摘 要

本论文以丹江口库区为研究区，通过收集相关数据，制作土壤侵蚀图并进行定量计算，从时间和空间上分析其土壤侵蚀的演变特征，同时分析坡度因子与土壤侵蚀的相关性，从而结合当地实际情况，为治理水土流失提供相关措施。

研究结果表明库区的侵蚀主要是以微度侵蚀和中度侵蚀为主，面积变化主要体现在微度侵蚀和中度侵蚀面积的减小，轻度侵蚀面积的增加，强度侵蚀及以上的范围都有所减小，侵蚀情况基本得到控制，但是中度侵蚀以上仍然占比重较大，大多数土地都受到不同程度的侵蚀。从空间分布来看，微度侵蚀多分布水域附近，包括坡度小于5︒的土地和一些河流阶地；中度侵蚀则分布较广，侵蚀面积较大，包括大部分的林草地和一些岩地；强度侵蚀及以上则明显分布于坡度较大的坡耕地、各种林草地、灌木林等地。

关键词：丹江口库区；土壤侵蚀；坡度变化；侵蚀面积

Abstract

In this paper, Danjiangkou Reservoir as the study area by collecting relevant data, soil erosion map and make quantitative calculation and analysis of its evolution characteristics of soil erosion from time and space, while the slope factor analysis and correlation of soil erosion, there by binding local conditions, provide measures to control soil erosion.

The results show that the erosion in the reservoir area mainly of slight to moderate erosion and erosion-based, mainly in the area change of slight decrease erosion and moderate erosion area, increasing the area of mild erosion, erosion intensity and above range both shrink erosion basically under control, but more moderate erosion still account for a large proportion, the majority of the land is subject to varying degrees of erosion. From the spatial distribution, the degree of erosion are distributed micro nearby waters, including land slope is less than 5︒ and some river terraces; moderate erosion is widely distributed, a large eroded area, including most of the forest and grassland, and some rock ground; strength erosion and more significantly distributed in steep sloping land, a variety of forest and grassland, shrubbery and other places.

Key Words： Danjiangkou Reservoir ；Soil erosion；Slope changes； Erosion area

目录

摘 要 I

Abstract II

第1章 绪论 1

1.1研究背景及意义 1

1.2国内外研究现状 2

1.3研究目标及内容 3

1.4研究路线 3

第2章 研究区概况及数据预处理 5

2.1研究区概况 5

2.2数据预处理 5

2.3土壤侵蚀分级标准 6

第3章 土壤侵蚀参数获取 8

3.1数据及来源 8

3.2地形坡度因子的提取 8

3.3植被覆盖度的获取 9

3.3.1NDVI提取 9

3.3.2植被覆盖度的计算 9

3.4土地利用分类图的获取 11

3.4.1影像分类方法 11

3.4.2分类步骤 12

3.5土壤侵蚀图的获取 15

第4章 土壤侵蚀时空格局特征 17

4.1土壤侵蚀的总体特征 17

4.1.1土壤侵蚀的时间变化特点 17

4.1.2土壤侵蚀的空间变化特点 18

4.2土壤侵蚀时空格局的坡度相关分析 18

第5章 结论与展望 21

5.1结论 21

5.2建议与展望 21

参考文献 23

致 谢 25

第1章 绪论

1.1研究背景及意义

土壤侵蚀是指土壤在内外力(如水力、风力、重力、人为活动等)的作用下被分散、剥离、搬运和沉积的过程。随着近年来中国经济的大力发展，环境问题日益突出，其中土壤侵蚀、土地退化等问题越来越严重，对生态系统的影响也迅速扩大。虽然目前在环境保护、水土保持方面采取了一定的措施，但我国的土地水土流失情况依然很严重，与世界上其他国家相比，特别是美国、俄罗斯，我国的土地面积较广，但仍是遭受土壤侵蚀最为严重的国家之一，侵蚀的分布基本遍及全国各省各地，有些省份的侵蚀面积相对较大。土壤侵蚀的分类按照侵蚀营力分类可以分为水力侵蚀、风力侵蚀、重力侵蚀和冻融侵蚀。其中最主要的侵蚀类型是水力侵蚀，通常又称水土流失，其侵蚀主要特点是由降雨和径流流动引起。由于我国地形复杂多样，各地区的降雨及海拔等有所不同，造成了土壤侵蚀从成因各种各样，但从总体来说，可以分为自然因素与人为因素^[1]。自然因素包括降雨、土壤的特性、地形因素（如坡度、坡向）、植被覆盖度等等，这些因素都是产生土壤侵蚀的重要条件；人为因素则是由于人类对于自然资源利用的不合理性，导致许多环境问题的产生，如对林地的过度砍伐，对草地的过度放牧，这些都会直接降低植被的覆盖度，使得土地的内部发生改变，加速土壤侵蚀的进程^[2]。又或是在生产生活过程中的各种污染物、垃圾的随意排放，都会破坏土壤并且加速土壤侵蚀等等。总之，多种因素的不同组合，决定着土壤侵蚀的类型、程度、区域分布以及潜在危险的大小等^[3]。

