网易首页 > 网易号 > 正文 申请入驻

郑粉莉研究团队:浅沟和切沟侵蚀研究

0
分享至

土壤侵蚀是影响人类生存与发展的重要环境问题,严重制约着全球经济社会的可持续发展。土壤侵蚀不但造成土地严重退化和粮食产能下降,而且也严重影响河流安全运行与区域生态安全和粮食安全。我国是世界上土壤侵蚀最严重的国家之一,根据《中国水土流失与生态安全综合科学考察总结报告》,我国现有土壤侵蚀总面积356.92 万km²,占国土面积的37.2%,其中水力侵蚀面积达161.22 万km²,水土流失造成的经济损失约相当于我国GDP 总量的3.5%。土壤侵蚀导致耕地严重退化,威胁国家粮食安全;淤积江河湖库,加剧洪涝灾害;削弱生态系统调节功能,加重旱灾损失和面源污染,对我国生态安全和饮水安全构成严重威胁,制约了我国经济社会的可持续性发展以及生态文明建设。

▲ 国内外浅沟侵蚀与切沟侵蚀对比

沟蚀是一种典型的线状侵蚀特征,在我国分为浅沟侵蚀、切沟侵蚀、冲沟侵蚀、干沟侵蚀和河谷侵蚀等,在国外分为临时性沟蚀(ephemeral gully erosion)和永久性沟蚀(permanent gully erosion)等。各类沟蚀发生演变过程不但导致土地切割破碎,破坏土地资源,而且各类沟蚀过程产生的大量侵蚀物质是流域泥沙的主要来源,也是造成流域水沙关系不协调的重要根源。

浅沟侵蚀是坡耕地土壤侵蚀的主要方式之一,其发生发展不仅吞噬耕地,影响耕地数量和质量以及粮食产能,而且也是坡面输送径流泥沙与污染物运移的重要通道。切沟侵蚀,尤其是处于发育活跃期的切沟侵蚀是流域侵蚀产沙的重要来源,其发生发展过程对现代地貌发育及演化过程也具有重要的影响。因此,各类沟蚀演变过程,尤其是浅沟和切沟发生演变过程研究一直是土壤侵蚀界关注的焦点和热点。但由于浅沟和切沟发生演变过程的复杂性及其影响因素多变性等,沟蚀过程量化研究的难度较大,与片蚀和细沟侵蚀的研究相比,沟蚀过程量化研究取得的创新性研究成果较少,从而导致现有国际上成熟且可用的侵蚀预报模型中均没有包含浅沟侵蚀和切沟侵蚀。因此,深入研究浅沟和切沟侵蚀过程机理,不仅为流域侵蚀治理和高质量发展提供重要科学指导,而且也为包含沟蚀的流域侵蚀预报模型构建提供强有力的理论支持。

(郑粉莉,徐锡蒙,韩勇著. 北京:科学出版社,2023.12)一书针对流域侵蚀治理的迫切需要,聚焦浅沟和切沟侵蚀过程量化与机理揭示的土壤侵蚀前沿研究领域,基于大量的野外定位观测和控制条件的模拟试验资料,结合立体摄影测量和三维激光扫描等现代测量技术,揭示了浅沟和切沟的发生发展过程,明确了降雨、汇流、壤中流和土壤管道流等侵蚀动力和地形因子对沟蚀过程的影响,基于CCHE2D 水动力学模型模拟了浅沟集水区水动力学参数的时空分布特征,基于三维激光扫描技术明确了切沟发育过程及其不同发育阶段各主导侵蚀过程对坡面侵蚀的作用,阐明了典型流域切沟形态的空间分布特征,构建了切沟宽度、表面积和体积的转换模型等。

▲ 三条浅沟集水区在横向犁耕—径流冲刷循环中的浅沟形态对比(2014~2015 年)。来源:第2 章 基于野外原型观测的浅沟侵蚀过程研究

▲ 100 mm/h降雨强度和20°坡度试验处理下的坡面侵蚀过程。来源:第3 章 基于模拟试验的浅沟侵蚀过程研究

▲ 基于LIDAR 技术的切沟形态特征提取流程(长8m、宽3m 的试验土槽)。来源:第6 章 基于LIDAR 技术的切沟侵蚀过程试验研究

本书研究成果主要来自笔者数十年来承担的各类科研项目,包括国家自然科学基金委面上项目“典型黑土区地表径流、壤中流和土壤管道流驱动的浅沟侵蚀过程机制”(42177326)、黄河联合基金项目“水土保持措施配置对流域水沙过程的影响和作用”(U2243210)以及面上项目“黄土丘陵沟壑区切沟发育过程与形态模拟”(41271299)和“黄土丘陵区发育活跃期切沟侵蚀过程”(40871137)、国家重点基础研究发展计划(973计划)课题“不同类型区土壤侵蚀过程与机理”(2007CB407201)、国家自然科学基金重点项目“黄土高原小流域分布式水蚀预报模型研究”(40335050)、中国科学院知识创新工程重要方向项目“水蚀预报模型研究”(KZCX2-SW-422)。此外,还有徐锡蒙主持的国家自然科学基金委面上项目“黄土坡面浅沟发育过程定量表达与泥沙连续方程构建”(42277339)。

