湖泊型流域洪涝灾害经济损失多情景模拟——以南四湖流域为例

洪涝灾害情景模拟与损失预估对湖泊型流域防洪减灾和可持续发展具有重要意义。以我国典型的湖泊型流域南四湖流域为例,利用CA-Markov模型预测2030年三种用地情景,采用P-III型概率曲线构建10、20、50、100 a四个重现期强降雨情景,得到12种组合情景;通过InVEST模型和等体积淹没法量化不同情景的径流和淹没深度;在各产业GDP空间预测的基础上计算12种情景的洪涝直接经济损失。结果表明:(1) CA-Markov模型在南四湖流域的土地利用模拟精度较高,三种用地情景的各地类变化显著;(2)用地变化对流域洪涝灾害的影响显著,其中城镇发展情景下洪涝灾害风险最大,而生态保护情景风险最低;(3)暴雨强度会明显增加各用地情景的经济损失,但增幅在50 a重现期后有所减缓;生态保护情景的经济损失最少,介于97.39-128.81亿元之间,与其他情景相比,该情景可在一定程度上减少洪灾损失。为此,在气候变化背景下湖泊型流域可持续发展应充分考虑土地利用变化对洪涝灾害风险的影响,合理扩张城镇建设用地,优化布局生态用地,充分发挥国土空间规划在防洪减灾方面的作用。     

黄土高原小流域治理效益评价与系统评估研究——以宁夏西吉县黄家二岔为例

根据黄土高原地区小流域及其治理的特点,提出了效益评价指标体系和评价方法,以生产力,均衡性,稳定性和持续性４基参数共８个指标从整体上系统平估了小流域在不 原状态,以黄家二岔小流域为例作了说明。     

基于GIS和RUSLE的滇南山区土壤侵蚀时空演变——以云南省元阳县为例

滇南山区土壤侵蚀时空演变研究对于水土保持规划及世界文化遗产区的生态保护具有重要意义。本研究基于RUSLE模型和GIS/RS空间信息技术,分析元阳县2005—2015年间土壤侵蚀状况的时空变化趋势,以及其侵蚀成因和影响机理。结果表明: 研究期间,元阳县土壤侵蚀空间分异显著,流失区主要集中于县域东南部、西南部,藤条江沿岸区域侵蚀广泛,极强度和剧烈侵蚀呈点状分布。元阳县2005—2015年平均土壤侵蚀模数为11.06 t·hm^-2·a^-1,微度和轻度侵蚀所占面积比例近80%,而轻度和中度侵蚀则构成了近50%的全年土壤侵蚀总量,是县域水土流失治理的重点侵蚀级别。研究期间,随着森林覆盖率的提高,县域水土流失有减缓趋势。元阳县地形复杂多变,土壤侵蚀分布与海拔、坡度有很大的相关性,这种分布格局的形成受自然和人为因素的共同影响,海拔500 m以下、1500 m以上且坡度25°～45°的山地区是水土防护治理的重点区域。     

基于GIS和RUSLE模型道路对土壤侵蚀格局的影响研究——以浙江省杭金衢高速诸暨段为例

以浙江省诸暨市为研究区域,以杭金衢高速公路诸暨段为研究对象,以研究区的DEM、降雨、土壤类型、遥感图、道路图等数据为基础,运用GIS和RUSLE模型分析了该公路建设前后诸暨市的土壤侵蚀风险分布格局。此外,采用缓冲区分析的方法,对比高速公路周围的土壤侵蚀风险等级的变化情况,以此分析在高速公路影响域内土壤侵蚀等级分布规律,并进一步探求高速公路对土壤侵蚀的影响范围,在此基础上提出具有针对性的土壤侵蚀防治措施。其主要结果如下:(1)根据RUSLE模型计算获得诸暨市土壤侵蚀模数A的取值,1999年诸暨市的土壤侵蚀量模数在0—380.02 t hm-2a-1之间;2003年诸暨市的土壤侵蚀量模数在0—572.94 t hm-2a-1之间,2003年诸暨市的土壤侵蚀量以及土壤侵蚀风险等级均高于1999年。(2)通过缓冲区分析,年际间变化表明高速公路建设增加了土壤侵蚀量,加剧了高速公路附近的土壤侵蚀风险,极强度侵蚀和剧烈侵蚀等级的响应最强烈,而高速公路单侧660m的范围则是剧烈侵蚀的影响范围,以此视为防治重点区域。(3)通过成因分析可知,由公路建设导致的景观破碎化加剧和建设用地比例增加是引起剧烈侵蚀增加的重要原因,因此高速公路的水土保持需要重点从这两方面入手,采取相应措施。     

