中国水土保持科学
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中国水土保持科学
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2012年 10卷 1期
刊出日期 2012-02-29
1
张万顺, 赵琰鑫, 崔鹏, 彭虹, 陈雪娇
沟道二维泥石流运动和冲淤数值模型研究
以水沙混合流模型为基础，采用混合流沙量动态变化模式，提出泥石流运动控制方程组，建立适用于模拟泥石流在天然沟道中的运动和冲淤过程的二维数值模型。模型基于水动力学理论、水沙两相混合流理论和宾汉体模型理论，考虑了泥石流运动、泥沙输移、沟床变形、泥石流宾汉体流变特性等主要动力学过程。将模型应用于云南东川蒋家沟实测泥石流过程的模拟研究，结果较好地反映了泥石流运动不连续性的特征和泥石流沟道冲淤随时间演变的实际规律。
2012 Vol. 10 (1): 1-5 [
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6
韩用顺, 李龙伟, 朱颖彦, 孔亚平, 李志强, 黄鹏
汶川地震灾区泥石流危险性评估——以都江堰—汶川公路为例
公路泥石流危险性评估是震区道路交通防灾减灾和重建规划的重要基础性技术工作之一。选取都江堰—汶川公路沿线28条泥石流沟为研究对象，运用遥感和GIS技术进行数据处理与综合分析，采用灰色关联分析法进行评价因子遴选和权重确定，进行各条泥石流沟危险度计算，完成震区都江堰—汶川公路沿线泥石流危险性评估。结果表明：1）都江堰—汶川公路沿线28条泥石流沟大部分处于高度危险以上、占总数的78.57%，极高危险区占总数的25%；2）饵沟、牛圈沟、磨子沟危险性最大，其次是高店子沟、马埝坪沟和一碗水沟；3）基于灰色关联分析法的多因素评价方法，能较好地确定评价因子及其权重、并计算出泥石流危险度，具有一定实用性。研究结果可为灾区防灾减灾管理、灾后恢复重建和道路交通选线设计提供必要的依据和参考。
2012 Vol. 10 (1): 6-11 [
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12
胡凯衡, 崔鹏, 韩用顺, 游勇
基于聚类和最大似然法的汶川灾区泥石流滑坡易发性评价
选择坡度、相对高差、地表径流深和地震烈度4个震后地质灾害的主控因素作为评价影响因子，采用聚类分析和最大似然法评价汶川极重灾区（四川省部分）震后地质灾害的易发性。结果表明：聚类分析和最大似然法这种非监督分类的方法适用于没有足够训练数据的情况，可以快速对一个大区域的地质灾害易发性进行评估；从得到的易发性评价图中可知，在大块的高易发区内存在一些小的极低易发区，这些区域可以作为安全的居民点使用，在极高易发区和高易发区以及高易发区与极低易发区分界线附近，地质灾害点分布比较密集。
2012 Vol. 10 (1): 12-18 [
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19
李斌兵, 肖培青, 余叔同
黄土丘陵沟壑区坡沟系统切沟侵蚀数值模拟
切沟侵蚀过程既是侵蚀输沙发生变化过程，也是其侵蚀地貌的发展演变过程，为了说明切沟形态随时空演化过程，应用质量守恒原理和理论分析方法，论述切沟侵蚀过程与形态发育模型实现的原理和过程，建立切沟侵蚀输沙微分方程、下切方程,并进行数值模拟。通过模拟计算，得到不同时刻和不同坡长下的切沟底部高程变化数据；经过与坡沟系统模型试验观测结果进行比较检验，沟深平均相对误差在15%以内，取得了较高的模拟精度。这表明建立的模型合理，模拟结果与实际切沟下切的动态变化过程相符，可以用于模拟切沟下切发育过程。
2012 Vol. 10 (1): 19-24 [
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25
焦鹏, 姚文艺, 严军, 肖培青, 申震洲, 杨春霞
基于GRNN的坡面径流输沙能力模型的试验研究
