柵格新安江模型的淮河上游土壤侵蝕預(yù)測

根據(jù)深圳市水土流失調(diào)查資料和產(chǎn)沙觀測數(shù)據(jù),通過選取影響水土流失的主要因子:地形、植被、降雨、土壤、城市化人為影響因子等,建立了符合深圳地區(qū)的多元回歸方程,其中城市化人為影響因子是根據(jù)城市水土流失現(xiàn)狀提出的,并通過深圳3個水保試驗(yàn)站的調(diào)查資料反推求得。通過兩組實(shí)測資料檢驗(yàn),表明建立的模型具有較高的精度,能夠較好的反映深圳地區(qū)的水土流失特點(diǎn)。

為提高坡耕地產(chǎn)量,保護(hù)水土流失,分析不同下墊面土壤侵蝕量的預(yù)測方法,以2000~2001遼寧北部典型坡耕地?cái)?shù)據(jù)為樣本,建立bp神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)土壤侵蝕量預(yù)測模型,應(yīng)用2002年土壤侵蝕量數(shù)據(jù)對模型進(jìn)行檢驗(yàn)。結(jié)果表明:采用三層bp網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu),輸入層為4個神經(jīng)元,分別為徑流量、降雨量、有機(jī)質(zhì)、覆蓋度,輸出層為土壤侵蝕量。預(yù)測值的合格率為80%,精度較高,具有很好的預(yù)測性能。

根據(jù)深圳市全市水土流失斑塊的調(diào)查資料和產(chǎn)沙觀測結(jié)論,通過選取水土流失主要影響因子:地形、植被、降雨、土壤、城市化人為影響因子,建立侵蝕量與這些影響因子之間的多元回歸關(guān)系方程,屬深圳市首例。其中城市化人為影響因子是反映城市水土流失特點(diǎn)的一個因子,反推求得。建立的模型通過2組實(shí)測資料的檢驗(yàn),具有較高的精度,能夠較科學(xué)地反映深圳地區(qū)城市水土流失特點(diǎn)。

通過對土壤侵蝕預(yù)測及其模型的評述,提出了土壤侵蝕預(yù)測建模中存在的問題及對策。從目前已經(jīng)建立的坡面、小流域和區(qū)域不同空間尺度上的土壤侵蝕預(yù)測模型可知,各空間尺度上指標(biāo)的選擇和模型的建立,均是獨(dú)立進(jìn)行的,相互之間缺乏有機(jī)的聯(lián)系,不同空間尺度模型無法進(jìn)行有效的信息交換。隨著水土流失的治理已由點(diǎn)、小流域治理,進(jìn)入了大規(guī)模連片集中治理的階段,土壤侵蝕預(yù)測建模研究的重點(diǎn),應(yīng)轉(zhuǎn)向不同空間尺度土壤侵蝕預(yù)測模型之間的關(guān)系與轉(zhuǎn)換上來。通過建立不同空間尺度間土壤侵蝕預(yù)測轉(zhuǎn)換模型,利用小尺度上實(shí)用的土壤侵蝕預(yù)測模型和數(shù)據(jù),對區(qū)域水土流失進(jìn)行定量預(yù)測與評價,具有重要的理論與實(shí)踐意義。

1土壤侵蝕量計(jì)算模型 關(guān)于土壤侵蝕量的計(jì)算，目前國內(nèi)外主要采用的是美國的通用土壤流失方程 usle(universalsoil-lossequation)，作為一個經(jīng)驗(yàn)統(tǒng)計(jì)模型，它是土壤侵蝕研究過程中的 一個偉大的里程碑，在土壤侵蝕研究領(lǐng)域一度占據(jù)主導(dǎo)地位，并深刻地影響了世界各地土壤 侵蝕模型研究的方向和思路。由于usle模型形式簡單、所用資料廣泛、考慮因素全面、因 子具有物理意義，因此不僅在美國而且在全世界得到了廣泛應(yīng)用?！巴ㄓ猛寥懒魇Х匠淌健盶n的形式如下： pcslkra1-1 式中：a——土壤流失量（噸∕公頃·年） r——降雨侵蝕力指標(biāo)； k——土壤可蝕性因子。它是反映土壤吝易遭受侵蝕程度的一個數(shù)字。其單位是， 在標(biāo)準(zhǔn)條件下，單位侵蝕力所產(chǎn)生的土壤流失量； l——坡長因子。當(dāng)其它條件相同時，實(shí)際坡長與標(biāo)準(zhǔn)小區(qū)坡長（2