退耕还林和地理特征对土壤侵蚀的关联影响——以陕西省107个县区为例

在自然要素和社会经济要素交互作用下,科学评估退耕还林工程对土壤侵蚀的影响,对生态修复政策的可持续性具有重要意义。在利用RUSLE模型评估陕西省土壤侵蚀强度时空演变特征的基础上,构建纳入社会经济因素的退耕还林防治土壤侵蚀效应研究框架,基于面板数据固定效应模型,探究地理特征对退耕还林工程防治土壤侵蚀的影响。结果表明:(1)2000—2015年陕西省土壤侵蚀强度显著降低,全省土壤侵蚀总量由2000年34166.42万t,下降至2015年28260.69万t,区域土壤侵蚀强度及其时空变化特征存在显著异质性,陕北地区土壤侵蚀水平最高,同时下降也最为显著。(2)退耕还林工程对防治土壤侵蚀有显著的正向影响,表现为投资金额每增加1万元,土壤侵蚀总量下降26.30t,且资金投入的生态效益存在显著滞后效应。(3)地理特征在退耕还林工程防治土壤侵蚀效应中存在显著调节作用,相较关中和陕南地区,陕北地区退耕还林工程防治土壤侵蚀效应更为显著。坡度和降雨对工程的防治土壤侵蚀效应存在显著负向调节作用,而日照时间则表现出正向调节作用。决策者应充分考虑自然地理因素和社会经济因素对生态系统服务的复合作用机理以实现生态修复政...     

基于RUSLE-SMA的黄土丘陵沟壑区土壤侵蚀评价及景观格局分析——以庆城县蔡家庙流域为例

以甘肃省庆城县蔡家庙小流域为例,运用混合光谱线性分解(SMA)从Landsat遥感影像提取植被覆盖度,获取流域的植被覆盖因子,借助通用土壤侵蚀方程RUSLE计算了2003和2010年土壤侵蚀量,分析了土壤侵蚀与土地利用和地形因子之间的关系,并对流域土壤侵蚀景观格局变化进行了研究.结果表明:7年间,蔡家庙小流域土壤侵蚀量由3.61×106 t·a-1增加到4.48×106 t·a-1,增加了24％;平均侵蚀强度由8590.23 t·km-2增加到10652.01 t·km-2.不同土地利用类型的侵蚀状况差异较大,未利用地、草地、园地的侵蚀状况严重;坡度大于15°、高程低于1395 m以及坡向朝西的区域,土壤侵蚀较严重.研究区整体侵蚀景观高度破碎,斑块总数减少,破碎度变小,景观异质性减小,整体形状趋于规则;除微度侵蚀景观外,其余景观类型趋于简单化.     

