分布式土壤侵蚀模型研究概述
土壤侵蚀模型在水土保持规划中的应用研究
土壤侵蚀模型在水土保持规划中的应用研究摘要:土壤侵蚀是水土保持规划中的重要问题。
本研究旨在探讨土壤侵蚀模型在水土保持规划中的应用。
首先，文中介绍了土壤侵蚀的影响因素和过程，并综述了常用的土壤侵蚀模型。
其次，通过分析不同模型的优缺点，选取了适用于本研究的模型。
然后，以某地区为案例，利用选定的模型进行了土壤侵蚀模拟和预测，并提出了相应的水土保持规划措施。
最后，对模型的准确性和可行性进行了评估。
研究结果表明，土壤侵蚀模型能够在水土保持规划中发挥重要作用，为农田管理和水资源保护提供科学依据。
关键词:土壤侵蚀模型;水土保持规划;影响因素;模拟;预测引言:土壤侵蚀作为水土保持领域的一个重要问题，对农田可持续发展和水资源保护具有重要意义。
在水土保持规划中，准确评估土壤侵蚀程度和预测未来发展趋势是制定有效保护策略的基础。
土壤侵蚀模型的应用为我们提供了一种科学的工具，以更好地了解土壤侵蚀过程，并制定相应的管理措施。
本文综述了土壤侵蚀模型的发展和应用，重点介绍了其在水土保持规划中的作用和意义。
通过本研究的案例分析，我们将进一步展示土壤侵蚀模型在水土保持规划中的潜力和前景。
一、土壤侵蚀的影响因素和过程土壤侵蚀是水土保持领域中的一项重要问题，对农田生产和生态环境保护具有严重影响。
了解土壤侵蚀的影响因素和过程对于制定有效的水土保持措施至关重要。
土壤侵蚀的影响因素可以分为自然因素和人为因素两大类。
自然因素是指自然环境中的因素，如降雨、地形、土壤类型和覆盖植被等。
降雨是土壤侵蚀的主要驱动力之一，降雨的强度、分布和时长会直接影响土壤侵蚀的发生和程度。
地形也是决定土壤侵蚀的重要因素之一，陡坡容易形成水流冲刷和土壤流失。
土壤类型对土壤侵蚀的敏感性也不同，粘土质地的土壤更容易发生侵蚀。
覆盖植被的存在可以减少降雨对土壤的冲击，保持土壤的稳定性。
人为因素主要包括农业活动、土地利用和土地管理等。
不合理的农业耕作方式会破坏土壤结构，降低土壤抗蚀能力。
SWAT模型研究进展
SWAT模型研究进展SWAT是水文模型之一，全称为“Soil and Water Assessment Tool”，是美国农业部（USDA）和环境保护署（EPA）联合研发的一种大型分布式、连续时间模型，主要用于水资源管理和土壤侵蚀评估。
SWAT模型的研究进展主要涉及模型改进、应用与推广以及模型评估等方面。
针对SWAT模型自身的不足和问题，研究人员进行了系列的模型改进。
通过优化模型参数，改进模型的模拟精度和稳定性。
还添加了一些新的功能模块，例如对市区雨水径流模拟、水库水质模拟和水库运营模拟等方面的改进。
模型改进的目的在于提高模型的可靠性和适用性，进一步拓展模型的应用范围。
SWAT模型的应用和推广也是研究的重点之一。
这方面的研究主要包括不同类型流域的模拟应用研究、水资源管理和土壤侵蚀评估等方面。
有研究者运用SWAT模型对整个大流域的水文过程进行模拟，以评估不同管理措施对流域水资源的影响。
也有人将SWAT模型应用于小流域的水土保持评估，探讨不同土地利用方式对水资源的影响等。
SWAT模型还被广泛应用于流域水环境问题的分析和决策支持。
对于SWAT模型的评估研究也是不可忽视的一部分。
模型评估主要是指对模型的准确性、预测能力和稳定性等进行验证和检验。
常见的方法包括了观测数据与模型模拟结果的对比、敏感性分析等。
通过模型评估的研究，可以进一步探讨模型改进的方向和方法。
SWAT模型的研究进展主要包括模型改进、应用与推广以及模型评估等方面。
这些研究的成果不仅能够提高SWAT模型的模拟精度和应用水平，也为水资源管理和环境保护提供了有力的科学依据。
随着技术的不断发展和需求的不断增长，SWAT模型的研究也将继续深入。
分布式小流域侵蚀模型及应用
实验研究． Ｒ ｎｒ 如 ｅａ ｄ等 提出的 Ｒ Ｓ Ｅ则将径流因子考虑了进去． ＵＬ 蔡崇法等 将该方程
