土壤侵蚀模型研究综述

 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。     

土壤水蚀过程研究回顾

在学科发展和社会需求的双重驱动下,土壤水蚀过程一直是土壤侵蚀研究领域关注的焦点和热点。文章对土壤水蚀过程研究进行系统的回顾总结,介绍了土壤水蚀过程的概念和研究方法;重点从坡面土壤分离—搬运—沉积过程、流域土壤侵蚀—输移—堆积过程和水蚀预报模型3个方面,阐述了土壤水蚀过程研究的核心内容及取得的主要成就,并对国内外土壤水蚀过程研究进行了对比分析。在此基础上,将土壤水蚀过程研究尚需解决的难点问题归纳为土壤水蚀过程与机理、水土流失尺度特征和水土保持措施防蚀机理3个方面。     

我国土壤水蚀模型近期研究进展

近年来,我国在土壤水蚀模型研究与建立方面取得一定的进展,不但对国外的经典模型进行了大量的研究与应用,而且还根据国内的实际建立了适合我国实际的土壤流失预测模型。总结了近6年来我国土壤水蚀模型研究的主要成果,对重点建立的土壤侵蚀经验统计模型和物理成因模型、国外模型在我国的应用研究作了较详细的介绍和评价,指出了我国土壤水蚀模型研究存在的问题,并对今后我国土壤水蚀模型的研究作了展望。     

土壤水蚀模型中的融雪侵蚀模拟研究

在季节性或常年积雪地区,春季积雪融化产生的径流及其造成的侵蚀占全年总侵蚀量的比例很大,同时反复进行的冻融过程会影响土壤的物理性质,如团聚体稳定性、水分传导率、抗剪切力、可蚀性等,进而加重土壤侵蚀。因此在这些地区进行融雪侵蚀预报十分必要,它主要包括融雪径流的产生,及其形成的土壤侵蚀量,冻融过程导致土壤性状的变化,以及由此造成的对土壤可蚀性的影响。本研究总结了国内外融雪侵蚀的研究现状,并分析了几个代表性土壤水蚀预报模型中的融雪侵蚀过程,提出我国部分地区土壤侵蚀模型中考虑融雪侵蚀的必要性。     

基于GIS的土壤水蚀预报能量力学模型研究

以能量力学原理作指导，地理信息系统技术作支持，通过对土壤侵蚀影响因子的综合作用过程与机理分析，构建土壤水蚀预报的能量力学模型，并在水蚀区通过典型小区和小流域试验予以完善。此研究对土壤侵蚀预报、水土保持与土地利用规划、生态恢复与重建等重大课题均有重要理论与实践意义．并能推动地理学的定量化、信息化与现代化进程。     

土壤水蚀动态模拟参数的试验研究与理论分析

相应水蚀参数的测量和计算是土壤侵蚀预报模型建立的关键问题。在理论分析的基础上，本研究确定了一套研究土壤水蚀动态过程及其参数的实验方案，确定了由该系列结果计算含泥沙水流的侵蚀率和输沙能力的计算方法和解析求法。对利用不同方法得到的结果进行了回归分析，证明了它们有很好的相关性，从而间接地证明了该实验方案的正确性。     

基于GIS的中国土壤侵蚀预报信息系统

土壤侵蚀预报信息系统的建立是动态分析处理土壤侵蚀信息，适时定量预报土壤侵蚀，进行水土保持规划和评价的重要技术基础。系统介绍了中国土壤水蚀预报信息系统的研制目标、系统组织结构和功能，以及系统的实际应用评价。     

小流域土壤侵蚀动态过程模拟模型

建立流域土壤水蚀预报模型将为小流域综合治理、土地利用规划等宏观决策提供依据,为小流域水土保持效果有效评价提供参考。通过对小流域侵蚀动态过程的分析,在水流连续方程、动量守恒方程及泥沙质量守恒方程基础上,对坡面－沟道及各沟道间土壤侵蚀时空关系进行合理耦合,建立了流域系统土壤侵蚀动态模拟过程模型;采用有限元方法对土壤侵蚀模拟模型进行数值离散,建立了小流域系统数值离散模型;在确定流域时空离散方法基础上,采用VC++语言编制流域水蚀模拟程序;在室内人工模拟降雨条件下,对模型小流域50 mm/h降雨强度,5 min降雨历时情况下土壤侵蚀情况进行模拟,在得到流域内典型点处径流流量、径流含沙量及各沟道流速动态过程的同时,将流域内各沟道出口处模拟结果与测量结果比较,径流流量、径流含沙量、流速模拟精度均高于80%。研究结果表明小流域土壤侵蚀模拟模型的建立是可靠的,模型的数值离散方法及编制的计算程序是完全可行的。这一模型的建立将为小流域土壤侵蚀动态过程的模拟预报及实现由小流域向中大流域的侵蚀动态模拟预报提供一定的理论基础。     

中国土壤侵蚀相关模型研究进展

土壤侵蚀预报模型通常可以分为经验模型、物理过程模型和分布式模型。我国学者以USLE为蓝本,利用水蚀区径流小区观测资料,根据各研究区实际情况进行因子修正,就主要水蚀区的黄土高原、东北漫岗丘陵、长江三峡库区、南方红壤丘陵和闽东南、广东、滇东北等地区的坡面土壤侵蚀,开展了我国土壤侵蚀经验模型研究并取得了成果。在介绍我国土壤侵蚀相关模型研究成果的基础上,指出了相关模型的优点和存在的问题,展望了模型未来的发展趋势。     

坡面水蚀预报模型研究

基于对我国坡面水蚀预报模型研究成果的述评和考虑坡面土壤侵蚀特征，提出了我国坡面水蚀预报模型的基本形式，给出了模型中各参数，如降雨侵蚀力、坡度与坡长、浅沟侵蚀因子的计算公式，并对土壤可蚀性、作物和水保措施等因子的提取方法进行了讨论。     

