蒙古高原土壤风蚀危险度的FCM模糊聚类研究

论文运用模糊c均值聚类（FCM）方法对蒙古高原风蚀危险度空间格局进行了研究。通过对植被覆盖率、地形起伏度、土壤干燥度和风场强度4个主要风蚀环境因子数据进行模糊聚类,结合专家知识,将蒙古高原风蚀危险度划分为6个等级。结果表明,FCM方法可有效地获取风蚀－环境关系知识,为预测性风蚀危险度制图提供依据;蒙古高原风蚀危险度表现为从东到西逐渐加强的空间格局,与NDVI和土壤干燥度的空间格局相似,说明水分条件和植被状况是决定蒙古高原风蚀危险的最主要因素,不同风蚀危险度分区结果与蒙古高原典型景观植被类型区域分布特征基本吻合。     

水蚀风蚀交错带小流域生态环境综合治理模式研究

水蚀风蚀交错带是黄土高原侵蚀最严重的地区和黄河下游河床粗泥沙的主要来源区，其生态环境脆弱、治理难度大，加之晋陕蒙能源基地的大规模开发，也带来了新的环境问题。鉴于治黄和煤田开发及生态环境整治的紧迫需要，以水蚀风蚀交错带六道沟小流域为试区，分析研究了该区水蚀风蚀时空分布规律及脆弱生态环境特征，提出以防治水蚀和风蚀为中心，以提高生态经济效益和持续发展为目标，以基本农田优化结构和高效利用及植被建设为重点，建立具有防蚀固沙兼高效生态经济功能的大农业复合生态系统综合治理模式，取得了良好的社会与经济效益。     

鄂尔多斯草原地区土地风蚀沙化及其防治

本文论述了鄂尔多斯草原地区土地风蚀沙化过程、风蚀沙化类型、风蚀沙化的阶段和特征、引起风蚀沙化的自然因素和人类因素、风蚀沙化土地的恢复过程和整治风蚀沙化土地的措施。     

风蚀对窟野河流域产沙贡献的时间尺度特征

风蚀在黄土高原风水蚀复合区的侵蚀产沙中扮演着重要的角色。利用窟野河流域神木水文站水沙资料及有关气象资料,分析了风蚀对窟野河神木水文站以上流域产沙贡献的时间尺度特征。结果表明,风力的侵蚀搬运对窟野河流域产沙起着重要的作用。月时间尺度上,风沙入河量存在"存储-释放"的过程;风蚀产沙贡献在3月和11-12月出现高峰值,4-9月风蚀贡献率逐渐降低;冬春季节淤积的泥沙,在夏季逐渐被冲走,到了9月,把淤积的泥沙最大限度冲走而开始新的淤积过程;月时间尺度上风蚀贡献率与风蚀气候因子分布趋势一致;7、8两月的风沙贡献量占年风蚀贡献总量的80.5%,风沙贡献量的峰值出现在7月,约7.75×10⁶ t。季尺度上,夏季风蚀贡献率最低,仅7.8%。秋、冬季逐渐升高,春季达到最高,风蚀贡献率为28.6%。年尺度上,风力作用对神木水文站以上流域的产沙贡献为17.2%,风蚀贡献量为12.7×10⁶ t/a。     

典型草原抗风蚀能力的实验研究

为了了解人为干扰对典型草原抗风蚀能力的影响,采用风洞实验的方法对不同干扰条件下典型草原原状土的抗风蚀能力进行了研究.不同时间禁牧草原的风洞实验结果表明,禁牧典型草原的风蚀量和风蚀率都明显低于自由放牧草原,而且,在相同风速下,禁牧时间越长,侵蚀率及侵蚀量越小;草原开垦后,土壤的侵蚀率和侵蚀量远远高于典型草原,而且风速越大,相差越大;草原土壤侵蚀率随风速的增加而增加,但受草原土壤可侵蚀量的限制.另外,人工模拟干扰实验表明,典型草原土壤的侵蚀率与干扰程度呈直线相关关系.结果说明:放牧及耕作会使典型草原的抗风蚀能力明显降低,而禁牧可以有效提高其抗风蚀能力.在典型草原区,实行禁牧是遏制草原退化的有效措施.     