坡面径流输沙能力是建立土壤侵蚀过程模型的重要水力学参数，研究定量计算坡面径流输沙能力的实用模型具有重要的理论和实践意义。通过室内模拟径流冲刷试验，计算不同坡度和流量条件下的裸地坡面径流输沙能力，利用平均影响值（MIV）方法对影响坡面径流输沙能力的因子进行分析，建立以干密度、能坡、进口流量、出口流量、水力半径、流速为输入，以坡面径流输沙能力为输出的广义回归神经网络（GRNN）模型，并应用Adaboost算法对模型进行优化。验证结果表明，所建模型能够用于对坡面径流输沙能力的模拟预测。与BP神经网络模型进行对比分析的结果表明：在试验训练样本条件下，广义回归神经网络（GRNN）模型的模拟预测结果优于BP神经网络模型；Adaboost算法能够有效减小广义回归神经网络（GRNN）模型的模拟预测误差。
2012 Vol. 10 (1): 25-31 [
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32
寻瑞, 王克林, 于闽, 宋希娟
基于侵蚀降雨特征的湘江流域
R
因子修正算法
降雨侵蚀因子
R
表示由降雨引起的土壤侵蚀的潜在能力，能够反映气候因素对土壤侵蚀能力的作用。根据湘江流域18个水文气象站近50a的降雨量数据，采用针对不同类型降雨资料的不同
R
值的计算方法，对湘江流域近50a的降雨侵蚀力
R
值进行估算。结果表明：Wischmemier年降雨侵蚀力经验公式与福建省降雨侵蚀力计算公式分别计算出的
R
1
、
R
2
值与章文波日降雨量估算方法计算出的
R
3
值有较大误差，分别达到35.99%和45.58%，不适用于直接计算该区域的降雨侵蚀力
R
值；经过侵蚀降雨特征因子修正后的Wischmemier年降雨侵蚀力经验公式与福建省降雨侵蚀力计算公式计算出的年降雨侵蚀力
R
值精度比修正前大大提高，其平均误差减小到9.59%和5.53%，表明在缺少日降雨量数据资料的情况下，采用根据侵蚀降雨特征因子侵蚀降雨量与侵蚀降雨时间修正后的降雨侵蚀力计算公式能够更加精确地估算出研究区内降雨侵蚀力
R
值。
2012 Vol. 10 (1): 32-37 [
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38
杨丹, 熊东红, 翟娟, 李佳佳, 苏正安, 董一帆<
元谋干热河谷冲沟形态特征及其成因
元谋干热河谷冲沟极为发育，发达的冲沟网络不但蚕食耕地，还产生大量泥沙，并加剧面蚀的发育发展，加速土地退化进程。在干热河谷开展冲沟侵蚀研究对于该区经济的可持续发展及江河泥沙的控制意义深远。采用野外实地调查、文献资料综合分析的方法，对元谋干热河谷冲沟形态特征及其成因进行了研究。结果表明：1）元谋干热河谷冲沟具有“沟壁陡立、沟谷深壑、活跃沟头常呈上凸下凹状”等形态特征；2）岩层结构、气候降雨、土壤属性是导致该区冲沟发育的主要原因。在此基础上指出，未来干热河谷冲沟侵蚀研究重点应集中于冲沟形态监测方法、冲沟发育过程及机制、冲沟产沙效应及人类活动对冲沟发育的影响等方面。
2012 Vol. 10 (1): 38-45 [
摘要
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46
吴敬东, 张洪江, 段淑怀, 叶芝菡, 易作明
密云县蛇鱼川小流域地表水水质变化的规律
为了向生态清洁小流域建设、水源保护及生态环境建设提供理论依据，以北京市密云县蛇鱼川小流域地表水近5年监测资料为基础，分析评价小流域河流水质时间、空间变化及湖库水质时间变化规律，并对流域水质总体情况进行评价。监测结果表明：1）河流水体NH
3
-N质量浓度冬春季变化较大，夏季中期以后质量浓度比较稳定。2）TN、TP和COD
Mn
冬春季质量浓度较低，夏季汛期质量浓度显著上升，秋季降雨结束后，各指标回落；在塘坝水质变化上，塘坝水体氨氮、总氮都呈现冬高夏低的规律，总磷和高锰酸钾指数在冬季和夏季质量浓度都较高；总体上流域地表水质除局部区域受到污染外，小流域地表水质良好，氨氮属Ⅰ～Ⅱ级，总磷属Ⅱ级，高锰酸钾指数属Ⅱ～Ⅲ级。
