黄河水土保持监测站点标准化建设研究——以黄委天水、西峰、绥德监测站点建设为例

从多年的小流域水土保持水沙监测实践出发,总结了近几年监测站点建设的经验。从监测站点总体结构、监测内容、监测手段与方法、监测数据管理以及站点运行管理等方面,探讨了水土保持监测站点标准化建设的有关问题。提出了现代化水土保持监测的手段、方法和监测数据管理系统的基本架构与功能,为进一步开展标准化监测站点建设提供参考。

黄河流域水土保持监测评价能力建设

在对黄河流域水土保持监测评价能力现状和存在问题分析的基础上,确定提高监测评价能力建设的目标和发展方向。通过建立多源数据交换与共享机制、数据获取和更新保障机制、水土保持监测评价数据标准、分析评价方法、元数据管理机制,提高系统的数据质量和利用潜力,构筑数据采集、管理和综合分析与评价平台及应用培训等工作,增强黄河流域水土保持监测和评价的综合能力。

“3S”技术在黄土高原水土保持动态监测中的研究与实践

黄土高原水土流失乃世界之最,在黄土高原严重水土流失区,利用"3S"技术进行水土保持动态监测的应用研究与实践,具有非常重要的意义。通过研究认为,对于较大区域的水土保持监测,应采用宏观、中观和微观相结合,卫星遥感、航空遥感和GPS相结合的方法。在宏观监测方面,采用中分辨率卫星遥感影像,监测水土流失的强度、面积、分布和发展趋势;在中尺度监测方面,利用航空遥感影像或高分辨率卫星影像,进行水土流失和水土保持措施的动态监测;在微观监测方面,利用GPS技术监测微地貌的变化如沟头前进、沟底下切、沟岸扩张的速度等指标来监测土壤侵蚀情况。

基于遥感监测的河龙区间水土保持效果分析

以遥感影像为主要信息源,通过大量的野外调查,建立了河龙区间土地利用、植被覆盖度影像解译标志,在地理信息系统支持下,采用计算机辅助下的人工解译,对河龙区间水土流失进行了动态监测。结果显示:河龙区间80.40%的土壤侵蚀为水蚀,19.60%为风蚀。土壤侵蚀强度以中度侵蚀、强度侵蚀为主,其次是微度侵蚀,再次是轻度和极强度侵蚀,剧烈侵蚀所占比例最小。与2000年相比,2008年土壤侵蚀强度整体下降,微度、轻度、中度侵蚀面积逐渐增大,极强度、剧烈侵蚀面积逐渐减少,说明河龙区间的生态环境逐渐变好,侵蚀正向着良性趋势发展。其原因除了梯田、林地、坝地越来越发挥较大的效益外,草地面积的增加,尤其是封禁治理、生态修复等措施的大面积实施,可能是河龙区间近期土壤侵蚀强度减弱的一个原因。

新技术在开发建设项目水土保持监测中的应用

针对开发建设项目水土流失的特点,在分析现有监测技术方法的基础上,提出了运用新技术开展项目监测的方法。通过分析和初步试验认为,利用遥感技术可以快速监测项目建设前后土地利用动态变化;GPS除能完成定位外,可以监测弃土弃渣体积和堆弃渣面积;三维激光扫描仪可以精确监测堆弃渣坡面、管线工程边坡的水土流失量;基于普通数码相机的摄影测量技术可以监测弃土弃渣、开挖量等指标。

加强水土保持监测网络建设 健全监测网络运行机制

通过全面调查和准确掌握国家水土保持监测网络的机构设置、管理机制、运行状况和存在问题,分析国际上先进国家和地区水土保持监测的机构设置及管理运行模式,研究国内生态环境监测的机构设置及运行管理机制,为《中华人民共和国水土保持法》修订提出了建立健全国家水土保持监测网络运行体制的建议。

浅谈热电厂建设项目的水土保持监测问题

结合某热电厂工程的水土保持监测经验,论述了热电厂建设项目水土保持监测内容、方法以及存在问题。

生产建设项目开展水土保持事中事后监督检查的思考

作为深化改革的重要抓手和突破口,行政审批制度的改革有利于调动各方面积极性,释放市场主体活力,解决行政体制矛盾和问题,理顺政府与市场、政府与社会的关系。生产建设项目水土保持方案审批作为改革内容之一,部分相关行业逐级下放了审批权限,得到了社会各界较高的评价。但是,行政审批制度改革并不是放任不管,国务院要求由事前审批更多地转为事中事后监督管理,实行＂宽进严管＂。因此生产建设项目要建立和完善水土保持监督机制,变单向、单环节、局部的水土保持监督为全方位、全过程、立体化的监督机制。

