岷江流域是长江流域重要的一级支流,也是长江流域的主要产沙源之一,作为长江上游生态屏障建设的重点区和四川重要的经济发展区,流域的生态安全对确保四川经济健康发展和维护长江流域的生态安全具有重要意义。但岷江流域严重的水土流失正阻碍着四川经济的发展,同时也威胁国土资源安全和整个长江流域的生态安全。为更好地治理岷江流域的水土流失,促进区域社会经济可持续发展,维护长江流域生态安全,本文针对岷江流域土壤侵蚀演变及其治理对策进行初步研究。由于流域地理跨度大、面积广,常规的调查研究难以对岷江流域的土壤侵蚀变化进行分析,因此,本文以遥感解译数据为基础,采用1995年和2000年的岷江遥感(RS)资料为主要信息源,结合2005年实地调查资料,研究岷江流域土壤侵蚀的演变规律、分区与水土流失变化的驱动力,应用马尔科夫模型对流域土壤侵蚀的发展趋势进行预测,同时探讨岷江流域水土流失治理对策。结果表明: (1)岷江流域土壤侵蚀现状表现为:侵蚀总面积19907.7km~2,占幅员面积的43.77%。各侵蚀类型以水蚀为主,占侵蚀面积的88.24%;冻融侵蚀面积3326.28km~2,主要分布于岷江上游的高山区,流域分布的风蚀面积为5.34km~2;各侵蚀等级中,以中度侵蚀为主,占侵蚀面积的44.07%。与1995年相比,土壤侵蚀面积减少369.6km~2,减少比例为0.81%,其中中度侵蚀减少326.26km~2,轻度侵蚀增加148.99km~2;冻融侵蚀面积减少12.56km~2,风蚀面积减少0.55km~2。对土壤侵蚀量的计算表明:岷江流域2000年土壤侵蚀量为8943.25万t,平均侵蚀模数1966 t/km~2.a。 (2)依据土壤侵蚀国家分区标准,结合岷江流域地形地貌和土壤侵蚀特点,将流域土壤侵蚀区分为上游中度水蚀冻融侵蚀区、中游微度水蚀区和下游中度水蚀区;2000年三个区域的土壤侵蚀率分别为52.88%、21.7%和50.04%;与1995年相比,三个区的土壤侵蚀分别减少了0.2%、5.08%和3.6%。 (3)以1995年和2000年土壤侵蚀面积及等级分配数据为基础,应用Markov模型对年岷江流域土壤侵蚀面积的预测结果显示:岷江流域土壤侵蚀面积呈逐年减少趋势。到2025年,土壤侵蚀面积将比2000年减少1452.87km~2;对土壤侵蚀量的预测表明,未来20年内,每5年以317.36万t的速度减少。 (4)岷江流域土壤侵蚀变化的驱动力包括自然和人为因素。选择降雨变化、土地利用变化、森林覆盖度变化三个自然因素和人口密度、万元GDP(作为经济发展指标)两个社会发展指标作为研究区域土壤侵蚀变化的驱动力因素。结果显示:2000年降雨侵蚀力对土壤侵蚀的影响是1995年的0.71;森林覆盖率每增加1%,土壤侵蚀模数减少比例为0.4%-7%,平均减少比例为3%,土壤侵蚀模数平均减少53 t/km~2.a;林地面积与草地面积之和与土壤侵蚀面积呈现明显的线性相关,旱地面积与土壤侵蚀面积呈现二次函数关系;土壤侵蚀面积、土壤侵蚀量与万元GDP呈现指数关系;单位人口密度与县域土壤侵蚀面积和土壤侵蚀量均呈幂指数关系。 (5)通过对水土流失危害、土壤侵蚀分区、土壤侵蚀驱动力、土壤侵蚀发展趋势和土壤侵蚀治理现状的分析,划分了岷江流域水土流失治理的不同区域,包括:水土流失优先治理区、水土流失重点治理区。流域尺度的水土流失治理应以不同类型的治理工程为主要途径,在开展坡耕地专项治理、山地灾害防治和生态保护与恢复工程的基础上,创新行政和事业管理制度与措施,减少新增水土流失面积,促进岷江流域水土流失的全面治理。

