WEPP模型在紫色土区域适用性研究

利用紫色土区域某水保站1984—2017年7次典型降雨资料,应用WEPP(water erosion prediction project)模型模拟了不同降雨条件下不同地面坡度的紫色土坡面径流量和侵蚀量,提出了模型评价方法,将模拟值与实测值进行比较,验证WEPP模型及其内置参数在我国紫色土范围内模型预测的可行性及准确性。结果表明,WEPP模型对于紫色土区域水蚀模拟基本可行,产流量的预测比侵蚀量的预测更为合理,低坡度条件下的模拟结果优于高坡度条件。对于侵蚀量的模拟不够理想,高坡度条件下反而模拟较好。对于不同坡度下的侵蚀量进行相关分析,结果表明坡度是影响土壤侵蚀的动力因子,在一定的坡度范围内,随着坡度的增加,土壤侵蚀量与坡度呈幂函数递增关系。     

紫色土区WEPP模型不同预测参数组合模拟的分析与评价

利用WEPP模型对不同参数组合模拟下土壤侵蚀实测值与预测值的合理性进行分析与评价.为紫色土区多 年侵蚀的预测提供相关参数参考,进而科学有效地指导该区水土保持措施的合理布局与配置,对减轻紫色土坡耕 地水土流失具有重要意义.通过不同预测参数组合模拟下,产流产沙量预测值与实测值的模型有效性系数ME、标 准差以及Pearson相关系数等指标的对比分析,结果表明:(1)利用计算输入建立土壤参数下获得的预测结果要好 于模型自动生成方式下的预测结果;(2)单次降雨侵蚀对产流产沙量的预测结果是合理的,现有WEPP模型对紫 色土区水蚀的预测效果也是满足要求的;(3)WEPP模型模拟预测产流量相对于模拟预测产沙量更准确,且10°小 区预测效果明显好于15°小区,同为15°农耕地小区预测效果远远好于林地小区.     

水蚀预报模型WEPP在水土保持评估中的应用

准确预测土壤侵蚀能够为水土保持工作决策部门及时制定水保措施,改善现有水保设施,建立重点保护区提供参考和指导。传统的经验模型逐渐显露出一些不足,基于物理过程的水蚀预报模型(WEPP)能够预测整个流域土壤侵蚀的时空变化以及坡面或坡面上某点的侵蚀量,一定程度上克服了传统模型的不足。介绍了WEPP模型的产生和发展历程,总结和归纳了国内外学者将WEPP模型用于不同区域的水土保持监测和侵蚀预测的进展,分析了WEPP模型在研究应用中的不足和缺陷,以及当前模型发展的新方向。     

基于MVC模式的水土保持监测系统设计

遂宁水土保持监测站数据库管理系统以SQL为核心数据平台、VC++6.0为应用支撑,采用MVC的开发模式,将Weppin模块嵌入原基层水土保持监测站数据库管理系统中。在新整合的信息管理分析系统的主界面调用WEPP模型相关功能,使WEPP模型在后台运行并显示出结果。     

基于WEPP的黄土丘陵区不同坡长条件下坡面土壤侵蚀预测

为了更全面地评价WEPP模型在我国的适用性,该文通过建立模型数据库,利用WEPP分别模拟了坡长为10、20、30和40 m的径流量和土壤侵蚀量,并用实测径流和侵蚀资料进行对比分析。结果表明,在10、20、30和40 m 4个坡长条件下,WEPP模型对降雨、每年和多年平均径流量模拟的Nash-Sutcliffe有效性(ME)分别为0.915、0.879和-0.056,对单场降雨、每年和多年平均土壤侵蚀量模拟的ME分别为0.853、0.758和-0.456,多年平均的ME为负值可能是由小样本计算造成的。WEPP模型对单场降雨和每年径流量和侵蚀量模拟效果较好。尽管WEPP模型对多年平均径流量和土壤侵蚀量模拟效果较差,但模型模拟的多年径流量和土壤侵蚀量与实测值的多年径流量和土壤侵蚀量的最大相对误差分别为7.90%和29.20%,表明WEPP模型对多年径流量和侵蚀量的模拟可满足要求。径流量模拟值随坡长增加的变化和实测值相比不够敏感;而土壤侵蚀量模拟值随坡长增加的变化和实测值相比过于敏感。      

