三江平原水土流失变化趋势浅析

影响水土流失的因素不外乎自然和人为两个方面：自然因素有气候、土壤、植被、地形4个因子;人为影响则主要指土地利用方式、水土保持措施等。本文利用美国USLE模型,该方程全面考虑了影响水土流失的自然因素,使用降雨侵蚀力、土壤可蚀性、坡度坡长、作物覆盖和水土保持措施五大因子进行定量计算,分析三江平原近五十年来水土流失现状及水土流失变化趋势,并提出措施建议。     

中国土地沙漠化、水土流失和盐渍化的原因和驱动力:总体分析

论文收集了102篇沙漠化、79篇水土流失和64篇盐渍化的案例研究(共245篇),运用总体分析方法,把造成3种生态环境问题的因素归结为四类原因(农业扩张、资源利用、基础设施建设和自然因素)和五类驱动因子(经济、制度、技术、文化和人口)。分析结果表明,生态环境问题绝大多数由多因子所引起;在原因层面上,对沙漠化、水土流失和盐渍化案例影响最频繁的因子分别是农业扩张因子(92%)、资源利用因子(90%)和自然因素(86%);从驱动因子的层面上看,对沙漠化、水土流失和盐渍化案例影响最频繁的都是经济因素,影响频率分别为86%、81%和89%;总体来看,在发生生态环境问题的区域中,往往以经济因素的影响最为常见(85%),其次为技术(69%)和人口因素(62%)。因此,不适当地发展经济是造成我国沙漠化、水土流失和盐渍化日益严重的重要原因。     

煤炭开采中几个主要生态环境问题的研究方法

本文对煤炭开采过程中引起土壤侵蚀、水土流失和浅层地下水破坏等几个主要生态环境问题的研究方法进行了初步的讨论,提出了侵蚀量、水土流失量等主要生态因子的数学模式,并以山西左云县鹊儿山煤矿和孟县石店煤矿改扩建工程为例,对区域水土流失状况,侵蚀总量和浅层地下水破坏现象进行了分析研究。     

西吉县黄土丘陵沟壑区小流域土壤流失量预报方程

木文在实地测量水库、塘坝淤积量和全面调查影响因子的基础上,利用计算机对获得的大量资料进行了统计分析,建立了黄土丘陵沟壑区小流域土壤侵蚀数学模型。研究结果表明:根据影响土壤侵蚀的主导因子建立的小流域年土壤流失量预报方程,具有较高的精度。预报方程比较客观地反映了各个影响因子对小流域土壤侵蚀的综合作用,它不仅能够根据给定的条件,估算流域内过去和现在的年土壤流失量,而且能够预报未来某一降雨水平的年土壤流失量,同时利用本方程对流域土壤流失量及其影响因子进行定量分析,这对于判定小流域治理总体规划、布设各项治理措施、进行流域管理以及有效地控制土壤侵蚀等提供了可靠依据。 本文研究的结果,已在西吉县防护林工程建设和全县水土流失综合治理中广泛应用,并被 WFP/FAO 中期评价组有关国外专家所采用。     

哀牢山山区降水时空分布的影响因素及插值方法比较

为了研究哀牢山山区降水的影响主要因素并探索适于山区降水的空间插值方法,本文利用研究区内30个地面测站10年(2005~2014)的降雨实测数据,根据降雨的时间分布特征,将研究时段划分为年季、干季和湿季,并对影响降水的因素进行空间自相关分析,确定并组合得到影响降水的主要因子,使用留一法交叉检验插值精度,通过分析验证,寻求最优的降雨插值方法。研究结果表明,1)影响降水的主要因子为高程、纬度、坡度、坡向和主风向效应指数(PWEI);2)影响年季降水变化的主要因子为高程、纬度、坡度和坡向;影响湿季降水的主要因子为高程、纬度、坡度和PWEI;影响干季降水的主要因子为高程、坡度、纬度和坡向;3)插值过程中结合环境特征引入影响降水的因子,很大程度上提高了插值结果的精确性。由此可见,降雨插值精度不仅和插值方法本身的结构有关,更重要的是在降水特征的基础上合理筛选及引入主要环境影响因子。     

输油输气工程的生态环境影响评价

生态环境影响评价是输油输气工程建设环境影响评价中的一个重要内容，在给出定量分析生态环境质量现状及对生态环境质量的影响、水土流失面积的估算方法时，预测生态环境影响，提出减轻生态环境影响的措施。     

