济南市南部山区典型小流域水土流失特征研究

摘要

水土流失是多因子在多尺度时空上相互作用的结果，是土地退化的重要原因，也是导致生态环境恶化、农业生产和人类生活损失的严重问题，更是关系到我国社会经济可持续健康发展的重大问题。鉴于此，有必要对重要流域的水土流失状况做出正确客观的评估，以便开展针对性的综合治理工作。
　　济南市南部山区作为泰山余脉，是济南市泉水补给区和地表水重要水源地，同时是垦殖指数较高和生态规划重要的区域，对济南市城市生态环境和生活质量的改善具有重要意义。然而，由于生态景观脆弱及大规模、高强度、超负荷的开发建设项目，致使南部山区水土流失成为济南市生态恢复的突出问题。基于此，本研究利用典型小流域高分辨率遥感数据与地面实验数据对美国通用土壤流失方程(USLE)中多项因子进行了修正，并结合Landsat8数据反演了济南市南部山区的水土流失特征。经过区域统计分析，获得如下结论：
　　(1)基于中分辨率遥感数据研究分析的土壤侵蚀特征
　　基于中分辨率遥感数据研究分析的南部山区土壤侵模数蚀介于0~2676.45 t·km-2·a-1，平均值为145.98 t·km-2·a-1，年侵蚀总量为774681.23 t，其中微度侵蚀面积为3878.84 km2，占研究区总面积73.09％，年侵蚀量为566215.22 t；轻度侵蚀面积为1428.09km2，占研究区总面积26.91%，年侵蚀量为208465.62 t；中度侵蚀面积仅为27 hm2，年侵蚀量为0.39 t。整体呈西南和东北两端高、中间低的空间分布规律。市中区、长清区、历下区、历城区和章丘区主要以微度侵蚀为主，平阴县则以轻度侵蚀为主，是南部山区土壤侵蚀的主要分布地区。
　　(2)基于USLE模型和多源遥感数据的尺度转换，构建了适于南部山区的土壤侵蚀模型
　　基于LShigh=0.8431×LSmedium+9.6772
　　和CPhigh=0.6508-0.3436×lg(0.5373×Nmedium+0.2092)，而构建的南部山区高分辨率土壤侵蚀模型为：
　　Ahigh=R×K×(0.8431×LSmedium+9.6772)×[0.6508-0.3436×lg(0.5373×Nmedium+0.2092)]。
　　(3)基于高分辨率土壤侵蚀模型研究分析的土壤侵蚀特征
　　利用南部山区土壤侵蚀模型计算的南部山区土壤侵蚀模数介于0~1510.11t·km-2·a-1，平均值为223.40 t·km-2·a-1，年侵蚀总量为1185577.22 t，与中分辨率数据反演结果相比，模拟侵蚀量增比为53.04%。侵蚀强度表现为微度侵蚀和轻度侵蚀，其中微度侵蚀面积为3339.12 km2，占研究区总面积62.92%，年侵蚀量为745965.19 t，与中分辨率相比，增比为31.75%；轻度侵蚀面积为1967.81 km2，占研究区总面积37.08%，年侵蚀量为439612.03 t，与中分辨率相比，增比为110.88%。整体呈西南和东北两端高、中间低的空间分布规律。历城区和章丘区主要以微度侵蚀为主，市中区、长清区、历下区和平阴县则以轻度侵蚀为主，说明市中区、长清区、历下区和平阴县是南部山区土壤侵蚀的主要分布地区。
　　(4)综合中高分辨率土壤侵蚀特征，提出了治理建议
　　南部山区土壤侵蚀空间分布与LS因子和CP因子空间分布一致，表明地形、植被覆盖和经营管理措施是南部山区土壤侵蚀的重要影响因素。建议从改变地形、增加植被覆盖、减少人为活动破坏和建立水土流失综合防护体系等方面对土壤侵蚀进行预防和治理。

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第一章 绪 论

1.1 课题来源

1.2 研究背景及意义

1.3 国内外相关研究进展

1.4 研究内容与技术路线

第二章 研究区与研究方法

2.1 研究区概况

2.2 研究区主要生态环境问题

2.3 主要研究方法

第三章 典型小流域土壤流失特征研究

3.1 兴峪小流域土壤流失方程各因子空间分布特征

3.2 土屋峪小流域土壤流失方程各因子空间分布特征

3.3 本章小结

第四章 南部山区土壤流失特征研究

4.1 中分辨率遥感数据土壤侵蚀特征分析

4.2 高分辨率航拍数据土壤侵蚀特征分析

4.3 本章小结

第五章 预防与治理建议

第六章 结论与展望

6.1 结论

6.2 展望

参考文献

致谢

附录