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水利工程论文-长江上游侵蚀特征及其对策.doc

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水利工程论文-长江上游侵蚀特征及其对策.doc

水利工程论文长江上游侵蚀特征及其对策摘要根据长江上游土壤侵蚀背景,进行了侵蚀敏感性分析。在此基础上,分析了土壤侵蚀的近期变化及其成因。最后,就长江上游水土保持提出几点建议和对策。关键词长江上游1.引言长江中下游地区是我国经济最为发达区域之一,游流域面积达100余万平方公里的长江上游地区(宜昌以上)是长江中下游地区经济发展的能源(水电)供应地和防洪减灾的生态屏障。上游地处青藏高原的东缘,地质构造构造复杂、新构造运动和地壳隆升强烈、地形高差大,受东亚季风和南亚季风的交替影响,降雨丰沛且多强降雨过程,土壤侵蚀强烈,类型多样。土壤侵蚀不仅使土地退化,生态恶化,严重的影响到上游地区的农业生产和社会经济发展,而且还为长江干支流提供大量的泥沙,影响到中游的防洪安全和长江上游的水利水电工程。在长江上游生态屏障和重大水利水电建设以及长江流域河流泥沙控制和防洪减灾工作中,需要了解长江上游的侵蚀特征。2.长江上游土壤侵蚀敏感性分析应用地理信息系统、遥感技术及数字地面模型方法,从土壤侵蚀的影响因素和分布规律出发,对长江上游地区开展以水动力为主的土壤侵蚀敏感性评价。通过分析,选取影响土壤侵蚀的主要环境背景因素高程、降雨量、土壤类型、植被类型及植被指数等指标,建立单要素的土壤侵蚀环境背景专题数字模型。根据地形起伏度得到土壤侵蚀对地形起伏度的敏感性分布图根据长江上游342个雨量站的资料建立降雨侵蚀力数字模型根据长江上游土壤分布图建立土壤可蚀性数字模型利用植被类型图结合植被指数建立植被对土壤侵蚀敏感性的数字模型。各单因素对土壤侵蚀分级标准如下(表1)表1土壤侵蚀敏感性影响分级赋值标准分级不敏感轻度敏感中度敏感高度敏感极敏感降雨侵蚀力600土壤根据土壤可蚀性水稻土、新积土、粗骨土、沼泽土、泥炭土、寒冻土灰褐土、褐土、黄色石灰土、红色石灰土、高山草原土、亚高山草原土、山地草甸土、漂灰土、暗棕壤黄棕壤、表浅黄壤、黄壤性土、赤红壤、黑色石灰土、棕色石灰土、高山草甸、亚高山草甸、棕壤石灰性紫色土、中性紫色土、黄褐土、黄壤、红壤、棕红壤、褐红壤、红壤性土、燥红土、酸性紫色土地形起伏度(m)05050100100300300500500植被沼泽、沼泽化草甸、稻田、水体、石漠或高山岩屑其它马尾松林、云南松林、柏木林、桉树林、亚高山常绿针叶灌丛、草原、两年三熟或一年二熟粮作、果树园高山垫状植被、高山稀疏植被、盐生草甸、一年一熟粮作分级赋值C13579在各环境背景组成要素专题模型的基础上,将各单项数字模型通过图像处理中的主成份变换方法集成,生成包含各单项要素特征的综合性的数字模型,最后对综合性数字模型所反映的环境背景特征进行分析。主成份变换结果见表2和表3。第一主分量是降雨侵蚀力、地形起伏度、土壤可蚀性和植被覆盖的综合反映,其贡献率达到85.54,第二主分量反映的蚀地形起伏度,第三主分量反映的是土壤可蚀性。将前三个主分量分别赋于红、绿、蓝进行假彩色合成,合成影像(图1)清晰地反映了土壤侵蚀环境背景特征的空间分异规律。如四川盆地,土壤对土壤侵蚀的敏感性非常显著在盆周北部和西部,降雨量较大,地形起伏较大,植被覆盖良好,土壤可蚀性相对较弱,四大因素的作用相当在青藏高原向四川盆地和云贵高原的过渡地带,地形因子起着主导作用在江河源头区,土壤可蚀性起主要作用。表2主成份矩阵因子主分量1234降雨侵蚀力0.56260.57670.59210.0167地形起伏度0.58600.78320.20510.0354土壤可蚀性0.47490.20520.66620.5373植被覆盖0.33860.10940.40440.8425表3主成份贡献率主分量1234贡献率85.548.074.232.16累计贡献率85.5493.6197.84100图1主分量合成影像利用GIS系统,将上述各单因子专题图在ERDAS软件支持下进行加权叠加计算获得土壤侵蚀敏感性指数数字模型(图2),公式如下式中,Sj为j空间单元土壤侵蚀敏感性指数,Wi为i因素的权重,Cij为i因素j空间单元敏感性等级值。因子权重由第一主成份特征向量归一化值作为权重的估计值,降雨侵蚀力、地形起伏度、土壤可蚀性和植被覆盖的权重值分别为0.2867、0.2987、0.2420、0.1726。由图2中,亮度越高表示敏感性越高。四川盆地丘陵区及边缘山地和西南山地属高度敏感区域,龙门山、邛崃山和岷山一带属中度至高度敏感区域。图2长江上游土壤侵蚀敏感性指数图3.长江上游土壤侵蚀近期变化长江上游侵蚀变化可以宏观的从主要干支流的泥沙变化反映出来,文献1对此进行了分析。长江上游流域面积100.6104km2(宜昌站),年均径流量4.351011m3,年均输沙量5.17108t。嘉陵江和金沙江流域面积分别为15.6104km2和48.5104km2,占长江上游总面积的15.5和48.2。嘉陵江(北碚站)年均径流量7.011010m3,年均输沙量1.4108t,分别占宜昌站的16.0和26.6。金沙江(屏山站)年均径流量1.521011m3,年均输沙量2.56108t,分别占宜昌站的34.7和48.8。北碚站的年输沙量变动于0.1亿t(1996)和3.6亿t(1981)之间,年均输沙量1.28亿t。北碚站的年径流、输沙量双累积曲线(1954-1996)在1984年前后发生了明显的偏转,1984年后的曲线明显向径流轴方向偏转,表明河流泥沙出现了减少的趋势(图3)。屏山站的年输沙量变动于1.26亿t(1975)和5.01亿t(1974)之间,年均输沙量2.45亿t。张平对1987年前金沙江流域的水文资料进行了分析,发现80年代以来金沙江干支流的沙量均有增加的现象,主要集中于下游干流区间2。潘久根分析屏山站1954-1992年的水文资料后,认为1982年以后双累积曲线有较明显的向输沙量方向的偏转,河流泥沙呈增加的趋势,并认为人类活动是造成河流泥沙增加的主要原因3。图3北碚水文站累计径流量和累计输沙量变化图4屏山水文站累计径流量和累计输沙量变化

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