本书在以下方面取得了创新性的研究成果

  • 阐明了划分降雨雨型对利用天然降雨估算次降雨浅沟集水区土壤侵蚀量的重要意义,并量化了不同雨型下坡上方侵蚀带的汇水汇沙对浅沟侵蚀的影响;

  • 辨识了上方和侧方汇流对坡面浅沟侵蚀的贡献,明确了侧方汇流在增加浅沟集水区水文连通性和改变侧向比降和地形方面的作用,并建立了浅沟系统土壤侵蚀速率与降雨强度和汇流地形特征值的非线性方程;

  • 阐明了壤中流和土壤管道流在促进浅沟沟头溯源侵蚀过程中的作用,揭示了经常被忽视的壤中流和土壤管道流在沟蚀发育过程中的重要作用;

  • 验证了水动力学模型CCHE2D 在浅沟集水区水流数值模拟的适用性,并模拟了浅沟集水区水动力学参数的时空分布特征;

  • 基于三维激光扫描技术研究了切沟侵蚀过程,明确了切沟发育不同阶段各主导侵蚀过程对坡面侵蚀的作用,阐明了典型流域切沟形态的空间分布特征,构建了切沟宽度、表面积和体积的转换模型。

鉴于浅沟和切沟侵蚀过程的复杂性与研究手段和技术条件限制,尤其是作者知识水平有限,本书的部分研究成果还是初步的,有些研究结论需进一步论证和深化。

本书共分七章,分别是:第1 章,沟蚀过程研究动态与研究重点;第2 章,基于野外原型观测的浅沟侵蚀过程研究;第3 章,基于模拟试验的浅沟侵蚀过程研究;第4 章,壤中流和土壤管道流对浅沟沟头溯源侵蚀过程的影响;第5 章,基于水动力学模型CCHE2D 的浅沟集水区水动力学参数时空分布数值模拟;第6 章,基于LIDAR 技术的切沟侵蚀过程试验研究;第7 章,切沟形态的空间分布特征及其体积估算模型。全书结构清晰,各章相对独立阐述一个中心问题,且章与章之间相互联系,构成了本书的结构体系。

本文摘编自《浅沟和切沟侵蚀研究》(郑粉莉,徐锡蒙,韩勇著. 北京:科学出版社,2023.12)一书“前言”,有删减修改,标题为编者所加。

责任编辑:杨帅英 张力群

本书针对流域侵蚀治理的迫切需要,聚焦浅沟和切沟侵蚀过程量化与机理研究的前沿领域,基于大量的野外定位观测和控制条件模拟试验资料,结合立体摄影测量和三维激光扫描等现代测量技术,揭示了浅沟和切沟的发生发展过程,明确了降雨、汇流、壤中流和土壤管道流等侵蚀动力和地形因子对沟蚀过程的影响,基于CCHE2D 水动力学模型模拟了浅沟集水区水动力学参数的时空分布特征,阐明了切沟发育过程及其不同发育阶段各主导侵蚀过程对坡面侵蚀的作用,明确了典型流域切沟形态的空间分布特征,构建了切沟宽度、表面积和体积的转换模型等。

本书可供从事土壤侵蚀、水土保持、地理学、土壤学、生态环境等领域的科研人员、高等院校相关专业师生以及相关领域管理人员参考。

(本文编辑:刘四旦)

一起阅读科学!

科学出版社│微信ID:sciencepress-cspm

专业品质 学术价值

原创好读 科学品位

科学出版社视频号

硬核有料 视听科学

特别声明:以上内容(如有图片或视频亦包括在内)为自媒体平台“网易号”用户上传并发布,本平台仅提供信息存储服务。

Notice: The content above (including the pictures and videos if any) is uploaded and posted by a user of NetEase Hao, which is a social media platform and only provides information storage services.