基于WEPP的蚂蚁河流域土壤侵蚀状况研究

[目的]探寻准确、有效的方法研究蚂蚁河流域土壤侵蚀状况。[方法]利用WEPP模型对蚂蚁河流域的侵蚀状况进行定量研究,得到近30年来蚂蚁河流域的土壤侵蚀分布状况,并结合模型参数进行分析。[结果]该流域土壤侵蚀较严重的区域位于东南部和北部,侵蚀量总体由中间向四周先逐渐降低后又升高。对所得到的侵蚀量进行换算,结果显示,该研究区的平均侵蚀模数范围为0~1 020t/(km2·a),属于微度和轻度侵蚀。[结论]WEPP模型的应用为东北黑土区土壤侵蚀预报提供一种可行方案,也为水土保持规划提供依据。     

WEPP模型在北京山区的适用性评价

土壤侵蚀是目前全球面临的环境问题之一。如何防治及准确预测水土流失已成为研究土壤侵蚀面临的巨大挑战。基于降雨事件及水文过程,WEPP模型的产生为土壤流失预测及评估提供了重要支撑。基于2001—2006年北京延庆径流小区的次降雨及25场次野外径流小区监测数据,对WEPP模型的参数进行了率定与验证,评价了该模型在北京土石山区的适用性,对北京土石山区土壤侵蚀及其预报具有重要意义。在北京山区褐土表土(0~10 cm)条件下,通过计算实测值和模拟值的最小累积误差法率定模型土壤参数,同时采用Nash-Sutcliffe效率系数(E)和决定系数(R2)对模型有效性进行验证。结果表明,当模型有效水力传导系数、临界剪切力和细沟土壤可蚀性分别为1.400 mm/h、1.000 Pa和0.010 s/m时,模型模拟效果最佳,且径流量的模拟效果(E=0.730)优于侵蚀量的模拟效果(E=0.670)。相关系数和通径系数显示,关于降雨参数对径流量和侵蚀量的影响,最大30 min雨强(I30)与其呈极显著相关,对其直接影响最大;其次是降雨量;而降雨历时与径流量和侵蚀量没有关系,对其直接影响最小。      

华北土石山区不同粒径土壤团聚体特征及其与坡面侵蚀定量关系

目的为明确华北土石山区不同粒径(1~2 mm、2~3 mm、3~5 mm、5~7 mm、7~10 mm)团聚体结构特征对沟间及沟道侵蚀过程的影响。方法选取2种典型褐土为研究对象,通过Le Bissonnais(LB)法对团聚体稳定性进行分析,并初步研究了不同粒径团聚体稳定性特征与人工降雨条件下坡面沟间、沟道侵蚀量之间的定量关系。结果石灰性褐土团聚体稳定性大于黄土性褐土;不同粒径团聚体稳定性差异较为显著,较小粒径的团聚体稳定性大于较大粒径的团聚体,其中1~2 mm粒径的团聚体稳定性最好;不同雨强下土壤侵蚀现象差异明显,坡面径流强度和产沙强度均随产流历时的增加而增大,且降雨强度大小对坡面入渗率变化幅度和达到稳渗状态的时间有很大影响。将可蚀性因子(K_i)替换为经修正后的团聚体稳定性参数(K_a),然后将其代入到WEPP侵蚀模型,通过回归分析,建立了不同粒径团聚体的侵蚀预测方程,显示了较好的预测性能,其决定系数均在0.81以上;尤其是2~3 mm粒径对应的预测方程,其沟间及沟道相对误差均小于20%。结论该研究验证了土壤可蚀性参数可以由不同粒径团聚体稳定性表示,并建立了不同粒径团聚体的沟间及沟道侵蚀预测方程,为华北土石山区褐土的侵蚀机理研究提供了新思路。      

