环境地质学作业

1.在系统科学中如何定义“宏观”、“微观“的时空尺度？
对于特定的系统科学而言：
宏观：系统的整体发生了改变（时空尺度较大）
微观：系统内部的某一局部地区发生局部或微小的变化
只有宏观的变化才视之为系统的演化，宏观与微观并不是绝对尺度，随研究对象而变，大时空尺度的微观变化对于小时空尺度的系统而言可能就是演化。

所谓宏观是针对系统的全体或者说是指系统的最高层级而言的，微观则是针对最低层级而言的。

2.试举例说明地质环境系统演化中渐变与突变的关系。

渐变：其状态的时间序列时连续的，没有间断点，整个时间序列往往具有明显的上升或下降的趋势。

渐变的过程中，系统的结构，功能呈现缓慢的变化，伴随着这些变化，出现对人不利的地质环境问题。

突变：突变前后的整个时期序列在某一处中断，或者说出现断点。

突变强调的是变化的瞬间性、骤然性，指的是在可以忽略的时间间隔内完成系统性质（结构、功能等）的变化突然改变。

突变往往引发突发性地质环境问题即地质灾害。

渐变与突变的关系：
①渐变与突变可以在同一系统中同时发生
②渐变与突变的相互影响
渐变的过程可能是突变过程的诱因，突变过程反过来又促进渐变过程的发展。

③突变现象具有渐变的阶段
大量的研究表明，突变的发生都有一定的前兆，即存在渐变发展的酝酿阶段，突变之前有一个加速渐变的过程。

例如抽水与地面沉降的关系，抽水是渐变过程，而地面沉降则是突变的结果。

降雨与滑坡的关系，降雨是一个渐变过程，而滑坡则是突变的结果。

3.为什么相关分析、回归分析方法不适用于系统失稳阶段的状态预
测？
失稳阶段均方差不断增加，大于均值。

该阶段系统原有的稳定性遭到破坏，宏观状态具有异常涨落的特点，属于非平稳的随机过程。

相关分析是研究现象之间是否存在某种依存关系，并对具体有依存关系的现象探讨其相关方向以及相关程度，是研究随机变量之间的相关关系的一种统计方法。

回归分析是确定两种或两种以上变数间相互依赖的定量关系的一种统计分析方法。

地质环境系统处于稳定阶段时，其宏观的状态具有正常涨落的特点，此时，
系统的结构、功能都是稳定、有序的。

系统原有的稳定性遭到破坏，宏观状态具有异常涨落特点，属于非平稳的随机过程。

地质环境系统失稳时，系统未来的走向则如系统科学所指出的，“当系统状态处于临界点时，随机干扰会成为系统状态如何变化的决定因素。

”换句话说，在对系统未来变化的信息掌握不充分的情况下，地质环境系统失稳得具体道路和失稳得形式往往是事前难以预测的。

在研究地质环境系统失稳阶段的问题上，具体时期、地点和规模的精确预测都面临很大的困难。

目前唯一可行的办法就是提高野外长期检测的精细度，包括监测点的密度和时间间隔，以便从中获取地质背景条件动态变化特征和规律的信息。

这些信息是自然和人为对地质体施加作用的综合相应在时空上的表现，掌握地越及时，就越能提高对后一时刻系统状态的判断精度，信息滞后越明显，预测效果就越差。

班级：地质1204班姓名：王少华学号：010*******
试分析我国黄河流域水土流失现状、危害、主要原因及其可能的防治对策。

1.水土流失现状
黄河流域黄土高原区水土流失面积45万平方公里，年向下游输沙量约达12.8万吨。

其主要产沙区在六盘山以东地区，东部侵蚀度北强南弱，西部北弱南强；黄土高原存在几个高强度侵蚀中心，水蚀风蚀形成侵蚀强烈地区。

水土流失的主要危害是泥沙淤积河床，加剧洪涝灾害；冲沙入海影响水资源有效利用；土地退化，制约了经济社会发展；生态环境恶化，加剧贫困；削弱生态系统的调节功能，对生态和饮水安全构成威胁。

