武陵山區(qū)低山丘陵小流域土壤侵蝕特征及產(chǎn)流產(chǎn)沙模擬預(yù)測.pdf

1、長江中下游低山丘陵生態(tài)退化區(qū)為防治好水土流失已開展了大規(guī)模的植被恢復(fù)工作，要了解植被恢復(fù)所產(chǎn)生的水土保持效應(yīng)乃至生態(tài)環(huán)境效應(yīng)，研究流域土壤侵蝕特征及規(guī)律，是必不可缺的。本文以了解植被恢復(fù)對長江中下游低山丘陵區(qū)所產(chǎn)生的水土保持效應(yīng)為主要目的，選取湖南西北部武陵山區(qū)女兒寨小流域為研究流域，對降雨侵蝕力、土壤可蝕性K值等因素進(jìn)行詳細(xì)分析，在總結(jié)流域不同尺度產(chǎn)流產(chǎn)沙特征與植被恢復(fù)對水土流失改善效果的基礎(chǔ)上，選用GIS結(jié)合USLE及分布式水文模型

2、SWAT兩種方式對流域產(chǎn)流產(chǎn)沙進(jìn)行模擬預(yù)測，對模型在流域的適宜性進(jìn)行評價，通過比較找出更適合于流域的預(yù)測方式，為流域今后水土流失治理提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，為今后指導(dǎo)武陵山區(qū)及長江中下游低山丘陵區(qū)相似流域的水土保持工作提供借鑒與參考。主要得出如下結(jié)論：
　?。?）流域降雨侵蝕力時間分布不均勻，主要集中在4-8月。2000-2008年9年間降雨侵蝕力波動變幅較大。次降雨量與次降雨侵蝕力、月降雨量與月降雨侵蝕力、年降雨量與年降雨侵蝕力均為乘冪關(guān)

3、系，其擬合的函數(shù)可用于相應(yīng)降雨侵蝕力的計算，其中以月侵蝕性降雨量作為變量計算精度最大，決定系數(shù)達(dá)到0.8605。在流域內(nèi)長期計算與分析降雨侵蝕力，EI結(jié)構(gòu)中以EI30最為適宜。半月步長日雨量模型和非線性多參數(shù)模型適合流域降雨侵蝕力的評價。
　　（2）小流域土壤可蝕性K值介于0.2451—0.4623之間，其變幅較大。土壤表層質(zhì)地普遍偏粗，粘土所占比例較小。K值離差系數(shù)Cv為0.1295，存在中等程度的變異性。流域幾種主要土壤類型K

4、值為：黃壤0.332，黃棕壤0.326，紅壤0.318。通過Kriging插值得到K值在流域范圍內(nèi)的空間分布圖。今后，增加采樣密度和優(yōu)化采樣方法將是提高K值空間分布圖精度的有效途徑。
　?。?）流域內(nèi)幾種具有代表性的植被恢復(fù)模式徑流小區(qū)，其產(chǎn)流產(chǎn)沙量在2000-2008年9年間存在巨大的差異，自2004年后產(chǎn)流產(chǎn)沙均顯著減少并基本穩(wěn)定，植被恢復(fù)對水土流失的效益從2004年開始得到明顯體現(xiàn)。灌木林和潤楠林小區(qū)具有良好的保水減沙效益，

5、退耕還林措施同樣帶來了良好的效益。從產(chǎn)流產(chǎn)沙的年內(nèi)分布來看，4-8月是水土流失的主要時期。隨著植被恢復(fù)年限增大，林分郁閉度增加，降雨因子對產(chǎn)流產(chǎn)沙的顯著作用有所增加，體現(xiàn)在2004年后降雨因子與產(chǎn)流產(chǎn)沙的相關(guān)系數(shù)明顯增大，產(chǎn)流產(chǎn)沙回歸方程的回歸相關(guān)系數(shù)從2004年后除潤楠林小區(qū)外普遍有了增加。各個小區(qū)產(chǎn)沙量均隨產(chǎn)流量的增大而增大，以潤楠林小區(qū)產(chǎn)沙隨產(chǎn)流的變化最大。
　?。?）對于植被恢復(fù)徑流小區(qū)，喬層蓋度是對產(chǎn)流產(chǎn)沙影響最大的環(huán)境

6、因子，其次是毛管持水量，地形因子的坡度對產(chǎn)沙有較大影響；對于退耕還林小區(qū)，坡度是對產(chǎn)流產(chǎn)沙影響最大的環(huán)境因子，其次是土壤滲透速度，灌層蓋度和草層蓋度對產(chǎn)流產(chǎn)沙有較大影響且影響作用相同。
　　（5）從流域尺度上來看，汛期是流域徑流產(chǎn)生的主要時期，洪水是流域泥沙產(chǎn)生的主要來源。徑流量2004年前和2004年后沒有太大變化，而產(chǎn)沙量自2004年后顯著減少，2004-2008年來泥沙特征值的變化幅度大于降雨與徑流特征值變化幅度。流域徑流量

7、隨著降雨量的增加而增加，汛期月徑流深與月輸沙量呈正相關(guān)關(guān)系。水文指標(biāo)對流域土壤侵蝕量的相關(guān)性要高于降水指標(biāo)。選擇3種降水指標(biāo)、4種水文指標(biāo)及徑流系數(shù)Cr，建立流域土壤侵蝕量S的定量計算方程式，經(jīng)檢驗方程復(fù)相關(guān)系數(shù)平方R2達(dá)到0.96，可用于流域土壤侵蝕量的定量計算。
　?。?）利用GIS并以USLE為評價模型預(yù)測了流域土壤侵蝕量。<5t/(hm2·a）的微度侵蝕占侵蝕總面積的66.02％。林地除竹林外均為微度侵蝕，也說明了林地防治

8、土壤侵蝕的效益。海拔300-400m與200-300m地帶的侵蝕量分別占到侵蝕總量的34.99%和29.89%，是需要預(yù)防土壤侵蝕的重點(diǎn)地帶。坡度20-40o地帶侵蝕量占總侵蝕量的55.5%，也是防治土壤侵蝕的主要區(qū)域。整個流域年均侵蝕模數(shù)為652.37 t/(km2·a），與實測值相比未達(dá)到較為滿意的結(jié)果，只能用于粗略的估算。
　?。?）應(yīng)用分布式水文模型SWAT對流域產(chǎn)流產(chǎn)沙進(jìn)行預(yù)測。經(jīng)過參數(shù)校準(zhǔn)和模型驗證，模型對徑流深的模擬