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。
喀斯特小流域分布式土壤侵蚀估算模型
分析 ， 建立不同坡 度条件下土壤 侵蚀模数 的多因子模 型（ 非线 性 回归模 型达到极 显著或 非常显 著水平 ， ０ ． ６ ９ ２＜ Ｒ ２ ＜ ０ ． ９ ８ ８ ） 进行产沙量计算 ， 并运用泥沙物质平 衡原理完成泥沙输 移计 算。该模 型与 Ｇ Ｉ Ｓ结合可实现 对土壤侵蚀 的 时空分布过程进行模拟 ， 为加深对该 区域 土壤 侵蚀 过程 及模 型研 究提供参 考。 关键词 ：土壤侵蚀模型 ； Ｇ Ｉ Ｓ ； 小流域 ； 喀斯 特山区
收稿 日期 （ Ｒ ｅ ｃ ｅ ｉ ｖ ｅ ｄ ｄ ａ ｔ ｅ ）： ２ ０ １ ３— ０ １—１ ４ ； 改回日期 （ Ａ ｃ ｃ ｅ ｐ ｔ ｅ ｄ ）： ２ ０ １ ３— ０ ２— ２ ８ 。 基金项 目（ Ｆ ｏ ｕ ｎ ｄ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｉ ｔ ｅ ｍ） ： 国家“ 十二五” 科技支撑计划（ ２ ０ １ ２ Ｂ Ａ Ｄ ０ ５ Ｂ ０ ６） ； 贵州省优秀青年科技人才 培养 对象专项资金 ［ 黔科 合人字 （ ２ ０ １ １ ）
３ １卷第 ５期 ５ ４ ２～ ５ ４ ７页
２ ０ １ ３年 ９月
山
地
学
报
Ｖｏ １ ． ３１， Ｎｏ ． ５ ｐ ｐ ５ ４ ２ ～５ ４ ７
Ｊ Ｏｔ ｍ． Ｎａ Ｌ ＯＦ ＭＯＵＮＴ Ａ Ｉ Ｎ Ｓ Ｃ Ｉ Ｅ ＮＣ Ｅ
Ｓ ｅ ｐ Ｌ， ２ ０１ ３
文章编号 ：１ ０ ０ ８—２ ７ ８ ６一（ ２ ０ １ ３ ） ５— ５ ４ ２— ０ ６
方 向上的差异性 ， 以栅格 Ｄ Ｅ Ｍ为基础 ， 建立 了由水文模块 和侵蚀模 块组成 的喀斯 特小流域分 布式 土壤 侵蚀模 型。
其中水文模块 选取 了改进 的喀斯 特流域 Ｓ Ｃ Ｓ产流模型进行产 流量 计算 ， 改进 的喀斯 特流域 Ｄ Ｈ Ｓ Ｖ Ｍ汇流模 型进行 小裂隙渗流 、 大裂 隙以及管道 （ 地 下暗河） 流汇流计算 。侵蚀模块考 虑侵蚀产 沙在垂直方 向上侵蚀特 征 的差 异性 ， 在典型区域野外调查 的基础 上 ， 设计室 内模拟试验 ， 并对试验数据进行 多元线性 回归 、 逐 步回归和多元非 线性 回归
中国土壤侵蚀预报模型研究进展
中国土壤侵蚀预报模型研究进展摘要：土壤侵蚀模型作为了解土壤侵蚀过程与强度,掌握土地资源发展动态,指导人们合理利用土地资源的重要工具，受到世界各国的普遍重视。
本文总结了中国土壤侵蚀预报模型的主要研究成果，在总结和评价这些模型的基础上，提出今后我国的主要研究方向：（1）注重土壤侵蚀模型的理论研究；（2）加强对重力侵蚀、洞穴侵蚀机制的研究；（3）充分利用先进的RS、GIS技术,为侵蚀模型的研究提供大量的数据源,以利于对土壤侵蚀模型的检验。
关键词：土壤侵蚀模型、研究方向、问题Review of Research Progress in Soil Erosion Prediction Model in China Soil erosion model which is regarded as the tool to understand the soil erosion processes and intensity, to master the dynamic of land resources