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水利工程論文-長(zhǎng)江上游侵蝕特征及其對(duì)策摘要:根據(jù)長(zhǎng)江上游土壤侵蝕背景,進(jìn)行了侵蝕敏感性分析。在此基礎(chǔ)上,分析了土壤侵蝕的近期變化及其成因。最后,就長(zhǎng)江上游水土保持提出幾點(diǎn)建議和對(duì)策。關(guān)鍵詞:長(zhǎng)江上游1引言長(zhǎng)江中下游地區(qū)是我國(guó)經(jīng)濟(jì)最為發(fā)達(dá)區(qū)域之一,游流域面積達(dá)100余萬(wàn)平方公里的長(zhǎng)江上游地區(qū)(宜昌以上)是長(zhǎng)江中下游地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的能源(水電)供應(yīng)地和防洪減災(zāi)的生態(tài)屏障。上游地處青藏高原的東緣,地質(zhì)構(gòu)造構(gòu)造復(fù)雜、新構(gòu)造運(yùn)動(dòng)和地殼隆升強(qiáng)烈、地形高差大,受東亞季風(fēng)和南亞季風(fēng)的交替影響,降雨豐沛且多強(qiáng)降雨過(guò)程,土壤侵蝕強(qiáng)烈,類型多樣。土壤侵蝕不僅使土地退化,生態(tài)惡化,嚴(yán)重的影響到上游地區(qū)的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展,而且還為長(zhǎng)江干支流提供大量的泥沙,影響到中游的防洪安全和長(zhǎng)江上游的水利水電工程。在長(zhǎng)江上游生態(tài)屏障和重大水利水電建設(shè)以及長(zhǎng)江流域河流泥沙控制和防洪減災(zāi)工作中,需要了解長(zhǎng)江上游的侵蝕特征。2長(zhǎng)江上游土壤侵蝕敏感性分析應(yīng)用地理信息系統(tǒng)、遙感技術(shù)及數(shù)字地面模型方法,從土壤侵蝕的影響因素和分布規(guī)律出發(fā),對(duì)長(zhǎng)江上游地區(qū)開(kāi)展以水動(dòng)力為主的土壤侵蝕敏感性評(píng)價(jià)。通過(guò)分析,選取影響土壤侵蝕的主要環(huán)境背景因素高程、降雨量、土壤類型、植被類型及植被指數(shù)等指標(biāo),建立單要素的土壤侵蝕環(huán)境背景專題數(shù)字模型。根據(jù)地形起伏度得到土壤侵蝕對(duì)地形起伏度的敏感性分布圖;根據(jù)長(zhǎng)江上游342個(gè)雨量站的資料建立降雨侵蝕力數(shù)字模型;根據(jù)長(zhǎng)江上游土壤分布圖建立土壤可蝕性數(shù)字模型;利用植被類型圖結(jié)合植被指數(shù)建立植被對(duì)土壤侵蝕敏感性的數(shù)字模型。各單因素對(duì)土壤侵蝕分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)如下(表1):表1土壤侵蝕敏感性影響分級(jí)賦值標(biāo)準(zhǔn)分級(jí)不敏感輕度敏感中度敏感高度敏感極敏感降雨侵蝕力600土壤(根據(jù)土壤可蝕性)水稻土、新積土、粗骨土、沼澤土、泥炭土、寒凍土灰褐土、褐土、黃色石灰土、紅色石灰土、高山草原土、亞高山草原土、山地草甸土、漂灰土、暗棕壤黃棕壤、表淺黃壤、黃壤性土、赤紅壤、黑色石灰土、棕色石灰土、高山草甸、亞高山草甸、棕壤石灰性紫色土、中性紫色土、黃褐土、黃壤、紅壤、棕紅壤、褐紅壤、紅壤性土、燥紅土、酸性紫色土地形起伏度(m)0-5050-100100-300300-500500植被沼澤、沼澤化草甸、稻田、水體、石漠或高山巖屑其它馬尾松林、云南松林、柏木林、桉樹(shù)林、亞高山常綠針葉灌叢、草原、兩年三熟或一年二熟糧作、果樹(shù)園高山墊狀植被、高山稀疏植被、鹽生草甸、一年一熟糧作分級(jí)賦值(C)13579在各環(huán)境背景組成要素專題模型的基礎(chǔ)上,將各單項(xiàng)數(shù)字模型通過(guò)圖像處理中的主成份變換方法集成,生成包含各單項(xiàng)要素特征的綜合性的數(shù)字模型,最后對(duì)綜合性數(shù)字模型所反映的環(huán)境背景特征進(jìn)行分析。