便携式生态水文实验与监测系统(Eco-monitors)的集成与应用

生态水文实验与监测装置的研制对生态水文过程模拟、参数获取与结果验证具有重要意义。在合理创新基础上,构建了便携式生态水文实验与监测系统(Eco-monitors)。Eco-monitors由植被覆盖度动态获取系统(VC-DAS)、便携式光合作用测量系统、便携式人工模拟降雨装置、土壤水运动监测装置及径流/土壤水采样装置等功能模块组成。Eco-monitors及其各功能模块的集成与设计重点突出便携性特点,既包括现有产品如便携式光合作用测量系统、土壤水运动监测装置及径流/土壤水采样装置;也包括自主创新部分如植被覆盖度动态获取系统(VC-DAS)采用摄像头方案代替传统的数码相机,便携式人工模拟降雨装置采用人工压力泵,克服了蓄电池或电力传动装置供电要求高且难以携带的限制。Eco-monitors在多项研究项目中得到了成功应用。

河龙区间水土保持工程与耕作措施减沙量计算

为解决区域上工程、耕作措施减沙量的计算问题,以河龙区间(河口镇—龙门)为研究区,按1%密度布设野外调查单元。以野外调查单元地块的耕作措施状况和已有研究成果为基础,计算了野外调查单元潜在土壤侵蚀量A′与土壤侵蚀量A。以A/A′作为布设野外调查单元网格的耕作措施因子值,获得区域耕作措施因子图层,进而进行土壤侵蚀量和减沙量计算。计算结果在水土流失面积、强度分布上与已有成果基本一致,全区土壤侵蚀模数为4 004t/(km2.a),产沙量为4.54×108 t/a。耕作措施总减沙量为8.00×107 t/a,主要集中在中部的佳县、临县、神木县等黄土丘陵沟壑区。

我国水土流失状况与发展趋势研究

利用第3次水土流失普查数据,分析我国目前水土流失总体状况,水蚀、风蚀和冻融侵蚀等不同类型水土流失状况以及东部、东北、中部和西部地区4大经济区域水土流失状况,并对水蚀区侵蚀危险度现状进行了评价。结合水利部开展的第1、2次全国水土流失普查数据,分析15年来水土流失的动态变化情况,以及我国主要江河流域多年来土壤流失量变化的状况。

中国水土流失现状与动态变化

利用第三次水土流失普查数据,分析了目前我国水土流失总体状况和水蚀、风蚀、冻融侵蚀状况以及东部、中部、西部和东北地区4个经济区域水土流失状况。结合水利部开展的第一、二次全国水土流失普查数据,分析了15年来我国水土流失的动态变化情况和主要河流多年来土壤流失变化状况。研究表明,不论是山区、丘陵区、风沙区还是农村、城市、沿海地区都程度不同地存在着水土流失,水蚀严重地区主要集中于黄河中游地区的山西、陕西、甘肃、内蒙古、宁夏和长江上游的四川、重庆、贵州、云南,风蚀严重地区主要集中在西部地区,我国水土流失总面积在减少,强度在下降。

黄河粗泥沙集中来源区区域地形因子比较研究

在黄河粗泥沙集中来源区的清水川流域,以1∶10 000比例尺地形图上的小流域为基本单元,在1∶250 000比例尺DEM上提取地表起伏度、高程变异系数和等高线密度等区域土壤侵蚀地形因子,以1∶10 000比例尺计算的地形因子为真值,拟合各区域土壤侵蚀地形因子的计算方法。结果表明,等高线密度是合适的区域土壤侵蚀地形因子计算指标。应用该方法在皇甫川下游进行检验,模拟结果误差小于10%,效果良好,可作为土壤侵蚀区域地形因子计算时指标选择的参考。

遥感技术在黄河流域土壤侵蚀调查中的应用实践与建议

遥感技术以其宏观、快速、客观的优势,已经成为区域土壤侵蚀调查的重要技术方法。黄河水土保持生态环境监测中心以遥感为主要技术手段开展了黄河流域不同尺度、多种信息源的土壤侵蚀遥感调查,取得了大量的数据和丰富的区域水土保持遥感调查经验,培养起了一支专业的技术队伍,并拥有了先进的设施设备和软件平台。对即将启动的全国第四次土壤侵蚀普查工作提出了建议。

黄土高原小流域坝系示范工程监测成果浅析

2007年水利部公益性行业科研专项中的"小流域坝系监测评价技术研究"项目选择黄土高原地区12条小流域坝系作为研究对象,监测坝系降雨量、淤积量、输沙量以及小流域坡面治理的动态情况。通过对小流域坝系把口站、典型淤地坝的长期及定点观测,采取典型调查、普查和抽样调查等方法,获取了小流域坝系工程建设动态和拦沙蓄水、坝地利用及增产效益等信息。对上述监测成果进行初步分析,并针对监测项目中存在的技术力量薄弱、数据归纳分析不够等问题提出了建议。