煤堆和矸石山风蚀扬尘污染分析及防治简述

露天煤堆和矸石山的风蚀扬尘对周围大气环境构成了危害。本文对煤堆和矸石山风蚀扬尘污染情况进行定性的分析并提出了防治污染的途径。     

基于模糊聚类与神经网络的风蚀危险性评估研究——以内蒙古自治区为例

土地沙化和沙尘暴是中国北方农牧交错带严重的生态环境问题。在地理信息系统的支持下,论文建立风蚀自然因子栅格数据库;选取二连浩特-张家口为典型样带,综合运用模糊聚类技术、 专家知识以及神经网络技术,构建区域风蚀危险度评估模型,分析内蒙古自治区风蚀危险性空间分布格局。结果显示:综合应用模糊聚类以及神经网络技术可以有效地对风蚀危险度进行评价,内蒙古自治区风蚀危险性呈现"西高东低、 中间过渡"的总体趋势,这与该区域的自然、 气候与土地利用背景较吻合,其中,风蚀极险型区域主要分布在阿拉善高原的西北部,面积6.9×10⁴ km²;强险型土壤风蚀地区主要位于阴山山脉周围、 穿越巴丹吉林沙漠、 浑善达克沙地与锡林郭勒盟高原西北部,面积4.3×10⁴ km²;危险型风蚀区域大致位于极险和强险之间,面积是1.5×10⁵ km²;轻险型土壤风蚀区域主要位于内蒙古的中部,面积为7.5×10⁵ km²;风蚀无险型区域主要位于大兴安岭周围,面积1.4×10⁵ km²。     

基于径向基函数神经网络（RBFN）的内蒙古土壤风蚀危险度评价

土壤风蚀是北方干旱和半干旱地区土地沙化和沙尘暴灾害的首要环节和主要动力过程之一. 选取影响内蒙古自治区土壤风蚀演化的相关指标,运用GIS技术提取各指标数据,构建径向基函数神经网络（Radial Basis Function Network,RBFN）;根据不同风蚀危险程度标准,选取12个市、县（旗）相关数据进行训练,确定网络模型参数,进而对内蒙古自治区88个市、县（旗）的土壤风蚀危险度进行了评价. 结果表明:内蒙古自治区西部为土壤风蚀发生的极强危险区,西北为强危险区,中部为中度危险区,而东部为轻度危险区;利用其他研究对该评价结论进行对比验证,结果较为理想.      

基于土地利用与植被恢复情景的土壤侵蚀演变特征

基于土地利用与植被恢复情景,使用USLE和土壤风蚀方程对坝上地区水蚀和风蚀强度进行估算。结果表明：（1）2015年坝上地区风蚀、水蚀和总侵蚀强度均值分别为8.83±5.15 t·ha^-1·a^-1、4.37±6.62 t·ha^-1·a^-1和13.22±8.18 t·ha^-1·a^-1;风蚀占总侵蚀67%,水蚀占33%。（2）土地利用调整情景下,风蚀、水蚀和总侵蚀强度分别减少4.9%~9.9%、2.9%~8.3%和4.3%~9.3%;土地利用+植被恢复情景下,风蚀、水蚀和总侵蚀强度则分别减少6.3%~13.8%、5.2%~16.2%和5.9%~14.3%。（3）土地调整面积与风蚀强度减少率呈对数关系,与水蚀强度减少率呈指数关系,与总侵蚀强度减少率呈线性关系（P<0.01）。本文结果可以为土壤侵蚀方程计算及区域土壤侵蚀防治提供数据参考。     

砾石覆盖防风蚀风洞实验

利用风洞实验开展了2 cm粒径砾石覆盖防风蚀效果研究。实验结果表明:砾石覆盖的存在可大幅降低沙床输沙率;同一风速下,输沙率随覆盖度的增加而降低,砾石覆盖率高于35%时床面不发生明显风蚀;同一砾石覆盖度下,输沙率随风速的增加而增加,风速超过18 m/s时输沙率迅速增加。采用风蚀防护率指标评价了砾石覆盖的防风蚀效果,当覆盖度不低于35%、风速不超过26 m/s时,风蚀防护率均大于90%。研究结果对采用砾石覆盖进行某数百平方公里的场地防风固沙工程设计具有参考价值。     

沿海城市气候特征对城市雕塑景观侵蚀程度差异分析研究

建筑物集中造成城市空间单一、枯燥和拥挤,城市雕塑作品可带来美化和装饰的作用.以沿海城市的城市雕塑景观为探究对象,研究在沿海气候特征下雕塑的侵蚀程度差异.首先,针对制作雕塑景观的原料砂岩,需进行侵蚀作用模拟实验,选取城市雕塑砂岩样本在风驱雨模拟条件下进行风洞侵蚀实验及水岩作用实验;然后,通过对砂岩雕塑样本实现风洞侵蚀模拟实验后,可获知侵蚀量伴随风速增强而增大,对砂岩实现室内水岩作用实验后可知矿物转化量增加,产生矿物量越多表明岩体的抗侵蚀能力越低,会增加雕塑侵蚀程度.通过利用模拟实验实现了对城市雕塑景观侵蚀程度的分析,为保护雕塑作品提供数据支持.     

