土壤侵蚀的空间关系。利用主成份分析方法 ,建立风力侵蚀动力指数模型。模型输出的风力侵蚀动力指数与全国土壤风力侵蚀遥感调查的结果有较好的一致性 ,表明土壤风力侵蚀动力指数可以较好地反映地区土壤风力侵蚀过程 ,并对沙漠化治理有指导意义。

土地利用动态与风力侵蚀动态对比研究——以内蒙古自治区为例

内蒙古是我国土壤风力侵蚀较为严重的地区之一,同时也是我国土地利用方式剧烈变化的地区之一。依据两期土地利用数据以及相应年代的土壤风力侵蚀数据,研究了20世纪90年代末期内蒙古自治区土地利用和风力侵蚀的静、动态格局。根据土地利用和风力侵蚀的空间分布及动态变化特点,设计了内蒙古土地利用—风力侵蚀动态区划,基于该区划详细讨论了内蒙古不同地区占主导地位的土地利用动态与风力侵蚀动态,由此揭示了两者之间存在的驱动——被驱动关系。研究发现,在20世纪90年代末期,内蒙古土地利用和风力侵蚀的基本格局没有太大变化,但风力侵蚀强度在总体上增强了;土地利用的变化主要反映为草地的退化和耕地的扩张。土地利用动态与风力侵蚀动态有着良好的时空对应关系:草地的退化与耕地的扩张导致了显著的风力侵蚀增强,而草地的改善以及耕地的收缩对风力侵蚀的影响不如前者明显,这表明了土地利用动态对风力侵蚀动态正、反向驱动的不平衡性。

黄河源高寒草甸高原鼠兔土丘的土壤风力侵蚀规律

为阐明高寒草甸退化区土壤风力侵蚀作用及土壤流失规律,以青海省河南县退化高寒草甸高原鼠兔土丘为研究对象,通过开展野外人工模拟风蚀试验,对不同风速下鼠丘土壤流失量及其养分流失规律进行分析和讨论。结果表明:(1)风蚀作用下土壤流失量均呈先快后慢的变化规律,风速从6.0 m/s逐步增加到12.0 m/s时,土壤流失量增长约6.3倍。(2)风蚀过程中鼠丘高度和直径随风蚀时间的变化较明显,其变化速率与土壤流失速率相对应,且风蚀促进土壤水分的蒸发速率,从而促进鼠丘的土壤可蚀量。(3)鼠丘土壤养分随风速和土壤流失量的增大而增大,即养分流失规律与土壤流失量的变化规律相同,其中土壤有机质、全钾、速效钾和碱解氮的流失量相对较大。研究结果表明风力侵蚀是加剧退化高寒草甸高原鼠兔爆发区土壤流失和养分贫瘠的重要因素之一。

土壤风力侵蚀研究现状与进展

土壤风蚀实质上是土壤颗粒在风力作用下发生位移的自然过程,它包含了土壤夹带起沙、空间输移及沉降淀积等三个阶段。风蚀研究的根本任务是对土壤风蚀的范围、强度及数量进行监测、评价以及预测预报。为此,科学家在断面尺度、地块(图斑)尺度以及区域尺度上,以年、月、日、小时等时间尺度展开了研究。当前的风蚀研究主要有以下四个方向:实验室和野外风洞实验研究、野外观测与网络监测、风蚀评价以及风蚀估算与过程模拟研究等。实验室和野外风洞实验有助于人们深入理解风蚀的基本过程;而网络监测数据对于实现风蚀研究从局部到整体的尺度转换具有重要意义;在风蚀评价方面,对风蚀发源地的风蚀评价研究卓有成效,但针对风蚀物运移过程及沉降过程的研究成果还不多见;在风蚀估算和过程模拟方面,一些模型或应用系统已经在不同的区域以不同的时空尺度取得良好的效果,但是要将这些模型和系统在不同的时空尺度上做进一步推广还有许多工作要做。遥感和GIS等现代地理信息技术在区域尺度的风蚀研究中有着显著的优势,并贯穿了风蚀研究的全过程。

我国风力侵蚀抽样调查方法

风力侵蚀普查是第一次全国水利普查水土保持情况普查的重要内容之一。抽样调查方法是风力侵蚀普查的重要方法。在介绍我国风力侵蚀野外调查单元布设、基础数据收集的基础上,详细介绍风力侵蚀模型、侵蚀因子计算方法,并结合实际调查情况,对包括资料准备、野外调查、汇总上报和成果评价等普查过程的各个阶段及其质量控制措施进行详细总结。普查技术方法的正确把握对于保证普查结果的可靠性、科学性和权威性具有重要意义,普查结果可为国家水土保持规划与生态环境建设提供基础数据。

