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WEPP模型在川中紫色土区小流域水土流失中的应用

作　者: 马浩
导　师: 张岩；高美荣
学　校: 北京林业大学
专　业: 自然地理学
关键词: 紫色土 WEPP模型 作物生长模型 土壤入渗 水土流失模拟
分类号: S157
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要


川中丘陵紫色土区处于长江流域上游。紫色土区目前已经成为仅次于黄土区的第二大侵蚀区,直接影响到长江流域以及三峡库区水土流失和生态环境。本文以陈家湾小流域为研究区域,结合野外实地调查数据,研究土壤侵蚀过程模型WEPP的作物生长模块对作物生长模拟的适用性和准确性；使用环刀法测试研究区土壤入渗性能,为模型进行侵蚀和径流模拟提供重要参数,在此基础上,建立模型数据库,使用WEPP模型对研究区小流域土壤侵蚀和径流进行模拟,研究模型在紫色土区的适用性,并确定小流域土壤侵蚀程度,为制定水土保持措施、合理配置土地利用方式做出有益探索,提供参考信息。本研究的主要结论如下：(1)WEPP模型的作物生长模块对小流域作物进行模拟过程中,模型对作物高度、盖度模拟较为准确,生长趋势预测同实际变化趋势吻合较好；模型对植被盖度的模拟存在高估现象,但能较好描述盖度变化趋势；模型对灌木叶面积模拟同实际值较为接近,变化趋势一致,对草本的叶面积模拟中,有明显高估现象存在,但同样能够较好预测草本叶面积的变化趋势；(2)紫色土土壤入渗速率随着时间增加呈降低趋势,在0-10min内,下降速度最快,25-30min后,入渗达到稳定,horton方程可以较好的描述土壤入渗过程；土壤容重和土壤入渗性能呈负相关关系,随着土壤容重的增加,土壤入渗能力呈下降趋势；林地不同坡度范围内,土壤入渗速率大小分布为坡上>坡中>坡下,不同坡向上,稳定入渗速率表现为半阴坡>半阳坡>阳坡。(3)WEPP模型对小流域径流量的模拟较好,但有存在低估现象,相对误差RE=-0.132,有效性系数Ens=0.723,判定系数R2=0.898。在强降雨过程中,模型模拟会有偏差；模型对雨强较大的次降雨侵蚀产沙模拟效果一般；制定不同方式的土地利用方案以及沟道分布方案,对不同情景进行侵蚀模拟,结果表明：小流域有了沟道之后,流域的侵蚀量有一定程度的减小,从2975.3t／km2·a变化至2049t／km2·a,将陈家湾小流域耕地退耕造林之后,流域的侵蚀量也有轻微程度的减少,但是相对不够明显。按照土壤侵蚀分类分级标准陈家湾小流域的土壤侵蚀程度为轻度侵蚀,但显著高于紫色土区土壤容许侵蚀量。

全文目录


中文摘要  3-4
ABSTRACT  4-10
1 引言  10-21
  1.1 研究目的与意义  10
  1.2 国内外研究现状及发展趋势  10-21
    1.2.1 土壤侵蚀模型的发展  10-11
    1.2.2 紫色土区土壤侵蚀模型研究进展  11-12
    1.2.3 土壤侵蚀模型WEPP研究  12-17
    1.2.4 作物生长模型研究  17-19
    1.2.5 土壤入渗性能研究  19-21
2 研究方案  21-33
  2.1 研究内容  21-22
  2.2 技术路线  22-23
  2.3 研究区概况  23-25
    2.3.1 自然概况  23-24
    2.3.2 社会经济概况  24
    2.3.3 试验流域概况  24-25
  2.4 研究方法  25-33
    2.4.1 样地选择及作物参数测定  25-27
    2.4.2 土壤样品采集与测定  27-28
    2.4.3 土壤入渗能力测定  28
    2.4.4 模型数据库确定  28-31
    2.4.5 基于DEM的流域汇流网络建立  31-33
3 川中紫色土区作物生长模拟研究  33-39
  3.1 高度、盖度模拟  33-35
  3.2 灌木、草本盖度、高度模拟  35-36
  3.3 灌木、草本叶面积模拟  36-37
  3.4 小结  37-39
4 川中紫色土区土壤入渗性能研究  39-45
  4.1 土壤入渗速率变化及拟合  39-42
  4.2 土壤容重、坡度与稳定入渗率关系  42-43
  4.3 不同坡向土壤水分入渗特征  43-44
  4.4 小结  44-45
5 基于WEPP模型的小流域径流和产沙模拟  45-54
  5.1 WEPP模型对流域降雨模拟的校准与检验  45-49
    5.1.1 模型适用性的评价指标  45-46
    5.1.2 模型参数校准与验证  46-49
  5.2 不同情景下土壤侵蚀、径流比较  49-53
  5.3 小结  53-54
6 结论与建议  54-56
  6.1 结论  54
  6.2 建议  54-56
参考文献  56-61
个人简介  61-62
导师简介  62-63
致谢  63

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中图分类: > 农业科学 > 农业基础科学 > 土壤学 > 水土保持
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