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1990-2015年内蒙古中西部地区风力侵蚀和固沙服务评估

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1990-2015年内蒙古中西部地区风力侵蚀和固沙服务评估

作者：王炳瑞兰州大学

学位级别：硕士

风力侵蚀是世界范围内的关键性环境问题之一,特别是在干旱和半干旱地区,随着人类活动的增加和区域环境的改变,导致其荒漠化扩大,风力侵蚀加剧。风力侵蚀和荒漠化是导致土壤养分流失的重要过程,不仅会使区域土地严重退化,也会导致其生态... 详细信息

风力侵蚀是世界范围内的关键性环境问题之一,特别是在干旱和半干旱地区,随着人类活动的增加和区域环境的改变,导致其荒漠化扩大,风力侵蚀加剧。风力侵蚀和荒漠化是导致土壤养分流失的重要过程,不仅会使区域土地严重退化,也会导致其生态系统和人类生活环境的恶化。所以风力侵蚀和荒漠化严重威胁和阻碍着干旱和半干旱地区的可持续发展。沙漠和荒漠化土地作为地球上最重要的生态系统之一,提供包括沙质稳定、土壤保持等关键的生态服务,对区域内环境的可持续性发展以及人类的健康和生存均会产生重大影响。而固沙作为沙漠和荒漠化土地提供的最为重要的生态服务,可以有效缓解由气候变化和人类活动引起的风力侵蚀,与整个区域的生态稳定和人类福祉密切相关。因此,合理的评估区域的风力侵蚀情况和固沙服务对于该区域下一步的生态安全保护工作具有重要的指导意义。内蒙古中西部地区作为中国北方抵御来自欧亚大陆中部风沙输送的重要生态屏障,常年易发生严重的风力侵蚀,是干旱和半干旱地区的典型生态脆弱区。特别是2000年之后,内蒙古中西部地区人口的快速增加、城市区域的迅速扩张、煤炭行业的高强度发展以及一系列生态修复工程的有序实施,必然会对这一区域的风力侵蚀强度和固沙服务产生影响。因此,本研究基于遥感数据、气象数据、基础地理数据及《土壤侵蚀强度分级标准》(SL190-2007),应用修正风力侵蚀方程(RWEQ),评估了1990-2015年内蒙古中西部地区风力侵蚀的时空变化情况及其驱动因素。然后基于RWEQ的风力侵蚀评估结果,继而对研究区固沙服务进行评估。结果表明:1990-2015年,轻度风力侵蚀的研究区占比由4.13%增至23.29%;剧烈风力侵蚀的研究区面积由13.56%降至2.45%。不同月份的模拟结果发现,研究区在1月份的风力侵蚀程度最强,平均风蚀速率达6.15 t·ha·month;9月份的风力侵蚀程度最弱,风蚀速率仅为0.64 t·ha·month。不同的土地利用/覆被类型的模拟结果发现,1900-2015年,草地的风力侵蚀强度下降幅度最大(51.24%),其次为耕地和林地,下降幅度分别为45.58%和40.69%。不同盟市的模拟结果发现,乌兰察布市的风蚀速率降幅最高(64.69%),阿拉善盟的风蚀速率降幅最低(33.89%)。风力侵蚀驱动因素分析表明,内蒙古中西部地区的风蚀受自然因素和人类活动的综合影响。在自然因素中,风力和NDVI是研究区风力侵蚀强度变化的主要影响因素。在人类活动影响方面,“退耕还林”工程、京津风沙源治理工程等一系列的生态保护和恢复政策在改善研究区生态中发挥了重要作用,而建设用地和耕地的扩张以及煤炭产业的不合理发展是研究区中东部区域在2005年之后风力侵蚀加重的重要原因。1990-2015年,防风固沙率(F)增加的区域面积达2.2×10 km,而F减少区域面积仅为0.08×10 km。2000年以后,研究区中部区域(鄂尔多斯市)固沙服务的下降与不合理的人类活动有关。

关键词：内蒙古中西部地区修正风力侵蚀方程(RWEQ) 风力侵蚀风蚀模量(WEM) 驱动因素固沙服务

Spatio-temporal Variation of Wind Erosion in Inner Mongolia of China Between 2001 and 2010