结合 ＩＲＳ 地 理信 息系统 建立 了预 测小 流域 土壤侵蚀 量 的模 型 ， Ｄ ＩＩ 并在 王家 桥 小 流域进 行 了预测 ， 分析 出 土壤 侵蚀 量分 布 图 ， 以有 效 地 指导 水 保工 程 的 实施 ． Ｓ Ｔ分 布式 水 可 在 ＷＡ 文模 型 中 就 采 用 了 改 进 的 通 用 土 壤 流 失 方 程 （ ｏｉｅ ｎ ｅｓ ｏ ｏｓｅｕｔｎ ｍ ｄｉｄｕ ｉ ｒａ ｓｉ ｌ ｑａｉ ， ｆ ｖ ｌ ｌ ｓ ｏ ＭＵ Ｌ ．ＷＡ ＳＥ） Ｓ Ｔ的理论 手 册 中详 细 地给 出 了各个 影 响 因子 的计 算方 法 、 验公 式 以及 实 经
维普资讯
叶爱 中等 ： 分布式小 流域侵蚀模型及应 用
３９ ２
地 表径 流 以及不 同土地 利用 类 型水 沙分 布状 况 的模 拟 中． 过 两个 不 同小 流 域模 拟结 果 通 的对 比 ， 结果 表 明 ， 型 在应 用 于我 国三 峡库 区小 流 域 土 壤 侵蚀 模 拟 时 ， 模 拟结 果 与实 模 其 测结果具有较高的吻合度 ， 模拟结果基本 可信． 但是 ， 于一些陡坡 、 对 林地等特殊地类 ， 模 型 的模 拟误差 较 大 ， 其模 拟精 度还 有 待 于进 一步 提高 ．
Ａ ＝Ｒ ・ ・ Ｓ・ ・ Ｋ Ｌ・ Ｃ Ｐ （） １
式中， Ａ为土壤流失量 ； Ｒ为降雨侵蚀力 因子； Ｋ为土壤可蚀性因子 ； 、 Ｌ Ｓ为坡长和坡度 因 子； Ｃ为耕 作和 管理 因子 ； Ｐ为水 土保 持措施 因子 ． 特点 是计 算 简单 ， 需参 数 基本 能在 实 所
际 流域 中找到 ． 后来 很多 学者对 该方 程进 行 了改进 ， 对每个 影 响 因子 均做 过大量 的分 析与
基于动态产流机制的分布式土壤侵蚀模型研究
第30卷第6期2010年12月水土保持通报Bulletin of Soil a nd Water Co nserv atio n V ol .30,No .6Dec .,2010 收稿日期:2010-05-24 修回日期:2010-06-04 资助项目:国家重点基础研究(973)发展规划项目“北方干旱化与人类适应”(2006CB400502);气象行业专项“面向TIGGE 的集合预报关键应用技术研究”(GYHY200706001) 作者简介:刘瑞娟(1976—),女(汉族),山东省鄄城县人,博士研究生,讲师,主要从事遥感与地理信息系统应用研究。
E -mail :liu761011@ 。
基于动态产流机制的分布式土壤侵蚀模型研究刘瑞娟1,2,3,张万昌1,4〔1.中国科学院大气物理研究所东亚区域气候—环境重点实验室,北京100029;2.中国科学院研究生院,北京100039;3.中国石油大学(华东)地球资源与信息学院,山东青岛266555;4.南京大学水科学研究中心,江苏南京210093〕摘 要:区域尺度的土壤侵蚀模型研究的流域面积较大,研究区往往涉及到多种气候类型。
现有的区域尺度的土壤侵蚀模型多采用单一的产流类型,并不能真实准确地反映区域尺度的产流过程。
因此,以DEM 栅格单元为基本模拟单元,以日为时间模拟单元,构建了基于动态产流机制的区域尺度分布式土壤侵蚀模型。
该模型采用动态产流方案,即根据降雨特征和下垫面特征之间的动态对比关系动态选取产流方式,并详细描述了降水、渗透、植被截留、填洼、降雪融水、蒸散发等过程,从而更加准确地描述了区域尺度的产流过程。
采用RU SL E 模型计算泥沙剥蚀量,并采用月均植被覆盖度计算C 因子,使得长时间序列模拟中,C 因子是动态变化的,从而使得模型能够更加真实地反映土壤侵蚀的状况。
最后,以临沂流域为研究区,对模型进行了验证和应用。
模拟结果表明,该模型在临沂流域适用。
研究结果说明临沂流域的泥沙主要来源于上游和中游,海拔高度是土壤侵蚀的重要影响因子,临沂流域的土壤侵蚀主要分布在200～500m 的海拔高度带上。
土壤侵蚀模型研究综述.