主成份變換結(jié)果見(jiàn)表2和表3。第一主分量是降雨侵蝕力、地形起伏度、土壤可蝕性和植被覆蓋的綜合反映,其貢獻(xiàn)率達(dá)到85.54%,第二主分量反映的蝕地形起伏度,第三主分量反映的是土壤可蝕性。將前三個(gè)主分量分別賦于紅、綠、藍(lán)進(jìn)行假彩色合成,合成影像(圖1)清晰地反映了土壤侵蝕環(huán)境背景特征的空間分異規(guī)律。如四川盆地,土壤對(duì)土壤侵蝕的敏感性非常顯著;在盆周北部和西部,降雨量較大,地形起伏較大,植被覆蓋良好,土壤可蝕性相對(duì)較弱,四大因素的作用相當(dāng);在青藏高原向四川盆地和云貴高原的過(guò)渡地帶,地形因子起著主導(dǎo)作用;在江河源頭區(qū),土壤可蝕性起主要作用。表2主成份矩陣因子主分量1234降雨侵蝕力0.5626-0.5767-0.5921-0.0167地形起伏度0.58600.7832-0.2051-0.0354土壤可蝕性0.4749-0.20520.6662-0.5373植被覆蓋0.3386-0.10940.40440.8425表3主成份貢獻(xiàn)率主分量1234貢獻(xiàn)率85.548.074.232.16累計(jì)貢獻(xiàn)率85.5493.6197.84100圖1主分量合成影像利用GIS系統(tǒng),將上述各單因子專題圖在ERDAS軟件支持下進(jìn)行加權(quán)疊加計(jì)算獲得土壤侵蝕敏感性指數(shù)數(shù)字模型(圖2),公式如下:式中,Sj為j空間單元土壤侵蝕敏感性指數(shù),Wi為i因素的權(quán)重,Cij為i因素j空間單元敏感性等級(jí)值。因子權(quán)重由第一主成份特征向量歸一化值作為權(quán)重的估計(jì)值,降雨侵蝕力、地形起伏度、土壤可蝕性和植被覆蓋的權(quán)重值分別為0.2867、0.2987、0.2420、0.1726。由圖2中,亮度越高表示敏感性越高。四川盆地丘陵區(qū)及邊緣山地和西南山地屬高度敏感區(qū)域,龍門(mén)山、邛崍山和岷山一帶屬中度至高度敏感區(qū)域。圖2長(zhǎng)江上游土壤侵蝕敏感性指數(shù)圖3長(zhǎng)江上游土壤侵蝕近期變化長(zhǎng)江上游侵蝕變化可以宏觀的從主要干支流的泥沙變化反映出來(lái),文獻(xiàn)1對(duì)此進(jìn)行了分析。長(zhǎng)江上游流域面積100.6104km2(宜昌站),年均徑流量4.351011m3,年均輸沙量5.17108t。嘉陵江和金沙江流域面積分別為15.6104km2和48.5104km2,占長(zhǎng)江上游總面積的15.5%和48.2%。嘉陵江(北碚站)年均徑流量7.011010m3,年均輸沙量1.4108t,分別占宜昌站的16.0%和26.6%。金沙江(屏山站)年均徑流量1.521011m3,年均輸沙量2.56108t,分別占宜昌站的34.7%和48.8%。北碚站的年輸沙量變動(dòng)于0.1億t(1996)和3.6億t(1981)之間,年均輸沙量1.28億t。北碚站的年徑流、輸沙量雙累積曲線(19541996)在1984年前后發(fā)生了明顯的偏轉(zhuǎn),1984年后的曲線明顯向徑流軸方向偏轉(zhuǎn),表明河流泥沙出現(xiàn)了減少的趨勢(shì)(圖3)。屏山站的年輸沙量變動(dòng)于1.26億t(1975)和5.01億t(1974)之間,年均輸沙量2.億t。張平對(duì)1987年前金沙江流域的水文資料進(jìn)行了分析,發(fā)現(xiàn)80年代以來(lái)金沙江干支流的沙量均有增加的現(xiàn)象,主要集中于下游干流區(qū)間2。潘
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