黄河流域土壤侵蚀产沙模型研究进展

土壤侵蚀产沙模型是国土资源动态变化模拟、土地资源环境质量评价、制定水土保持规划措施的重要技术手段,对指导生产实践具有十分重要的意义。黄河流域尤其是黄土高原的土壤侵蚀始终是土壤侵蚀和黄河泥沙研究的热门问题,近年来,结合“数字黄河”、“模型黄土高原”建设,广大地理学、水土保持、水利工程、水文学及水资源科技工作者,围绕黄河流域的土壤侵蚀产沙问题开展了大量卓有成效的工作,配合黄河流域水土保持以及水土资源合理配置和管理,从经验模型到理论模型,不仅提出和开发了许多具有十分重要实用价值的土壤侵蚀产沙模型,而且在引进国外先进技术、先进模型方面也做了大量工作。本文从土壤侵蚀产沙模型的自主开发和现有模型的应用两个方面、经验统计模型与物理模型两个领域简要回顾了90年代中期以后国内学者在黄河流域土壤侵蚀产沙模型方面主要的研究成果,并针对在该地区进行土壤侵蚀模型方面的研究方向提出了作者一些不成熟的看法和建议。     

分布式侵蚀产沙模型研究进展

随着计算机技术与地理信息系统(GIS) 技术的发展, 分布式侵蚀产沙模型成为当今土壤侵 蚀领域研究重点与发展方向。本文在分析国内外几个主要的分布式侵蚀产沙模型基础上, 探讨了 分布式侵蚀产沙模型的技术路线与技术实现, 最后指出目前我国分布式侵蚀产沙模型研究存在 的主要问题: ( 1) 分布式水文模型的深入研究为分布式侵蚀产沙模型提供了不少借鉴, 但如何在 分布式水文模型的基础上开发侵蚀模块还存在一些问题; ( 2) 目前国内分布式土壤侵蚀模型大都 基于黄土高原而得出, 模型有一定的局限性; ( 3) 当前的大多侵蚀产沙的关系式( 尤其是坡面侵蚀 关系式) 是经验型的, 汇沙的过程考虑得过于简单, 没有深入探讨水文与土壤侵蚀之间的关系; ( 4) 目前大多数分布式土壤侵蚀模型没有考虑次暴雨产流的时间变化与空间变化。     

黄土丘陵沟壑区典型小流域侵蚀产沙过程模型

在分析现存土壤侵蚀产沙模型基础上，依据大量小流域野外试验小区观测与模拟降雨试验资料，建立了一个适用于黄土丘陵沟壑区小流域预测侵蚀产沙量的侵蚀产沙过程模型。由于黄土丘陵沟壑区小流域的复杂地形和侵蚀产沙的垂直分带规律，土壤侵蚀产沙的空间变化要比现有模型复杂得多，因此，本模型由三个子模型组成：坡面子模型、沟坡子模型、沟道子模型，它可以计算小流域每场暴雨的径流量与侵蚀产沙量。本文较为详细地描述了模型中计算     

关于我国土壤侵蚀模型研究进展

土壤侵蚀模型作为了解土壤侵蚀过程与强度,掌握土地资源发展动态,指导人们合理利用土地资源,管理和维持人类长期生存环境的重要技术工具,受到世界各国的普遍重视。本文总结了中国土壤侵蚀模型的主要成果,对经验统计模型、物理成因模型、国外模型在我国的应用方面作了详细的介绍。在总结和评价中国土壤侵蚀模型的基础上,提出了今后土壤侵蚀模型应该注重的发展方向:(1)注重土壤侵蚀模型的理论研究,将从以侵蚀因子为基础的侵蚀预报向侵蚀过程的量化研究和理论完善,研究各侵蚀因子及其交互作用对侵蚀过程的影响,泥沙在复杂坡面以及不同流域尺度间的分散、输移和沉积作用;(2)加强对重力侵蚀、洞穴侵蚀机制的研究,加强对大中流域侵蚀模型的研究;(3)充分利用先进的RS、GIS技术,为侵蚀模型的研究提供大量的数据源,以利于对土壤侵蚀模型的检验。     

黄土高原典型地区土壤侵蚀共性与特点

通过对黄土高原典型地区土壤侵蚀以往的研究结论进行综合分析，在比较土壤侵蚀相似性和差异性的基础上，对这些典型地区土壤侵蚀的共性与特点进行了研究，结果表明：1、黄土高原典型地区土壤侵蚀影响因素有降雨、地形及土地利用；2、黄土高原各典型地区主要侵蚀类型为水蚀及重力侵蚀；主要侵蚀发生时间为汛期；主要侵蚀空间分布特征为具有垂直分带性；3、绥德地区侵蚀产沙强烈，天水地区侵蚀相对轻微，安塞地区各种侵蚀特征典型。西峰地区土壤侵蚀特殊。     