采用數(shù)據(jù)包絡(luò)分析(dea)建立了邊坡土壤侵蝕效果的評價模型,并對云南、寧夏、湖北等地的高速公路邊坡的土壤侵蝕進(jìn)行了案例分析,結(jié)果表明,所建立模型的評價結(jié)果與試驗(yàn)分析結(jié)果基本吻合,為西部公路邊坡土壤侵蝕的效果評價提供了依據(jù)。

土壤侵蝕強(qiáng)度分級標(biāo)準(zhǔn)表（sl190-96） 級別平均侵蝕模數(shù)[t/(km2·a)]平均流失厚度（mm/a） 西北黃土 高原區(qū) 東北黑土區(qū)/ 北方土石山區(qū) 南方紅壤丘 陵區(qū)/西南 土石山區(qū) 西北黃土 高原區(qū) 東北黑土區(qū)/ 北方土石山區(qū) 南方紅壤丘 陵區(qū)/西南土 石山區(qū) 微度＜1000＜200＜500＜0.74＜0.15＜0.37 輕度1000-2500200-2500500-25000.74-1.90.15-1.90.37-1.9 中度2500-50001.9-3.7 強(qiáng)度5000-80003.7-5.9 極強(qiáng)度8000-150005.9-11.1 劇烈＞15000＞11.1 注：本表流失厚度系按土壤容重1.35g/cm3折算，各地可按當(dāng)?shù)赝寥廊葜赜?jì)算之。 土壤侵蝕程度分級指標(biāo)* 程度 劣地或石 質(zhì)坡地占 該地面積

根據(jù)南方紅壤侵蝕典型區(qū)域——福建省長汀縣1988、2000、2007年3個年份的遙感影像解譯的土壤侵蝕數(shù)據(jù),確定土壤侵蝕的初始狀態(tài)矩陣和轉(zhuǎn)移概率,應(yīng)用馬爾柯夫模型進(jìn)行土壤侵蝕強(qiáng)度變化預(yù)測,結(jié)果與實(shí)際的誤差通過了檢驗(yàn),模型在研究區(qū)的土壤侵蝕預(yù)測可靠.預(yù)測結(jié)果表明:研究區(qū)土壤侵蝕總面積2010年為40031.76hm2,2050年仍有30693.56hm2,說明現(xiàn)有土壤侵蝕的治理水平有待提高.預(yù)測1988～2000年和2000～2007年2個初始狀態(tài)下的土壤侵蝕強(qiáng)度變化說明了社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展及人為調(diào)控對土壤侵蝕有很大的影響,研究區(qū)土壤侵蝕治理需要技術(shù)、物力持續(xù)強(qiáng)度的投入,同時控制不合理利用土地是治理的關(guān)鍵.

植被蓋度與土壤侵蝕量之間的關(guān)系在水土流失治理工程中往往被忽視。植被蓋度對減小擊濺侵蝕的效果是非常明顯的。本文以北鎮(zhèn)市華豐水土保持試驗(yàn)站2005年數(shù)據(jù)為例,建立植被蓋度與作物生長期數(shù)據(jù)模型,并以實(shí)例對數(shù)據(jù)進(jìn)行分析,得出了作為影響水土流失的重要因子——植被蓋度直接決定著土壤侵蝕量大小的結(jié)論。

廢黃河沙土區(qū)是水土流失比較嚴(yán)重地區(qū),通過對廢黃河上、中、下游3個典型地帶徑流小區(qū)2006年觀測資料的統(tǒng)計(jì)分析,獲得廢黃河沙土區(qū)不同下墊面坡面條件下的土壤侵蝕狀況。結(jié)果分析表明,一般農(nóng)地土壤年侵蝕量在1191～2714t/km2之間;林地在550～1157t/km2;溝坡在7779～8658t/km2(坡度17°～22°)。其中,農(nóng)地受人工擾動后的土壤年侵蝕量約為未擾動農(nóng)地侵蝕量的2～4倍。

高寒、干旱、少氧的嚴(yán)酷自然條件,導(dǎo)致了青藏高原高寒植被十分獨(dú)特、脆弱、對人類擾動極其敏感的自然屬性。青藏鐵路的建設(shè)必將在一定程度上加劇沿線地區(qū)的水土流失。利用遙感與地理信息系統(tǒng)技術(shù),結(jié)合野外調(diào)查分析結(jié)果,編制了唐古拉山口至拉薩段鐵路兩側(cè)50km范圍土壤侵蝕現(xiàn)狀圖。根據(jù)鐵路沿線水土流失現(xiàn)狀和工程建設(shè)活動對水土流失的影響分析,對施工期土壤侵蝕類型與強(qiáng)度的變化以及工程造成的水土流失總量進(jìn)行了預(yù)測,并據(jù)此分析了工程可能造成的水土流失危害。

