我国流域土壤侵蚀预报模型研究动态评述

流域尺度土壤侵蚀预报模型的研究对流域水土保持规划、国土利用和水土流失的治理十分重要。我国流域土壤侵蚀经验统计模型有：皇甫川流域、黄土高原多沙粗沙区、陕北地区、三峡库区、长江中上游小流域模型等。通过对土壤侵蚀模型的研究，可建立一套土壤侵蚀动力学体系和适合我国国情的预报模型。     

流域土壤侵蚀预报模型的回顾与展望

土壤侵蚀机理的研究目的在于预报流域侵蚀产沙量，随着人们对环境问题的深入认识，流域土壤侵蚀产沙数学模型越来越得到关注。文中根据流域土壤侵蚀与产沙数学模型的模拟方法对国内外模型的发展进行了分类划分，并分别作了较为详细的介绍，还对模型由传统的集总式向分布式过渡作了展望，阐述了有待深入研究的问题。     

土壤侵蚀模型研究进展

土壤侵蚀模型是土壤侵蚀过程定量研究的有效手段，一直是国内外学者研究的重点。对国内外土壤侵蚀模型的研究进行了系统、详尽的介绍，并在此基础上阐述了土壤侵蚀模型研究的发展趋势，为土壤侵蚀模型进一步研究提供参考。     

我国侵蚀产沙数学模型研究评述与展望

随着人们对流域水土保持治理和生态建设的日益重视,土壤侵蚀产沙数学模型作为土壤流失评价预测和流域管理的重要手段之一,已成为水土保持、生态保护与建设、流域管理等领域的研究热点.本文对我国土壤侵蚀产沙数学模型研究成果及进展作了综述,重点介绍近年关于土壤侵蚀产沙模型的理论、方法与应用研究成果,对存在的问题进行了初步思考,展望了土壤侵蚀产沙数学模型研究趋势,提出了土壤侵蚀产沙模型研发中需进一步研究的基础理论和关键技术,包括土壤侵蚀过程与机理,经验模型指标体系,不同区域尺度的土壤侵蚀产沙数学模型设计和开发,土壤侵蚀模拟尺度转换关键技术,现代信息技术应用和水土流失试验观测方法的改进等相关科学与技术问题.     

WEPP在天镇县大梁沟流域土壤侵蚀预报中的应用研究

利用WEPP模型对山西大同天镇县大梁沟流域进行土壤侵蚀预报,目的是研究WEPP模型是否适用于黄土高原地区的土壤侵蚀预报,研究结果将有助于黄土高原地区土壤侵蚀预报的改进和拓展.     

基于栅格新安江模型的淮河上游土壤侵蚀预测

将栅格新安江模型与改进通用土壤侵蚀方程进行耦合,建立基于栅格尺度的水沙模拟模型,以淮河上游息县水文站以上为研究区域,基于研究流域DEM数据、土地利用数据、土壤数据以及息县站2000年-2010年水文数据,模拟了淮河上游2000年-2010年输沙过程。并基于构建的水沙模型,结合流域2020年和2030年土地利用远景规划数据设定两种土地利用模式情景,定量分析了不同土地利用模式情景对流域土壤侵蚀的影响。研究结果表明:基于栅格新安江模型的水沙耦合模型在淮河上游具有较好的模拟精度,模拟的输沙量相对误差小于15%,确定性系数0.6以上,满足泥沙模拟精度要求;林地用地面积增加5%,流域土壤侵蚀量减少8.78%,城镇用地面积增加8%,流域土壤侵蚀量减少12.73%。研究成果可为淮河水土保持治理和规划提供参考。     

土壤侵蚀模型研究进展及发展方向

土壤侵蚀及其模型的研究，长期以来一直是国内外学者研究的重点。文中概述了土壤侵蚀模型的发展历程，分析了土壤侵蚀模型研究存在的问题，指出了未来的研究方向。     

基于径流侵蚀功率的流域次暴雨输沙模型研究——以岔巴沟流域为例

 流域次暴雨侵蚀产沙模型研究是国内外土壤侵蚀研究的重点领域之一。提出了基于径流深和洪峰流量模数两个流域次暴雨洪水特征参数的径流侵蚀功率的概念;利用岔巴沟曹坪水文站1959至1990年间历年实测的次暴雨洪水径流泥沙资料,系统研究了该流域次暴雨径流侵蚀功率与流域输沙模数之间的相关关系,建立和验证了基于径流侵蚀功率的岔巴沟流域次暴雨输沙模型。结果表明,岔巴沟流域次暴雨径流侵蚀功率与流域输沙模数之间具有极显著的幂函数相关关系;模型验证期的次暴雨输沙模数模拟值与实测值之间具有较好的一致性。     