基于GIS的冲积扇油气管道面流侵蚀危险性评价

面流侵蚀是油气管道穿越冲积扇的重要地质灾害类型之一。为了评价面流侵蚀对油气管道危险性的大小,获取灾害点抗冲性、渗透性、休止角、水量、坡度、夹角6类指标因子,基于ArcGIS提供的CASE工具建立UML模型。利用该模型,建立冲积扇油气管道数据库,通过缓冲区分析、克里金插值法、叠加分析,对最终栅格图按照自然断点法分为5级,得到缓冲区的危险强度等级。分析结果与实际管道调查结果吻合较好,表明该方法可在冲积扇油气管道面流侵蚀研究中推广应用,从而为油气管道运营过程中的危险性评价提供一种新思路。     

一种报表程序生成器的研究

为了实现报表程序生成的自动化，本文对报表程序生成器的整体构思和实现方法作了分析探讨，同时进行了初步设计，现已投入使用。     

SCS模型在紫色土坡地降雨径流量估算中的运用

为了合理利用紫色土流域的水土资源,对紫色土坡地的降雨产生的径流量进行模拟,为农田非点源污染物输出模拟提供科学依据。此次试验地位于四川盆地中部,独特的紫色土资源与亚热带气候的最佳组合成为四川农业的主体区域,运用SCS模型计算试验小区在2005年的三场降雨产生的径流量,通过校正Ia和CN参数,小区计算值和实测值的误差分别为6.46%,10.22%和8.40%,得到了可信度较高的结果,同时说明了SCS模型在估算紫色土流域径流量的可行性。     

砖红壤区WEPP模型土壤参数的率定

通过砖红壤坡面室内模拟降雨试验测得径流产沙资料,由径流产沙资料率定土壤参数有效水力传导率、细沟可蚀性参数和土壤临界剪切力.结果表明,有效水力传导率值为16.7 mm/h,细沟可蚀性参数为0.005 s/m,土壤剪切力为4.0 Pa.根据Nash-Sutcliffe有效性进行有效性检验,结果表明砖红壤区土壤参数的率定结果合理,可应用率定的土壤参数进行砖红壤区WEPP模型的模拟.     

安徽省长江以北干旱预警模型研究

从与土壤相对湿度相关的气象因子出发,利用逐步回归分析方法,通过分析1990~2001年干旱时段土壤相对湿度与气象因子之间的关系,尝试建立安徽省长江以北3个气候区的干旱预警模型。对典型干旱时段的应用表明,各模型可以运用到实际的干旱预警中。     

节水农业背景条件分析

综述了气候、地形、水文过程和土壤水分状况在节水农业研究与应用中的作用。干旱指标法被广泛采用以分析干旱情况,但它不能很好地反映季节性干旱;地形对节水农业的影响主要是通过影响降水和水土流失情况来影响水资源利用率和节水配置;对水文过程的分析从流域尺度出发主要采用TOPMODEL、SWAT、MODFLOPW、FEFLOW、MIKE-SHE等模型,从局地尺度出发主要采用TOPMODEL、WEPP等模型,从农田尺度出发,研究主要集中在农田蒸发、蒸散和作物水分生产函数方面;土壤水分状况受土壤类型、土壤性质、土地利用方式、地表覆盖物、气候因素、以及人为作用的影响,利用这些因素对土壤水影响的规律培育“土壤水库”和对作物进行非充分灌溉或者调亏灌溉能够有效地节约灌溉用水。     