2012 Vol. 10 (1): 46-52 [
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53
秦伟, 朱清科, 左长清, 赵磊磊, 邝高明, 王昭艳, 张京凤, 单志杰
黄土丘陵沟壑区地表过程响应单元划分及其地形特征提取
地表过程解析与调控是保障人与自然和谐相处的重要途径，高效、合理地划分地表过程响应单元则是开展地表过程研究的重要前提。针对黄土丘陵沟壑区土壤侵蚀的地形地貌分异特征，提出在小流域内以沟谷线、山脊线、分水线和沟缘线相互交叠，构成具有相对均一坡向、坡度与坡位的地表过程响应单元，在ArcGIS9.2中，以Hc-DEM为基础数据，通过确定沟谷线、山脊线、分水线和沟缘线的提取方法，以及响应单元平均坡度、整体坡向、面积与周长等地形特征的测算技术，实现地表过程响应单元的快速划分及其地形特征的高效提取。研究结果对促进黄土丘陵沟壑区以土壤侵蚀为代表的地表过程研究具有重要的基础意义。
2012 Vol. 10 (1): 53-58 [
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59
谢谟文, 黄洁慧, 王增幅, 刘翔宇
广域岩土体变化监测研究
常规岩土体变化监测方法的局限性造成采用它们来实施大型库区及周边地表形变的持续监测非常困难。为了解决大型水电站库区岩土体的高效实时变化监测这一关键问题，选取乌东德水电站库区为研究区域，根据岩土体变化类型，分别采用D-InSAR技术和假彩色合成技术对库区进行监测，提取出变动区域。最后通过2种方法的监测结果与地面验证结果的比较，验证了变化地点和岩土变动类型与分析结果相一致，达到了发现变化、监视趋势的遥感监测目的。证明了D-InSAR技术和假彩色合成技术相结合用于监测广域岩土体变化的可行性。
2012 Vol. 10 (1): 59-64 [
摘要
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65
赵超, 徐向舟, 徐飞龙, 王书芳
实验地貌的动态观测装置
实验地貌的动态观测对于研究沟坡的侵蚀过程和发生机制具有重要意义。在介绍实验地貌动态观测装置——MX2010G型地貌仪的基础上，采用传统钢尺+水准仪观测方法以及地貌仪测量方法，测量同一坡体的体积，以率定地貌仪的观测精度。结果表明：对于5组不同坡度、体积约为2.4万cm
3
的沟坡模型，地貌仪测量的体积相对误差可以控制在±10%以内，其中绝对值最大相对误差为9.0%，绝对值最小误差为-0.4%；对于120cm×140cm范围内的坡面，10个检查点空间坐标在
x
、
y
、
z
3个方向上的均方误差平均值分别为0.99、0.84和0.42cm；在6个断面测点系列高程值线性回归分析中，回归系数
b
与相关系数
R
2
值均接近于1。结果表明，该地貌仪能够对沟坡微地貌的变化过程进行精确的观测。
2012 Vol. 10 (1): 65-69 [
摘要
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70
张建军, 徐佳佳, 李慧敏
水土保持林生长过程及碳密度的动态变化
刺槐是黄土高原主要的水土保持树种之一，对刺槐生长过程与碳密度动态变化的研究，是正确评价黄土高原水土保持林生态服务功能中亟待解决的关键问题。以山西吉县红旗林场马莲滩刺槐水土保持林为研究对象，采用样方（面积400m
2
）调查和树干解析法，研究刺槐的生长过程，提出刺槐的树高生长模型、胸径生长模型、生物量与胸径的关系，并在此基础上模拟计算刺槐水土保持林生物量及碳密度的动态变化。结果表明： 1）树龄12a以前为刺槐树高和胸径的快速生长期，树高的平均生长速率可达0.63m/a，胸径平均生长率为0.53cm/a，树龄12a时树高可达6.9m、胸径5.19cm、生物量10.18t/hm
2