土壤侵蚀模型研究综述周正朝上官周平(中国科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 ,712100, 陕西杨凌摘要近年来 , 人们对土壤水蚀形成过程及其模拟进行了广泛研究 , 并针对不同研究对象与目的 , 建立了土壤水蚀的经验预报模型、物理过程模型和分布式模型。
在对国内外一些主要的土壤水蚀模型进行评述的基础上 , 讨论土壤侵蚀模型研究与 GIS 技术和 BP 神经网络理论结合的发展趋势 , 同时结合土壤水蚀模型的开发和应用情况 , 提出了土壤侵蚀预报模型研究亟待解决的一些问题和我国土壤侵蚀预报模型研究的设想。
关键词土壤侵蚀 ; 模型 ; 预报 ; 参数收稿日期 :200309修回日期 :1016项目名称 :国家 973项目 (2002C B111502 ; 教育部博士点专项科研基金(20030712001作者简介 :周正朝 (1980—, 男 , 研究生。
主要从事植物生态与水土保持方向研究。
E 2mail :eco @ms. iswc. ac. cn 3刘宝元等 . 中国土壤侵蚀预报模型研究 . 第 12届国际水土保持大会 , 北京 ,2002土壤侵蚀预报模型的研发 , 是土壤和地理学科的前沿领域 , 也是引导和集成土壤侵蚀试验研究、促进土壤侵蚀和水土保持科研定量化的重要手段。
近 30年来 , 各国都投入了大量的人力和物力 , 研发土壤侵蚀预报模型 , 并取得了长足的进展。
根据模型建立的途径和模拟过程 , 模型通常可以分为经验模型、物理过程模型和分布式模型。
我们结合自己在黄土高原土壤侵蚀过程与预报方面的研究工作 , 对土壤水蚀过程模拟模型研究动态进行评述 ,提出了水蚀预报模型亟待解决的关键问题 , 以促进我国土壤侵蚀预报模型的建立 , 为生态环境改善提供科学依据。
1经验模型 (Empirical Model111国外土壤侵蚀经验模型研究动态国外土壤侵蚀经验模型 , 主要以通用土壤流失方程 (Universal S oil Loss Equation ,US LE 和修正的通用土壤流失方程 (Reversed Universal S oil Loss Equa2tion ,RUS LE 为代表。
土壤水蚀分布式预报模型研究述评
１ 国外主要分布式土壤侵蚀预报模型
１ １ Ｓ Ｅ模型 ． Ｈ
Ｔ Ｐ Ｄ Ｌ（ ｏｏｒｐ ｙｂ ｓ ｙｒｌ ｉａ Ｍ ｄ１ Ｏ ＭＯ Ｅ Ｔ ｐｇａｈ ａｅ ｈｄｏ ｇｃｌ ｏ ｅ）模 型是 ｄ ｏ
１７ 年 由 Ｂｖｎ Ｋｒ ｙ ９９ ｅｅ 和 ｉｂ 提出 的以变动 产流面 积概念 为基础 ｋ
的一个半分 布式小 流域 土壤水 蚀预 报模 型＿ 。该 模 型 以地形 ２ Ｊ
空间变化为主要结构 ， 用地形信 息 ［ 如地形 指数 Ｉ（ ／ ｎ ） ｎ ａ ｔ ／ 或 ａ３
土壤地形指数 ｉ（／ ｏａ ） ｎ ｒ ｔ 描述水流趋势和由于重力排水作
用 径流沿坡 向的运动 。其基本方程为
土壤面蚀计算模 型为 Ｄ ＝Ｋ（ 一１ ） （） ２
在水土流失规律 研究 中 ， 立土壤 侵蚀 预报 模 型 ， 建 可有 效 地指导水土保持 规划编 制与开 展综合 治理 。随着 科研 工作 者 对 土壤侵蚀机理研究的不断深入 ， 土壤侵蚀 预报模 型存传统 的 集 总式概念模型与物理过程模型 的摹础 上 ， 已逐步 向分布式 模