西南喀斯特地区土壤侵蚀特征研究现状与展望

受地质背景的强烈制约,西南喀斯特地区土壤侵蚀与其他类型区显著不同,叠加了化学溶蚀、重力侵蚀和流水侵蚀的耦合作用,呈现地面流失和地下漏失的混合侵蚀机制。从土壤地表侵蚀产沙、土壤地下漏失、土壤侵蚀强度与分级标准、土壤侵蚀过程模拟等几个方面简要综述了该区土壤侵蚀特征,并对未来研究方向进行了展望。今后应该加强西南喀斯特地区水土流失途径与土壤流失/漏失定位监测技术研究,进一步发展水土二元流失模拟模型,为该区土地利用变化的水土保持功能定量评估提供科技支撑,服务石漠化综合治理和后续规划制订。     

黄河流域陕西片土壤侵蚀预报模型研究

以气候、地质、地形、植被及人类活动 5类因素中的 6个因子为预报因子 ,以陕西黄河流域水蚀区内 5大类型区中 3 3条小流域的实验观测资料和实地调查资料及有关科研单位的研究成果为基础 ,建立了适用于该区域的土壤侵蚀预报模型。据运用该模型对本区域内 4条小流域水土保持遥感普查成果和建模所用 3 3条小流域土壤侵蚀模数进行验证 ,证明该模型具有较高的精度 ,可以在陕西黄河流域水蚀区及条件相近的其他地区推广应用     

我国冻融侵蚀的调查方法

冻融侵蚀是我国仅次于水蚀和风蚀的第3大土壤侵蚀类型,也是第1次全国水利普查水土保持情况普查的土壤侵蚀类型之一,其普查方法的制定和正确运用对普查结果有重要影响.通过介绍冻融侵蚀范围的确定方法和冻融侵蚀强度评价方法,阐述冻融侵蚀分级评价中涉及到的年冻融日循环时间、日均冻融相变水量、年均降水量、坡度、坡向和植被盖度等6个因子的计算流程、赋值标准和权重,以及普查过程中各个环节的质量控制措施.研究结果对于完善我国冻融侵蚀的调查方法以及科学评价冻融侵蚀的现状、发展趋势和预测预报等具有重要意义.     

基于WEPP模型的水土保持措施因子与侵蚀量关系研究

水土保持措施能够有效减少水土流失,是土壤侵蚀过程中的一个重要影响因子。以北京市延庆县水土保持科技示范园的径流小区观测数据为基础,利用WEPP模型模拟了坡面不同水土保持措施下的侵蚀量,结果表明:(1)植被盖度与侵蚀量呈负相关关系,植被盖度越高侵蚀量越少,当盖度50%时侵蚀量会显著减少,且植被有效盖度的阈值为70%;(2)梯田的土壤侵蚀过程主要发生在田坎处,水平田面几乎没有水土流失,侵蚀量与田坎高成正比,与田面宽成反比。在北方土石山区,水平梯田田坎高度不宜超过2.5 m,田面宽不宜小于5 m;(3)粮—草间作能有效减少土壤侵蚀量,且草带所占比例越大减蚀效益越好。在水土保持为主的坡耕地上适合推广粮:草比为2:4的间作配置模式。研究结果对于北方土石山区的土壤侵蚀研究以及水土保持措施的配置具有一定参考意义。     

利用风洞实验研究~7Be示踪估算土壤风蚀速率的可行性

以黄土高原水蚀风蚀交错带沙黄土为研究对象,利用室内风洞模拟实验对7Be示踪估算土壤风蚀速率的可行性进行探讨。由于风蚀过程易带走土壤细颗粒,且7Be在土壤细颗粒中含量较高,所以利用7Be水蚀模型计算的土壤风蚀速率高于实测值。实验中发现样点风蚀后和风蚀前土壤颗粒比表面积之比与样点风蚀后7Be含量之间存在幂函数关系,基于此,提出颗粒校正系数(P)的计算式,并将P引入到7Be水蚀模型对其进行修正。计算分析发现,和实测值相比,利用修正模型计算的土壤风蚀速率误差均不超过5%,这说明经过修正的7Be水蚀模型能较准确地估算土壤风蚀速率,利用7Be示踪技术估算土壤风蚀速率是可行的。研究为进一步利用7Be示踪技术调查黄土高原水蚀风蚀交错带土壤风蚀问题奠定了基础。     

基于元胞自动机的土壤侵蚀过程CA模型研究评述

土壤侵蚀作为一个全球性的环境问题已经越来越受到人们的关注,开展土壤侵蚀的动态模拟和预测其发生发展及演化过程研究,对于深入认识土壤侵蚀机理、预测土壤侵蚀发展趋势及优化水土保持措施等具有十分重要的意义。介绍了目前国内外土壤侵蚀预测模型研究和应用以及基于元胞自动机的土壤侵蚀过程CA模型的研究现状,指出了基于CA的土壤侵蚀研究存在的问题和今后有待加强的研究内容。     

黄土区不同空间尺度土壤侵蚀预报模型研究

土壤侵蚀预报模型在空间尺度上可以划分为坡面、小流域和区域三个层次。坡面尺度主要考虑坡面侵蚀的垂直分带性及其相互影响;小流域尺度不但要考虑坡面侵蚀的特点,还要考虑坡面来水来沙对沟道侵蚀产沙及泥沙输移的影响;区域尺度主要考虑小流域各自的侵蚀产沙特点及其相互影响。因侵蚀的空间尺度不同,在建立土壤侵蚀模型时,要考虑由于空间变化所引起的侵蚀因子对侵蚀产沙响应的不同。