东北黑土区土壤侵蚀现状及土壤侵蚀模型

本文分析了东北黑土区的土壤侵蚀现状及危害；在阐述国内外土壤侵蚀模型研究的现状的基础上，设计了黑土区土壤侵蚀模型研究的内容及具体方法。     

AGNNPS模型在小流域农业非点源污染中的应用

九龙江是龙岩、漳州和厦门3市的饮用水源,同时该流域又是近海流域.目前流域的农业非点源污染比较突出,因此,对九龙江流域农业非点源污染的研究,具有重要的现实意义和理论价值.AGNPS模型是美国研制的、专用于模拟小流域土壤侵蚀、养分流失和预测评价农业非点源污染状况的计算机模型.在九龙江上游遴选了一个典型农业流域--五川流域,将AGNPS模型全面、系统地引入到五川流域的农业非点源污染的模拟研究中.利用流域实测的数据,验证了AGNPS模型在该流域的适宜性.研究结果表明,模拟值与实测值基本相符,相关程度较高,该模型可以用于南方丘陵区小流域氮、磷流失的预测与评价.     

长江流域土壤侵蚀预报模型研究进展

 土壤侵蚀模型是定量评价土壤侵蚀影响,进行土地利 用和水土保持规划的科学工具。总结了长江流域土壤侵蚀模型的主要成果,对长江流域国外 物理模型的应用、USLE模型的应用、经验性模型、物理过程性模型作了详细介绍,以期为今 后长江流域的土壤侵蚀模型研究提供一定的参考意见。     

基于重塑黏性土冲刷试验的冲刷模型参数研究

黏性土体冲蚀特性研究是预防水工建筑物破坏的关键。采用冲蚀函数测定仪(EFA)对重塑黏性土进行冲刷试验。根据试验结果,对Wilson模型和过剪应力模型中冲刷参数之间相关关系进行了研究,并分析起动切应力与含水量、干重度和黏聚力之间的关系。此外,使用决定系数R²和归一化目标函数NOF对2种模型的拟合优度进行了评价。试验结果表明:2个模型的冲刷参数之间具有较好的相关性;已知一个冲刷参数,即可通过回归方程得到其余冲刷参数;并且起动切应力与含水量、干重度和黏聚力呈线性关系。Wilson 模型的R²和NOF优于过剪应力模型,因此Wilson模型预测黏性土的合理性和准确性均高于过剪应力模型。     

均质土坝漫顶溃坝过程数学模型研究及应用

国内外大量模型试验表明,"陡坎"式冲蚀是均质土坝漫顶溃决的重要机理。近年来,各国学者开发了一系列的考虑"陡坎"式冲蚀的溃坝过程数学模型,但模型均采用了"陡坎"出现在下游坡脚的假设。通过大比尺均质土坝漫顶溃决模型试验发现,对于坝高较大的均质土坝,"陡坎"出现的位置与漫顶水头和下游坝坡坡比存在内在联系,且"陡坎"的移动速率与坝料的物理力学指标相关,因此初始冲坑的位置和"陡坎"移动参数的选取对于溃坝过程模拟结果的合理性具有重要意义。本文借鉴国内外的漫顶溃坝过程数学模型,提出一个可考虑均质土坝漫顶溃决过程中"陡坎"移动的数学模型。该模型通过漫顶水流特征和坝体形状参数确定下游坡初始冲坑的位置,采用能量分析方法模拟"陡坎"移动,并通过室内与现场模型试验提出可考虑坝料黏粒含量、含水率、干密度等指标的"陡坎"移动参数;利用基于水流剪应力原理的冲蚀速率公式模拟溃口纵向下切与横向扩展;采用宽顶堰流量公式计算溃口流量,通过极限平衡法分析溃坝过程中溃口边坡的稳定性,采用迭代的数值计算方法模拟整个溃坝过程。选择国内外典型的大比尺均质土坝漫顶溃坝试验和有实测资料的溃坝案例对模型进行验证,并研究了是否考虑"陡坎"冲蚀对溃坝模拟结果的影响;通过模型计算分析可以得出,本文提出的数学模型可合理模拟均质土坝的漫顶溃坝过程。     

基于三级汇流和产输沙结构的分布式侵蚀产沙模型

黄土丘陵沟壑区面临严重的土壤侵蚀问题,是黄土高原主要产沙区域,针对该区域的土壤侵蚀产沙模拟一直是黄河泥沙研究的热点。尽管如此,已有侵蚀产沙模型对坡面、沟壑侵蚀环节刻画并不完善,沟壑侵蚀过程的忽视限制了模型在沟壑区侵蚀产沙模拟的精度。为此,本文考虑了沟壑侵蚀的特殊性,从分布式水循环模型(the Water and Energy Transfer Processes in Large River Basins,简称WEP-L)的"坡面-河道"二级产汇流结构中单独分离出沟壑环节,提出了"坡面-沟壑-河道"的三级汇流和产输沙结构,从而构建了基于WEP-L的分布式侵蚀产沙物理模型(WEP-SED)。将WEP-SED应用于无定河流域白家川水文站控制区,模型得到的白家川1956—2010年月均输沙率过程与实测过程接近。结果表明,WEP-SED可有效应用于黄土丘陵沟壑区的侵蚀产沙模拟研究。此外,模拟的白家川沟壑环节多年平均侵蚀量约占该区域总侵蚀量的49%,且94%的沟壑侵蚀集中于7—9月。模拟结果充分说明该区域沟壑侵蚀的严重性,细化沟壑侵蚀过程对于提高该区域侵蚀产沙模拟精度具有重要意义。     

