《黄土丘陵沟壑区沟道流域的基本侵蚀地貌形态》由会员分享，可在线阅读，更多相关《黄土丘陵沟壑区沟道流域的基本侵蚀地貌形态（6页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、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 例刘 前 进 1 , 蔡 强 国 2 , 方 海 燕 2(1. 临 沂 师 范 学 院 ,276005 ,山 东 临 沂 ;2. 中 国 科 学 院 地 理 科 学 与 资 源 研 究 所 ,100101 ,北 京 )摘 要 利 用 野 外 试 验 小 区 观 测 与 人 工 模 拟 降 雨 资 料 ,在 定 量 分 析 羊 道 沟 小 流 域 坡 面 沟 坡 沟 道 侵 蚀 产 沙 关 系 基础 上 ,建 立 了 羊 道 沟 小 流 域 侵 蚀 产 沙 模 型 。 借 助 GIS
2、技 术 ,将 王 家 沟 小 流 域 划 分 为 40 个 沟 间 地 、 40 个 沟 坡 地 及 它们 组 成 的 40 个 子 流 域 和 一 个 输 水 输 沙 通 道 。 通 过 对 比 分 析 每 个 子 流 域 降 雨 、 地 貌 、 治 理 、 植 被 覆 盖 、 耕 作 措 施 和 土壤 6 个 主 要 侵 蚀 产 沙 影 响 因 子 与 羊 道 沟 小 流 域 各 因 子 的 关 系 ,得 到 王 家 沟 各 子 流 域 相 对 于 羊 道 沟 小 流 域 侵 蚀 产 沙模 型 相 应 参 数 的 修 正 系 数 ,结 合 王 家 沟 流 域 主 沟 道 泥 沙 输 移 关
3、 系 ,建 立 了 王 家 沟 流 域 次 降 雨 分 布 式 侵 蚀 产 沙 模 型 。利 用 王 家 沟 流 域 1963 1968 年 22 次 天 然 降 雨 资 料 ,对 模 型 进 行 检 验 ,结 果 较 为 理 想 ,预 测 精 度 达 到 55 %。关 键 词 土 壤 侵 蚀 ; 分 布 式 模 型 ; GIS; 王 家 沟收 稿 日 期 : 2007209213 修 回 日 期 : 2008206223项 目 名 称 : 国 家 自 然 科 学 基 金 “ 黄 土 区 多 尺 度 小 流 域 土 壤 侵 蚀 动 态 过 程 模 拟 研 究 ” (4063507)第 一 作
4、者 简 介 : 刘 前 进 (1979 ) ,男 ,硕 士 ,副 教 授 。 主 要 研 究 方 向 :水 土 流 失 和 GIS应 用 。 E2mail :liuqj - 79 163. comDistributed soil erosion model for single storms based on GIS :A case study in the Wangjiagou Catchment in Western Shanxi ProvinceLiu Qianjin1 , Cai Qiangguo2 , Fang Haiyan2(1.Linyi Normal University ,
5、276005 , Linyi , Shandong ;2. Institute of Geographical Sciencesand Natural Resources Research , Chinese Academy of Science , 100101 , Beijing : China)Abstract According to field observations and simulated rainfall data in Yangdaogou Catchment , therelationship between the runoff and sediment yield
6、on the hill slope and gully was analyzed , and then theYangdaogou soil erosion model was established. With GIS , 40 hill slopes , 40 gullies , and 40 sub2geomorphicunits were obtained though dividing Wangjiagou Catchment. After comparison the six main factors thatinfluencing soil erosion , including
7、 rainfall , relief , vegetation coverage , tillage measures , control measures ,and soil in the context of spatial scale , in Yangdaogou Catchment and other sub catchments of Wangjiagou , thecalibrating indexes was obtained. Combined with the sediment delivery ratio of the main gully of Wangjiagou ,
8、a distributed soil erosion model for single storms based on GIS was established. The model was validated by the22 natural rainfall data from 1963 to 1968 in the Wangjiagou Catchment , the prediction precision of the modelis reached 55 %.Key words soil erosion ; distributed model ; GIS ; Wangjiagou黄
9、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 宗等 3 的 研 究 表 明 ,坡 面 和 沟 道 汇 水 面 积 与 流 域 地 表的 切 割 程
10、度 、 沟 谷 密 度 具 有 密 切 关 系 。 根 据 黄 土 丘陵 沟 壑 区 侵 蚀 产 沙 的 垂 直 分 带 性 ,蔡 强 国 等 4 在 晋西 羊 道 沟 小 流 域 建 立 了 黄 土 丘 陵 区 典 型 小 流 域 侵 蚀产 沙 过 程 模 型 ,模 型 采 用 坡 面 、 沟 坡 和 沟 道 的 模 型 结构 ,详 细 模 拟 了 小 流 域 侵 蚀 产 沙 过 程 ,涉 及 到 细 沟 侵2008 年 10 月6 (5) :21226 中 国 水 土 保 持 科 学Science of Soil and Water Conservation Vol. 6 No. 5Oct
11、. 2008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 5 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
12、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 ,
13、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 。1 研 究 区 概 况王 家 沟 流 域 地 处 山 西 省 吕 梁 地 区 ,是 黄 河 一 级支 流 三 川 河 的 一 条 支 沟 ,由 东 向
14、西 汇 入 三 川 河 支 流北 川 河 ,流 域 面 积 911 km2 ,最 高 点 海 拔 1 355 m ,最 低点 1 005 m ,总 落 差 350 m。 主 沟 道 长 416 km ,平 均 纵比 降 716 %。 地 面 平 均 坡 度 30 ,沟 坡 比 例 11724。王 家 沟 小 流 域 的 地 貌 特 征 和 侵 蚀 特 点 ,在 黄 土 丘 陵沟 壑 区 具 有 较 强 的 代 表 性 。羊 道 沟 小 流 域 是 王 家 沟 流 域 上 游 左 侧 的 一 条 支沟 ,未 经 治 理 ,地 形 、 地 貌 与 土 地 利 用 均 保 持 着 自 然的 状 态
15、,流 域 面 积 01206 km2 ,流 域 平 均 坡 度 31 ,主沟 长 75315 m ,平 均 比 降 1217 % ,沟 道 下 游 较 平 坦 ,比降 213 % ;中 上 游 窄 狭 坡 陡 ,比 降 2815 % ,沟 坡 比 例01988 ,是 侵 蚀 最 为 严 重 的 地 带 ,坡 面 侵 蚀 以 细 沟 和浅 沟 侵 蚀 为 主 ;在 黄 土 质 沟 坡 以 冲 沟 、 陷 穴 、 滑 塌 、 崩塌 为 主 ,红 土 沟 坡 除 水 力 冲 蚀 外 ,另 有 风 化 泻 溜侵 蚀 。2 研 究 方 法构 建 在 尺 度 转 换 中 能 很 好 利 用 小 流 域 观
16、 测 资料 、 所 涉 及 参 数 能 在 较 大 尺 度 流 域 容 易 获 取 的 小 流域 概 念 模 型 11 ;利 用 实 验 观 测 数 据 对 模 型 参 数 进 行量 化 ,建 立 具 有 一 定 物 理 基 础 和 过 程 的 典 型 子 流 域土 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 整 个 流 域 的 侵 蚀 产 沙 量 。3 因 子 分 析 和 模 型 建 立根 据 小 流 域 侵 蚀 产 沙 的 分 带 性 及 其 水 沙 在