development, to guide the rational use of land resources, having attracted the widespread attention of the world.This paper summarizes the main findings of Chinese Soil Erosion Prediction Model and on the basis of summarying and evaluating these models it indicates the directions of the future research : (1) focus on soil erosion model theoretical research; (2) focus on the research of gravity erosion, cave erosion mechanism,; (3) take full advantage of the advanced RS and GIS technology for the study of erosion models which provide a large number of data sources to facilitate the inspection of soil erosion model.近年来，土壤侵蚀成为人们关注的生态环境热点之一。
土壤侵蚀模型中各参数确定依据
土壤侵蚀模型中各参数确定依据土壤侵蚀是指自然力和人为活动对地表土壤的剥蚀和冲刷过程。
土壤侵蚀模型是为了定量评价土壤侵蚀程度和预测土壤侵蚀量而建立的一种模拟工具。
该模型的参数是指影响土壤侵蚀过程和结果的各种因素，如降雨强度、坡度、植被覆盖度等。
下面将对土壤侵蚀模型中各参数的确定依据进行详细介绍。
1.降雨强度：降雨是土壤侵蚀的主要诱发因素之一、降雨强度的大小将直接影响土壤侵蚀的强度和速度。
降雨强度可通过气象观测或历史记录进行确定，也可以通过降雨模拟实验获得。
2.土壤类型：不同类型的土壤在面对降雨时会有不同的侵蚀特性。
土壤类型主要包括颗粒组成、粘性、可渗透性等指标。
这些指标可通过野外取样和室内实验获得，并用于模型中的土壤参数。
3.坡度：坡度是影响土壤侵蚀的重要因素之一、较陡的坡度将加速水流速度和土壤侵蚀速度。
坡度可通过实地测量或地形分析软件获得，并作为土壤侵蚀模型的输入参数。
4.土壤覆盖：植被覆盖度对土壤侵蚀有很大的影响。
植被可以减缓水流速度，减少降雨冲击力，同时增加土壤的抗侵蚀性。
植被覆盖度可以通过遥感影像解译、野外测量等方法获取，然后将其转化为土壤侵蚀模型中的参数。
5.土壤湿度：土壤湿度对土壤侵蚀有明显的影响。
湿润的土壤更容易被冲刷和剥蚀。
土壤湿度可以通过土壤含水量测定仪、土壤温度计等设备进行测量，并用于土壤侵蚀模型的参数。
6.地表覆盖：地表覆盖主要指在土壤表面形成的一层覆盖物，如秸秆、石屑等。
地表覆盖能够减少雨滴打击力和冲刷力，从而减少土壤侵蚀。
地表覆盖可以通过野外调查或遥感影像解译获取，并用作土壤侵蚀模型的输入参数。
7.土地利用类型：不同土地利用类型下的侵蚀过程和速度也不同。
农田、林地、草地等土地类型对土壤侵蚀有不同的贡献。
土地利用类型可以通过土地利用调查、遥感影像解译等方法获得，并用作土壤侵蚀模型的参数。
8.气候因素：气候因素如降雨分布、温度等对土壤侵蚀具有重要影响。