【学位授予单位】：四川农业大学
【学位授予年份】：2008

【摘要】：水土流失作为一个长久性、艰巨性的问题的,一直干扰着各地区人民生活生产,已经成为了世界性的重大问题。中国同样深受水土流失的困扰,水土流失使我国社会经济遭到巨大损失、人民正常生活受到严重影响。青岛市位于北方土石山区,全境位于鲁东低山丘陵区,受东亚季风降雨的影响,水土流失危险程度较高,研究青岛市水土流失危险程度,提出水土流失的防治措施和对策,对于青岛市水土保持工作具有重大意义。水土流失危险程度评价是依照现阶段水土流失情况,对未来水土流失将要发生的程度及趋势进行预测。本文基于RS与GIS技术,分别对降雨侵蚀力因子、土壤可蚀性因子、坡度坡长因子、植被覆盖与管理因子、水土保持措施因子进行处理、分析。利用上述因子,通过通用土壤流失方程(USLE)计算了青岛市土壤侵蚀模数,依据《北方土石山区水土流失综合治理技术标准》(SL665―2014)将土壤侵蚀模数进行分级,将青岛市水土流失分为微度侵蚀、轻度侵蚀、中度侵蚀、强烈侵蚀、极强烈侵蚀以及剧烈侵蚀,并从不同尺度对青岛市水土流失现状进行了分析。将得到的土壤侵蚀模数与土壤容重数据、土层厚度数据,利用抗蚀年限法进行计算得到青岛市土壤抗蚀年限,参照《水土流失危险程度分级标准(SL718-2015)》对青岛市水土流失危险程度进行分级分析,将青岛市水土流失危险程度分为微度、轻度、中度、重度、极度。并结合水土流失潜在危险指数计算公式,利用水土流失不同危险等级的土地面积进行了青岛市水土流失危险指数计算。青岛市平均土壤侵蚀模数为335.37t/km2.a,年侵蚀总量为401.30万t。轻度侵蚀面积945.30km2,占土地总面积的12.18%;中度侵蚀面积344.09km2,占土地总面积的4.43%;强烈侵蚀面积160.56km2,占土地总面积的2.07%;极强烈侵蚀面积106.89km2,占土地总面积的1.38%;剧烈侵蚀面积45.84km2,占土地总面积的0.59%;微度侵蚀占青岛总面积的88.72%。青岛市各区市土壤侵蚀中微度侵蚀面积最多,微度侵蚀到剧烈侵蚀整体呈现面积递减趋势。各区市中,黄岛区剧烈侵蚀面积最大,达到32.17km2,平度市剧烈侵蚀面积为31.54 km2,处于第二位。胶州市与崂山区紧随其后,分别处在第三、第四。在剧烈侵蚀面积中,黄岛区所占面积最大,平度市第二,胶州市为第三,崂山为9.29 km2,排在第四。但崂山区中度及以上侵蚀面积占其面积比例最大,大于1/5,为水土流失最为严重的区市。青岛市土壤侵蚀危险程度微度危险、中度危险、重度危险与极度危险仅共占青岛市总面积的4.54%,面积只有511.51km2,青岛市水土流失危险程度综合指数平均值为1.11,整体上水土流失危险程度不高,但仍然需要高度重视与积极采取预防措施。从不同行政区看,崂山区、黄岛区两区是青岛市水土流失潜在危险最大的区域;从不同地貌类型分析,青岛市丘陵区、低山区、中山区水土流失危险性最大;上述区域是水土流失严重区域,需要引起相关部门的高度重视,积极采取水土保持措施,防止水土流失的发生。

【学位授予单位】：山东师范大学
【学位授予年份】：2017

本文采用修正土壤流失方程RULSE^[]进行伊犁河谷的土壤水力侵蚀估算, 其计算公式如下：

式中A为年均土壤侵蚀模数（t/（hm²· a））; R为降雨侵蚀力因子（（MJ· mm）/（hm²· h· a））; K为土壤可蚀性因子（（t· hm²· h）/（hm²· MJ· mm））; LS为坡度坡长因子, 无量纲; C为植被覆盖与管理因子, 无量纲; P为水土保持措施因子, 无量纲。

2.3.1 降雨侵蚀力因子（R）

降雨侵蚀力因子（R）反映了降雨因素对土壤的潜在侵蚀作用, 是导致土壤水力侵蚀的主要驱动因素。本文基于3h的降雨产品, 采用朱强等提出的降雨侵蚀力计算方法^[], 累计计算次降雨侵蚀力, 估算年降雨侵蚀力因子R,