相关推荐
热点推荐
比亚迪“海獭”让日本人破防了

比亚迪“海獭”让日本人破防了

DearAuto
2026-07-29 20:20:03
反腐快讯:安徽两厅干被提起公诉!另有3人被查

反腐快讯:安徽两厅干被提起公诉!另有3人被查

凤凰网安徽
2026-07-31 17:55:19
顿巴斯决战提前打响,俄前锋部队突入双子城辖区,美欧乌三方出手

顿巴斯决战提前打响,俄前锋部队突入双子城辖区,美欧乌三方出手

此去经年q
2026-07-31 07:51:49
北京男篮锁定新外援,23+4+5后卫基本确定加盟,搭档布朗冲击总冠军

北京男篮锁定新外援,23+4+5后卫基本确定加盟,搭档布朗冲击总冠军

中国篮坛快讯
2026-07-31 15:33:21
墙倒众人扶!被人民日报点名的李维刚,再次证明真诚才是必杀技

墙倒众人扶!被人民日报点名的李维刚,再次证明真诚才是必杀技

舊事別提
2026-06-12 07:09:01
震惊!都江堰一景区,连绵的帐篷搭建在河道上,网友:在古代,哪位将军敢这样安营扎寨,回去都得被砍头吧

震惊!都江堰一景区,连绵的帐篷搭建在河道上,网友:在古代,哪位将军敢这样安营扎寨,回去都得被砍头吧

火山詩话
2026-07-29 20:57:45
外资调仓!摩根大通、瑞银增持A股名单曝光

外资调仓!摩根大通、瑞银增持A股名单曝光

21世纪经济报道
2026-07-31 12:57:08
3天破5千万!《御廷谣》打了多少资方的脸,泼天富贵轮到吴谨言

3天破5千万!《御廷谣》打了多少资方的脸,泼天富贵轮到吴谨言

秋风悲画芯
2026-07-30 16:06:54
吹牛逼吹出一个协会

吹牛逼吹出一个协会

微言微评
2026-07-31 08:08:12
性生活影响寿命?男性能力越强寿命越长?医生:再爱也要懂节制

性生活影响寿命?男性能力越强寿命越长?医生:再爱也要懂节制

39健康网
2026-07-31 20:42:47
其实小孩是没有退路的。如果父母不爱他,他也无处可去。如果同学欺负他,他也要硬着头皮去上学

其实小孩是没有退路的。如果父母不爱他,他也无处可去。如果同学欺负他,他也要硬着头皮去上学

窈窕妈妈
2026-07-30 21:07:20
布冯悼念巴雷西:我意甲首秀时你是米兰队长,能与你同场不可思议

布冯悼念巴雷西:我意甲首秀时你是米兰队长,能与你同场不可思议

懂球帝
2026-07-31 15:37:16
片酬不少拿,演啥就毁啥!这几位“戏混子”明星,演戏太尴尬

片酬不少拿,演啥就毁啥!这几位“戏混子”明星,演戏太尴尬

80后房车生活
2026-07-30 18:14:22
消费者称购二手车后发现多处问题,瓜子二手车与“查博士”均承认检测失误

消费者称购二手车后发现多处问题,瓜子二手车与“查博士”均承认检测失误

澎湃新闻
2026-07-31 16:14:27
汪小菲一件事暖了大洋彼岸老母亲的心,张兰终于等到了,释怀了

汪小菲一件事暖了大洋彼岸老母亲的心,张兰终于等到了,释怀了

明天去看太阳
2026-07-29 15:59:49
台股单日狂拉3186点,创史上最恐怖单日涨点!

台股单日狂拉3186点,创史上最恐怖单日涨点!

财闻
2026-07-31 13:59:28
2034杯4强诞生!中国足球小将红队对阵泰国球队,上演最强对决

2034杯4强诞生!中国足球小将红队对阵泰国球队,上演最强对决

李絙在北漂
2026-07-31 04:39:02
亚足联最新发声加入支持欧足联行列,英媒:FIFA商业计划似乎已宣告“破产”

亚足联最新发声加入支持欧足联行列,英媒:FIFA商业计划似乎已宣告“破产”

环球网资讯
2026-07-31 19:22:16
8000米高峰突发雪崩,10名登山者失踪,包括中国和美国公民!世界著名登山家尼尔马尔·普尔贾也在其中

8000米高峰突发雪崩,10名登山者失踪,包括中国和美国公民!世界著名登山家尼尔马尔·普尔贾也在其中

每日经济新闻
2026-07-31 14:24:05
或14.99万?特斯拉SUV国内现身!

或14.99万?特斯拉SUV国内现身!

米粒说车唯一呀
2026-07-29 20:46:20
2026-07-31 22:43:00
科学出版社 incentive-icons
科学出版社
科学出版社官方号
6366文章数 27946关注度
往期回顾 全部

头条要闻

教师在校内游泳馆溺亡 家属:长达3分40秒救生员未察觉

头条要闻

教师在校内游泳馆溺亡 家属:长达3分40秒救生员未察觉

体育要闻

欧足联掀桌!因凡蒂诺这次真玩大了?

娱乐要闻

百花奖影帝影后即将决出

财经要闻

华强北显卡涨价潮 有显卡一周暴涨4000元

科技要闻

DeepSeek-V4-Flash正式版API上线公测

汽车要闻

听劝!换回机械门把手,这才是碳基生物该开的车!

态度原创

健康
时尚
房产
家居
军事航空

中风易复发!谈中风康复与二级预防

舞剧剧女的乐趣,终究是为世人知了

房产要闻

1700亿砸下!信息量巨大!海南甩出又一个超级规划!

家居要闻

2026建博会(广州) 公装联探展交流活动

军事要闻

特朗普称哈马斯将全面解除武装

无障碍浏览 进入关怀版