气候因素可以通过气象观测数据或气象模型模拟结果获得，并作为土壤侵蚀模型的输入参数。
基于ArcGIS和ENVI的原州区土壤侵蚀分布研究
2019.02土壤侵蚀极大的制约着黄土丘陵区经济和社会的发展，同时也受土壤类型、降雨量、植被覆盖等的影响，研究土壤侵蚀和土地利用的关系，对防治土壤侵蚀至关重要，近年来受到更多学者的重视，陈松林[1] 以福建省延平区为例，得出不同土地利用类型的土壤侵蚀程度存在显著差异的结论，邹亚荣等[2] 以广东省惠东区为例进行研究，认为土壤侵蚀分布与土地利用分布是相互关联的，本文选择土壤侵蚀分类分级标准（SL190-2007）研究土壤侵蚀与土地利用的关系，过程操作简单，数据较易获取。
1 研究区概况及研究方法1.1 研究区概况原州区位于宁夏省南部黄土丘陵沟壑区，介于东经106°00′-106°30′，北纬35°50′-36°20′，东邻彭阳县，南接泾源县，西连西吉县，北靠海原县、同心县，东北、西南分别与甘肃环县、隆德县毗壤。
总面积2739.01km 2，海拔1753.2m，属于内陆暖温带半干旱区，年均气温6.8℃，无霜期120~140d，年平均降雨量432.9mm，自南向北递减降水多集中在7-9月。
1.2 基础数据及处理方法根据水利部颁布的土壤侵蚀分类分级标准[3]，提取研究区坡度信息、土地利用信息、植被覆盖信息。
土地利用数据来源于清华大学地球系统科学系网站下载的2017年30m分辨率影像，植被覆盖数据于中国科学院计算机网络信息中心地理空间数据云平台Landsat8影像，DEM来源于USGS，数据使用同一投影与坐标系。
（1）坡度提取利用ArcGIS提取DEM数据坡度表面，获得坡度信息。
（2）植被覆盖度提取本研究采用2017年9月植被覆盖度，首先利用ENVI对所获取数据进行辐射定标与大气校正并提取图像的NDVI，最后计算获得植被覆盖信息。
（3）土地利用数据经处理，将其地类分为耕地、林地、草地及其他。
1.3 土壤侵蚀特征分析利用ArcGIS栅格计算器功能，编写con函数代码计算不同土地利用类型的土壤侵蚀强度，获得土壤侵蚀强度图和土壤侵蚀分级面积统计表（图1，表1）。
土壤侵蚀模型
土壤侵蚀模型土壤侵蚀是指降雨和水流等自然因素对土壤表面的破坏和剥夺过程，是农业和生态环境中一种常见的问题。
为了预测和评估土壤侵蚀的程度和趋势，科学家们开发了各种土壤侵蚀模型。
本文将介绍土壤侵蚀模型的基本原理和应用。
一、土壤侵蚀模型简介土壤侵蚀模型是基于土壤侵蚀过程的分析和模拟的工具。
通过收集和分析土壤特征、降雨数据、地形因素等关键参数，土壤侵蚀模型可以预测土壤侵蚀的程度和空间分布。
土壤侵蚀模型在农业生产、土地资源管理、环境保护等领域具有重要的应用价值。
二、土壤侵蚀模型的类型目前，存在多种土壤侵蚀模型，其中常用的主要有环境物理模型、统计模型和地理信息系统（GIS）模型。
1. 环境物理模型环境物理模型是基于水力学、土壤学和地貌学等科学原理构建的模型。
该模型关注水流、泥沙输运、土壤侵蚀等过程，以模拟和预测土壤侵蚀的程度和方向。
代表性的环境物理模型有USLE（通用土壤流失方程）、RUSLE（修正通用土壤流失方程）等。
2. 统计模型统计模型是基于大量实测数据和统计分析方法建立的土壤侵蚀模型。
该模型通过建立侵蚀指标与影响因素之间的相关关系，来预测土壤侵蚀的趋势。
常见的统计模型有MUSLE（改进的通用土壤流失方程）等。
3. 地理信息系统模型地理信息系统模型是将地理信息系统技术与土壤侵蚀模型相结合的模型。