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Chinese Geographical Science 2016年第2期26卷 155-164页

作者： JIANG Ling XIAO Yi ZHENG Hua OUYANG Zhiyun State Key Laboratory of Urban and Regional Ecology Research Center for Eco-Environmental Sciences Chinese Academy of Sciences Beijing 100085 China University of Chinese Academy of Sciences Beijing 100049 China

Using Geographic Information System(GIS), based on wind speed, precipitation, topographic, soil, vegetation coverage and land use data of Inner Mongolia between 2001 and 2010, we applied the revised wind erosion equation(RWEQ) model to simulate wind erosion intensity. The results showed that an area of approximately 47.8 × 10~4 km^2 experienced wind erosion in 2010, 23.2% of this erosion could be rated as severe, and 46.0% as moderate. Both the area and the intensity of wind erosion had decreased from 2001 to 2010, the wind erosion area reduced 10.1%, and wind erosion intensity decreased by 29.4%. Precipitation, wind speed, population size and urbanization in rural areas, and gross domestic product of primary industry(GDP1) were the main factors influencing wind erosion. Overall, these factors accounted for 88.8% of the wind erosion. These results indicated that the decrease in wind erosion over the past decade related to the increase in precipitation and the decrease in the number of windy days, while modest urban development and optimization of the economic structure might partially reduced the level of ecological pressure, highlighting the importance of human activities in controlling wind erosion.

关键词：风力侵蚀内蒙古时空变化土壤侵蚀过程风蚀强度中国地理信息系统侵蚀面积

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风力侵蚀作用对新增耕地土壤粒度特征的影响

农业与技术 2020年第18期40卷 121-123页

作者：张腾飞陕西省土地工程建设集团有限责任公司陕西西安710075

本文以定边县2017年实施的土地开发项目新增耕地为研究对象,研究一个风力周期内,风力侵蚀作用对新增耕地土壤粒度变化特征以及含量的影响。结果表明:土壤粘粒含量和粉粒含量随距离新造耕地距离的增加而增大,而沙粒含量与距离新造耕地距... 详细信息

本文以定边县2017年实施的土地开发项目新增耕地为研究对象,研究一个风力周期内,风力侵蚀作用对新增耕地土壤粒度变化特征以及含量的影响。结果表明:土壤粘粒含量和粉粒含量随距离新造耕地距离的增加而增大,而沙粒含量与距离新造耕地距离呈负相关关系。距新增耕地10m处,土壤粘粒含量显著增大,且土壤质地由此转变为砂壤土,粉粒含量也逐步提高;距新增耕地10m后,土壤粒径变化趋于平缓,且土壤粉粒含量逐渐增加,砂砾含量逐渐减少,粘粒含量变化不显著。风力侵蚀作用对0.075mm以下的土壤粒径运移距离影响显著,随着距新增耕地距离的增加,小于0.075mm的土壤粘粒含量逐渐增多,且小于0.075mm土壤粘粒含量中,粒径级配越大,相同位置处的含量也越大。

关键词：风力侵蚀新增耕地土壤粒度粘粒含量

冻融作用对黑土坡面融雪、风力和降雨侵蚀的影响研究

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水土保持学报 2024年

作者：赵娅君郑粉莉毋冰龙潘勋成郑润禾赵录友王雪松莫帅豪中国科学院水利部水土保持研究所西北农林科技大学水土保持研究所黄土高原土壤侵蚀与旱地农业国家重点实验室

[目的]研究冻融作用对东北黑土区坡面土壤侵蚀的影响,可加深对黑土坡面侵蚀过程机理的认识,并为区域侵蚀治理提供重要科学依据。[方法]以东北黑土区单一侵蚀营力驱动的融雪、风力和降雨侵蚀为对照,通过设计冻融-融雪、冻融-风力、冻融-... 详细信息