式 中 ： 流域 内任一点 处的饱 和缺水 量 ， Ｓ为流域 平均 Ｓ为 ｍ； 饱和缺水量 ， ｍ为土壤 空 隙率 尺度参 数 ， Ａ为地 形指 数 ｌ ｍ； ｍ； ｎ （ ／ａ／ 的流域分布平均值 ； 为通 过单位 等高线 长度 累计 的 ａｔ ３ ｎ） 汇水面积 ， 口为 网格平均坡度 ，。 。 ｍ； （ ） 式 （） ３ 表明 ， 流域 内任何点 处 的饱 和 缺水量 由流域 平均
［ 关键词］土壤侵蚀 ； 水力侵蚀 ； 预报模型 ； 布式模型 分 ［ 摘 要 ］随着对 土壤水蚀形成过程及其模拟研 究的深入 ， 侵蚀预报 模型 已 由经验模 型、 物理过 程模 型向分布 式模 型发
土壤侵蚀模型在水土保持实践中的应用探究
土壤侵蚀模型在水土保持实践中的应用探究摘要：水土保持，是环境保护领域非常重要的一门学科，随着工业的不断发展，我国特别重视对环境的保护。
与此同时，在水土保持理论研究中也加大了力度。
而对于土壤侵蚀模型来说，则是土壤侵蚀理论研究的成果之一，该成果能够为水土保持实践提供有效依据。
本课题重点围绕“土壤侵蚀模型在水土保持实践中的应用”进行分析研究，以期提高土壤侵蚀模型的实用价值，并为水土保持工作的进步及发展提供具有价值的参考建议。
关键词：水土保持；土壤侵蚀模型；实用价值；发展土壤侵蚀模型属于水土保持实践研究工作中的有效工具之一，通过土壤侵蚀模型的构建，进行相关参数的分析，能够为水土保持实践工作提供客观、科学的参考依据。
值得注意的是，我国早在上世纪二十年代便实行了土壤侵蚀监测工作，在上世纪四十年代则基于黄土高原构建了水土保持试验站，而对于土壤侵蚀经验模型的提出，则是在1953年[1]。
总之，从水土保持实践工作的进步及发展角度考虑，本课题围绕“土壤侵蚀模型在水土保持实践中的应用”进行分析研究具备一定的价值意义。
1.土壤侵蚀模型发展历程及模型概念分析1.1发展历程从土壤侵蚀模型的发展历程层面分析，发展至今已有八十余年，模型的性质基于经验发展至机理，模拟起初为空间尺度，随着不断的发展，实现了对坡面、小流域、大刘宇以及区域性的研究；涉及侵蚀、沉积、产沙以及污染物富集及迁移等内容的研究。
与此同时，从模型的应用层面来看，可应用到水土保持措施的选择、水土保持效益的分析以及水土资源管理等方面。
显然，土壤侵蚀模型的发展昭示着理论研究的逐渐进步，与此同时也与计算机网络技术、地理信息系统以及遥感技术等逐步发展密不可分。
1.2模型概念（1）土壤侵蚀数学模型。
土壤侵蚀模型中的土壤侵蚀数学模型，主要通过田间试验，利用土壤侵蚀因子参数及侵蚀相关性分析构建相对应的数学方程，可广泛应用凹土壤学、土壤侵蚀与水土保持学科领域。
（2）欧洲土壤侵蚀模型。
历历在目，土壤侵蚀模型发展历程！
历历在目，土壤侵蚀模型发展历程！土壤侵蚀模型发展历程土壤侵蚀模型研究近80 年的过程中,模型的性质从经验发展到机理,模拟的空间尺度从坡面到小流域、大流域或区域,模拟的内容从侵蚀、沉积、产沙到污染物富集与迁移,模型的应用从水土保持措施选择与布设、侵蚀影响生产力、到水土保持效益和水土资源管理等。
这种日新月异的发展,除源于土壤侵蚀理论的不断提高,很大程度上得益于计算机、地理信息系统(GIS)和遥感(RS)等新技术的支撑。
1 美国经验模型 USLE 的建立与完善经验模型是对大量试验观测数据统计分析基础上建立的一系列数学公式。
通用土壤流失方程USLE( Universal soil loss equation) 是基于大量天然降雨和人工降雨径流小区观测和试验资料建立的预报坡面多年平均土壤流失量的经验模型,从最早出现 USLE 的名称 ,到以手册正式发布,以及至今天,不仅进行了不断修订完善 ,还被广泛应用。