GIS支持下的土地利用与土壤侵蚀强度相关性研究--以陕北黄土高原为例

依托GIS软件作为技术平台,采用网格地图与数学分析方法,研究了陕北黄土高原土地利用强度与土壤侵蚀强度之间的相互关系。结果表明,陕北黄土高原土壤侵蚀强度和土地利用强度呈高度正相关,说明土地利用强度是导致陕北黄土高原本区域土壤侵蚀的重要驱动力。回归分析发现,在自然因子综合作用下,土地利用强度对土壤侵蚀强度的影响呈现不同状况,地势越平坦、气候越湿润的地区人类活动对土壤侵蚀强度的影响越小,反之亦然。     

1988-2015年三峡库区典型流域土壤侵蚀强度时空变化——以大宁河流域和梅溪河流域为例

研究高程-坡度-岩性组合形成的不同土地类型的土壤侵蚀时空演变有重要意义。选取大宁河流域和梅溪河流域,以1988年、2000年、2010年和2015年4期遥感影像为数据源,借助RS和GIS技术,通过计算土壤侵蚀强度综合指数和冷热点分析,探讨不同土地类型的土壤侵蚀分布及演变规律,揭示其现实与理论意义。结果表明：（1）流域土壤侵蚀正在发生转型,即两流域各土地类型的土壤侵蚀强度指数随着时间的变化而逐渐降低,土壤侵蚀量由增到减,土壤侵蚀状况呈现好转趋势;（2）就两流域土壤侵蚀空间数量变化而言,土壤侵蚀演变热点区多为中山陡坡石灰岩区,且大宁河流域土壤侵蚀状况优于梅溪河流域;（3）两流域土壤侵蚀演变主要分布于中山陡坡石灰岩和砂岩区,在坡度和岩性上具有相似性,在海拔上具有差异性;在同一土壤侵蚀强度下,两流域不同土地类型土壤侵蚀演变具有一定的相似性;（4）土地类型影响土壤侵蚀分布,探究人类活动下不同土地类型与土壤侵蚀响应耦合关系将是下一步研究的方向。     

河流山区段水生态安全评估——以太子河为例

河流山区段上游地区的水生态状况直接影响着流域整个水系生态系统的安全.本研究以生态安全评估模型PSFR(压力-状态-功能-响应,Pressure-State-Function-Response)框架为基础,选取辽宁太子河上游山区段为研究区域,结合太子河流域山区段河流的特征,构建了包括4个方案层、11个要素层和23个指标层的评估指标体系,从水生态压力、水生态状态、生态功能和社会响应4个方面,对太子河流域山区段进行河流生态安全评估.评估结果显示,在5种安全等级标准下,研究区内35个子流域的水生态安全状态有3种:不安全状态、基本安全状态和较安全状态,未出现极不安全和非常安全状态.其中,处于不安全状态的子流域有9个,比例为25.7%;处于基本安全状态的子流域有22个,占总流域的62.9%;处于较安全状态的子流域有4个,只占11.4%.表明太子河流域山区段水生态安全的主要压力来自于农业活动.流域栖息地环境质量下降、水质恶化及生境面积的衰退,导致河流生态系统的生态功能受损,河流水体内珍稀和特有物种减少、生物多样性降低,从而威胁河流生态系统的完整性,影响整体水生态安全.本研究结果能诊断流域内影响河流水生态安全的主要因子,为河流生态修复提供科学决策依据.     

生态脆弱区农户返贫脆弱性评估及其影响因素——以陇南山区为例

生态脆弱区既是生态环境最敏感区域,也是返贫问题较为集中的区域,返贫脆弱性作为评价农户返贫状况的重要指标,可为生态脆弱区农户的防返贫提供有效借鉴。以地处西秦岭的陇南山区为例,构建农户的返贫脆弱性评价指标体系,并利用微观调查数据,测度农户的返贫脆弱性水平,并利用分位数回归模型揭示其影响因素。结果发现:(1)陇南山区农户返贫脆弱性指数均值为0.103,整体处于中度脆弱水平,等级分布呈"两头小中间大"的橄榄形态势。(2)不同类型农户的返贫脆弱性水平存在分化特征,高山区、农业收入占比高、抚养比高的农户返贫脆弱性较高,且农业收入占比高、抚养比高农户的高脆弱群体占比也高。(3)不同抚养比农户的暴露度与适应能力差异最为显著,敏感性水平则在不同生计方式和抚养比农户中差异最大。(4)家庭规模的扩大可显著增强农户的返贫脆弱性,而交通便利度、网络覆盖率、未来生活预期、帮扶措施多样化和政策帮扶强度的提高可有效减缓农户的返贫脆弱性;政策帮扶强度削弱了高度脆弱农户因交通便利度低所致的返贫脆弱性,帮扶措施多样化则减弱了户主受教育水平高所发挥的降脆效果。     