；2）利用建立的生物量预测模型得出，当树龄达到20a时，刺槐水土保持林生物量的连年生长量最大，达2.99t/hm
2
，树龄35a时生物量的连年生长量曲线与平均生长量曲线相交，成为成熟林，总生物量达72.79t/hm
2
，碳密度为35.52t/hm
2
，对树龄35a以上的刺槐水土保持林应该及时更新与改造。
2012 Vol. 10 (1): 70-76 [
摘要
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李智广, 符素华, 刘宝元
我国水力侵蚀抽样调查方法
水力侵蚀普查是2010—2012年第1次全国水利普查水土保持情况普查的重要内容之一，抽样调查是本次水力侵蚀普查的主要方法。野外抽样调查单元依据不同侵蚀类型区和各省份实际情况相结合的原则布设：在全国按统一网格布局，按一定密度抽样，获得野外调查单元的位置；以第4层网格（1km×1km）为基础，在平原区以1km×1km网格、在丘陵区和山区以0.2～3.0km
2
的小流域作为野外调查单元。综合分析降雨、地形、土地利用和水土保持措施等影响水力侵蚀的因子，利用中国土壤流失方程来评价水力侵蚀强度，获得水力侵蚀的分布、面积与强度，为国家水土保持与生态建设提供决策依据。水力侵蚀抽样调查方法研究对全面调查和科学评价水力侵蚀现状、发展趋势和预测预报具有重要意义。
2012 Vol. 10 (1): 77-81 [
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82
李晓凤, 陈丽华, 王萍花
华北落叶松根系抗拉力学特性
华北落叶松作为水土保持先锋植物之一，其根系的力学抗拉特性是维持边坡稳定的一个重要因素。为探究落叶松根系的基本抗拉力学性质，选取不同根长、直径以及去皮与否的华北落叶松根系，以不同的拉伸速率进行室内单根拉伸试验。结果表明：根长100mm的带皮根系以10mm/min的速率拉伸时，其根系的抗拉强度与直径无明显的相关性，而其他的条件下，根系的抗拉强度随直径的增加而减小，且呈逆函数关系；华北落叶松根系的应力应变曲线为单峰曲线，无明显颈缩，呈弹塑性材料特征；根长、去皮与否都对根系的抗拉强度有显著的影响，而拉伸速率对根系抗拉强度的影响不明显。研究结果可为进一步分析华北落叶松根系与土壤之间的相互作用机制、建立边坡稳定模型提供基础数据。
2012 Vol. 10 (1): 82-87 [
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88
王永喜, 夏兵
粤西台风灾区水土保持生态修复策略和措施——以高州市马贵镇为例
通过对广东省高州市马贵镇遭受台风袭击后的洪水灾害调查，分析其生态环境新问题，并根据洪灾破坏的特殊性、生态破坏的程度、人类活动的关联性，将马贵镇水土保持生态修复区域划分为重点治理区、次重点治理区、一般治理区、生态保育区以及河流景观恢复区5个治理分区，提出灾后恢复重建总体策略及思路以及各治理分区的治理策略和措施。认为坚持以自然恢复与人工修复相结合的原则，可协调生态恢复与经济社会发展的矛盾。
2012 Vol. 10 (1): 88-93 [
摘要
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94
姚孝友, 刘霞, 张光灿
淮河流域坡耕地水土流失特点与综合整治模式
为有效推进淮河流域坡耕地水土流失综合整治，对淮河流域内坡耕地现状进行调查与数据统计分析。结果表明：淮河流域现有坡耕地96.56万hm
2
，主要分布在桐柏大别山区、伏牛山区、沂蒙山区和江淮丘陵区，主要类型有石质坡耕地、土石质坡耕地、砂质坡耕地和土质坡耕地；通过全面分析坡耕地水土流失特点、危害以及综合整治中存在的主要问题，结合淮河流域已有水土保持成果和坡改梯治理试点经验，提出了不同类型坡耕地整治方向与主要技术模式。
2012 Vol. 10 (1): 94-97 [
摘要
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98
