密云水库北京集水区允许土壤流失空间阈值研究

论文摘要

北京市水资源短缺问题极为严重，水土流失加剧了水资源的供需矛盾。密云水库是北京市最主要的供水水源，上游地区的水土流失对于首都地区的生态安全具有重要影响。水土流失是最主要、最直接的污染源，同时也是其它污染的载体。不同区域的水土流失对水质的影响是有差异的，其土壤允许流失量是有区别的。本文正是在试验研究的基础上，通过土壤侵蚀预测模型预测密云水库上游不同土地利用单元的土壤侵蚀量及空间分布，并根据土地利用、离沟道距离、K值、坡度和侵蚀模数等因子判定不同土种在不同土地利用下的土壤允许流失量，试图揭示土壤允许流失量对密云水库水质的影响机理，从而为水库上游的水土流失防治和水源保护以及北京市“清洁小流域”建设提供理论支持。主要研究内容有： 1、土壤侵蚀定量模型经历了经验统计模型、物理模型和分布式模型等三个阶段。通过对地形、地貌、土壤、植被等自然条件的分析和野外调查，收集与侵蚀有关的遥感、气象资料及各类专题图件，选用USLE侵蚀预测模型，根据国内相关的研究结果，利用GIS和RS建立了密云水库土壤侵蚀模型的数据库，对土壤侵蚀模数进行了预测和侵蚀强度分级。 2、运用GIS的空间分析功能，结合遥感数字图像处理方法，对研究区的土壤侵蚀进行了定量和定性评价研究。土壤侵蚀的空间分布与土地利用类型、坡度、土壤和人为活动(人口密度)关系密切，开展各影响因子的空间分布特征以及各因子与土壤侵蚀的空间关系研究将有助于进一步揭示土壤侵蚀空间分布规律。 3、不同土地利用类型对土壤侵蚀的发育有不同影响，土壤侵蚀率表现出如下顺序：未利用地＞园地＞草地＞耕地＞林地；各坡度级的土壤侵蚀面积和侵蚀率总体上呈现出随着坡度增加而逐渐增加的趋势；土壤侵蚀率体现出土壤空间分布的差异性，其顺序如下：棕壤＞粗骨土＞褐土＞潮土＞新积土＞水稻土；土壤侵蚀强度在空间上呈现出块状不连续分布的特点，与居民点的分布特征一致。 4、土壤允许流失量是一定社会经济发展和科技水平下的多目标函数，资金、技术、目标都在一定程度上影响着土壤允许流失量的确定。密云水库水质的好坏直接影响到首都的供水安全和社会稳定。基于水源保护的目标，在确定土壤允许流失量时，应考虑土地利用、地形地貌、人类活动和土壤理化性质等因素对水质的影响。 5、采用影响度指数表示评价单元的土壤侵蚀对水质的影响程度，选择土地利用、离沟道距离、K值、坡度和侵蚀模数等作为评价影响度的影响因子，采用专家打分和综合评判法并结合GIS对土壤允许流失量进行判定；研究表明，研究区土壤允许流失量在100～500 t/km~2·a之间，且以200 t/km~2·a占绝大多数，100 t/km~2·a、300 t/km~2·a、400 t/km~2·a和500 t/km~2·a仅有零星的分布。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 引言
• 1.1 问题的提出
• 1.2 允许土壤流失量研究进展
• 1.2.1 国外研究进展
• 1.2.2 国内研究进展
• 1.3 土壤侵蚀模型研究进展
• 1.3.1 经验模型
• 1.3.2 物理模型
• 1.3.3 分布式模型
• 1.3.4 GIS、RS在模型中的应用
• 2 密云水库北京集水区概况
• 2.1 研究区自然概况
• 2.1.1 地理位置
• 2.1.2 地形地貌
• 2.1.3 地质、土壤
• 2.1.4 气候
• 2.1.5 水文
• 2.1.6 植被
• 2.2 社会经济概况
• 2.2.1 人口状况
• 2.2.2 工业发展状况
• 3 研究内容与方法
• 3.1 研究目标与内容
• 3.1.1 研究目标
• 3.1.2 研究内容
• 3.2 技术路线
• 3.3 研究法
• 3.3.1 研究数据资料的获取
• 3.3.2 数据处理及分析
• 4 数据处理及土壤侵蚀评价单元的构建
• 4.1 数据处理
• 4.1.1 数字化与图形编辑
• 4.1.2 土地利用类型遥感更新
• 4.2 土壤侵蚀评价单元的构建
• 4.2.1 评价单元的构建
• 4.2.2 综合指数的计算
• 5 土壤侵蚀预测
• 5.1 土壤侵蚀模型的选择
• 5.2 模型中各因子的确定
• 5.2.1 降雨因子值（R）
• 5.2.2 土壤侵蚀因子值（K）
• 5.2.3 地形因子值（LS）
• 5.2.4 C、P因子
• 5.3 土壤侵蚀预测结果
• 5.4 本章小结
• 6 土壤侵蚀空间分布特征研究
• 6.1 不同土地利用下的土壤侵蚀分布
• 6.2 不同坡度下的土壤侵蚀分布
• 6.2.1 土壤侵蚀的坡度分布
• 6.2.2 坡度与土壤侵蚀强度的关系
• 6.3 不同土壤类型下的土壤侵蚀空间分布
• 6.3.1 土壤的空间分布与面积
• 6.3.2 土壤类型与侵蚀的关系
• 6.4 不同人口密度下的土壤侵蚀空间分布
• 6.5 本章小结
• 7 允许土壤流失量的空间阈值
• 7.1 允许土壤流失量空间阈值确定的原则
• 7.2 允许土壤流失量的判定标准
• 7.3 评价单元允许土壤流失量的分析和确定
• 7.3.1 棕壤
• 7.3.2 褐土
• 7.3.3 新积土
• 7.3.4 粗骨土
• 7.3.5 潮土
• 7.3.6 水稻土
• 7.4 允许土壤流失量的空间分布
• 7.5 本章小结
• 8 结论与建议
• 8.1 结论
• 8.2 建议
• 附表
• 参考文献
• 导师简介
• 个人简介
• 在读期间成果目录清单（2001-2006）
• 致谢