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土壤侵蚀产沙模型是进行水土资源管理、定量评价水土保持措施和进行土壤侵蚀灾害评价的有效工具,分布式土壤侵蚀产沙模型能从产汇流和产输沙的物理机理上来理解水文泥沙过程,将流域划分成一个个网格(或地块),每个网格(或地块)单元中的土壤、植被覆盖均匀分布,在每个网格(或地块)上进行参数的输入,然后依据一定的数学表达式来计算流域的侵蚀产沙量,是当今土壤侵蚀产沙模型的研究前沿和发展方向。目前,国外已经建立了许多分布式土壤侵蚀产沙模型,这些模型的建立对本论文分布式侵蚀产沙模型的研究有非常好的借鉴作用。但由于国外的土壤侵蚀公式都是在缓坡的基础上建立的,加上我国的土地利用方式与国外也不尽相同,因此不能将国外的土壤侵蚀产沙模型直接应用于我国的土壤侵蚀预报和侵蚀灾害评价和规划。我国对土壤侵蚀产沙模型也有所研究,但所建侵蚀产沙模型中的公式多结合了具体流域,还很难应用于其它流域。
本文根据国内外的研究现状,结合四川紫色土地区土壤侵蚀产沙发生特点,在前人研究工作基础上,采用水文学、地理学、土壤侵蚀学等学科理论分析方法以及计算机技术与GIS强大空间分析技术,以鹤鸣观小流域为典型小流域,构建了鹤鸣观小流域分布式侵蚀产沙模型,并将模型推广到李子口小流域,系统研究了典型小流域的水土流失情况。取得以下几方面主要成果:
(1)初步探讨了四川紫色土地区坡面—子流域(支沟)—小流域三个不同尺度的次降雨产流产沙特征。主要从三个空间尺度侵蚀产沙的影响因子以及计算方法等方面做了探讨。发现,这三个不同尺度的侵蚀产沙主要取决于径流,并且随着尺度的增大,影响侵蚀产沙的因素增多,其次降雨泥沙输移比有减小的趋势。
(2)目前,国内大多数土壤侵蚀产沙模型都基于黄土高原,而黄土高原属于超渗产流区,模型的推广受到限制,关于四川盆地紫色土蓄满产流区的分布式侵蚀产沙模型研究不多,论文构建了适合四川盆地紫色土地区小流域的分布式侵蚀产沙模型,针对鹤鸣观试验小流域、李子口小流域的实际情况,利用GIS技术与计算机技术对小流域进行土壤侵蚀产沙模拟研究,分析计算了这两个典型流域的水土流失量。模型的参数容易获取,并且在四川盆地有一定的推广价值。
(3)探讨了四川紫色土地区典型小流域次降雨泥沙输移比。根据流域塘坝淤积调查资料,试验小区、流域出口多年观测资料,并依据分布式模型侵蚀量计算结果探讨流域的次降雨泥沙输移比。最后构建了次降雨泥沙输移比与降雨量、径流系数、土壤前期含水量之间的回归关系式。
(4)水保效益研究。通过对比分析,主要探讨了流域不同坡地条件下与不同土地利用方式的产流产沙特征与减水减沙效益。