20世纪90年代内蒙古自治区土地利用动态与风力侵蚀动态对比研究

内蒙古是我国风力侵蚀较为严重的地区之一,同时也是我国土地利用方式剧烈变化的地区之一。依据两期土地利用数据以及相应年代的土壤风力侵蚀数据,研究了20世纪90年代内蒙古自治区土地利用和风力侵蚀的静、动态格局。根据土地利用和风力侵蚀的空间分布及动态变化特点,设计了内蒙古土地利用—风力侵蚀动态区划,基于该区划详细讨论了内蒙古不同地区占主导地位的土地利用动态与风力侵蚀动态,由此揭示了两者之间存在的驱动——被驱动关系。研究发现,在过去10年里,内蒙古土地利用和风力侵蚀的基本格局没有太大变化,但风力侵蚀在总体上是增强了,而土地利用的变化主要反映为草地的退化和耕地的扩张。土地利用动态与风力侵蚀动态有着良好的时空对应关系草地的退化与耕地的扩张导致了显著的风力侵蚀增强,而草地的改善以及耕地的收缩对风力侵蚀的影响不是很大,这同时也表明了土地利用动态对风力侵蚀动态正、反向驱动力的不平衡性。

东北黑土区土壤风力侵蚀及发展趋势分析

分析东北黑土区土壤风蚀区域及风蚀主要因子,并从黑土区所处的地理位置、区域近40年气候变化规律、东北沙地沙漠化对黑土区土壤风蚀的影响方面分析了东北黑土区土壤风蚀的发展趋势,为该区土壤风力侵蚀研究及防治提供依据。

高速公路建设中不同边坡风力侵蚀特性——以银武高速公路同心至固原段为例

为研究高速公路边坡风力侵蚀的规律,选择银武高速公路同心至固原段为研究区段,通过10个小区的风蚀数据,对比分析了不同边坡的平均风蚀量,探讨了不同边坡的侵蚀规律。结果表明,土壤含水率可以不同程度地减少边坡的平均风蚀量。不同边坡土壤风蚀量有明显的差异,而且没有任何措施的松散堆积物的土壤风蚀量明显大于其它边坡。六棱砖防护措施防风效益最好,拱形框架梁防风效益次之,采用机械压实的办法防风效益最差。在降低土壤风蚀起始风速单方面,六棱砖相比拱形框架梁和机械压实更有效。

半干旱草原潜在土壤风力侵蚀空间格局研究

中国绝大多数的干旱半干旱地区遭受着严重的风力侵蚀。风蚀可导致土壤流失、肥力下降,最终导致土地荒漠化。半干旱草原区的荒漠化问题日益突出,由此带来的沙尘暴等灾害天气增多,给人们的生产生活带来诸多不便。从影响土壤风力侵蚀的风速、干燥度、植被盖度、地形起伏度、土壤可蚀性以及放牧压力6个方面出发,借助GIS技术,通过主成分分析研究半干旱草原区达茂旗土壤风力侵蚀的空间分布格局。结果表明:达茂旗潜在土壤风力侵蚀指数由南向北呈高—低—高趋势。达茂旗北部地区土壤风蚀主要受风速、干燥度和植被指数影响;中部地区风力侵蚀主要受地形起伏度的影响,地形起伏对风的消减作用增强,使得风力降低,加之该地区土壤可蚀性和干燥度相对较低,风力侵蚀指数低;南部土壤风力侵蚀主要受放牧压力影响,春季正是牧草返青季节,植被盖度低,且牲畜密度相对较大,放牧对草场的压力大,土壤风力侵蚀严重。风力侵蚀各影响因子的时空异质性是导致半干旱草原风力侵蚀空间异质性的主要原因。干旱草原风力侵蚀空间异质性的主要影响因素是风速、干燥度和植被指数,其次受地形和土壤可蚀性的影响,而放牧压力是半干旱草原区土壤风力侵蚀的主要人为因素之一。

风力侵蚀对西气东输(甘肃段)工程影响分析

西气东输工程是我国"十五"期间的四大重点建设工程之一,也是国家实施西部大开发战略的标志性工程。西气东输工程是独特的大型线状建设工程,西气东输施工条件复杂,途经甘肃省12个县、市,多种地貌类型,工程建设将大面积扰动地表和产生大量弃土弃渣,水土流失的类型、成因非常复杂。沿途包括典型的干旱气候风力侵蚀区和半干旱水—风复合侵蚀区,尤以风力侵蚀为主。管道工程对土壤的影响主要在管道地面开挖阶段,在干旱荒漠区管道开挖建设对土壤的影响主要表现为对土壤地表的扰动破坏,该区域的地表稳定层是长期自然选择的结果,一旦遭到破坏,很容易造成风蚀。从水土保持学的角度,阐述西气东输工程开发的重要性,分析了风蚀现状,提出了防治对策。