[目的]研究冻融作用对东北黑土区坡面土壤侵蚀的影响,可加深对黑土坡面侵蚀过程机理的认识,并为区域侵蚀治理提供重要科学依据。[方法]以东北黑土区单一侵蚀营力驱动的融雪、风力和降雨侵蚀为对照,通过设计冻融-融雪、冻融-风力、冻融-降雨双侵蚀营力叠加的模拟试验,分析冻融作用对坡面融雪、风力和降雨侵蚀的影响。试验处理包括1次冻融作用、两个融雪径流量(1,2L/min)、1个风速(12m/s)和1个降雨强度(100mm/h)和1个坡度(3°)。[结果](1)冻融作用显著增加了坡面融雪、风力和降雨侵蚀量(p侵蚀在1,2L/min融雪径流下分别增加2042.9%和777.9%,使风蚀量和降雨侵蚀量分别增加118.0%和74.9%。(2)冻融作用对坡面水蚀(融雪和降雨侵蚀)过程的影响大于对径流过程的影响,且加剧坡面侵蚀过程,使坡面侵蚀活跃期历时增长和侵蚀强度增加;冻融作用也使风力侵蚀的输沙高度增加30%,各高度风蚀输沙量均增加50%以上。(3)冻融作用降低土壤抗侵蚀能力,其使表层土壤密度、土壤抗剪强度、土壤硬度分别显著减小2.5%,22.6%,15.0%。同时,冻融作用使水蚀过程中的坡面水流流速平均增加13.6%～25.0%,水流剪切力平均增加2.3%～81.9%,而阻力系数减小1.6%～20.6%,进而加剧了坡面侵蚀过程。[结论]冻融作用改变了侵蚀动力与阻力关系,加剧了坡面融雪、风力和降雨侵蚀过程。

关键词：冻融作用融雪侵蚀风力侵蚀降雨侵蚀东北黑土区

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风力侵蚀对西气东输(甘肃段)工程影响分析

水土保持研究 2008年第2期15卷 244-247,251页

作者：冯伟张兴昌高照良中国石油西气东输管道公司西北农林科技大学资源与环境学院陕西杨陵712100 西北农林科技大学资源与环境学院中国科学院水利部水土保持研究所生态工程技术研究中心陕西杨陵712100

西气东输工程是我国"十五"期间的四大重点建设工程之一,也是国家实施西部大开发战略的标志性工程。西气东输工程是独特的大型线状建设工程,西气东输施工条件复杂,途经甘肃省12个县、市,多种地貌类型,工程建设将大面积扰动地表和产生大... 详细信息

西气东输工程是我国"十五"期间的四大重点建设工程之一,也是国家实施西部大开发战略的标志性工程。西气东输工程是独特的大型线状建设工程,西气东输施工条件复杂,途经甘肃省12个县、市,多种地貌类型,工程建设将大面积扰动地表和产生大量弃土弃渣,水土流失的类型、成因非常复杂。沿途包括典型的干旱气候风力侵蚀区和半干旱水—风复合侵蚀区,尤以风力侵蚀为主。管道工程对土壤的影响主要在管道地面开挖阶段,在干旱荒漠区管道开挖建设对土壤的影响主要表现为对土壤地表的扰动破坏,该区域的地表稳定层是长期自然选择的结果,一旦遭到破坏,很容易造成风蚀。从水土保持学的角度,阐述西气东输工程开发的重要性,分析了风蚀现状,提出了防治对策。

关键词：水土流失风力侵蚀土壤环境西气东输工程

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红崖山地区风力侵蚀影响因子分析

中国水土保持 2023年第5期 58-61页

作者：黄惜春武威市水务局甘肃武威733000

以武威市民勤县红崖山地区为研究区,根据2018—2020年红崖山水库风蚀监测站监测数据,采用Excel 2016、Origin 2019、SPSS 22.0等软件分析降尘量、风蚀深度、输沙率、风速、降水量、蒸发量、土壤含水量的变化情况,探究主要风蚀因子与各... 详细信息

以武威市民勤县红崖山地区为研究区,根据2018—2020年红崖山水库风蚀监测站监测数据,采用Excel 2016、Origin 2019、SPSS 22.0等软件分析降尘量、风蚀深度、输沙率、风速、降水量、蒸发量、土壤含水量的变化情况,探究主要风蚀因子与各气象因子的相关关系。结果表明,红崖山地区风蚀深度与蒸发量、相对湿度具有显著相关性,与风速具有极显著相关性;降尘量与降水量之间呈极显著负相关,与蒸发量和风速之间呈极显著正相关;输沙率与降水量呈极显著负相关,与风速呈极显著正相关。因此,民勤县风蚀防治应重点考虑风速的影响,加强防风林、沙障等建设,减轻风力侵蚀强度。

