基于GIS的流域侵蝕產(chǎn)沙模型研究——以晉西王家溝流域?yàn)槔?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(gè)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(diǎn),還要考慮坡面來水來沙對溝道侵蝕產(chǎn)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(chǎn)沙特點(diǎn)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(shí),要考慮由于空間變化所引起的侵蝕因子對侵蝕產(chǎn)沙響應(yīng)的不同.該項(xiàng)研究在分析國內(nèi)外土壤侵蝕產(chǎn)沙模型基礎(chǔ)上,依據(jù)大量小

2、流域野外試驗(yàn)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(chǎn)沙的影響,特別是流域在面積上的變化對侵蝕產(chǎn)沙的影響.以羊道溝幾十年的研究成果為基礎(chǔ),將ERODE模型進(jìn)一步簡化,采用流域離散的尺度轉(zhuǎn)換方法,以王家溝支溝小流域?yàn)榛居?jì)算單元,以溝間地和溝坡地為次單元,將整個(gè)流域劃分為40個(gè)溝間地、40個(gè)溝坡地及其它們組成的40個(gè)小流域和一個(gè)輸水通道進(jìn)行分別計(jì)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(gè)主要因子,分別計(jì)算各個(gè)因子的侵蝕產(chǎn)沙響應(yīng)系數(shù),對羊道溝基礎(chǔ)模型進(jìn)行修正,從而得到一個(gè)包含8個(gè)參數(shù),4個(gè)修正系數(shù)和13個(gè)公式的具有物理基礎(chǔ)的分布式水力侵蝕產(chǎn)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(jìn)行了檢驗(yàn),模型的預(yù)測精度在55﹪以上.通過對小流域侵蝕產(chǎn)沙模型的研究,結(jié)果表明:從研究意義方面,該模型采用水文學(xué)中流域離散的方法可以充分利用小流域的侵蝕產(chǎn)沙規(guī)律來預(yù)測較大流域侵蝕產(chǎn)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(jì)算當(dāng)中,反映出了流域空間變化對侵蝕產(chǎn)沙的影響.該模型為從已控區(qū)域侵蝕產(chǎn)沙推測未控區(qū)域侵蝕產(chǎn)沙,在理論、方法和實(shí)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(chǎn)沙預(yù)測提供一定的借鑒;在模型結(jié)構(gòu)方面,采用以溝間地和溝坡地為最基本的計(jì)算單元,以水沙匯流關(guān)系為主線,建立基于小流域的、次降雨的流域侵蝕產(chǎn)沙模型,能更好地反映出黃土丘陵溝壑區(qū)的侵蝕產(chǎn)沙規(guī)律;在研究手段方面,充分利用了GIS強(qiáng)大的空間分析和數(shù)據(jù)處