淤地坝作为重要的水土保持工程措施,是黄河泥沙锐减的主要原因之一,在区域生态安全和黄河治理中发挥了重要作用。然而,在大规模生态恢复背景下,黄土高原的土壤侵蚀特征发生极大改变,如何规划淤地坝未来的建设规模及布局已成为亟待解决的科学问题。
针对这一问题,水土保持科学与工程学院(水土保持研究所)方怒放研究员团队提出了一套系统的研究框架。基于地理空间分析技术将黄土高原划分为437,630个子流域,在团队多年研究数据积累基础上,筛选出高效率淤地坝所在的流域作为机器学习模型的训练样本。同时,通过多源遥感数据提取流域的水文、地形和社会经济等多维度特征,构建了评估淤地坝选址的综合数据库。利用机器学习模型精准绘制了黄土高原淤地坝建设适宜性地图,结合坝系规划理论,进一步构建了流域淤地坝建设潜力的评估体系。
研究结果表明,黄土高原仍有很大的淤地坝建设潜力,约14,280个小流域需要规划淤地坝建设,主要集中在丘陵沟壑区和高塬沟壑区,通过与现有淤地坝数据库叠加分析,提出在这些小流域中需要科学规划建设约4,551座骨干坝和24,816座中小型淤地坝,就可以最小成本满足新时期淤地坝建设需求。研究成果推动了淤地坝规划从经验驱动向数据驱动的转变,对控制流域水土流失和合理利用流域水沙资源具有重要意义。同时,研究建议未来淤地坝建设应更加注重空间优化配置和建设质量,以实现生态效益和经济效益的最大化。
相关结果以“Machine learning-assisted check dam planning on the Chinese Loess Plateau”为题,发表在地学及水资源类经典期刊Journal of Hydrology上。西北农林科技大学水土保持科学与工程学院(水土保持研究所)黄土高原土壤侵蚀与旱地农业国家重点实验室为第一单位,硕士研究生范锐为论文第一作者,方怒放研究员为通讯作者。该研究得到国家自然科学基金(42177335 和 42207405)和西北农林科技大学“土壤侵蚀水土保持”创新团队(2452023071)等资助。
原文链接:https://doi.org/10.1016/j.jhydrol.2025.133015
图1 黄土高原淤地坝建设适宜性空间分布图
图2 黄土高原淤地坝未来建设潜力分布
编辑:王容娜
终审:李小梅