侵蚀产沙模型研究进展和GIS应用

近年来随着地理信息系统 (GIS)技术的发展 ,侵蚀产沙模型与GIS的结合成为必然 ;作者阐述了近年来国际上流行的基于GIS的侵蚀产沙模型 :RUSLE、WEPP、ANSWERS等模型的主要内容、特点及适用范围 ,并对我国以陡坡为代表基于GIS的侵蚀产沙模型进行了介绍和评述 ;提出了目前侵蚀产沙模拟研究中存在的主要问题 ,并对基于GIS的侵蚀产沙模型的研究工作进行了展望。能反映侵蚀产沙时空过程的、基于GIS的分布式侵蚀产沙模型成为研究的重点     

基于GIS黄土丘陵沟壑区分布式侵蚀产沙模型的构建——以蛇家沟小流域为例

分布式侵蚀产沙模型是土壤侵蚀模型的重要发展方向,本研究将蛇家沟流域下垫面划分为5 ×5m的栅格,每个栅格内赋予相应的高程、坡度、地貌、土地利用等属性信息.根据流域DEM,确定流域的汇流方向、流路与汇流累积面积.在蛇家沟流域内采用“穷举算法”对SCS-CN模型的参数值进行校正.基于DEM、地貌、土地利用以及降雨等资料,利用黄土丘陵沟壑区良好的水沙关系,运用VB.NET+ARC ENGINE9.2+ SQLSERVER2000构建分布式侵蚀产沙模型.模型结构简单,输入参数比较少,利用求产流来求产沙,考虑了土地利用、汇流等因素具有一定的物理意义,并能达到一定的预报精度.其中产沙模型是建立在黄土丘陵沟壑区普遍的水沙关系基础上,通过校正水沙关系式系数及产流模型中的CN、λ值可在其它相似的小流域内使用.该研究可为黄土丘陵沟壑区水土保持治理效果评价提供依据.     

基于地类、坡度与植被的小流域土壤侵蚀量估算方法——以毕节市毛家湾小流域为例

简化土壤侵蚀预报方法具有重要的现实意义。调查了贵州省毕节市毛家湾小流域的土地利用类型、地面坡度和植被盖度3个可以简便获取的指标,估算了小流域土壤侵蚀量,并介绍了基于地类、坡度与植被估算小流域土壤侵蚀量的简便方法。同时,还提出了对《土壤侵蚀分类分级标准》中西南喀斯特地区水力侵蚀强度分级标准进行修订的建议。另外,还指出了由于目测估算植被盖度的误差较大,需要开发更为精准且简便的方法测量植被盖度。     

Estimation of Soil Erosion for a Himalayan Watershed Using GIS Technique

The fragile ecosystem of the Himalayas has been an increasing cause of concern to environmentalists and water resources planners. The steep slopes in the Himalayas along with depletedforest cover, as well as high seismicity have been major factors in soil erosion and sedimentation in river reaches. Prediction ofsoil erosion is a necessity if adequate provision is to be madein the design of conservation structures to offset the ill effects of sedimentation during their lifetime.In the present study, two different soil erosion models, i.e. theMorgan model and Universal Soil Loss Equation (USLE) model, have been used to estimate soil erosion from a Himalayan watershed.Parameters required for both models were generated using remotesensing and ancillary data in GIS mode. The soil erosion estimated by Morgan model is in the order of 2200 t km^-2 yr^-1 and is within the limits reported for this region.The soil erosion estimated by USLE gives a higher rate. Therefore, for the present study the Morgan model gives, for area located in hilly terrain, fairly good results.     

分布式土壤风蚀模拟与应用

流域农业节水措施的大规模实施,直接影响到农田作物根系层含水率及其时空分布,而土壤水分是影响土壤风蚀的一个重要因子,农业节水是否会对流域土壤风蚀产生明显影响,已成为评估流域节水成效的重要指标.基于前期开发的分布式水资源分配与水循环模拟模型(WACM),本文开发土壤风蚀模拟功能,构建一个基于过程的、连续的、以日为时间尺度的...     

软基沉降预测模型的比较分析与应用

公路软基沉降预测是目前高速发展的软土地区公路建设中亟待解决的一大技术难题,预测模型也有多种,预测精度不尽相同。对工程中基于经验公式法预测沉降的传统模型(指数模型、双曲线模型)和成长曲线模型(Logistic模型、Gompertz模型、Weibull模型)给予介绍,并分别对各模型进行了数学比较分析。结果表明:传统模型不能利用施工期间的观测数据,只能用工后资料预测工后沉降,且对工后资料的要求较高;成长曲线模型能较好的反映沉降全过程的变化规律。Weibull模型较其它两种成长模型有较广泛的适应性,其对沉降的预测与实际吻合较好。