径流小区是土壤侵蚀研究的基本手段,最早由德国土壤学家Wollny 在 1882 年采用,研究坡度、植物覆盖、土壤类型、坡向等对土壤侵蚀的影响 ,创立了土壤侵蚀研究独有的径流小区方法,他因此被称为“水土保持研究的先驱者冶。
Cook1936 年总结提出影响土壤侵蚀的三组因子:土壤可蚀性、潜在侵蚀力和覆盖保护能力,详细描述了每一组因子包括的次一级因子,实质是土壤侵蚀经验模型的概念模型。
Zingg1940 年第一个用数学方程描述土壤流失量与坡度和坡长的指数回归方程。
Smith1941 年在方程中增加了作物因子 C 和水土保持措施因子 P。
Browning 等 1947年增加了土壤可蚀性和管理因子取值表。
Musgrave1947 年总结性提出美国玉米带坡面土壤侵蚀模型,增加了最大 30 min 降雨强度幂函数表示的降雨因子。
Smith 等1948 年首次提出基于“土壤流失比例冶的方程,将植被覆盖与管理因子C 定义为某种特定黏土和轮作条件下、3% 坡度、水平投影坡长 27. 43 m(90 英尺)、顺坡上下耕作农地的年平均土壤流失量,其余坡度S、坡长L、土壤类型K、水土保持措施P 等都是无量纲因子, 通过实际情况下的土壤流失量与C 值的比值获得。
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收稿日期:2005-3-16作者简介:焦凤红(1966-),女,内蒙古自治区赤峰市人,副教授,现从事水土保持及计算机教学研究工作。
分布式土壤侵蚀模型研究概述焦凤红 于显威(沈阳农业大学高等职业技术学院 110122)摘 要 分布式模型是近年在经验统计模型和物理过程模型的基础上发展起来的土壤侵蚀模型。
本文分析了几种分布式侵蚀模型的特征及物理过程,对其中的网格划分、网格单元侵蚀量的计算、流域出口侵蚀量的计算、模型参数的采用等主要技术环节进行了讨论,并展望了今后的研究方向。
关键词 土壤侵蚀;分布式;侵蚀模型[中图分类号]S15711 [文献标识码]C [文章编号]1002-2651(2005)02-0032-02 土壤侵蚀模型研究是世界土壤侵蚀学科的前沿领域,也是定量研究土壤侵蚀过程的有效手段。
根据国内外土壤侵蚀模型的研究发展过程,有人将其划分为经验统计模型、物理过程模型与分布式模型三个阶段。
这三个阶段并没有严格的时间划分。
分布式模型将流域按照一定的方法划分成一个个相对均质的网格,即每个网格单元中的土壤、植被覆盖均匀分布,在每个网格上进行参数输入,然后依据一定的数学表达式来计算每个网格单元的侵蚀量,并将计算结果推演到流域出口,得到流域土壤侵蚀总量。
本文结合前人的研究成果,总结了应用较为广泛的几种分布式模型,讨论了模型中的主要技术问题,并展望了今后的发展方向。
1 主要的分布式模型111 ANSWE RS 模型20世纪80年代初期Beasly 和Huggins 研发了ANSWE RS 模型,该模型把流域细分为均等的网格单元。
在网格单元内,假定土地利用、坡度、土壤特性、营养物质、作物和经营管理措施等因子均匀分布。
在土壤侵蚀研究中,此模型广泛应用于评价B MPs 对流域泥沙及水文过程的影响。
模型结构化程度较高,主要包括3大模块:径流和入渗、泥沙、蒸发散。
