文档介绍：单位代码 10475
学号 104753
分类号
硕士学位论文
黄土高原小流域土壤侵蚀模型的适用性研究
学科、专业: 地理信息系统
研究方向: GIS 软件研究与应用
申请学位类别: 理学硕士
申请人: 秦岭
指导教师: 秦奋教授
二〇一三年六月
An Applied Research of Small Watershed Soil
Erosion Model in the Loess Plateau
A Dissertation Submitted to
the Graduate School of Henan University
in Partial Fulfillment of the Requirements
for the Degree of
Master of Science
By
Qin Ling
Supervisor: Fen
Mar 2013
摘要
长期以来,黄土高原地区是世界上水土流失最严重的地区之一,尤其是黄河流域多
沙粗沙区,剧烈的土壤侵蚀导致该地区植被稀少,环境恶化严重,生态环境极其脆弱,
还导致黄河下游河道泥沙淤积,发生洪水灾害等问题,因此,建立适用于该地区的土壤
侵蚀模型,利用该模型模拟流域的侵蚀产沙状况,为黄土高原水土流失预测、治理提供
科学依据,促进区域生态环境的改善,是目前国内外专家学者研究的重点,也是国家治
理黄河的迫切需要。
岔巴沟流域地处黄河多沙粗沙区,降水和地貌特征在该地区内极其具有代表性,因
而研究该地区不同侵蚀产沙模型的适用性,对多沙粗沙地区的侵蚀产沙研究和生产实践
都具有重要的意义。论文选取不同类型机理的侵蚀模型(流域尺度的经验模型和分布式
机理模型),借助 GIS 和遥感技术,比较不同模型的流域适用性以及不同地貌单元的模
型适用性,一方面研究分析出流域产沙贡献较高的地貌单元,以便采取针对性措施进行
防护和治理,另一方面扩展模型的适用范围,便于进行模型移植。
本文的研究内容及主要成果如下:
(1)在研究岔巴沟土壤侵蚀模型发展状况的基础上,通过对比分析不同模型的优缺
点及适用性,选取两种精度高,但是机理尺度不同的侵蚀模型,分析研究两种模型机理,
完善模型系统。
(2)在黄土高原土壤流失数学模型系统下,分别采用两种模型计算了岔巴沟流域的
侵蚀产沙量,结果表明,两种模型都具有很高的模拟精度,年经验模型精度更高,更适
合流域年产沙的计算分析。
(3)利用 ArcGIS 软件,分析出流域不同土地利用类型区域侵蚀产沙贡献,其中疏
林地和中度覆盖草地对流域侵蚀产沙的抑制作用比较明显,坡耕地侵蚀产沙贡献比较
大,该利用类型下泥沙流失严重,两种模型在不同土地利用类型产沙量的模型方面都具
有很高的精度,可以用来进行产沙计算。
(4)基于 DEM 数据利用 ArcGIS 提取出粱岇坡、沟坡和沟槽三种侵蚀单元,其中,
沟坡坡度在 25º~45º之间,极易导致水土流失,其侵蚀产沙贡献最大,对比两种模型,次
降水机理模型适合进行沟坡单元的侵蚀产沙计算,在沟槽和梁岇坡单元,两种模型都具
有很高的精度,都可以用来进行该单元的产沙模拟计算。
(5)岔巴沟流域在暴雨最集中 7、8、9 三个月,产沙量为其它月份总产沙量的 4
I
倍左右,研究暴雨强度下模型的适用性对土壤侵蚀的治理具有重要意义。通过对比分析,
发现次降水机理模型比年经验模型精度更高,更适合进行暴雨强度下侵蚀产沙的模拟计
算。
本研究对比了两种不同的模型,研究得出岔巴沟流域在不同尺度上最适合进行产沙
模拟的土壤侵蚀模型,在一定程度上扩展了两种模型的适用范围,并通过研究分析不同
侵蚀单元的侵蚀产沙贡献,对黄土高原多沙粗沙区的水土流失的治理提供了一定的指导
和帮助,在其他流域类似地貌的侵蚀产沙研究方面具有一定的指导意义。
关键词:岔巴沟流域,年经验模型,分布式次降水模型,土壤流失数学模型系统,适用
性
II
ABSTRACT
For a long time, the Loess Plateau is one of the worst areas suffering soil erosion in the
world, especially the sandy area in the Yellow River Basin. Long-time soil erosion has caused
exiguous vegetations, worsen