黄土丘陵沟壑区土壤侵蚀模型的尺度转换.pdf

26卷增刊资源科学 ,Supplement 黄土丘陵沟壑区土壤侵蚀模型的尺度转换刘前进1’2,蔡强国2,刘纪根2,吕国安1,张光远1 (,武汉430070; ,北京 100101) 摘要:土壤侵蚀模型在空间尺度上可以划分为坡面、小流域和区域3个不同层次。在坡面尺度上,主要考虑坡面侵蚀的垂直分带性及其相互影响;小流域尺度上,不但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的影响、重力侵蚀及泥沙输移情况;在区域尺度上则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。影响侵蚀产沙过程的因素在时空上具有很大的不均匀性和变异性,从而增加了不同尺度问侵蚀产沙模拟的复杂性。因此尺度转换是进行不同尺度间侵蚀产沙模拟的关键所在, 该文列举了5种土壤侵蚀模型建立中可以参考的尺度转换方法。通过分析评述不同空间尺度上侵蚀产沙过程及其影响因子和国内外常用的不同尺度上的侵蚀产沙模型,特别是众多科学家在我国黄土丘陵沟墼区所做的科研工作,提出了模型建立中存在的问题,可以为以后建立土壤侵蚀产沙模型提供借鉴。关键词:尺度转换;侵蚀产沙;侵蚀模型;黄土丘陵沟壑区文献标识码:A 文章编号:1007—758812004)07—0081—10 土壤侵蚀研究及其水土保持评价按照研究空间尺度的不同可以划分3个层次:坡面、小流域和区域研究?。每个层次上侵蚀产沙机理,影响因子及其模拟的方法有很大的区别,国内外在这3个不同尺度上建立了众多的模型,以适应对不同尺度流域水土保持规划的需要。综合介绍不同尺度上土壤侵蚀机理特征、影响因子和建模思路,对比分析国内外不同尺度上的侵蚀产沙模型,可以为模型的建立和应用提供借鉴。在此基础上可以进一步研究土壤侵蚀因子如气候、地形地貌、植被、土壤母质、土地利用等因子在不同尺度上的响应过程,特别是在区域尺度上对水土流失的响应过程。 1坡面模型 ,且具有明显的垂直分带性,从梁峁坡顶部到沟缘线分为溅蚀片蚀带、细沟侵蚀带、浅沟侵蚀带心1。不同侵蚀带不但侵蚀产沙量相异,而且其侵蚀产沙不同的侵蚀带具有各自的侵蚀产沙特点,并且彼此相互影响。降雨一定时间后,峁坡区低洼地除地表开始积水,由于雨滴的击溅作用,这种流动以前水体的含沙量可达200kg/m3,随着继续降雨,很快产生以漫流形式为主的薄层水流,因水深很小,其本身的冲刷能力很小,输沙能力有限,此时产生面蚀。随水深增加,在雨滴冲击作用下,水流强烈纹动,可击溅起土壤,输沙能力大大增加,可全部输送雨滴击溅而起的土壤颗粒,产流含沙量可达400kg/m3,极限含沙量最大可达600kg/m3。随产流时间的延续,达到细沟临界水流侵蚀力时发生细沟侵蚀,此时的极限含沙量达到690kg/m3。细沟进一步发育生成V形浅沟,此时击溅侵蚀和水流冲刷产生在冲刷时期的最大含沙量860 kg/m3¨o。郑粉莉H1等研究表明,%;片蚀+%%,上部侵蚀带来水来沙对下部侵蚀带产沙的影响与上部来水的含沙量、收稿日期:2004—03—23;修订