早期时候，人们的环保意识低下，对水土流失的危害认识不足，环保能力较弱，以至于在1990年从水利部的环保数据得知，当时国内的土壤侵蚀面积高达492万平方公里，占当时中国土地总面积的51％，其中风力侵蚀和水力侵蚀影响最大，侵蚀最为严重，所占面积分别是188万平方公里和179万平方公里，占整个土地侵蚀面积的38.2％和36.4％^[4]。由此可知水力侵蚀在国内的危害仍然很严重，随着3S技术的广泛应用，使得土壤侵蚀的相关研究更简单和规范，实时了解土壤侵蚀在各地区的变化情况，得出关于土壤侵蚀动态演变的一些规律和分布特点，对于当地环保部门对土壤侵蚀的预测能提供一定的依据，有着重要的意义。

1.2国内外研究现状

随着每年土壤侵蚀的影响范围扩大，对生态环境的破坏也越发加重，造成的各地区的经济损失也越来越大。目前，土壤侵蚀已经成为国内外的重大地质灾害之一，相比其他地质灾害，具有持续性强、分布范围广等特点。20世纪80年代后期，改革开放后，中国经济呈现飞速发展的趋势，工业经济持续稳定发展，开创了多元化工业经济格局，但同时环境破坏也越来越严重，由于技术能力的限制，水土流失严重，损坏了当地的土壤结构，导致社会生产发展受阻。随着土壤侵蚀各种模型的建立，人们把更多的目光放到了土壤侵蚀的演变动态、时空分布规律和灾后重建策略上，希望能得出有关结论并对将来的变化趋势进行简单的预测，来减少经济损失^[5]。甚至有些学科将土壤侵蚀当成重点项目来研究以期发现侵蚀规律。由于不同国家的科学技术、经济水平和所处的自然环境的区别，各国的土壤侵蚀危害情况不同，产生土壤侵蚀的原因和推动其发展的动力有很大差异，同时土壤侵蚀的表现形式也有很大的区别，这些都导致各国对土壤侵蚀进行研究时具有各自的特点^[6]。

国外最早的研究是在1877年德国科学家Ewald Wallny对土壤侵蚀的定量研究。随着对土壤侵蚀的深入探索和分析，在国外GIS快速发展期间，许多学者就将其与土壤侵蚀的有关模型相结合，对同一区域在土壤侵蚀时空上变化进行相关评价与预测^[7]。1998年，Kirkby等人在研究地中海地区土地利用的演变特征时，提出了基于土地利用的土壤侵蚀模型，研究中以小区域（小于20平方公里）为评价单元，详细地阐述了整个土壤侵蚀的转变过程，并通过相关数据证明了该侵蚀模型可用于面积达到5000平方公里的流域^[8]。一直以来，美国对于水土流失的研究都是投入较多的国家之一。很多在土地覆盖分类变化下研究土壤侵蚀的演变时，应用最多的是美国的通用土壤流失方程模型USLE，而在1985年，考虑到该模型在预测土壤侵蚀演变过程等方面的不足之处，美国多个部门共同合作对新的土壤侵蚀模型WEPP的开发。该模型相比USLE模型来说，更加精确全面，采用复杂的计算机程序对对各种情况分类描述，适用面更广^[9]。日本也是一个十分重视土壤侵蚀的国家，几十年来，日本结合本国的地理位置因素，在水土流失的控制和预测方面取得了一定的研究成果。2000年，Jones等人通过在半干旱地区对137Cs进行应用研究，定量分析数据的转移，研究结果表明可以通过测量沉积物的沉积速率，得出一些水中沉淀物在流域中的运行移动和土壤侵蚀的相关推测^[10]。