延安中尺度研究区土壤侵蚀特征与生态环境建设模式

通过详细野外调查、定位监测及解译1／50000黑白航片,同时参考研究区地面坡度组成、土地利用、土地类型、植被类型及重点流域水土保持综合成果与规划等图件,在完成延安中尺度研究区1162km^2土壤侵蚀类型图编制基础上,对延安中尺度区域土壤侵蚀特征、水土保持生态环境建设成就、存在问题、模式进行了研究,并提出延安水土保持生态环境建设的阶段目标与技术体系。     

我国东南沿海新建铁路工程的水土流失分析

铁路建设工程中的路基修筑、隧道开凿、取土弃渣均会导致大量的水土流失,对铁路沿线生态环境造成不利影响.以我国东南沿海地区5条双线铁路的新建工程为例,通过水土流失影响指数评价模型定量比较了5铁路建设工程的水土流失影响.结果表明,福厦线的单位占地面积、单位影响面积和单位工程造成的水土流失总量均最大;温福线的工期最长,其未恢复治理面积的比重也最高;龙厦线的单位土石方总量和单位弃方量最多.甬台温线、温福线、福厦线、厦深线和龙厦线的水土流失影响指数值分别为0.264、0.247、0.375、0.256和0.264,平均值为0.278.     

南方红壤水土流失区土地利用动态变化——以长汀河田盆地区为例

福建省长汀县曾是我国南方红壤地区水土流失最严重的县份之一,经过20多年的艰辛努力,长汀已成为中国水土流失治理的典范.采用遥感技术和景观格局分析技术,基于1988、1998、2004、2009和2011年的遥感影像,对长汀县水土流失最为严重的河田盆地区进行土地利用动态变化检测与景观格局变化分析.结果表明,研究区在这23a间的土地利用发生了很大变化,其中最主要的特征就是以针叶林为主的林地面积的快速增长和地表裸土面积的大幅下降.景观分析表明,水土流失治理新增的小块林地正逐渐形成连片分布,而裸土面积在大幅减少的同时,其斑块也趋于破碎.总的看来,这23a间的水土流失治理已使得研究区的生态明显趋于好转.     

黎钦铁路增建二线工程的水土流失影响程度分析

铁路建设工程中的路基修筑、隧道开凿、取土弃渣均会导致大量的水土流失,对铁路沿线生态环境造成不利影响。论文以广西黎钦铁路增建二线工程为例,通过水土流失影响指数评价模型来定量分析、评判该工程的水土流失影响程度。结果表明,该项目的水土流失影响指数值为0.11,不到全国铁路建设项目水土流失影响指数平均值的40%,这表明与新建铁路工程相比,增建二线工程造成的水土流失影响程度较小。其主要原因是工程占地(2.02hm²·km^-1)和影响面积(0.28hm²·km^-1)较小、工程总土石方量(3.86×10⁴m³·km^-1)和弃方量(0.28×10⁴m³·km^-1)较少、工程水土流失总量(211.61t·km^-1)不大。通过缩短施工期和增加水土流失治理面积,可进一步减弱该工程的水土流失影响,更好地保护项目沿线的生态环境。     

Climate warming increases soil erosion,carbon and nitrogen loss with biofuel feedstock harvest in tallgrass prairie