长期施肥紫色土有效磷变化及其对稻麦轮作产量的影响

【目的】通过总结分析长期施肥处理下紫色土稻麦轮作土壤有效磷的变化特征,以及土壤磷素变化对作物产量的影响,为紫色土稻麦轮作磷素管理提供理论依据。【方法】依托国家肥力监测网紫色土肥力监测试验站27年的稻麦轮作定位试验,选取10种不同施肥处理：CK处理（只种作物不施肥）;N、NP、NK、PK、NPK为不同氮（N）、磷（P）、钾（K）化肥配施处理;M、NPKS、NPKM、1.5NPK+M为有机肥（M）、秸秆还田（S）及其与化肥配施处理。试验数据涵盖1991—2018年,测定不同施肥处理下土壤有效磷含量和作物产量,计算100 kg籽粒磷素吸收量和磷肥利用率,分析土壤磷素变化对累积磷盈亏的响应,采用不同模型计算土壤磷素农学阈值。【结果】长期施用磷肥能够显著提高土壤有效磷含量,各施磷处理有效磷年均增量为0.80—2.32 mg·kg^-1;而不施磷处理CK、N、NK和单施有机肥处理M的土壤有效磷含量则逐年下降至平稳状态。不施磷处理土壤磷素一直处于亏缺状态,施磷各处理27年后土壤累积磷盈余量为244.8—698.2 kg P·hm^-2,其中1.5NPK+M处理累积磷盈余量最高;施磷处理土壤累积盈余量与土壤Olsen-P增量呈显著线性相关,土壤每盈余磷100 kg·hm^-2,土壤有效磷含量提高4.27—6.5 mg·kg^-1。磷肥施用能显著提升稻麦轮作系统作物产量和吸磷量,100 kg水稻籽粒需磷量为0.17—0.41 kg,100 kg小麦籽粒需磷量为0.25—0.57 kg;试验各处理的磷肥利用率为10.3%—39.7%;4种模型（线性-平台模型、双直线模型、BoxLucas模型和米切里西模型）均能较好地拟合作物产量与紫色土有效磷含量的响应关系,其中双直线模型的拟合度最好,其计算的水稻和小麦的土壤有效磷农学阈值分别为13.28和9.93 mg·kg^-1。 【结论】在紫色土水稻-小麦轮作体系中,合理施用磷肥能显著提高作物吸磷量、产量以及土壤有效磷含量。推荐双直线模型用于计算紫色土稻麦轮作体系下土壤有效磷的农学阈值,生产上应根据土壤有效磷含量及其农学阈值调整磷肥施用量。     

紫色丘陵区几种土壤可蚀性K值估算方法的比较

土壤可蚀性K值可为当地土壤流失量预测和水土保持措施效应评价提供依据。采用5种土壤可蚀性K值估算方法对紫色丘陵区土壤可蚀性进行比较研究,以筛选出符合该地区紫色土成土和侵蚀特点的土壤可蚀性估算方法,结果表明:1）对相同土壤母质和土地利用类型而言,5种土壤可蚀性估算方法的K值依次为:KEPICK修正诺谟K诺谟KShiraziKTorri,5种估算方法K值差异显著,其根本原因在于选择了不同的土壤理化性质指标作为K值估算基础。紫花苜蓿地土壤可蚀性K值最小,说明选用紫花苜蓿等豆科植物作为坡耕地间、套作植物、绿篱建设植物,可有效降低旱坡耕地的土壤侵蚀敏感性。2）对相同土壤母质和土壤类型而言,不同土地利用类型对土壤可蚀性估算方法的稳定性反应不同,其敏感性大小为:紫花苜蓿地小麦地桑林地,对于存在经常性翻耕活动的各种坡耕地种植模式而言,各种估算方法的稳定性差别不大。3）在紫色丘陵区,诺谟法和EPIC法估算的K值与标准值最为接近,且对土壤理化性质变化具有一定敏感性,因此在该地区进行土壤侵蚀敏感性评价和土壤流失量预测时,可采用诺谟法和EPIC法进行K值估算。