通过数字高程模型、土地利用类型、坡度等多种参数的输入，地理信息系统模型能够实现对土壤侵蚀的综合分析和空间分布的预测。
三、土壤侵蚀模型的应用土壤侵蚀模型的应用涵盖了多个领域，下面将列举几个典型的应用案例。
1. 农业生产土壤侵蚀对农业产生负面影响，可导致土壤质量下降、营养流失以及土地退化。
通过应用土壤侵蚀模型，农民和农业管理者能够评估不同耕作方式和管理措施对土壤侵蚀的影响，并制定相应的土地管理策略。
2. 水资源管理土壤侵蚀会导致水体淤积、河道堵塞，进而影响水资源的供给和利用。
土壤侵蚀模型可帮助水资源管理者识别和评估潜在的土壤侵蚀区域，制定保护方案和控制措施，以确保水资源的可持续利用。
舒城县土壤侵蚀量及其空间分布状况分析-农业工程论文-农学论文
舒城县土壤侵蚀量及其空间分布状况分析-农业工程论文-农学论文——文章均为WORD文档，下载后可直接编辑使用亦可打印——土壤侵蚀是指土壤或成土母质在外力作用下被破坏剥蚀、搬运和沉积的过程。
土壤侵蚀不仅破坏土壤资源,降低土壤肥力和质量,破坏水利、交通工程设施,而且会导致生态环境的恶化,是世界范围内重要的环境问题之一,严重威胁人类的生存和发展。
土壤侵蚀模型是监测和预报土壤侵蚀的重要工具。
通用土壤流失方程(The Universal SoilLoss Equation,简称USLE)是美国农业部(US-DA)于20世纪中叶开发的一个主要用于估算坡地土壤流失量与其主要影响因子间定量关系的侵蚀数学模型,基于大量小区观测资料和人工模拟降雨试验资料建立了着名的通用土壤流失方程。
20世纪80年代以后,国外的专家学者对通用土壤流失方程不断进行修正,使模型得到了完善。
与其他模型相比,如ANGPS等,USLE结构简单,适用广,数据易获取,实用性强,在世界范围内都得到了广泛应用。
因此,USLE在定量评价土壤侵蚀强度、土地资源合理利用和水土保持规划等方面具有重要的作用。
我国学者在上个世纪80年代,利用USLE模型与本国实际相结合,取得了重要的成果。
本文依据USLE和国内学者针对中国各区域实际提出的修正意见,对舒城县土壤侵蚀影响各因子值的算式算法进行率定,建立舒城县土壤水蚀模型,旨在探求舒城县土壤侵蚀量及其空间分布状况,为舒城县经济发展及土地利用规划提供科学依据。
1 研究区概况舒城县隶属于我国安徽省六安市,位于安徽省中部、大别山东麓、巢湖之滨、江淮之间,东靠庐江县,南与桐城市、潜山县为邻,西与岳西县、霍山县相接,北与省会合肥相倚,濒长江黄金水道,东临全国五大淡水湖之一的巢湖。
属于亚热带温润性季风气候区,年平均气温15.6℃,降雨量1100mm,无霜期224d。
地理坐标界于北纬3101~3134、东经11626~11715之间,全县呈橄榄形,南北宽49km,东西长86km,辖区国土面积2092km2。
数据驱动的土壤侵蚀模型预报技术研究
数据驱动的土壤侵蚀模型预报技术研究随着城市化进程的加快，土地的利用也变得越来越重要。
然而，土地利用不当导致的土地侵蚀给人们的生产和生活带来了巨大的损失。
因此，正确预测土壤侵蚀的趋势和区域空间分布对于保护土地资源和促进可持续发展至关重要。
本文将介绍一种数据驱动的土壤侵蚀模型预报技术及其研究。
一、土壤侵蚀模型预报技术土壤侵蚀模型是一项用于预测土壤侵蚀趋势的技术，针对水土流失和作物覆盖情况等因素进行了建模，将土壤流失量作为判断侵蚀等级的标准。
数据驱动的土壤侵蚀模型预报技术是基于人工智能和机器学习算法的预测方法，可以通过大量的历史数据和监测数据，分析土壤侵蚀的空间、时间分布规律，为土地的科学开发和保护提供有力支持。