平顶山某煤矿生态环境影响评价

生态环境影响评价是煤炭矿山项目环境影响评价中的一个重要内容,本文在对平顶山某煤矿生态现状进行调查的基础上,以首采区为评价重点,着重分析研究了采矿引起的地表沉陷、水土流失对区域生态环境的影响,并给出了减少生态环境负面影响的建议。     

大连市水土流失控制模拟研究

从控制大连市水土流失出发,结合大连市地表总体状况,根据水土流失通用方程,利用拉格朗日中值定理分析原理,模拟计算了土壤有机质含量、地面覆盖类型、地面覆盖率和水土流失控制距离等方面对水土流失造成的影响;分别计算了不同地表条件下控制水土流失的理论经济点和理论敏感点;定量分析了不同地表作用因子对控制水土流失的影响程度.模拟结果表明:对水土流失影响最大的地表作用因子是土壤有机质含量,其次依次为地面覆盖率、地面覆盖类型和水土流失控制距离;控制水土流失最基本的地表条件是,土壤有机质含量不得低于1.78%,地面覆盖率不得低于41%,地面不得裸露,最基本的植被覆盖类型是草地,水土流失控制距离不得低于3　603 m.依据模拟结果,提出了控制大连市水土流失的措施.      

平顶山某煤矿生态环境影响评价

生态环境影响评价是煤炭矿山项目环境影响评价中的一个重要内容,本文在对平顶山某煤矿生态现状进行调查的基础上,以首采区为评价重点,着重分析研究了采矿引起的地表沉陷、水土流失对区域生态环境的影响,并给出了减少生态环境负面影响的建议.     

公路建设的生态环境影响评价

生态环境影响评价是公路建设环评中的一个重要内容，在给出定量分析生态环境质量现状及对生态环境质量的影响、水土流失面积的估算方法时，预测生态环境影响，提出减轻生态环境影响的措施。     

不同雨强条件下太湖流域典型蔬菜地土壤磷素的径流特征

以太湖流域典型区域无锡市近郊区鸿声镇的蔬菜地为研究对象,采用人工模拟降雨的方法,通过野外径流小区试验,研究了不同雨强对菜地土壤磷素径流流失的影响.结果表明,初始产流时间随雨强的增大呈幂函数减小(R²=0.99),径流量在雨强较小时,缓慢上升,但随着雨强的增大急剧上升,在雨强0.83、1.17和1.67 mm·min^-1时,总磷(TP)和颗粒态磷(PP)都表现为初始流失浓度较高,随降雨历时延长略有下降,最终趋于稳定,而在大雨强2.50 mm·min^-1时,TP和PP呈现波浪式起伏,没有明显的变化趋势;在整个降雨-径流过程中,溶解态磷(DP)变化比较平缓,占TP的比例为20%～32%,而PP占TP的比例为68%～80%,其变化规律与TP相一致,由此可见,PP是土壤磷素流失的主要形态;通过对比不同雨强下不同形态磷素的流失率,发现TP的流失率,大雨强2.50 mm·min^-1是小雨强0.83 mm·min^-1的20倍,而DP的流失率,却是33倍,这表明随着雨强的增加,加速土壤PP流失的同时,也大大促进了DP的流失,主要原因是降雨前表施磷肥,使得磷肥中大量的无机态磷溶解释放到水环境中,增加了DP的流失,从而会加重受纳水体富营养化的程度.     

人工模拟降雨条件下黄土坡面水-沙-氮磷流失特征

黄土坡沟水沙及养分流失严重,不仅造成土地生产力下降,对水环境也存在潜在威胁.为探索黄绵土坡面水沙氮磷流失相关关系,采用人工模拟降雨试验,研究不同雨强（45、60、75、90、105、120 mm/h）、不同坡度（5°、10°、15°、20°、25°）下黄土裸地水沙氮磷的流失规律.结果表明:①产流量可用坡度的二次多项式表达,确定系数（R2）达0.83以上,产沙量随雨强变化规律不明显,但随坡度增加呈显著增加趋势.②各雨强下,25°与5°坡面的ρ（TN）比值范围为1.63~5.42,波动较大,而ρ（TP）随坡度的增加基本呈增加趋势,但整体数值低于ρ（TN）.③各雨强下ρ（吸附态氮）随降雨历时的延长呈剧烈起伏变化;大雨强（105和120 mm/h）下ρ（吸附态磷）随降雨历时的延长逐渐减少至稳定值,其他雨强下ρ（吸附态磷）随降雨历时的延长呈现波动增加.各雨强与坡度下,ρ（吸附态氮）与ρ（吸附态磷）分别占ρ（TN）、ρ（TP）的60.66%、96.62%,是黄土裸坡氮磷的主要流失形式.④随水沙流失的氮磷中,TN占主要部分,其流失量是TP流失量的1.43~22.46倍,径流量增加时TN流失量显著增加,而产沙量增加时TP流失量显著增加.研究显示,雨强和坡度变化对水沙氮磷流失影响各异,吸附态氮磷是黄土养分流失的主要途径,可为黄土坡耕地水土流失治理提供科学依据.      