基于野外调查、遥感信息和CSLE模型的土壤侵蚀强度分级

基于野外调查、遥感信息和土壤侵蚀模型等方法的土壤侵蚀强度分级计算,是开展区域土壤侵蚀长期变化监测的重要途径。选取位于西北黄土高原丘陵沟壑区的陕西省靖边县和位于西南土石山区的广西省横县为研究区,基于野外调查数据和遥感信息,应用CSLE土壤侵蚀模型、水利部土壤侵蚀强度面蚀分级指标(三因子法),计算得到30m像元尺度土壤侵蚀模数,据此划分土壤侵蚀强度等级。对比研究结果表明:CSLE土壤侵蚀模型计算结果总体优于三因子法;与三因子法和第二次全国土壤侵蚀遥感调查结果相比,CSLE土壤侵蚀模型计算结果中极强烈侵蚀和剧烈侵蚀所占比例较大;应用土壤侵蚀模型对各因子进行监测和变化分析,有利于对区域土壤侵蚀变化开展长期监测并做出合理解释,但因子赋值对模型模拟结果影响较大。

河龙区间植物措施因子定量计算

为解决区域植物措施(B)因子的计算问题,以河龙区间为研究区,通过计算半月降雨侵蚀力确定了主要侵蚀性降雨季,应用MODIS NDVI产品提取了半月植被覆盖度,得到侵蚀性降雨季植被覆盖度。根据已有研究成果,结合土地利用,计算了区域B因子,应用小区观测数据对植被覆盖度反演结果进行了检验。结果表明:反演与实测的植被覆盖度季节变化曲线变化趋势、值域范围基本一致。7—8月为主要侵蚀性降雨季,平均植被覆盖度达到57.23%,B因子平均值为0.345。年均降雨量与植被覆盖度成正比关系,与B因子成反比。该文采用的植物措施因子计算方法为区域土壤侵蚀监测提供参考。

黄土丘陵区土壤养分对不同植被恢复方式的响应

土壤是生态系统中的重要组成部分,是植物群落发育演化的重要物质基础。研究土壤养分对不同植被恢复方式的响应规律,对于采取合理的不同植被恢复方式以加快植被恢复重建具有重要意义。本文对黄土丘陵区自然恢复与人工恢复两种不同方式下的土壤养分变化规律进行,结果表明,在退耕6 a左右,在0-60 cm土壤垂直剖面中,人工植被的土壤有机质、全N、有效N和速效K等含量均大于自然恢复植被的土壤养分含量;但全P含量和速效P含量则较自然植被低;退耕20 a左右,当植被恢复到20 a左右,人工植被群落的土壤养分含量则逐渐降低,两者差距逐渐缩小,人工植被的土壤有机质含量甚至低于自然植被。土壤养分的这种变化规律,对采取合理的调控措施可提供重要依据,如在植被初期,可利用人工植被较高的生物产量,快速积累土壤养分,在人工植被恢复后期,则可通过林分的近自然林改造,将其逐渐改变为近自然林或自然植被,从而加快植被恢复进程。

PAM和保水剂对苹果园土壤水分含量及苹果生长的影响

在陕北黄土丘陵沟壑区以不施PAM、保水剂为对照,分期监测了施用PAM和BJ2101-L、沃特保水剂对坡地苹果园0~300 cm土层土壤水分及苹果树体生长的影响。结果表明,在干旱期PAM和BJ2101-L、沃特保水剂对土壤水分无显著影响;在雨季0~50 cm土层土壤水分则分别提高了10.11%、6.38%和5.24%;雨季末期提高了9.69%、16.70%和5.91%;翌年春季提高了11.97%、13.96%和7.62%。PAM和保水剂主要影响坡地果园0~50 cm土层土壤水分,对50 cm以下土层土壤水分基本无影响。施用PAM和BJ2101-L、沃特保水剂苹果产量分别提高了14.47%、16.61%和12.99%。黄土丘陵沟壑区坡地果园应在雨季前或土壤水分含量较高时施用PAM和保水剂。

基于DEM及高分辨率遥感影像的西北黄土高原区侵蚀沟道普查

侵蚀沟道是黄土高原水土流失的重要来源地,全面掌握侵蚀沟道现状,可以为黄土高原水土保持研究、水土流失治理提供重要的基础资料。依托第一次全国水利普查水土保持情况普查项目,对西北黄土高原区侵蚀沟道的数量、特征及分布情况展开了全面的调查。以2.5 m分辨率遥感影像、1∶5万DEM图为主要信息源,利用GIS软件,采用人机交互方式提取了侵蚀沟道的长度、面积、类型和纵比及其地理空间位置等特征信息,为沟道侵蚀机理及治理技术研究提供了数据支持。