Anthropogenic soil erosion severely affects land ecosystems by reducing plant productivity and stimulating horizontal carbon and nitrogen movement at the surface. Climate warming may accelerate soil erosion by altering soil temperature, moisture, and vegetation coverage. However, no experiments have been carried out to quantify soil erosion with warming. In a long‐term field experiment, we explored how annual clipping for biofuel feedstock production and warming caused soil erosion and accompanying carbon and nitrogen losses in tallgrass prairie in Oklahoma, USA. We measured relative changes in soil surface elevation between clipped and unclipped plots with or without experimental warming. Our results show that average relative erosion depth caused by clipping was 1.65±0.09 and 0.54±0.08 mm yr^?1, respectively, in warmed and control plots from November 21, 1999 to April 21, 2009. The soil erosion rate was 2148±121 g m^?2 yr^?1 in the warmed plots and 693±113 g m^?2 yr^?1 in the control plots. Soil organic carbon was lost at a rate of 69.6±5.6 g m^?2 yr^?1 in the warmed plots and 22.5±2.7 g m^?2 yr^?1 in the control plots. Total nitrogen was lost at a rate of 4.6±0.4 g m^?2 yr^?1 in the warmed plots and 1.4±0.1 g m^?2 yr^?2 in the control plots. The amount of carbon and nitrogen loss caused by clipping is equivalent to or even larger than changes caused by global change factors such as warming and rising atmospheric CO₂ concentration. In addition, soil erosion rates were significantly correlated with clipping‐induced changes in soil moisture. Our results suggest that clipping for biofuel harvest results in significant soil erosion and accompanying losses of soil carbon and nitrogen, which is aggravated by warming.     

东北黑土区片蚀和沟蚀对土壤团聚体流失的影响

土壤侵蚀方式的差异必然会导致土壤团聚体破碎程度及流失过程的不同。基于室内模拟降雨试验,对比研究了黑土坡耕地片蚀和沟蚀对土壤团聚体流失的影响。结果表明,在50和100 mm/h降雨强度下,沟蚀试验处理的侵蚀量分别是片蚀试验处理的1.42倍和3.51倍左右。在片蚀试验处理下,当降雨强度由50 mm/h增加至100 mm/h时,侵蚀泥沙中微团聚体（< 0.25 mm）含量由45.7%增加至74.2%;而在沟蚀试验处理下,侵蚀泥沙中以大团聚体（≥0.25 mm）为主,其占团聚体流失量为65.5%。片蚀试验处理下,50 mm/h降雨强度时,侵蚀泥沙中 > 5和2-5 mm粒级的团聚体含量均小于沟蚀处理,而其它粒级的团聚体含量均大于沟蚀处理;在100 mm/h降雨强度下,侵蚀泥沙中团聚体各粒级的含量均小于沟蚀处理。与试验土壤相比,表征团聚体流失的两个特征指标平均重量直径（MWD）和几何平均直径（GMD）均明显减少;在两种降雨强度下,片蚀试验处理的MWD和GMD均明显小于沟蚀处理。研究还发现MWD和GMD两种团聚体指标均能反映黑土农耕地坡面片蚀和沟蚀方式下的团聚体流失特征,且MWD能够更好的反映出雨强变化时两种侵蚀方式下土壤团聚体的流失特征。     

青藏高原生态系统土壤保持功能及其价值

在 GIS手段支持下 ,运用通用土壤流失方程 ( USLE)研究了青藏高原生态系统土壤保持功能 ,并评价了其经济价值。研究表明 ,在总面积为 1 .49× 1 0 8hm2的青藏高原林地、草地、沼泽和农田生态系统上 ,土壤保持总量为 3.77× 1 0 8t/a,其经济价值总计为 5 .5 9× 1 0 8RMB/a,占西藏和青海两省 (区 ) 2 0 0 0年种植业、林业和牧业收入的 6.1 7%。其中保持土壤养分的经济价值为 3.68× 1 0 8RMB/a,减少废弃土地的经济价值为0 .2 6× 1 0 8RMB/a,减少泥沙淤积的经济价值为 2 .0 0× 1 0 8RMB/a。由此可见 ,青藏高原生态系统服务功能对当地社会和经济发展有着重要的作用     