要通过加强宏观研究部署、提升科技水平、综合利用正在流失的水土，恢复生态系统自动调节功能和建立水土流失补偿机制等措施解决此问题。

黄土高原地区东起太行山，西迄日月山—乌鞘岭—贺兰山一线，南达秦岭，北至阴山，面积达64万平方公里。

黄河流经以陇中、宁北、陕北、山西为中心的黄土高原地区核心典型地带，形成了黄河黄土高原区。

由于该区气候干旱，暴雨集中，植被稀疏，土壤抗蚀性差，加之长期以来乱垦滥伐和污染等人为的破坏，导致黄土高原成为我国乃至全世界水土流失最严重、面积最大的地区。

黄土高原地区的土流失面积达45万平方公里，占总面积的70.9％，每年向下游输沙量约达12.8亿吨，占黄河向下游输沙量的80％。

黄河中游的主要产沙区在六盘山以东的地区。

六盘山是侵蚀强度的一条自然分界线，六盘山以西地区侵蚀强度小于以东地区，其侵蚀量最大也不超过每年每平方公里1万吨；该山以东大部分地区侵蚀量都超过每年每平方公里1万吨。

六盘山以东地区侵蚀强度北强南弱，六盘山以西地区北弱南强。

东部大约以陕西省宜川、延安、志丹及甘肃省华池一线为界，分为南北两部分，北部侵蚀量大部分地区每年每平方公里大于1万吨，最大可达每年每平方公里3.8万吨，此线以南地区每年每平方公里都小于0.7万吨。

六盘山以西以华家岭、定西一线分成南北两部分，侵蚀量的分布特点与东部相反，即南部大于北部，如散渡河流域的侵蚀量是每年每平方公里0.9821万吨，而祖厉河是每年每平方公里0.584万吨。