不同利用方式对草甸草原抗风蚀能力的影响

为了解不同利用方式对呼伦贝尔草甸草原抗风蚀能力的影响,采用植被凋查结合风洞实验的方法对不同利用方式条件下的草甸草原植被变化和草甸草原原状土的抗风蚀能力进行了研究.结果表明,草甸草原不同利用强度条件下临界风蚀风速(v)随植被盖度(Cover)的变化基本服从二次幂函数关系.随着利用强度的增加,植被盖度降低,在同样风速条件下(大于临界风蚀风速),风蚀率迅速增加.较轻的利用强度下,当植被盖度保持在63%时,在风速为25 m/s条件下风蚀率也很小,而当植被盖度<35%时,在风速为20～25 m/s条件下,风蚀率随植被盖度的下降迅速上升.草甸草原区的免耕农田由于完全失去植被的保护,每分钟狂风(25 m/s)造成的土壤风蚀量达到682.1 kg/hm2,接近1 a的土壤平均生成量(1 000 kg/hm2).     

植被对风沙土风蚀作用的影响

以植物模型、风沙土为实验材料，以风洞模拟实验为研究手段得出初步结论：地表粗糙度为植被特征参数的函数，随植被盖度的增加呈幂函数增加；随植被作用区面积蛎呈线性增加；与行状植物的排列方向和主风向夹角的平方根成正比。在盖度相同的条件下，均匀分布较丛状分布可产生较大的粗糙度。风蚀率随植被盖度的减少呈指数增加。植被盖度对风沙土风蚀作用的影响可划分为３种程度类型：大于６０％为轻度风蚀和无风蚀。６０％￣２０％为中     

基于WEPS模型的天津郊区土壤风蚀起尘及对中心城区迁移量估算

为了预测地表风蚀起尘,针对我国当前地表风蚀预测模型欠缺,相关开发滞后问题,借鉴美国风蚀预报系统(WEPS),研究典型地区地表风蚀预测模型的结构、参数体系以及各参数体系之间的关系,结合卫星遥感技术和实验数据,建立适合天津市的地表风蚀尘预测模型参数体系,开发适合天津市的地表风蚀尘预测模型系统.将天津市域划分为11080个分辨率为1×1 km²的地块,并从中筛选7778个起尘地块; 本地化各地块参数,包括地块经纬度、高程、方向等; 本地化各地块数据库文件,包括风文件、气象文件、土壤文件及管理文件; 编制weps.run文件.以Microsoft Visualstudio 2008为平台,利用C++语言完成WEPS的二次开发,循环计算7778块起尘地块的起尘量,包括蠕移质+跃移质平均损失量、悬移质平均损失量及PM₁₀平均损失量. 2009年,天津郊区各区县总(蠕移质+跃移质)损失量为2.54×10⁶ t,其中指向中心城区的为5.61×10⁵ t; 总悬移质损失量为1.25×10⁷ t,其中指向中心城区的为2.89×10⁶ t; 总PM₁₀损失量为9.04×10⁵ t,其中指向中心城区的为2.03×10⁵ t.     

基于风沙防治的典型农牧交错区土地利用多情景模拟

作为典型的半干旱沙区,科尔沁左翼后旗（简称"科左后旗"）土地退化严重,土壤风蚀程度较强,有针对性地调整土地利用结构,有助于农牧交错区社会经济和生态环境的可持续发展.采用修正风蚀方程（RWEQ）模拟科左后旗的风蚀状况,并结合CA-Markov模型和当地风蚀状况及区域相关规划,设定了延续现有发展态势的历史发展情景、在全区域内开展风蚀治理的全域治理情景和依照区域风蚀特征实施治理的分区治理情景3种未来可能的发展情景,基于Dyna-CLUE模型模拟各情景下科左后旗2020年的土地利用格局.结果表明:①2010年科左后旗的平均风蚀量为33.86 t/（hm2·a）,风蚀程度较为严重,并且具有明显的西高东低的空间差异.②采用Dyna-CLUE模型模拟2010年土地利用空间分布结果的Kappa指数达0.921,模拟效果良好.③与2010年相比,历史发展情景下,2020年科左后旗荒漠化趋势更加严重,未利用地面积将增加33.76%,草地退化明显;全域治理情景下,风沙治理取得了一定成效,70.30%的未利用地得到治理,其中分别有32.32%和32.52%转化为林地和草地,水域也得到一定恢复,面积将增加5.01%;相比于全域治理情景,分区治理情景下高风蚀地区有更多的未利用地得到治理,低风蚀地区耕地面积将增加4.68%,进行风沙治理的同时也在一定程度上保护了耕地.研究显示,Dyna-CLUE模型在我国农牧交错区具有较好的土地利用格局的模拟能力,采取积极的风沙防治措施可以大幅提高当地的林地和草地面积,而采取有针对性的分区域治理政策在进行风沙治理的同时也可有效地保护耕地.