水土流失定量監(jiān)測及其應用研究.pdf

1、水土流失問題已經(jīng)成為當今人類面臨的重大環(huán)境問題之一。一方面水土流失使耕地表土變薄，質地粗化，土壤肥力下降，導致土地生產(chǎn)力下降甚至喪失，蓄水能力降低，給農業(yè)生產(chǎn)帶來嚴重的威脅；另一方面大量泥沙隨地表徑流進入水體，淤積河道、湖泊、水庫，進而引起河床抬高，水庫與湖泊的庫容減小，削弱了河道的泄洪和通航能力，降低了水庫調蓄洪水能力，加劇了防洪壓力；另外，水土流失常攜帶大量的土壤氮磷養(yǎng)分、農藥等的殘余有害有毒物質進入江河湖庫，污染水體，使水體富營養(yǎng)

2、化，水質惡化。 水土流失的定量監(jiān)測方法是國家急需解決的科技問題。水土流失被公認為破壞生態(tài)環(huán)境和制約可持續(xù)發(fā)展的重要因素，國家極其重視和急需監(jiān)測它。為了及時、準確掌握水土流失消長狀況，為國家宏觀決策提供科學依據(jù)，全國、各流域、省市區(qū)已成立水土流失監(jiān)測中心站網(wǎng)。然而，如果只有站網(wǎng)而無有效的監(jiān)測方法，就不能“及時、準確”提供的水土流失信息給當?shù)厮?zhí)法部門，就難以按《水土保持法》第29條要求定期“對全國水土流失進行監(jiān)測預報，并予以公告

3、”的規(guī)定。可見，研究有效的監(jiān)測方法既是應用基礎的前沿課題，也是國家防治和監(jiān)測水土流失中急需解決的重要科技問題。同時，水土流失引起的農業(yè)面源污染，由于發(fā)生上具有隨機性、排放的污染物和排放途徑具有不確定性、污染負荷的時空差異性大等特點，其監(jiān)測工作顯得非常困難，對它的研究越來越受到關注。 本文以江蘇省南京市郊縣方便水庫小流域為重點實驗研究區(qū)，通過遙感(Remote Sensing，簡稱RS)地理信息系統(tǒng)(Geographic Info

4、rmation System，簡稱GIS)、全球定位系統(tǒng)(Global Position System，簡稱GPS)與水土流失遙感定量監(jiān)測模型(Quantitative Remote Sensing Model)，結合野外多年定位觀測，進行了水土流失定量監(jiān)測研究與精度評價及其應用研究。選用遙感定量監(jiān)測模型為突破口，采用“3S”技術(GIS，RS，GPS)有效結合獲得滿足數(shù)學監(jiān)測模型因子的數(shù)據(jù)，并對模型因子參數(shù)與算式算法(包括土壤可蝕性K

5、值、降雨侵蝕力R值、地形因子SL值、地表覆蓋與水土保持措施因子CP值等)進行了一系列本土化實驗研究，改進了遙感定量監(jiān)測模型，并且針對水土流失量的監(jiān)測精度，采用與上下游水文站的實測泥沙數(shù)據(jù)評價法確認，進一步完善了水土流失定量監(jiān)測與評價方法，提高了重點實驗研究區(qū)的水土流失定量監(jiān)測精度，增加了水土流失定量監(jiān)測結果的可靠性。同時，在水土流失定量監(jiān)測研究的基礎上，拓展其應用，建立土壤氮磷污染監(jiān)測模型，進行了土壤氮磷養(yǎng)分等農業(yè)面源污染定量監(jiān)測與評價

6、等應用研究，獲得了重點實驗研究區(qū)可靠的土壤氮磷污染負荷與水質氮磷污染來源地分布圖以及流入水庫的污染量數(shù)據(jù)，入庫養(yǎng)分污染量監(jiān)測結果則采用經(jīng)典方法--野外實測水樣的分析結果與測徑流流量進行計算的結果來評價，取得了有效而可靠的監(jiān)測精度。并在推廣應用區(qū)--淮河流域上游進行了水土流失與農業(yè)面源污染的一體化定量監(jiān)測的進一步應用研究，取得了較好的研究成果。 論文創(chuàng)新之處： 1)提出了GPS結合RS、GIS實現(xiàn)水土流失監(jiān)測模型參數(shù)快速更

7、新方法，具有便捷、實用等特點； 2)利用3S技術與改進后的水土流失定量監(jiān)測模型有效結合，集成了水土流失與農業(yè)面源污染一體化定量監(jiān)測模型，具有較高的科學意義與應用推廣價值； 3)初步探索了土壤氮磷養(yǎng)分污染監(jiān)測與村鎮(zhèn)畜禽養(yǎng)殖似點源污染估算等方法，有一定新意。 綜上所述，本論文研究核心在于探索新的信息技術應用于監(jiān)測水土流失動態(tài)變化，并拓展應用于農業(yè)面源污染的監(jiān)測，形成有效的定量監(jiān)測方法。在重點研究區(qū)與應用研究區(qū)的研究結