安永兴, 梁明武, 赵平
煤矸石山综合治理技术模式与实践
煤矸石对环境有严重的污染，是井采煤矿废弃物治理的难点。通过对煤矸石山治理技术进展的分析综述，提出煤矸石山综合治理新技术模式以及成功经验，并以山西某矿务局煤矸石山综合治理工程案例进行验证，表明浅层喷射注浆灭火与客土喷播恢复植被是煤矸石山综合治理的有效模式。
2012 Vol. 10 (1): 98-102 [
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103
陈志强, 陈志彪, 陈海滨, 陈丽慧
南方红壤侵蚀区土壤肥力质量与人为活动可达性的空间关系——以福建长汀县朱溪流域为例
人为活动可达性对土壤肥力质量具有重要影响。以南方红壤侵蚀区典型流域福建省长汀县朱溪流域为研究区，选取10个土壤肥力质量因子，基于“3S”技术并结合野外调查，对10个土壤肥力质量因子进行叠加，生成土壤肥力质量等级图；根据相对高度、DEM生成的坡度、SPOT影像提取的土地利用图、距居民点和交通用地的远近，创建人为活动可达性综合评价指数，整个研究区可达性由最难到达至最易到达可分为5级。结果表明：1）人为活动可达性从“中等”到“困难”到“很困难”，土壤肥力质量总体呈上升趋势，可达性难度逐渐增大导致开发利用难度增大，人为活动的干扰程度相对减少；2）在人为活动可达性“容易”和“很容易”2个级别，分布着所有的“很好”和大部分“好”2个土壤肥力质量级别，并与流域下游的耕地地类对应，同时“容易”和“很容易”2个级别所在区域自然条件较好，人类开发利用强度大，导致部分区域土壤肥力质量级别较低；3）人为活动可达性是土壤肥力质量的重要但不是唯一影响因素；4）今后相关研究应加强土壤肥力质量综合评价模型中人为活动的定量表达，从而深入解释南方红壤侵蚀区人为活动与土壤肥力的复杂关系。
2012 Vol. 10 (1): 103-107 [
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108
魏霞, 李占斌, 李勋贵
黄土高原坡沟系统土壤侵蚀研究进展
坡沟系统是黄土高原重要的流域组成单元，是小流域侵蚀产沙的主要源地，又是控制水土流失、恢复与重建生态环境的基本治理单元，对其侵蚀现象与规律的探究，可为黄土高原地区土壤侵蚀治理措施的优化配置提供重要科学依据。对黄土高原坡沟系统的侵蚀方式、侵蚀形态的垂直分带性、坡沟系统侵蚀泥沙的来源、上方来水来沙对坡沟系统土壤侵蚀的影响、草被覆盖及其空间分布对坡沟系统侵蚀影响、淤地坝在坡沟系统土壤侵蚀研究中的应用等进行综述，指出在今后的研究中需要进一步开展侵蚀垂直分带结果和上方来水来沙对坡沟系统土壤侵蚀影响的定量分析，加强坡沟系统侵蚀泥沙来源、淤地坝对坡沟系统土壤侵蚀影响以及野外原状坡沟系统草被覆盖和空间分布对坡沟系统侵蚀影响的研究。
2012 Vol. 10 (1): 108-113 [
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114
李晶晶, 白岗栓
保水剂在水土保持中的应用及研究进展
保水剂作为一种高分子化合物，具有保水、保土、保肥功能。保水剂通过自身保水特性和土壤学作用机制，可改善土壤结构，降低土壤密度，提高土壤抗蚀性，起到水土保持作用。针对保水剂的水土保持功能，通过介绍保水剂的水土保持作用机制、在水土保持应用中的关键因素、水土保持效益以及目前应用中存在的问题，指出保水剂虽具有显著的水土保持效益，但必须结合适宜的保水剂类型、适宜的施用方法和施用量等因素合理使用。认为对于保水剂的研究，应以基础研究为重点，并开发多功能复合保水剂，同时扩大保水剂在水土保持中的应用领域和范围。
2012 Vol. 10 (1): 114-120 [
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1582
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