土石山区小流域水土保持与生态修复监测评价

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水土流失使生态环境恶化、土壤结构破坏,是限制农业乃至社会发展的重要瓶颈。本研究以山西省晋中市榆社县李峪土石山区小流域为例,基于ENVI5.1提取李峪小流域2014年10月13日、2016年9月29日、2018年11月1日和2019年10月28日4期的高分一号卫星遥感影像的归一化植被指数(NDVI),进一步利用二分法估算4期的植被覆盖度(FC),揭示了小流域FC的时空变化特征,并从降雨、气温、地形和土地利用等角度对FC的影响进行了分析;通过实地调查并采用层次分析法对李峪小流域水土保持综合治理效果进行分析;通过Mike SHE和Mike11模型耦合模拟研究区的降雨洪水情况;基于修正土壤流失方程(RUSLE),利用Arc GIS10.0估算研究区土壤侵蚀模数。最终得出以下结论:(1)水土保持措施实施后,研究区的NDVI和FC总体上呈现先增大后减小的趋势,各年的FC的分布呈现从西南向东北增大的趋势。2014、2016、2018和2019年4期平均FC分别为:0.2235、0.6735、0.3919和0.2092,2016年植被改善明显,增长幅度最大,为201.34%;2018年FC较2016年下降了41.81%;2019年受严重干旱和人为因素的影响,2019年的植被较2016年退化明显。(2)研究区的FC与降雨、海拔、坡度、坡向和土地利用类型之间有密切的关系。FC与降雨的关系较为密切,相关系数为0.6468,与气温之间呈现负相关,相关系数仅为0.3825;地形因子对不同种类植被的影响不同,油松适宜种植在大于45°的东坡,封禁在坡度为20°-35°的西坡和西北坡生长较好,山杏在高坡度的东北坡、东坡、南坡等阳坡FC较高,经济林FC较高值在大于45°的西坡和西南坡;水域、林地、草地、耕地4种土地利用类型面积与流域FC的关系为正相关,建设用地、未利用土地2种土地利用类型面积与流域FC的关系表现为负相关。(3)经水土保持措施的修复,流域土壤侵蚀由中度转为微度和轻度侵蚀。流域2014年、2016年和2018年年均土壤侵蚀模数分别为377 t/km2、476.09 t/km2、208.73t/km2,均为微度侵蚀和轻度侵蚀,且流域内无中度以上侵蚀强度。实施水土保持措施之前流域内年均侵蚀模数为2670 t/(km2·a),主要为中度侵蚀,说明水土保持措施对水土流失抑制方面发挥了有力的作用。(4)不同重现期暴雨条件下,洪峰流量随时间推移增加幅度逐渐增大。5年一遇暴雨条件下,2016较2014和2018较2016洪峰分别减小30.89%和44.76%,20年一遇暴雨条件下分别减少46.54%和56.08%,50年一遇暴雨条件下分别减少29.23%和37.72%,100年一遇暴雨条件下分别减小21.52%和29.37%,200年一遇暴雨条件下分别减小6%和10.00%。(5)研究区经济、生态和社会指标得分及综合效益得分逐年增高。2014年、2016年和2018年经济效益得分分别为0.0066、0.0412和0.2098,生态效益得分分别为0.1189、0.3361和0.3681,社会效益得分分别为0.0398、0.1371和0.2004,综合效益得分分别为0.0749、0.226和0.295。表明水土保持措施给社会、生态和人民生活带来了积极影响。
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