径流和入渗模块中,以Green-Ampt 入渗方程代替了原模型中的Holtan 方程进行计算;泥沙模块中,产沙计算采用了WEPP 模型中的土壤可蚀性指标以及单位水流动力理论和临界切应力原理,把Foster 和Meyer 方法引入Yalin 公式进行输沙过程计算,并以此建立了泥沙输移模块;蒸发散模块主要用于设定下次降雨开始时的土壤湿度初始条件,是连续模型得以运行的必要环节。
模型运行时,需把研究流域的空间属性数据(如坡度、坡长、坡向、地表植被状况、土壤等)栅格化,同时输入流域模拟时段内的气象资料,包括降雨强度、历时、气温、地温和地表辐射等。
ANSWE RS 模型可以计算径流传输条件下的土壤流失量,并与地理信息系统(GIS)相连接,建立了GIS 界面以利用遥感数据。
112 AGNPS 模型AGNPS 模型是美国农业部农业研究局与明尼苏达污染物防治局共同研发的计算机模拟模型,是一个基于方格框架组成的流域分布式事件模型。
按照栅格采集模型参数,由水文、侵蚀、沉积和化学传输4大模块组成,用于对N 、P 元素等土壤养分流失进行预测,并对农业地区的水质问题以重要性顺序为依据进行排列,同时对次暴雨径流和侵蚀产沙过程进行模拟。
流域的大小从几hm 2到大约200km 2,以014~26hm 2为单元对流域进行均等分室,流域内径流、污染物、泥沙沿各分室汇集于出水口。
113 TOPMODEL 模型TOPMODEL 模型(Topography based hydrological Model)是一个以地形为基础的半分布式小流域模型,第17卷第2期亚热带水土保持Vol 117 l 22005年6月Subtropical Soil And Water Conservation Jun 12005模拟了径流产生的变动产流面积概念,是数字高程模型(DEM)、水文模型与GIS的结合应用。
模型结构简单,优选参数少,充分利用了容易获取的地形资料,而且与所观测的物理水文过程密切相关。
该模型已被应用到各个研究方面,并不断发展改进,反映了降雨径流模拟的最新思想。
TOPMODEL以地形空间变化为主要结构,用地形信息(以地形指数ln(A/tan B)或土壤-地形指数ln(A/T0tan B)的形式)描述水流趋势及因重力径流沿坡向的运动。
2主要技术问题与讨论211网格的划分网格的划分是应用分布式模型的基本技术环节。
网格单元作为整体流域的结构和功能单元,划分时必须要考虑到它与地貌形态以及水流、风力、重力等外营力之间的响应关系。
目前,大多采用图像信息处理软件,将研究范围机械地划分为均等的网格,如AG-NPS、CREAMS、ANSWERS等模型均如此划分。
为提高模型的精度,有人曾尝试通过试算,确定某一范围内最佳的网格单元。
20世纪90年代初,美国农业部自然资源保护局与农业研究局开发了连续模拟模型)))AnnAGNPS模型(AnnualizedAGNPS),该模型没有沿袭AGNPS模型均等划分分室的方法,而是按流域水文特征将流域划分为一定的分室,即按集水区来划分单元,使模型更符合实际。
笔者认为,引入水文学中的斯特拉勒河流分级法,结合栅格GIS技术,以靠近河源的、顶端末梢不再分叉的河道或沟道(即1级/流域0)作为基本的网格单元,可以提高模型的预测精度,在技术上也可以更好地与其他学科如水文学、地貌学等整合。
212网格单元侵蚀量的计算一般采用通用土壤流失方程USLE(计算公式为: A=R#K#LS#C#P)、修正的通用土壤流失方程RUSLE (计算公式为:SL=EI#K#LS#C#P#SSF)或中国坡面土壤流失预报方程C SLE(计算公式为:Qsl=R@K@LS @B@E@T)计算网格单元的侵蚀量。
