Assessing the Influence of Land Use Change Pattern and Soil Erosion on Sediment Delivery Ratio in the Upper Mahaweli River Catchment of Sri Lanka

方法

用GIS/RS分析2007-2023年LULC变化，结合USLE与InVEST

发现

毁林、农业扩张和城市化使平均侵蚀率从2.39升至11.22 t/ha/yr，1.5%区域为严重侵蚀热

机会点

可引入时序遥感与情景模拟，量化LULC变化对水库淤积和 hydropower 的长期影响。

马哈威利河吸纳了最大的水量，占斯里兰卡总径流量的七分之一，其流域面积覆盖该国15%的土地。上马哈威利河流域（Upper Mahaweli River Catchment, UMRC）已建有多个多用途水库，主要用于水力发电，约占全国水电总产量的40%—50%。本研究探讨了斯里兰卡UMRC内土地利用变化模式和土壤侵蚀对泥沙输移比（sediment delivery ratio, SDR）的影响。利用地理信息系统（Geographic Information Systems, GIS）和遥感（Remote Sensing, RS）工具，分析了2007年至2023年期间土地利用与土地覆盖（land use and land cover, LULC）的变化，重点关注土壤侵蚀对流域泥沙动态的贡献。通过采用通用土壤流失方程（Universal Soil Loss Equation, USLE）模型，评估了降雨侵蚀力、土壤可蚀性、坡度特征、作物覆盖和土地管理措施等因素，以估算土壤流失量并绘制侵蚀热点图。随后应用InVEST SDR模型量化泥沙输移和沉积模式，帮助识别土壤保持优先区域。结果表明，流域内年均土壤流失量范围为0至95.015 t ha⁻¹ yr⁻¹，年均泥沙输出量为5.56 t ha⁻¹ yr⁻¹，平均泥沙沉积速率为2.4 t ha⁻¹ yr⁻¹。侵蚀严重程度分为五个危害等级：极低（0—5 t ha⁻¹ yr⁻¹）、低（5—10 t ha⁻¹ yr⁻¹）、中等（10—20 t ha⁻¹ yr⁻¹）、高（20—50 t ha⁻¹ yr⁻¹）和极高（>50 t ha⁻¹ yr⁻¹）。约1.5%的区域被确定为严重的土壤侵蚀危害区，亟需采取紧急措施进行侵蚀控制。研究发现LULC发生了显著变化，主要由森林砍伐、农业扩张和城市化驱动，这些变化使不同流域的平均土壤侵蚀速率从2.39 t ha⁻¹ yr⁻¹增至11.22 t ha⁻¹ yr⁻¹，最高平均泥沙输出率为2.29 t ha⁻¹ yr⁻¹，最高平均泥沙沉积速率为5.36 t ha⁻¹ yr⁻¹。重要的是，所识别的侵蚀热点和泥沙输出区表明下游水库面临加速淤积的重大风险，可能降低蓄水能力并影响上马哈威利系统的水电效率。这些发现支持有针对性的流域管理干预措施，以减轻长期淤积影响。