結(jié)合江西省水土保持科學(xué)研究所已完成的公路水土保持監(jiān)測工作,總結(jié)了體積法和樁釘法等土壤侵蝕常規(guī)監(jiān)測方法和技術(shù)在實(shí)踐中的運(yùn)用,計(jì)算了贛定高速公路建設(shè)期土壤侵蝕模數(shù)和平均每千米土壤侵蝕模數(shù)分別為14524t/(km2.a)和114t/(km2.a);公路項(xiàng)目建設(shè)期重點(diǎn)監(jiān)測區(qū)域土壤侵蝕模數(shù)技術(shù)指標(biāo)分別為取土場邊坡22540t/km2.a,臺面10500t/(km2.a);棄土場邊坡25990t/(km2.a),臺面14010t/(km2.a);路堤、路塹和施工場地邊坡分別為16270t/(km2.a)1、4450t/(km2.a)6、590t/(km2.a).

為探索廢黃河沙土區(qū)水土流失和水土保持措施對流域工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的影響,了解和掌握沙土區(qū)水土流失現(xiàn)狀,分析水土流失原因,2006年我們在廢黃河流域鹽城市境內(nèi)布設(shè)了多個水土流失觀測試驗(yàn)站,開展水土流失觀測研究工作。通過對廢黃河沙土地區(qū)水土流失現(xiàn)狀及降雨情況現(xiàn)

土壤侵蝕等級的確定是水土保持工作中的重要問題。參照土壤侵蝕強(qiáng)度分級擬定標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行等級劃分時,由于其標(biāo)準(zhǔn)是界限明顯的量化標(biāo)準(zhǔn),指標(biāo)的選擇,權(quán)重及侵蝕程度、范圍等都具有模糊性。在物元分析方法中引入模糊數(shù)學(xué)中的隸屬度概念,建立模糊物元模型來確定土壤侵蝕強(qiáng)度等級更具合理性。通過實(shí)例分析,并與模糊綜合評判方法和實(shí)際調(diào)查結(jié)果進(jìn)行對比,表明此模型是合理、可行的。

土壤侵蝕是當(dāng)今人類面臨的一種最普遍、持續(xù)性最強(qiáng)的地質(zhì)災(zāi)害,是我國乃至全球的最重大環(huán)境問題之一.不當(dāng)?shù)耐恋卣涡袨?容易誘發(fā)水力侵蝕或重力侵蝕等各種土地侵蝕,值得我們高度重視.本文試以m市某土地整治項(xiàng)目為例,運(yùn)用csle模型對項(xiàng)目區(qū)土壤侵蝕狀況進(jìn)行定量評價.文中著重介紹了土地整治項(xiàng)目土壤侵蝕評價的技術(shù)思路和計(jì)算方法,分析了評價模型,并指出了評價應(yīng)該思考的問題,以冀拋磚引玉.

西藏地區(qū)公路建設(shè)過程中的水土保持一直以來是必須面對的機(jī)遇與挑戰(zhàn)。文章以國道318線通麥段公路改建項(xiàng)目為例,對工程施工造成的土壤侵蝕類型和強(qiáng)度進(jìn)行了預(yù)測分析。根據(jù)實(shí)地調(diào)查,項(xiàng)目區(qū)可劃分為主線防治區(qū)、病害整治防治區(qū)、施工場地、取料場、棄渣場5個區(qū)域,文章分別對其擾動地表而可能產(chǎn)生的水土流失量進(jìn)行了預(yù)測。結(jié)果顯示預(yù)測期內(nèi)工程水土流失總量約10990t,其中棄渣場、路基邊坡流失量較大,應(yīng)屬于水土流失的重點(diǎn)防治區(qū)。

英那河水庫承擔(dān)著重要的供水與防洪任務(wù)，目前缺乏可以利用的洪水預(yù)報方案。本文結(jié)合流域氣候及下墊面特點(diǎn)，利用新安江三水源模型研究該區(qū)域的洪水預(yù)報方案，利用遺傳算法率定模型參數(shù)。結(jié)果表明：新安江模型整體預(yù)報結(jié)果較理想，尤其對于前期土壤濕潤的場次。不分類預(yù)報的產(chǎn)流預(yù)報結(jié)果達(dá)到甲級水平；以土壤含水量為界進(jìn)行的分類匯流預(yù)報結(jié)果整體達(dá)到乙級預(yù)報水平，精度與確定性系數(shù)均有顯著的提高，對該水庫的防洪調(diào)度具有重要意義。

