基于GIS的流域侵蝕產沙模型研究——以晉西王家溝流域為例.pdf

1、土壤侵蝕模型在空間尺度上可以劃分為坡面、小流域和區(qū)域3個不同層次.在坡面尺度上,主要考慮坡面侵蝕的垂直分帶性及其相互影響;小流域尺度上,不但考慮坡面侵蝕的特點,還要考慮坡面來水來沙對溝道侵蝕產沙的影響、重力侵蝕及泥沙輸移情況;在區(qū)域尺度上則主要考慮小流域各自的侵蝕產沙特點及其相互影響.因侵蝕的空間尺度不同,在建立土壤侵蝕模型時,要考慮由于空間變化所引起的侵蝕因子對侵蝕產沙響應的不同.該項研究在分析國內外土壤侵蝕產沙模型基礎上,依據(jù)大量小

2、流域野外試驗小區(qū)觀測與模擬降雨資料,充分考慮到了空間尺度對流域侵蝕產沙的影響,特別是流域在面積上的變化對侵蝕產沙的影響.以羊道溝幾十年的研究成果為基礎,將ERODE模型進一步簡化,采用流域離散的尺度轉換方法,以王家溝支溝小流域為基本計算單元,以溝間地和溝坡地為次單元,將整個流域劃分為40個溝間地、40個溝坡地及其它們組成的40個小流域和一個輸水通道進行分別計算,其中涉及降雨因子、地貌因子、治理因子、植被覆蓋因子、耕作措施因子和土壤因子,

3、共6個主要因子,分別計算各個因子的侵蝕產沙響應系數(shù),對羊道溝基礎模型進行修正,從而得到一個包含8個參數(shù),4個修正系數(shù)和13個公式的具有物理基礎的分布式水力侵蝕產沙模型.利用較大尺度王家溝1963-1968年22次天然降雨資料,對模型進行了檢驗,模型的預測精度在55﹪以上.通過對小流域侵蝕產沙模型的研究,結果表明:從研究意義方面,該模型采用水文學中流域離散的方法可以充分利用小流域的侵蝕產沙規(guī)律來預測較大流域侵蝕產沙;利用分形理論對間接表征

4、面積特征的地貌信息維數(shù)引入模型計算當中,反映出了流域空間變化對侵蝕產沙的影響.該模型為從已控區(qū)域侵蝕產沙推測未控區(qū)域侵蝕產沙,在理論、方法和實踐上都作了有益的嘗試,為較小尺度向較大尺度流域上的侵蝕產沙預測提供一定的借鑒;在模型結構方面,采用以溝間地和溝坡地為最基本的計算單元,以水沙匯流關系為主線,建立基于小流域的、次降雨的流域侵蝕產沙模型,能更好地反映出黃土丘陵溝壑區(qū)的侵蝕產沙規(guī)律;在研究手段方面,充分利用了GIS強大的空間分析和數(shù)據(jù)處