内蒙古乌兰察布荒漠草原土壤风力侵蚀机理研究

水土流失已成为我国北方荒漠草原区经济社会可持续发展的主要问题之一。近年来,生态环境恶化,沙尘暴发生频率居高不下,受到国家和业内专家的一致重视。国内外专家们已对风蚀发生机制和影响因素作了许多研究,并取得了一定的成果。在前人研究基础上,选取位于内蒙古乌兰察布荒漠草原区的水利部水土保持生态野外试验基地作为典型研究区域,开展野外观测试验和野外移动式风洞模拟试验,定量研究影响风力侵蚀的有关因子,可为水土流失防治提供理论和技术依据。

西北半干旱区不同防护条件下公路边坡风力侵蚀研究

为了深入了解西北地区公路边坡土壤侵蚀机制,为公路水土保持施工提供指导,选择银川至武汉高速公路固原段为试验地,针对公路边坡的不同防护类型布设土壤侵蚀观测小区,对西北半干旱区新建公路边坡的风力侵蚀规律进行研究。结果表明:公路边坡风蚀强度与风速成显著的对数相关关系;起动风速从大到小依次是六棱砖小区>拱形框架梁小区>机械压实小区>无措施小区;从防风蚀效果来看,六棱砖最好,拱形框架梁次之,机械压实几乎没有效果;六棱砖防护下的坡面相对土壤流失率为0.35,拱形框架梁为0.55,而机械压实达到0.91。

鄂尔多斯高原土壤风力侵蚀规律研究

应用鄂尔多斯高原2000年春季和夏季两期TM影像数据和1∶10万DEM模型以及相关气候材料,并充分利用TM影像的多时相性,根据各种地物的TM影像特征,对鄂尔多斯高原土壤风力侵蚀主要因子年内变化进行了分析研究.并将TM影像全方位观测与典型地区的实地调查相结合,初步揭示了鄂尔多斯高原环境土壤侵蚀过程的地域分布规律和季节变化规律.

张集铁路典型工程风力侵蚀试验及规律研究

随着在风力侵蚀区交通工程建设的增多,交通线路风力侵蚀问题日益受到关注。通过选取张集铁路,进行路堤、取土场和便道试验,对其输沙率和风速关系、风沙流结构和风蚀运动规律进行分析。结果表明,路堤边坡不同部位输沙率与风速存在明显的幂函数关系;设计高度为3 m路堤的风蚀现象与风速和风向无明显关系,随着风速增大趋势由迎风坡向背风坡移动,设计高度为6 m和9 m的路堤风蚀现象与坡面高度、风速和风向有较明显规律,但风蚀趋势变化不明显;大于6.7 m/s时,便道和取土场不同部位点均发生风蚀现象。以上研究规律可以为工点防护设计以及环境评价工作提供参考。

西藏自治区土壤风力侵蚀与沙地变化研究

根据遥感调查的土壤风力侵蚀数据和用主成份分析法得出的土壤风力侵蚀动力指数,对西藏自治区土壤风蚀进行宏观分析。根据中国资源环境数据库中近10年来遥感调查的土地利用时空变化数据,对西藏沙地变化进行空间分析,发现沙地总体上没有明显扩展,处于缩小的过程。沙地主要变化为人工林地,表明了人为因素对沙地的减少做出重要贡献。将地貌数据与沙地的空间分布数据进行叠加,发现西藏的沙地主要分为3种类型:湖积平原型、洪积平原型和河流谷地型。每种类型有着较为独特的沙地成因、分布格局和变化方式,成为西藏风力侵蚀的特点。70年代以来的沙漠化气候因子值偏小,表明了气候因素所导致的土地沙化趋势在减弱。

基于风蚀模型的张家口市风力侵蚀时空分布特征

为明确张家口市风蚀现状,利用遥感影像、数字高程模型(DEM)以及土地利用等数据,结合风蚀预报经验模型,计算了张家口市2005-2015年近10年风力侵蚀强度时空分布特征。结果表明:1)该市土壤风力侵蚀主要为轻度侵蚀和中度侵蚀,2005年轻度侵蚀面积11784.90 km^2,占总面积的32.41%,中度侵蚀面积2461.93 km^2,占总面积的6.77%,而2015年仅有轻度侵蚀,面积为7322.08 km^2,占总面积的20.14%,2005-2015年,该市风力侵蚀面积呈下降趋势;2)中度风力侵蚀主要集中分布在康保、张北、尚义等县;3)该市风力侵蚀主要集中在坝上地区,2005、2010、2015年风蚀面积分别为9520.47、8086.85和5674.71 km^2,而坝下地区2005、2010、2015年风蚀面积分别为4762.36、2808.34和1647.37 km^2,呈逐渐下降趋势;4)耕地和草地的风蚀面积及其占比均较高,且各种土地利用类型均以轻度侵蚀为主,不同土地利用类型风蚀面积也均呈逐渐减少趋势。研究结果可为张家口市水土流失治理以及生态环境建设提供科学依据。