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基于GIS的淤地坝控制区土壤侵蚀与土地利用关系研究
基于GIS的淤地坝控制区土壤侵蚀与土地利用关系研究
| 成果信息 |
| 项目年度编号： |
2600140885 |
| 限制使用： |
国内 |
| 省市： |
甘肃 |
| 中图分类号： |
S157.2 |
| 成果类别： |
基础研究 |
| 成果公布年份： |
2025 |
| 关键词： |
土壤侵蚀防治
土地利用
水土流失治理
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| 成果简介： |
①课题来源与背景：甘肃省水利科学实验研究及技术推广计划项目(甘水建管发〔2022〕59号)。
影响土壤侵蚀的因素可以分为自然因素和人为因素，自然因素主要包括降雨、土壤、地形等因素，而人为因素主要包括减少土壤侵蚀的人为活动以及引起土壤侵蚀的人为活动。自然因素作为不可控的潜在因素，对土壤侵蚀的影响因不同地区自然环境的差异而产生不同的规律。人为因素作为影响土壤侵蚀的主导因素，既可以通过乱砍乱伐、开荒毁林等活动加剧土壤侵蚀，也可以通过植树造林、修建水土保持措施等活动减少土壤侵蚀，当前人为活动对土壤侵蚀的影响主要通过改变地面植被覆盖度和土地利用结构来实现。当前大规模的水土保持生态建设已经对流域的气象水文、土壤侵蚀、沟道水沙等产生了一些较大的效应，而且这些效应还在不断累积、这些累积的效应对流域水沙资源必然会产生相应影响，而这些影响对流域淤地坝的规模、空间布局、拦泥拦沙指标和经济效益也将产生深远的影响。所以，极有必要淤地坝控制区的水土保持措施配置进行分析和研究，并科学规划布局，为淤地坝建设奠定坚实基础。
②技术原理及性能指标：该课题以定西市渭源县邵家岔淤地坝和水泉湾淤地坝为研究对象，利用遥感影像解译坝控区水土保持措施配置，分析不同土地利用类型的变化情况；查阅相关文献获取不同土地利用的土壤侵蚀模数，再根据三维激光扫描实测得侵蚀模数验证并修正文献中土壤侵蚀模数的取值；分析淤地坝控制区水土保持措施变化与土壤侵蚀量的相关性，根据修正的侵蚀模数和土地利用面积，确定坝控区土壤侵蚀量，并分析水土保持措施变化对土壤侵蚀量的影响、岸坡稳定对土壤侵蚀量的影响。
(1)借助三维激光扫描技术可对坝体和岸坡的变形、沉降和滑坡等稳定性进行监测；
(2)通过对邵家岔淤地坝和水泉湾淤地坝的3期遥感影像进行筛选及解译，研究淤地坝控制区不同时期水土保持措施类型结构变化情况，结合查阅资料和实地调研，分析淤地坝控制区土地利用动态度，进一步分析淤地坝控制区水土保持措施类型转化。
(3)获取不同水土保持措施的土壤侵蚀模数，利用三维激光扫描技术实测淤地坝控制区泥沙淤积量，推算土壤侵蚀模数，验证并修正土壤侵蚀模数的取值，准确反映不同水土保持措施的土壤侵蚀模数。
(4)分析淤地坝控制区水土保持措施变化与土壤侵蚀量的相关性，根据修正的侵蚀模数和土地利用面积，确定坝控区土壤侵蚀量，并分析水土保持措施变化对土壤侵蚀量的影响、岸坡稳定对土壤侵蚀量的影响。
③技术的创造性与先进性：1.利用徕卡三维激光扫描技术和无人机(Phantom4 ProV2.0)航测获得的现状地形图信息来拟合修正矢量化后的地形图，重建淤地面积-高程和库容-高程曲线；2.利用拟合修正的地形图，重建邵家岔和水泉湾淤地坝库容/淤地面积～坝高曲线，推算水泉湾淤地坝淤地面积，淤积量，土壤侵蚀模数和侵蚀强度；3.淤地坝控制区土壤侵蚀量变化与坡耕地面积的变化具有极显著的正相关关系，呈完全线性相关，与梯田、灌木林面积的变化具有极显著的负相关关系，相关系数达到了99.7%；4.利用Cyclone软件构建三维模型，测算不同时段的淤地坝泥沙淤积量和泥沙淤积厚度；5.对比加权平均法修正值和泥沙量数据实测值，验证不同时段，不同水土保持措施作用下的土壤侵蚀模数精度达90.85%。
④技术的成熟程度，适用范围和安全性：该成果可广泛应用于黄土丘陵沟壑区水资源利用、水土保持、生态修复等，有效地开展流域淤地坝的规模、空间布局、拦泥拦沙指标和经济效益示范，创建小流域综合水土保持治理措施配置利用模式，为乡村振兴、区域经济发展、社会稳定与生态环境的可持续发展提供技术模式与技术支撑。
⑤应用情况及存在的问题：项目的实施和推广应用，可有效指导甘肃黄土丘陵沟壑区生态环境建设，显著改善半干旱区生态环境及农业生产条件，提高甘肃黄土丘陵沟壑区淤地坝水土资源利用水平，有效地开展流域淤地坝的规模、空间布局、拦泥拦沙指标和经济效益示范，创建小流域综合水土保持治理措施配置利用模式，提升乡村经济效益，改善流域内居民的生存环境。
淤地坝控制区水沙变化研究是近年来淤地坝研究中的热点问题，其本身非常复杂，又受许多自然因素和社会因素的影响。因此在研究过程中选取研究对象代表性不足，对淤地坝研究长期水沙运移监测数据及土壤侵蚀模数模型研究不到位。
⑥历年获奖情况：无。
⑦成果简介：淤地坝作为沟道治理的主要措施之一，发挥着沟道侵蚀阻控与拦沙淤地的重要作用。在气候与下垫面变化耦合影响下，极端气象灾害事件偶发，坝系水毁风险增加，在淤地坝规划设计修建后，大多数淤地坝泥沙淤积量在设计年限内远达不到淤积高程，导致投资效益降低。在渭河源生态综合治理中无法提供区域准确的土壤侵蚀模数，成为水土流失治理有效开展的瓶颈。课题以甘肃黄土高原淤地坝为研究对象，在对淤地坝系建设现状调查分析的基础上，推算生产建设项目水土流失背景值、获取坝控流域尺度下的土壤侵蚀模数等，判测坝控流域的侵蚀、产沙和侵蚀环境的变化，更好的、真实的反映当地水土流失状况，更加有效地开展流域淤地坝的规模、空间布局、拦泥拦沙指标和经济效益示范，创建小流域综合水土保持治理措施配置利用模式，为分类分区指导水土流失防治和水土保持规划提供基础的科学依据。 |
| 申报信息 |
| 登记号： |
9622024Y0918 |
| 相关人信息 |
| 完成单位： |
甘肃省水土保持科学研究所 |
| 完成人： |
高金芳 田晋华 王彦武 马涛 孙有政 庞婧 马雨婷 刘晓慧 李泽霞 董彦丽 陈爱华 王莉 邸东 |
| 行业及专利信息 |
| 应用行业名称： |
农业服务业 |
| 应用行业码： |
051 |
| 转让信息 |
| 投资信息 |
| 推广信息 |
| 联系信息 |
| 联系单位名称： |
甘肃省水土保持科学研究所 |
| 联系单位地址： |
甘肃省兰州市城关区东岗东路1371号 |
| 邮政编码： |
730021 |
