水土流失定量監(jiān)測及其應(yīng)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(zhì)地粗化，土壤肥力下降，導(dǎo)致土地生產(chǎn)力下降甚至喪失，蓄水能力降低，給農(nóng)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(diào)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(nóng)藥等的殘余有害有毒物質(zhì)進入江河湖庫，污染水體，使水體富營養(yǎng)

2、化，水質(zhì)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(xué)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(yù)報，并予以公告

3、”的規(guī)定?？梢?，研究有效的監(jiān)測方法既是應(yīng)用基礎(chǔ)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(nóng)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(guān)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(jié)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(yīng)用研究。選用遙感定量監(jiān)測模型為突破口，采用“3S”技術(shù)(GIS，RS，GPS)有效結(jié)合獲得滿足數(shù)學(xué)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(jié)果的可靠性。同時，在水土流失定量監(jiān)測研究的基礎(chǔ)上，拓展其應(yīng)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(nóng)業(yè)面源污染定量監(jiān)測與評價

6、等應(yīng)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(zhì)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(jié)果則采用經(jīng)典方法--野外實測水樣的分析結(jié)果與測徑流流量進行計算的結(jié)果來評價，取得了有效而可靠的監(jiān)測精度。并在推廣應(yīng)用區(qū)--淮河流域上游進行了水土流失與農(nóng)業(yè)面源污染的一體化定量監(jiān)測的進一步應(yīng)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(jié)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(shù)與改進后的水土流失定量監(jiān)測模型有效結(jié)合，集成了水土流失與農(nóng)業(yè)面源污染一體化定量監(jiān)測模型，具有較高的科學(xué)意義與應(yīng)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(shù)應(yīng)用于監(jiān)測水土流失動態(tài)變化，并拓展應(yīng)用于農(nóng)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(yīng)用研究區(qū)的研究結(jié)