黄土高原存在几个高强度的侵蚀中心。

黄甫川中下游、窟野河中下游、泾河上游、北洛河上游、渭河上游支流散渡河、洮河中下游等地区的侵蚀量都高于周围地区。

水蚀风蚀形成侵蚀最强烈地区。

黄土高原水蚀地区北部和风蚀地区长城沿线以南区域是水蚀风蚀交错的特殊地区，处于脆弱生态环境地带，水蚀、风蚀发展强烈，全年水蚀风蚀交错进行，且互相促进。

2．主要危害
由于地形、降雨、土壤（地面物质组成）、植被等自然因素，人类对土地不
合理的利用、破坏了地面植被和稳定等人为因素，造成严重的水土流失。

2.1泥沙淤积河床，加剧洪涝灾害。

每年平均年输入黄河的16亿吨泥沙中，约有4亿吨沉积在下游河床，致使河床每年抬高8-10厘米，历史上发生多次黄河决堤洪涝灾害。

目前，黄河河床平均高出地面4-6米，其中河南开封市黄河河床则高出市区13米，形成著名的“地上悬河”，直接威胁着下游两岸人民生命安全。

2.2 冲沙入海，影响水资源的有效利用。

该区水资源相对匮乏，水资源总量仅占全国的1/8。

年降雨量只有200—700毫米，而蒸发量则高达300—1800毫米。

同时，为了减轻泥沙淤积造成的库容损失，每年需200—300亿立方米的水用于冲沙入海，降低河床，使有限的水资源更趋紧张。

2.3 土地退化，制约了经济社会发展。

严重的水土流失，减少了耕地，导致土壤肥力下降，粮食产量低而不稳。

据测算，黄土高原地区坡耕地每生产1公斤粮食，流失的土壤一般达到40至60公斤。

为了生存人们不得不开荒种地，陷入“越穷越垦，越垦越穷”的恶性循环，严重制约了社会经济的发展。

在国家“八七”扶贫计划的592个贫困县、8000万人贫困人口中，该地区就占有126个贫困县、2300万贫困人口。

经过多年的扶贫，目前仍有1000万人口尚未脱贫。

2.4 生态环境恶化，加剧贫困。

水土流失破坏了原有植被，恶化了生态环境，加剧了土地和小气候的干旱程度以及其它自然灾害的发生。

据甘肃省18个县连续44年的资料，旱年或大旱年17年，占38.6%，其他灾害年份19年，占4
3.2%。

专家综合判定，我国现有严重水土流失县646个，76%的贫困县和74%的贫困人口生活在水土流失区。

2.5 削弱生态系统的调节功能，对生态安全和饮水安全构成严重威胁。

严重的水土流失，造成大范围的地表裸露，形成沙漠，一遇大风，沙尘四起，形成沙尘暴。

历史上，由于地表植被破坏，形成沙漠，造成陕西北部的榆林城三次被迫搬迁。

黄河壶口区上游不远的地方，几十年前还是一个很大很繁荣的码头；现在，河道因为水量太少，泥沙太多，早已经不能行船，码头往日的繁荣只残留在上辈人的记忆之中。

再加上近几年两岸的降水太少，附近的村民甚至颗粒无收，生活越来越困难，没有办法，周围的村民只有搬走，去找有水的地方开荒地，图生存。

3．水土流失的成因
外界作用：天然条件下，影响坡面岩土系统的外部输入主要是降雨，它是坡面侵蚀发生发展的动力来源，决定了外界作用对表层岩土系统的侵蚀力大小，因此又常被称为动力因子。

近一两百年来，随着人为地质作用的加强，人类活动也已成为影响坡面侵蚀的重要外界输入。

与降雨不同，人类活动通常情况下并不能为坡面侵蚀直接提供动力，它主要是通过改变坡面岩土系统的结构，影响其抗蚀能力，从而加剧或减弱坡面侵蚀的强度。

内部结构：影响坡面岩土系统抗蚀力
大小的因素有坡形、土壤及母岩的性质、植被覆盖等，这些因素又称为抗蚀因子。

需要指出的是，坡面岩土系统的抗蚀力并不仅仅取决于这些要素本身的性状，而是很大程度上受这些要素的组织方式、配置形式及相互作用关系的影响。

水土流失是自然现象，其产生的原因既有自然因素，也有人为因素。

（1）自然因素。

主要有地形、降、土壤、植被四个方面。

①地形。

地面坡度越陡，地表径流的流速越快，对土壤的冲刷侵蚀力就越强。

坡面越长，汇集地表径流量越多，冲刷力也越强。

黄土丘陵区、地面坡度大部在 15 度以上，有的达 30 度；坡长一般100—200m甚至更长。

每年每亩流失5—10吨，甚至 15 吨以上。

②降雨。

产生水土流失的降雨，一般是强度较大的暴雨，降雨强度超过土壤入渗强度才会产生地表 ( 超渗) 径流，造成对地表的冲刷侵蚀。

③土壤。

质地松软，遇水易蚀，抗蚀力很低的土壤，如黄土、粉沙壤土等是产生水土流失的对象。

④植被。

达到一定郁闭度的林草植被有保护土壤不被侵蚀的作用。

郁闭度越高，保持水土的越强。

黄河中游黄土高原地区的植被稀少，土壤疏松，暴雨较多，地形破碎，产生了强烈的土壤侵蚀。

（2）人为因素。

人类对土地不合理的利用、破坏了地面植被和稳定的地形，以致造成严重的水土流失。

4．对策
1.坚持综合治理
坚持山、水、田、林、路统一规划,工程措施、林草措施与保土耕作措施相结合,根据西部大开发战略和生态环境建设的需要,进一步优化水土保持措施结构,水土资源保护与开发相结合,水土流失治理与群众脱贫致富相结合,加快以小流域为单元的综合治理步伐。

2050年前,规划新增治理措施面积40万Km²时,其中2010年前,新增治理措施面积12.5万Km²;2011—2030年,新增治理措施面积25万Km²；2031年以后,完成剩余水土流失面积的治理,同时对已有的治理成果进行巩固、完善、配套、提高。

2．大力推进退耕还林还草
林草植被建设历来是黄河流域治理水土流失的一项重要措施,对改善区域生态环境具有显著作用。

遵循适地适树的原则,加强整地措施,搞好封育管护,全面提高造林种草的成活率和保存率。

退耕还林还草和荒山荒坡造林种草相结合进行。

根据规划,黄河流域2010年前全面实现陡坡耕地退耕,共退耕还林还草8500万亩,2030年前荒山荒坡营造水土保持林草4亿多亩。

3．加强沟道坝系工程建设
以治沟骨干工程和淤地坝为主的沟道坝系工程,是控制水土流失、减少人黄泥沙、改善生态环境的主要措施,是多沙粗沙区水土流失治理中一项具有特色的水土保持工程,在小流域综合治理中起着上拦下保、控沟稳坡、淤地造田、拦蓄径流的主导作用。