二、数据驱动的土壤侵蚀模型预报技术的原理数据驱动的土壤侵蚀模型预报技术是通过分析土地利用、土地类型、坡度、土层深度、降雨等各种影响因素，建立土地的适宜性和不适宜性，并预测土壤侵蚀程度的。
其中，机器学习算法是实现该技术的关键点之一。
机器学习算法包括聚类、分类、回归、支持向量机和深度学习等多种方法，其中深度学习的模型训练能力较强，可以处理大规模数据和复杂关系的预测问题。
三、数据驱动的土壤侵蚀模型预报技术的优点与传统的土壤侵蚀模型比较，数据驱动的土壤侵蚀模型预报技术具有以下几个优点：1.模型训练依赖于大量的数据，可以处理非线性关系，提高了预测准确性。
2.模型能够自动识别出影响较大的因素，并计算出它们的贡献程度。
3.模型能够动态响应变化的环境因素，更好地适应环境变化和发展需求的动态变化。
4.模型预测结果具有空间、时间和量化预测的特点，可实现对决策者的直观展示。
四、数据驱动的土壤侵蚀模型预报技术的应用在现实生产和生活中，数据驱动的土壤侵蚀模型预报技术广泛应用于土地开发、农业生产、环境保护和自然资源管理等领域。
例如，在土地开发中，可以通过预测土壤侵蚀程度，对土地进行分类，合理利用和保护土地资源。
在农业生产中，可以通过预测土壤侵蚀，制定合理的作物种植方案和施肥方案，减少作物的排放，提高农业效益。
区域土壤侵蚀模型PESERA 介绍及其应用现状
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1
PESEＲA 模型原理
PESEＲA 模型以月为时间步长模拟产流及土壤侵蚀过程 ， 并考虑植被生长与水文和侵蚀过程的交
互。其所需输入参数较易获取， 易于在基础资料缺乏的地区应用。 PESEＲA 模型将地表概化为一系列 坡面， 并假设每一个坡面均直接连接至河道 （ 不考虑河道内的土壤侵蚀、 输沙和泥沙淤积等过程 ） ， 便于 其在区域及全球等大空间尺度的应用。 PESEＲA 模型有两种运行模式： 平衡模式和时间序列模式。 平 衡模式下， 模型循环足够次数使水文过程达到平衡 ， 输入气候数据及输出结果为研究时段内逐月的多年 平均值。时间序列模式下， 模型不进行循环运算， 输入气候数据及输出结果为研究时段内第一至最后一 个月的时间序列。PESEＲA 模型包括三个部分： 水文模块、 侵蚀模块和植物生长模块， 具体介绍如下。 1. 1 水文模块 水文模块基于水量平衡， 将降水量划分为地表径流， 蒸散 （ 植物蒸腾和土壤蒸发 ） 和土壤水分的变 （ 式 1 ） 。 在此模型中， 地表径流被估算为 化（ 深层入渗） 。地表径流（ f o ） 的估算基于一个“存储模型 ” 降水量超过径流阈值的一部分。 f o = p（ θ － μ） （ 1） mm； μ 为径流阈值， mm； p 为当降雨量超出径流阈值后转化为地表径流的比例 。 μ等 式中 θ 为总降水量， 于近地表土壤有效储水量和土壤缺水量的低值 。近地表有效储水量主要由土壤质地决定， 土壤缺水量 由式 3 和式 4 估算。 PESEＲA 模型以日降水量为径流量和侵蚀量模拟的基础 ， 利用 Gamma 函数拟合月内日降水量的频 率分布（ 式 2 ） 。日降水量频率与式 1 结合并累积得到月地表径流量（ 式 3 ） 。 pd（ θ） = β N0 （ βθ / r0 ） r0 Γ（ β） e
土壤侵蚀模型研究