式中R为年降雨侵蚀力因子（（MJ· mm）/（hm²· h· a））; $\begin{array}{c}{}_{}\end{array}$为3h降雨产品的平均降雨强度; $\begin{array}{c}{}_{}\end{array}$为次降雨过程中最大的3h降雨强度; n为该年内降雨的次数。

2.3.2 土壤可蚀性因子（K）

土壤可蚀性因子（K）是表征土壤性质对侵蚀敏感程度的指标, 反映土壤被降雨侵蚀力分离、流水冲刷和搬运难易程度。本文采用目前应用广泛的Williams等提出的EPIC土壤可蚀性计算模型^[], 土壤可蚀性K因子可通过土壤砂粒、粉粒、黏粒含量和土壤有机质来计算, 公式如下：

0.1317为美制向公制的转化系数。该公式要求土壤质地为美国制标准, 由于本研究土壤数据库采用的标准为国际制, 根据前人的研究^{[, ]}, 本文利用matlab软件, 采用3次样条插值程序完成了土壤质地由国际制标准向美国制标准的转换。

坡度坡长因子（LS）用以表征地形对土壤流失的影响, 是降雨侵蚀动力的加速因子。坡度坡长因子表示当其他因子相同时, 一定坡度坡长的坡面上, 土壤流失量与标准径流小区典型坡面土壤流失量的比值。目前基于DEM提取坡长因子存在较大的复杂性和不确定性^[], 根据前人的研究^{[, , ]}, 借鉴McCool对坡长因子^[]和刘宝元对坡度因子^[]的研究, 本文修正Van Remotel等根据RUSLE模型编写的AML代码, 最终, 坡度坡长因子采用计算公式^[]：

式中L为坡长因子; S为坡度因子; θ 为坡度（%）; m为无量纲常数, 取决于坡度（θ ）百分比值。

2.3.4 植被覆盖与管理因子（C）

植被覆盖与管理因子（C）是影响土壤侵蚀最敏感的因子^[], 反映了植被覆盖或管理措施对土壤流失量的影响。该因子是指在相同的土壤、地形和降雨情况下, 某一特定作物或植被覆盖的土壤流失量与裸地的土壤流失量的比值, 取值介于0到1之间。本文基于NDVI数据, 采用蔡崇法等提出的方法^[], 计算植被覆盖与管理因子, 公式如下：

$\begin{array}{c}\left(\begin{array}{c}0\\ 0\\ 0\end{array}\right)\end{array}$

式中C为植被覆盖与管理因子, 无量纲; f为植被覆盖度, 是根据NDVI进行计算, 公式为：

2.3.5 水土保持措施因子（P）

水土保持措施因子（P）为采取水土保持措施后土壤流失量与顺坡种植时土壤流量比值, 根据前人的研究^{[, , , , ]}, 本文利用土地利用类型进行分别赋值估算（）。

本文应用修正土壤流失方程, 对近30年来伊犁河谷土壤侵蚀状况及其侵蚀因子的时空变化进行分析, 结果表明：

（1）研究区的土壤侵蚀模数平均为5.50t/（hm²· a）, 土壤侵蚀总量为30.39万t/a; 区域土壤侵蚀状况良好, 以微度侵蚀为主, 面积达到46 447.02km², 占全区面积比例超过了83.99%, 强度侵蚀等级以上的面积比重仅为2.25%, 零星分布于南、北、中天山的局部地区; 耕地、林地和草地等的评价土壤侵蚀模数分别为0.25, 4.18和9.04t/（hm²· a）, 高土壤侵蚀风险主要分布在草地。

（2）对比年和年两个时段, 研究区土壤侵蚀量呈减少趋势, 微度侵蚀面积比重从74.14%增加到了83.99%; 轻度、中度、强度、极强度和剧烈侵蚀等级的减少幅度为22.68%, 47.27%, 72.79%, 32.38%和70.86%。

（3）从年到年, 降雨侵蚀力从1094（MJ· mm）/（hm²· h· a）增加到2049（MJ· mm）/（hm²· h· a）, 而植被覆盖与管理因子和水土保持因子分别从0.128和0.76降低到0.088和0.71, 伊犁河谷的降雨因素对土壤侵蚀起到正效应, 而植被和土地利用因子则是负效应, 耕地开垦通过高效灌溉节水措施的有效提高了水土保持能力, 耦合三者的时空变化, 其对伊犁河谷土壤侵蚀以负效应为主, 区域的土壤水力侵蚀情况有明显的改善。