Reducing soil erosion and the loss of soil fertility for environmentally-sustainable agricultural cropping and livestock production systems

My proposals for reducing soil erosion are based on my experience of assessing erosion, largely in Britain, both of cultivated land and of upland grazings. I have assessed the extent and rates of erosion in the field mostly by using easily‐ and rapidly‐used photographic and measurement techniques, rather than by using experimental plots set up either in the field or laboratory which overstate erosion. Policies which have governed the economics of agricultural production have also been examined. Much of the increase in occurrence of runoff and soil erosion in Britain is due to changes in land use and in intensity of use since the Agriculture Act was passed in 1947, and especially since joining the Common Market in 1973, with its even greater emphasis on paying for increased production. The increasing numbers of animals grazing the land, especially sheep, led to the initiation and erosion of bare soil in the uplands and to trampling and puddling of soils in lowland pastures. There is evidence that runoff from the land, and sedimentation of water courses have also increased. In the cultivated lowlands, the expansion in area of land drilled to winter cereals, the increase in area of land sown to maize or used to rear outdoor pigs, changes in farming techniques, and larger machines working in larger fields can explain much of the increase in erosion. Reversing some of these changes, for example by lowering the intensity of grazing and inserting grass (set‐aside) into the arable rotation will reduce the extent of erosion. Other techniques to reduce erosion are well‐known but need national and international agricultural policies that improve farmers' incomes to bring them into use. In developed countries, erosion need not reduce soil fertility, as nutrients removed from the soil by animals or crops can be affordably replaced. This may not be so in other parts of the world. Education of farmers also has a vital role to play in persuading them to use the land more sustainably, for many of the impacts of erosion such as flooding and pollution of water supplies bear on society as a whole, not just farmers who are themselves little affected. The principles devised to reduce erosion in developed countries are likely to be successful in developing countries. However, it may take many years for better and more sustainable agricultural policies at national and international level to be devised and brought into being.     

土壤侵蚀预报模型中的植被覆盖与管理因子研究进展

植被覆盖和土地管理措施是土支离破碎中侵蚀的主要抑制因素之一,通用土壤流失方程（USLE）中的植被覆盖与田间管理因子（C）是评价这种抑制作用的有效指标,并被广泛采用和深入研究。我国在这方面的研究还不能满足土壤侵蚀预报和水土保持规划的要求,在系统回顾该因子的研究历史的基础上,介绍了USLE和RUSLE中C因子估计方法及其不断改进和完善的过程,并概述了中国的覆盖与田间管理因子的研究进展。此外,总结国内在（C）因子估计值以及植被覆盖度,地面覆盖物和植被根系对土壤侵蚀的影响等方面研究成果,分析了目前我国覆盖与田间管理因子研究中存在的3个方面问题,并提出了前景展望。     

基于RUSLE模型的中国土壤水蚀时空规律研究

RUSLE模型是计算土壤水蚀的经典模型,在大尺度研究时参数率定比较困难。基于气候、土地覆盖、地形特征等空间分异特征,对RUSLE模型的降雨侵蚀力(R)、植被覆盖与管理因子(C)、水土保持措施因子(P)进行了率定,估算了2000、2005、2010、2015年的中国的土壤侵蚀量。结果表明:(1)土壤侵蚀强度较大的地区集中在中国长江中下游平原区、云贵高原、黄土高原区、昆仑山山麓区域,占统计总面积的9.65%。(2)土壤侵蚀明显增大的区域面积达10.36×10⁴km²,分布于新疆农田区、四川盆地、云贵高原东南部、长江中下游平原和东北平原。(3)土壤侵蚀显著改善的区域分布于黄土高原南部、秦岭地区和东南沿海地区,面积约13.6×10⁴km²。通过对RUSLE模型参数的率定,阐明了全国尺度土壤水蚀的时空分异规律,可对不同地区制定相应的土壤修复措施提供依据。