土壤侵蚀模型研究土壤侵蚀是指水流、风力、坡度等自然因素的作用下，土壤颗粒被剥蚀、移动和沉积的过程，严重的土壤侵蚀会造成土壤质量下降，降低土地的可持续利用能力，对农业发展和生态环境造成不良影响。
为了准确预测和评估土壤侵蚀程度，研究人员开发了多种土壤侵蚀模型。
本文将就土壤侵蚀模型的研究进行探讨。
一、简介土壤侵蚀模型是一种用于模拟和预测土壤侵蚀过程的工具。
通过整合地形、土壤类型、植被覆盖、降雨等因素，土壤侵蚀模型可以定量分析土壤侵蚀的程度和影响因素，并提供科学依据和技术支持，用于土地资源管理和环境保护。
目前，已经有多种土壤侵蚀模型被广泛应用于不同地区和不同尺度的土地利用规划和水土保持工作。
二、常见土壤侵蚀模型（一）USLE模型美国土壤侵蚀方程（USLE）是最早也是最经典的土壤侵蚀模型之一。
该模型综合考虑了坡度、降雨、土壤侵蚀性和植被覆盖四个主要因素，并通过参数化和统计分析来描述土壤流失的过程。
USLE模型简单易用，广泛适用于不同地区和尺度的土地利用管理。
（二）RUSLE模型修正的美国土壤侵蚀方程（RUSLE）基于USLE模型，并在其基础上引入了降雨侵蚀指数、土地利用和覆盖管理因子。
通过修正因子和权重，RUSLE模型进一步提高了土壤侵蚀模拟的精度和预测能力。
该模型在实践中被广泛使用，对土地利用规划和水土保持决策具有重要意义。
（三）MUSLE模型修正的通用土壤流失方程（MUSLE）是对USLE模型的改进和扩展。
MUSLE模型增加了坡度长度因子、降雨侵蚀指数和作物管理因子的概念，进一步细化了土壤侵蚀过程的模拟。
该模型在各种土地利用类型和极端降雨条件下具有较好的适应性和准确性。
三、发展趋势和挑战（一）综合模型当前，土壤侵蚀模型多数仅着重于单一的侵蚀过程，无法全面考虑各种复杂因素的综合作用。
因此，未来的研究应努力开发综合模型，综合考虑地貌、土壤学、气象学和生态学等学科知识，提高土壤侵蚀模拟的准确性和适应性。
（二）数据支持土壤侵蚀模型的建立和应用需要大量的数据支持，包括地形数据、土壤属性、植被信息等。
基于GIS的次降雨分布式土壤侵蚀模型构建_以晋西王家沟流域为例
黄土丘陵沟壑区沟道流域的基本侵蚀地貌形态 是以沟缘线为界 , 将流域系统划分为沟间地 ( 坡面 ) 和沟谷地 ( 沟道) 2 部分 。通过对黄土丘陵沟壑区不 同小流域地貌和坡沟形态的定性与定量对比分析 , 可揭示其相似与差异的状况 , 为土壤侵蚀模型实验 的原形分类提供参考依据 [1 ] 。承继诚 [2 ] 、 陈永宗
表1 王家沟流域径流深 、 悬移质输沙模数与 降雨因子之间关系
Tab. 1 Relationships between runoff and sediment yield and rainfall factor for Wangjiagou Catchment
方程
Q = 01006 8 ( EI)
[5 ]
土壤侵蚀模型 — — — 羊道沟小流域土壤侵蚀模型 ; 用
GIS 技术 ,将王家沟流域划分为多个子流域 , 分析每
个子流域主要侵蚀产沙影响因子与羊道沟流域各因 子的关系 ,对羊道沟小流域土壤侵蚀模型影响因子 进行修正 ,计算得到每个子流域的土壤侵蚀状况 ; 结 合泥沙输移得到保持科学
2008 年