根据规划,今后30年,共安排建设淤地坝12.5万座,累计达到20.5万座;建设治沟骨干工程17万座,累计达到1.8万座。

沟道坝系工程主要布设河龙区间的多沙粗沙区。

4.稳定基本农田建设规模
根据当地的粮食生产情况和国家的政策,今后将按满足农业人口粮食生产基本自给的需要,稳定基本农田规模,控制基本农田的修建数量,对人口稠密地区尚需适地适量实施坡改梯工程,初步安排今后10年内实施坡改梯3800万亩。

5.配套建设小型水利水保工程
小型水利水保工程措施主要包括水窖、涝池、谷坊、塘坝、沟头防护等,是综合治理水土流失的组成部分,也是山区有效拦蓄利用天然降雨资源的基础水利工程,其对于固沟护源、拦蓄径流和泥沙、促进农业生产、提高林草成活率有着不可忽视的作用。

2030年前,规划修建300万座(处)。

6.采取积极的预防保护与监督执法措施
水土保持预防监督的主要措施是:落实《水土保持法》及其实施条例和办法,制定管理制度,编制重点保护区与重点监督区的水土保持预防监督规划,建立健全水土保持监督机构和水土流失动态监测网络,充实培训监督执法人员,完善社会监督制度。

加强对各类开发建设项目的监督管理,搞好水土保持方案的编制与实施,实行“三同时”制度,防止产生新的水土流失。

7.继续搞好水土保持规划工作
做好全流域、跨省区、重点支流的水土保持规划,是流域机构的重要职责。

1997和1999年,黄委根据水利部的要求,相继组织编制和修订了《黄河流域黄土高原地区水土保持生态环境建设规划》,并完成了《黄河流域坡耕地改造规划》、《多沙粗沙区治沟骨干工程规划》、《黄河流域水土保持近期实施方案》和《黄河流域水土保持“十五”计划和2010年发展规划》等的编制工作,这对及时正确地指导全流域的水土保持工作起到了重要作用。

下一步黄河水利委员会还将计划用
5年左右的时间,分期分批组织开展各重点支流、重点区域及专项水土保持规划，争取尽快形成一套完整的适应当前形势要求的流域水土保持规划体系,以满足西部大开发和水土保持生态环境建设的需要。

8.组织开展水土保持科学研究
黄河流域水土保持的科研力量比较雄厚,有一定的科研工作基础,在过去的几十年里取得了大批科技成果。

今后黄河水利委员会要抓紧对水土流失规律和防治水土流失重大技术组织科技攻关,重点开展水土保持对水资源和泥沙的影响、综合治理措施的优化配置、水土保持生态环境动态监测等方面的研究。

并大力推广成熟的的科研成果,提高水土流失治理的科技含量,为水土保持生态环境建设提供科技支持。

9.强化监督监测工作
西部大开发,必将伴随着大规模的资源开发、基础设施建设和城市化进程,产生新的水土流失是客观的现实,因而黄河流域水土保持的预防监督工作面临着重大的压力。

黄河水利委员会今后要继续加大水土保持预防监督工作的协调和监督执法力度,促进全流域水土保持法制体系和执法体制建设,制定黄河流域执法情况监督工作规范和黄河流域近期水土保持监督工作规划,明确流域预防监督工作的思路和目标。

加强监测,是目前水土保持工作的迫切要求,1998年黄河水利委员会启动了黄河流域水土保持遥感普查项目,成立了遥感普查工作领导小组办公室,以通过先进的技术手段,全面摸清流域水土流失状况和水土保持基本现状。

通过这次遥感普查,还要逐步建立起重点地区的水土流失动态监测体系。

10.加强管理
在各省区的支持配合下,黄河水利委员会要做好流域动态信息的管理,总结经验,推广典型,搞好技术指导和服务,努力协调全流域的水土保持工作。

对于黄委直管的水土保持项目,要按照基本建设程序,做好规划、可行性研究和初步设计等各阶段的前期工作,逐步推行基本建设三项制度,建好管理好水土保持工程。