根據(jù)已有研究成果和相關(guān)資料,采用情景分析(scenarioanalysis)法,評價黃河中游砒砂巖地區(qū)長川流域?qū)嵤┎煌帘３趾屯烁€林(草)措施對土壤侵蝕的影響。結(jié)果表明:水土保持生物措施和工程措施減少土壤侵蝕的效益顯著,相對而言,退耕還林(草)對流域總體土壤侵蝕影響不大。水土保持和退耕還林(草)的組合情景方案對土壤侵蝕影響較大,部分組合情景的土壤侵蝕甚至可低于土壤侵蝕背景值?？梢?水土保持措施結(jié)合退耕還林(草)可以控制和減少研究區(qū)土壤侵蝕。在今后水土流失綜合治理過程中,應(yīng)首推生物和工程措施輔以退耕還林(草)措施。

英那河水庫承擔(dān)著重要的供水與防洪任務(wù),目前缺乏可以利用的洪水預(yù)報方案.本文結(jié)合流域氣候及下墊面特點(diǎn),利用新安江三水源模型研究該區(qū)域的洪水預(yù)報方案,利用遺傳算法率定模型參數(shù).結(jié)果表明:新安江模型整體預(yù)報結(jié)果較理想,尤其對于前期土壤濕潤的場次.不分類預(yù)報的產(chǎn)流預(yù)報結(jié)果達(dá)到甲級水平;以土壤含水量為界進(jìn)行的分類匯流預(yù)報結(jié)果整體達(dá)到乙級預(yù)報水平,精度與確定性系數(shù)均有顯著的提高,對該水庫的防洪調(diào)度具有重要意義.

伊犁河流域土地資源開發(fā)對新疆農(nóng)業(yè)發(fā)展,農(nóng)業(yè)結(jié)構(gòu)戰(zhàn)略調(diào)整和布局,以及國家的糧食安全、邊疆繁榮穩(wěn)定等具有重大的戰(zhàn)略意義。隨著新疆伊犁河流域水土資源可持續(xù)開發(fā)利用關(guān)鍵技術(shù)與示范研究工作的開展,需要對該流域土壤侵蝕現(xiàn)狀、變化及其趨勢作出詳細(xì)的評價及分析?；谝晾绾恿饔虻耐寥狼治g發(fā)生特征,綜合應(yīng)用了廣義歸納法、德爾菲法等系統(tǒng)工程方法及統(tǒng)計(jì)學(xué)的相關(guān)方法,建立了一套適用于該流域土壤侵蝕退化的評價指標(biāo)體系,為確保伊犁河流域生態(tài)安全提供評價依據(jù)。

土地利用變化對流域產(chǎn)水能力的影響是變化環(huán)境下水循環(huán)演變研究的重要內(nèi)容。文章選取淮河上游息縣流域?yàn)檠芯繉ο?采用改進(jìn)的分布式新安江模型從徑流模數(shù)角度分析土地利用變化對不同典型年不同時間尺度的產(chǎn)水能力空間分布的影響。結(jié)果表明：在相同降雨條件下,主要土地利用類型的徑流模數(shù)大小為旱地〉水田〉林地;土地利用變化使得流域絕大部分發(fā)生徑流模數(shù)變化的區(qū)域均呈現(xiàn)產(chǎn)水能力增大的趨勢,且流域產(chǎn)水能力年內(nèi)變幅增大。論文研究成果對水土地資源的可持續(xù)利用具有一定的參考價值。

開發(fā)建設(shè)項(xiàng)目對地貌的破壞最嚴(yán)重,水土流失動態(tài)變化最大,是水土保持監(jiān)測的重點(diǎn)、難點(diǎn)。水土保持監(jiān)測成果已成為檢查開發(fā)建設(shè)項(xiàng)目水土保持方案實(shí)施情況的重要依據(jù)。根據(jù)監(jiān)測規(guī)程要求,大中型開發(fā)建設(shè)項(xiàng)目應(yīng)布設(shè)相對固定的監(jiān)測設(shè)施。在點(diǎn)面工程、線狀工程建設(shè)中都有涉及施工平臺區(qū),其土壤侵蝕是一個相對不穩(wěn)定的連續(xù)建設(shè)過程,土壤侵蝕形態(tài)復(fù)雜,常規(guī)方法很難監(jiān)測,為此提出了施工平臺區(qū)土壤侵蝕模數(shù)監(jiān)測方法。