柵格新安江模型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個水保試驗站的調(diào)查資料反推求得。通過兩組實測資料檢驗,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。

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的一個因子,反推求得。建立的模型通過2組實測資料的檢驗,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。

1土壤侵蝕量計算模型 關(guān)于土壤侵蝕量的計算，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)驗統(tǒng)計模型，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?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，實際坡長與標(biāo)準(zhǔn)小區(qū)坡長（2

土壤侵蝕強度分級標(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 強度5000-80003.7-5.9 極強度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)赝寥廊葜赜嬎阒?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

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,均是獨立進行的,相互之間缺乏有機的聯(lián)系,不同空間尺度模型無法進行有效的信息交換。隨著水土流失的治理已由點、小流域治理,進入了大規(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,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)域水土流失進行定量預(yù)測與評價,具有重要的理論與實踐意義。

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)。

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)用馬爾柯夫模型進行土壤侵蝕強度變化預(yù)測,結(jié)果與實際的誤差通過了檢驗,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)下的土壤侵蝕強度變化說明了社會經(jīng)濟發(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)強度的投入,同時控制不合理利用土地是治理的關(guān)鍵.

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度的變化以及工程造成的水土流失總量進行了預(yù)測,并據(jù)此分析了工程可能造成的水土流失危害。

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。參照土壤侵蝕強度分級擬定標(biāo)準(zhǔn)進行等級劃分時,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度等級更具合理性。通過實例分析,并與模糊綜合評判方法和實際調(diào)查結(jié)果進行對比,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市某土地整治項目為例,運用csle模型對項目區(qū)土壤侵蝕狀況進行定量評價.文中著重介紹了土地整治項目土壤侵蝕評價的技術(shù)思路和計算方法,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.

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)在實踐中的運用,計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);公路項目建設(shè)期重點監(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).

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遇與挑戰(zhàn)。文章以國道318線通麥段公路改建項目為例,對工程施工造成的土壤侵蝕類型和強度進行了預(yù)測分析。根據(jù)實地調(diào)查,項目區(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防治區(qū)。

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。

地理信息系統(tǒng)強大的空間數(shù)據(jù)處理能力,使其在眾多領(lǐng)域和部門中得到了廣泛應(yīng)用.本文在概述地理信息系統(tǒng)的建立與應(yīng)用的基礎(chǔ)上,對其在國內(nèi)外土壤侵蝕研究中的應(yīng)用進行了簡要的回顧.在概述137cs示蹤技術(shù)研究土壤侵蝕的同時,展望其與地理信息系統(tǒng)結(jié)合在土壤侵蝕研究中的應(yīng)用方法及前景

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的評價及分析。基于伊犁河流域的土壤侵蝕發(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)。

在水利工程建設(shè)期間,由于擾動、開挖原地貌,從而使原地表土壤、植被遭到破壞,增加了裸露面積,表土的抗蝕能力減弱,加劇了區(qū)域內(nèi)的土壤侵蝕.因此,在工程建設(shè)的同時必須采取有效的防護措施,保護生態(tài)環(huán)境,遏制水土流失.本文中并結(jié)合多年積累經(jīng)驗,以黃河下游防洪工程的水土保持工作現(xiàn)狀為例,闡述了水利工程土壤侵蝕的防治目標(biāo)和總體布局,可以供水利有關(guān)部門參考與借鑒.

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，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)果達到甲級水平；以土壤含水量為界進行的分類匯流預(yù)報結(jié)果整體達到乙級預(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。

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,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)果達到甲級水平;以土壤含水量為界進行的分類匯流預(yù)報結(jié)果整體達到乙級預(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.

開發(fā)建設(shè)項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、難點。水土保持監(jiān)測成果已成為檢查開發(fā)建設(shè)項目水土保持方案實施情況的重要依據(jù)。根據(jù)監(jiān)測規(guī)程要求,大中型開發(fā)建設(shè)項目應(yīng)布設(shè)相對固定的監(jiān)測設(shè)施。在點面工程、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。

為提高坡耕地產(chǎn)量,保護水土流失,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數(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)對模型進行檢驗。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。