喀斯特地区城市绿地土壤呼吸对降水变化的响应研究

降水是影响土壤呼吸一个重要的影响因子,研究降水对土壤呼吸的影响,对估计和预测陆地生态系统土壤呼吸变化有着重要的意义,但目前自然降水对喀斯特地区城市绿地土壤呼吸影响的研究目前还鲜有报道.本研究利用静态暗箱法,对降水后贵阳城市绿地土壤呼吸速率变化进行了24 h定位监测,对比研究了不同强度降水后土壤呼吸速率变化,并分析了水热...     

Response of runoff and soil loss to reforestation and rainfall type in red soil region of southern China

To evaluate the long-term effects of reforestation types on soil erosion on degraded land, vegetation and soil properties under conventional sloping farmland (CSF) and three different reforestation types including a Pinus massoniana secondary forest (PSF), an Eucommia ulmoides artificial economic forest (EEF) and a natural succession type forest (NST), were investigated at runoff plot scale over a six-year period in a red soil region of southern China. One hundred and thirty erosive rainfall events generating runoff in plots were grouped into four rainfall types by means of K-mean clustering method. Erosive rainfall type I is the dominant rainfall type. The amount of runoff and the soil loss under erosive rainfall type III were the most, followed by rain-fall type II, IV and I. Compared with CSF treatment, reforestation treatments decreased the average annual runoff depth and the soil loss by 25.5%–61.8% and 93.9%– 96.2% during the study period respectively. Meanwhile, runoff depth at PSF and EEF treatments was significantly lower than that in NST treatment, but no significant difference existed in soil erosion modulus among the three reforestation treatments. This is mainly due to the improved vegetation properties (i.e., vegetation coverage, biomass of above- and below-ground and litter-fall mass) and soil properties (i.e., bulk density, total porosity, infiltration rate and organic carbon content) in the three reforestation treatments compared to CSF treatment. The PSF and EEF are recommended as the preferred reforestation types to control runoff and soil erosion in the red soil region of southern China, with the NST potentially being used as an important supplement.     

雨强和坡度对裸地径流颗粒物及磷素流失的影响

采用人工模拟降雨的方法,研究了不同雨强（0~100mm/h）和坡度（0°~10°）条件下,北方砂壤土裸地降雨径流中颗粒物（SS）、总磷（TP）、颗粒态磷（PP）的流失量及径流污染物之间的相关关系,并分析了雨强和坡度对污染物流失量的影响.研究结果表明,雨强和坡度越大,SS和TP流失量越大;径流中SS与TP、TP与PP的单位面积流失量呈显著线性相关关系（R²>0.946）;在实验条件范围内,雨强对颗粒物及磷素流失量的影响比坡度更显著;径流中颗粒物及磷素单位面积流失量与雨强、坡度及场降雨径流总量之间均有明显的线性关系,相关系数大于0.911,由于0°裸地和有坡度裸地的下渗及产流情况差异较大,在模拟雨强和坡度对颗粒物及磷素流失量影响时需分别考虑.结果可为我国北方砂壤土裸地径流中颗粒物及磷素单位面积流失量的估算提供计算方法和科学依据.     

近地表土壤水分条件对坡面农业非点源污染物运移的影响

采用人工模拟降雨实验,研究了近地表土壤水分条件,尤其是土壤水分饱和条件对土壤侵蚀过程中农业非点源污染物运移的影响.结果表明,前期近地表土壤水分条件对土壤侵蚀过程中农业非点源污染物的迁移有着很大影响.饱和含水量时径流及泥沙中非点源污染物的流失浓度和流失量大于非饱和含水量,且前期近地表土壤含水量越大,径流及泥沙中农业非点源污染物的流失浓度和流失量越大.土壤氮素的主要流失途径是降雨所产生的径流,约占总流失量的90.4%～99.8%;土壤磷素的流失途径是降雨径流和侵蚀产沙,分别占总流失量的2.67%～23.5%和76.5%～97.3%.同时,土壤质地对磷素养分的流失有很大影响,杨凌土随泥沙流失的DP浓度和流失量均大于安塞黄绵土.最后,提出了采取最佳管理措施等控制农业非点源污染的针对性建议.     