也有人采用地区性经验公式或者其他坡面侵蚀物理过程模型进行计算。
我国多采用通用土壤流失方程。
研究者认为RUSLE的参数物理意义明确,计算简单,实用性较强,它考虑了内在的土壤可侵蚀性因子随时间的变化,如计算K值时考虑了季节变化的作用、C因子被分为若干次因子等,因此估算的准确性较高。
但R USLE主要是针对平原地区和缓坡地形区,在我国地形多变的山区及黄土高原地区的应用受到了限制。
213流域出口侵蚀量的计算计算了单元土壤侵蚀量后,还要对径流携带的泥沙逐个按单元依次演算,直至流域出口。
其间有复杂的迁移和沉积过程。
有人认为流域出口侵蚀量可由稳态连续方程推导出的基本演算方程来计算,即: Q s(x)=Q s(0)+Q sl(x/Lr)-Q x0D(x)wdx式中:Qs(x))))河(渠)段下游泥沙输出量;Qs (0))))河(渠)段上游泥沙输入量;x)))泥沙汇入点到河(渠)段下游的距离;w)))河(渠)道宽;Qsl)))旁侧泥沙汇入量;Lr)))河(渠)段长度;D(x))))沉积率从本质上讲,这一方程与传统的沙量平衡方程并无二致,只是表达形式的有所不同。
流域产沙是一个复杂的动态过程,在实际应用与研究中,应该从地貌的塑造,尤其是从水流对沟道的塑造作用、沟道水流的水动力特性与输沙特性出发,努力探究其内在的物理机制,以提高模型的预报精度。
214模型采用的参数模型输入参数包括流域总体特征值和单元级参数。
流域总体特征值有流域面积A、流域长度L、单元面积、单元总数、降雨量Pw、降雨能量-强度值EI。
单元级参数在单元内都是相同的,包括单元编号CN、汇水进入的单元编号RC、径流曲线数值CN、USLE中的各个因子、河(渠)道指示CI(单元内是否有河(渠)道)、河(渠)道底坡比降CS(m/km)、河(渠)道边坡坡度CSS(%)、河(渠)道曼宁系数n、地面条件常数SCC (和土地利用有关的因子)、土壤质地T(砂石、粉砂、黏土、泥炭)、滞水因子IF(单元内有梯田或其他储水系统)、沟蚀水平GS(分室内冲沟侵蚀程度)等等。
模型采用的参数较多,应用时需要对影响侵蚀过程的自然因素和人为因子进行系统地观测和记录,这大大地限制了模型的应用。
笔者认为加强土壤侵蚀模型中参数区域性规律的研究,建立模型参数与气候、土壤、植被、地形特征等宏观区域参数间的关系,将有助于扩大土壤侵蚀模型的应用范围。
3研究展望分布式侵蚀模型的研究和开发是一个庞大的科学研究系统工程,涉及土壤侵蚀与水土保持学、水文学、水力学、泥沙运动学、土壤学、农学、GIS、计算机科学等多门学科,特别是GIS技术,对土壤侵蚀模型的应用提供了连续的时间和空间信息源。
计算机技术的应用也使模型的计算结果更直观、形象、准确。
结合目前的研究进展,考虑到分(下转第39页)第2期焦凤红,于显威:分布式土壤侵蚀模型研究概述路配套,为山区农业生产机械化、科学化提供了有利条件。
/三轮车0/四轮车0等农业机械春耕、秋收、拉粮、运粪、收秸杆都可机械化。
甚至有些地方大面积的机修梯田结束了过去牛耕马种、肩挑背驮的传统耕作方式。
513出现了规模化、商品化的生产势头一是农作物种植由小面积、多品种的零星种植变为有重点、大面积的规模种植,洋芋、小杂粮产业化发展;二是由自给型开始向商品化转型。
514促进了农业生产效益的提高机修梯田走少而精的路子(人均012hm2为宜),提高标准质量,加强水利配置,应用农业科技,在实现稳产高产上下功夫,由重数量转为重质量、重效益上,促进了农业产业结构的调整。