蚀、 表土结皮的抗蚀性 、 重力侵蚀和洞穴侵蚀等众多 因素 。唐政洪等 在黄土丘陵沟壑区侵蚀产沙过程 模型原有的建模结构基础上 , 通过对过程模型中的 坡面子模型进行简化 ,在 GIS 的支持下 ,建立了基于 地块 、 次降雨 、 水沙运移的小流域侵蚀产沙模型 。通 过在小尺度流域应用表明 , 上述 2 个模型均具有较 好模拟效果 。由于土壤侵蚀过程的复杂性和人类认 识的局限性 ,通过有限的定点观测 、 试验和模拟 , 难 以掌握土壤侵蚀过程在不同地区的分布特征及其内 在规律 。作为一种可以将局部研究结果推广到更大 区域上的重要方法和手段 , 尺度转换成为全面掌握 区域土壤侵蚀状况的重要途径[6 ] 。分析不同尺度上 土壤侵蚀机制特征 、 影响因子和建模思路 ,剖析国内 外不同尺度上的侵蚀产沙模型适宜性 , 可以为模型 的建立和应用提供借鉴[7 ] 。分布式土壤侵蚀模型能 兼容小区试验研究得出的关系 , 恰当地模拟流域的 自然时空过程 ,结果可信度较高 ,是未来模型发展的 方向 [8210 ] 。笔者拟在上述研究成果基础上 , 研究如 何将 在 小 流 域 建 立 的 模 型 推 广 应 用 到 较 高 一 级 流域 。
基于分布式水文模型的藤条江河流土壤侵蚀研究
从实测值和模拟值水文过程线的拟合程度看， 二者较为吻合， 丰水期和枯水期的过程较匹配。月 尺度的模拟结果好于日尺度。从逐日模拟线看，模
构建模型气象资料数据库时， 需要用户输入连 续的日降水量、 日最高和最低气温、 日太阳辐射量、 日露点温度和日平均风速等， 经过模型自身统计分
２ ０ １ ３年第 １期 陆 颖等， 基于分布式水文模型的藤条江河流土壤侵蚀研究
３
析计算得出多年月平均气候特征。对于日降水量、 日最高和最低气温、 日平均风速、 相对湿度等数据， 气象站点数据可满足要求， 本研究获取了研究区毗 邻的 ３个气象站 １ ９ ６ ０－ ２ ０ ０ ４年逐日观测数据， 气象 ； 但模型所需 数据由县级气象测站提供， 位置见图 ４ 太阳热辐射值没有实测数据， 采用 Ｓ ＷＡ Ｔ模型自带 的天气生成器模拟得到。水文数据获得了藤条江出 境控制站金水河水文站 ２ ０ ０ ３年和 ２ ０ ０ ４年逐日径流 量数据。
收稿日期： ２ ０ １ ２－ １ １－ ０ ４ 基金项目： 国家自然科学青年基金（ ４ １ ０ ０ １ ０ ６ ５ ） 。 作者简介： 陆颖， １ ９ ７ ８年生， 男， 副研究员， 主要从事生态水文及 ｍ ａ ｉ ｌ ： ｙ ｉ ｎ ｇ ｌ ｕ ＠ｙ ｎ ｕ ． ｅ ｄ ｕ ． ｃ ｎ 流域模拟研究。Ｅ
２ 积 ４２ ０ ０ ． ３ｋ ｍ ， 干流长 １ ７ ３ ． ２ｋ ｍ ， 总落差达 ２０ ０ ３
ｍ 。河流为亚热带山地河流， 干流从西北流向东南， 海拔逐渐降低； 河谷狭窄下切较深， 受地质和地形影 响， 河床时陡时缓， 急流险滩和平稳河段相间。流域 的山地面积占 ９ ９ ％， 宽谷和小盆地少， 仅占全流域 １ ％， 属于典型的高原山地河流。流域多数地区位于 亚热带， 雨量充沛、 干湿季明显， 降水集中在 ５－９ 月， 约占全年总降水量的 ８ ０ ％， 年际变化小。下游 金水河谷终年高温多雨， 多年平均气温 ２ ２ ． ５ ℃， 多 年平均降雨量 １６ ２ ８ ． ７ｍ ｍ 。海拔稍高的中、 上游河 ７ ． ８ ℃， 多年 谷区属南亚热带气候， 多年平均气温 １ ６ ０ｍ ｍ 。 平均降雨量 ２２ 已有监测资料显示， 藤条江所处的 ３个行政区 －红 河 县、 绿春县和金平县的年均侵蚀模数达
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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。