东部湿润区典型小流域土地利用的土壤水效应

不同土地利用类型下土壤水变化机制对流域水文过程与生态环境有较大影响。基于我国东部湿润区野外综合观测土壤墒情数据,探讨了不同土地利用类型下土壤水的动态变化特征。结果表明：（1）总体上,杨梅林土壤含水量在32%~37%之间波动;农田土壤含水量在20%~30%波动。坡耕地土壤含水量稳定在27%~35%之间;竹林土层土壤含水量大致稳定在25%~32%之间。垂直剖面上,表层（10 cm、20 cm）土壤水分变化大,深层（60~80 cm）土壤水分变化较小。表层土壤水分时间变化特征的波动幅度较深层土壤大。（2）不同降雨强度下,竹林土壤水分对降雨的响应程度大于杨梅林、农田和坡耕地。降雨强度越大,土壤水分响应程度越大;降雨停止后,土壤水分消退起伏下降,深层土壤水分变化较表层稳定。（3）通过增墒系数和减墒系数对土壤水分变化进行量化,发现竹林的消退最明显,其余三种土地利用类型变化幅度相当。杨梅林、农田和竹林均是表层变化较深层大,坡耕地变化更为复杂。研究结果将为我国东部湿润地区产汇流机理及防洪减灾研究提供一定参考。     

非饱和红壤土降雨入渗室内模拟试验

以江西省域范围内典型红壤土为研究对象,利用自行研制开发的降雨模拟试验设备与渗透试验装置,设计了大雨工况下土体初始含水率、干密度、降雨累积时间及降雨后土体静置时间等对其渗透性影响的室内试验。试验结果显示,土体渗透性随初始含水率的升高逐渐降低,给出的宏观渗透系数公式定量化描述了不同初始含水率的可渗透性强弱程度;在初始含水率相对固定的情况下,土体渗透性随干密度的增大逐渐减小,且干密度增大到一定程度后其渗透性锐减,各水平之间的差异性不再明显;累积降雨时间会显著影响深部土体的渗透性,降雨历时越长,深部土体的含水率越高;雨水的在降雨过程停止后继续沿土体纵深入渗,致使表层含水率降低,深部含水率提高,含水率特征曲线趋向竖直。     

基于BP神经网络的三峡库区土壤侵蚀强度模拟

降雨侵蚀力变化是一复杂过程,其变化存在一定的随机波动性,土壤侵蚀是三峡库区生态环境脆弱最主要的影响因素之一,查明库区土壤侵蚀强度的演化过程及未来趋势是库区生态文明建设过程中急需解决的关键科学问题。论文基于三峡库区1990年侵蚀降雨特征,利用BP神经网络对2010年75个站点降雨侵蚀力进行模拟、验证,预测2030年75个站点降雨侵蚀力。选取2030年预测结果中位于库区周围的27个站点,结合2030年库区自然增长、生态保护情景下土地利用模拟数据,使用RUSLE计算2030年土壤侵蚀强度。结果表明：1）2010年库区降雨侵蚀力模拟相对误差为15%,测试样本数据相对误差为14.67%,预测相对误差为19.65%,NE系数为0.85,说明BP神经网络对库区降雨侵蚀力具有良好模拟效果;2）2010年库区土壤侵蚀强度的Kappa指数为0.75,计算结果能满足模拟与预测需求;3）在土地利用不变情况下,2030年库区轻度、中度侵蚀面积均有所增加,微度及强烈以上侵蚀面积均呈减少趋势,且侵蚀强度转变中的58%来源于相邻侵蚀强度,跨侵蚀等级区的较少;4）在降雨侵蚀力不变情况下,自然增长、生态保护情景下未来土地利用变化所导致的土壤侵蚀均呈下降趋势,后者下降的趋势更为明显;5）在降雨侵蚀力及土地利用均变化的情况下,自然增长、生态保护情景下土壤侵蚀均呈下降趋势。     

降雨条件下某堆积体饱和-非饱和渗流及稳定性分析

降雨是诱发滑坡的主要因素之一。本文以西南地区某堆积体为例,基于非饱和土力学理论,考虑降雨入渗的影响,利用有限元方法,对持续强降雨条件下该堆积体的饱和-非饱和渗流场动态变化、变形破坏机理及稳定性进行了数值模拟和计算,结果表明:降雨入渗使坡体非饱和区土体的基质吸力减小,是导致堆积体稳定性降低的主要因素;随着降雨的持续,堆积体塑性区的范围及贯通距离增加,稳定系数逐渐降低,使整体失稳滑移的危险增大。