6机修施工经验611规划坚持/基本等高,兼顾等宽,大弯就势,小弯取直0。
612最优断面梯田土地利用率随田宽而提高,当田宽达到20m 以后,再增加田宽并不能提高土地利用率,因此,田面太宽只能增加修筑量,增大作业费用。
机修梯田最优断面即满足机械施工、机械耕作和灌溉条件的最小田宽和保证梯田稳定的最陡坎坡,以减少修筑量和地埂占地。
613运土距离机修梯田施工进度的快慢,关键在运距。
运距越远,进度越慢,相反,则越快。
因此,在保证机械施工和地埂安全的前提下,应尽量减小田宽,降低需功量。
要使需功量最小,运距就必须最小。
因此,只有选择合理的土方流向,避免土方迂回交叉,才能减少机工时,达到提高工效的目的。
(上接第33页)布式侵蚀模型涉及自然、社会及经济等多领域科学问题,以下几个方面还值得进一步考虑:311目前分布式土壤侵蚀模型研究在小流域开展较多,当将这些模型应用于大、中尺度流域时,因缺乏相关的降雨、径流、泥沙过程资料,模拟精度一般都不理想。
不同尺度流域之间土壤侵蚀量究竟有什么样的内在联系?小流域的研究成果可否推广到大中流域? 312随着经济的进一步发展,人类活动对全球生态系统的影响日益增大,如何进一步定量研究人类活动对土壤侵蚀的影响?如何更全面地在模型中加入人类活动这一因素?313我国人口众多,地形地貌复杂,气候多变,可否以我国为参照,建立开放性和可移植性较好的分布式土壤侵蚀模型?参考文献1张玉斌,郑粉莉1AGNPS模型及其应用1水土保持研究[J],2004111(4):124~1272牛志明,解明曙1ANSWER2000在小流域土壤侵蚀过程模拟中的应用研究1水土保持学报,2001,15(3):56~603符素华,张卫国,等1北京山区小流域土壤侵蚀模型1水土保持研究,2001,8(4):114~1204贾媛媛,等1国内坡面土壤侵蚀预报模型述评1水土保持研究,2004,11(4):109~1125汪东川,卢玉东1国外土壤侵蚀模型发展概述1中国水土保持科学,2004,2(2):35~406李清河,李昌哲,等1黄土区小流域土壤侵蚀模型系统解析1水土保持通报,2000,20(1):28~317黄诗峰,钟邵南,等1基于GIS的流域土壤侵蚀量估算指标模型方法1水土保持学报,2001,15(2):106~1098曹瑜,杨志峰,等1基于GIS黄土高原土壤侵蚀因子的厘定1水土保持学报,2003,17(2):93~969唐政洪,蔡强国,许峰1流域侵蚀产沙的尺度变异规律研究1水土保持科学,200412(1):56~6110郑粉莉,杨勤科,王占礼1水蚀预报模型研究1水土保持研究,2004,11(4):11~2411刘光1土壤侵蚀模型研究进展1水土保持研究,2003, 10(3):73~7612张光辉1土壤侵蚀模型研究现状与展望1水科学进展, 2002,13(3):389~39613郑粉莉,刘峰,等1土壤侵蚀预报模型研究进展1水土保持通报,2001,21(6):16~1814邱扬,傅伯杰1异质景观中水土流失的空间变异与尺度变异1生态学报,2004,24(2):330~33715蔡崇法,丁树文,等1应用USLE模型与地理信息系统IDRISI预测小流域土壤侵蚀量的研究1水土保持学报,2000, 14(2):19~2416唐正洪,等1侵蚀产沙模型研究进展和GIS应用1泥沙研究,2002,10(5)第2期杨敬青:会宁县机修梯田建设的经验与成效。