关键词：风力侵蚀动态监测风蚀因子气象因子相关性分析

基于风蚀模型的张家口市风力侵蚀时空分布特征

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草业科学 2020年第7期37卷 1405-1415页

作者：王晓艺苏正安马菁汪言在刘翊涵周涛王俊杰何周窈伍佐四川农业大学水利水电学院四川雅安625014 中国科学院、水利部成都山地灾害与环境研究所/中国科学院山地灾害与地表过程重点实验室四川成都610041 重庆师范大学地理与旅游学院重庆401331 四川师范大学地理与资源科学学院四川成都610101 中国科学院大学北京100049 四川农业大学林学院四川成都611130

为明确张家口市风蚀现状,利用遥感影像、数字高程模型(DEM)以及土地利用等数据,结合风蚀预报经验模型,计算了张家口市2005-2015年近10年风力侵蚀强度时空分布特征。结果表明:1)该市土壤风力侵蚀主要为轻度侵蚀和中度侵蚀,2005年轻度侵... 详细信息

为明确张家口市风蚀现状,利用遥感影像、数字高程模型(DEM)以及土地利用等数据,结合风蚀预报经验模型,计算了张家口市2005-2015年近10年风力侵蚀强度时空分布特征。结果表明:1)该市土壤风力侵蚀主要为轻度侵蚀和中度侵蚀,2005年轻度侵蚀面积11784.90 km^2,占总面积的32.41%,中度侵蚀面积2461.93 km^2,占总面积的6.77%,而2015年仅有轻度侵蚀,面积为7322.08 km^2,占总面积的20.14%,2005-2015年,该市风力侵蚀面积呈下降趋势;2)中度风力侵蚀主要集中分布在康保、张北、尚义等县;3)该市风力侵蚀主要集中在坝上地区,2005、2010、2015年风蚀面积分别为9520.47、8086.85和5674.71 km^2,而坝下地区2005、2010、2015年风蚀面积分别为4762.36、2808.34和1647.37 km^2,呈逐渐下降趋势;4)耕地和草地的风蚀面积及其占比均较高,且各种土地利用类型均以轻度侵蚀为主,不同土地利用类型风蚀面积也均呈逐渐减少趋势。研究结果可为张家口市水土流失治理以及生态环境建设提供科学依据。

关键词：风力侵蚀时空变化张家口市土地利用类型

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土壤结皮特性对风力侵蚀的影响

土壤与作物 2023年第1期12卷 88-95页

作者：胡伟刘晓冰张兴义中国科学院东北地理与农业生态研究所黑土区农业生态重点实验室黑龙江哈尔滨150081

风力侵蚀作为全球性的环境问题,是引起干旱、半干旱地区土壤退化的主要原因之一。土壤结皮是一个具有致密性结构的厚度为几毫米到几厘米的过渡土壤表层,在一定程度上能够抵抗风力侵蚀。本文在概要阐述土壤结皮类型的基础上,重点从土壤... 详细信息

风力侵蚀作为全球性的环境问题,是引起干旱、半干旱地区土壤退化的主要原因之一。土壤结皮是一个具有致密性结构的厚度为几毫米到几厘米的过渡土壤表层,在一定程度上能够抵抗风力侵蚀。本文在概要阐述土壤结皮类型的基础上,重点从土壤结皮盖度、厚度以及物质组成等方面评述了结皮特性对风力侵蚀的影响,展望了土壤结皮防控风蚀的两个研究方向,以期为干旱、半干旱地区防风固沙提供理论支持。

关键词：物理结皮生物结皮结皮特性临界摩阻风速风力侵蚀

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风力侵蚀监测方法探讨

中国水土保持 2009年第7期 42-43页

作者：邹维新疆水利水土保持技术推广中心新疆乌鲁木齐830000

对标桩监测和降尘缸监测两种方法进行的对比分析表明:降尘缸法具有操作简单、制作成本较低、制作材料少便于携带、劳动强度低等特点,更便于在野外推广应用。

关键词：水土流失风力侵蚀标桩法降尘缸法