岔巴沟流域次暴雨坡面土壤侵蚀经验模型

坡面土壤流失预测、水保效益评估,无不需要坡面侵蚀模型。本文以岔巴沟流域坡面径流场降雨水文资料为基础,建立了次侵蚀性降雨坡面土壤侵蚀模型、次降雨坡面细沟侵蚀模型,并对各模型的精度进行了分析。结果发现模型具有较好的预报精度,对大侵蚀产沙事件预测很准;坡度、最大10分钟雨强、植被覆盖度是影响次侵蚀性降雨主要因子,坡度、最大10分钟雨强、降雨量是影响细沟侵蚀主要因子,植被覆盖对细沟侵蚀产沙影响很小。     

基于TETIS模型的黑土区乌裕尔河流域径流与侵蚀产沙模拟研究

为科学地认识中国东北黑土区流域土壤侵蚀特征,探讨TETIS模型在该区的适用性,本文以乌裕尔河流域为例,利用1971-1987年日径流与泥沙实测数据对TETIS模型进行了校正与验证,进而分析了流域土壤侵蚀强度特征及其与坡度、土地利用方式的关系。研究结果表明：TETIS模型在乌裕尔河流域适用性好,日径流与日输沙量的纳什效率系数在0.52~0.70之间,决定系数在0.60~0.71之间,体积误差均不超过15%。流域平均侵蚀模数为397.2 t/(km²·a),流域以微度和轻度侵蚀为主,约90%的产沙来自于坡面。平均土壤侵蚀模数随坡度的增大而增大,流域侵蚀量主要来自于0°~5°坡面。不同土地利用方式具不同的土壤侵蚀模数,耕地土壤侵蚀模数最大,达556.3 t/(km²·a)。坡度较大的耕地和植被覆盖度较低的区域是水土流失治理的重点。研究表明,TETIS模型在黑土区模拟土壤侵蚀产沙应用前景好,可为研究区制定水土保持措施提供科学依据。     

喀斯特小流域分布式土壤侵蚀估算模型

为了准确估算喀斯特小流域土壤侵蚀量,根据喀斯特山区小流域复杂地貌特征、径流与侵蚀产沙在垂直方向上的差异性,以栅格DEM为基础,建立了由水文模块和侵蚀模块组成的喀斯特小流域分布式土壤侵蚀模型.其中水文模块选取了改进的喀斯特流域SCS产流模型进行产流量计算,改进的喀斯特流域DHSVM汇流模型进行小裂隙渗流、大裂隙以及管道(地下暗河)流汇流计算.侵蚀模块考虑侵蚀产沙在垂直方向上侵蚀特征的差异性,在典型区域野外调查的基础上,设计室内模拟试验,并对试验数据进行多元线性回归、逐步回归和多元非线性回归分析,建立不同坡度条件下土壤侵蚀模数的多因子模型(非线性回归模型达到极显著或非常显著水平,0.692＜R2＜0.988)进行产沙量计算,并运用泥沙物质平衡原理完成泥沙输移计算.该模型与GIS结合可实现对土壤侵蚀的时空分布过程进行模拟,为加深对该区域土壤侵蚀过程及模型研究提供参考.     

WaTEM/SEDEM模型及其应用研究进展与展望

土壤侵蚀产沙模型是开展水土保持研究的重要工具。土壤侵蚀物理模型除能够模拟和预测土壤侵蚀沉积的空间分布外,其可移植性功能较强,因此得到了很多研究者的青睐,但大多数物理模型运行时需要的参数较多,因而限制了模型应用和推广。本文介绍了比利时鲁汶大学研发的分布式土壤侵蚀模型WaTEM/SEDEM（Waterand Tillage Erosion Model and Sediment Delivery Model）模型,分别从WaTEM/SEDEM 模型的产生、结构、国内外应用进行了系统阐述,并在已有的应用研究基础上,总结了该模型的优缺点,展望其应用前景。     

土壤侵蚀模型研究中的几个问题

土壤侵蚀模型是定量研究土壤侵蚀的有效工具,探讨土壤侵蚀模型研究中的有关问题对于土壤侵蚀模型的发展及相关研究具有重要意义。从模型的过程模拟、模型时空尺度变异、模型验证和不确定性几方面对模型研究现状及局限进行了归纳和分析,认为:不同过程的模拟及其模拟方法的不同导致了各具特色的土壤侵蚀模型的出现;大多水蚀模型是对不同时空尺度上的水流及相应侵蚀过程进行模拟预测,在不同的时空尺度上,不同的侵蚀过程占主导地位;现实过程和现象的复杂性、观测方法和手段的限制以及模型的自身的局限性是导致土壤侵蚀模型预测的不确定性的主要原因;与GIS结合的强预测力、低数据要求的模型是土壤侵蚀模型发展的趋势。     

土壤水蚀预报模型研究进展

对土壤侵蚀进行准确预报,是指导水土保持措施优化配置、水土资源保护与持续利用的有效工具,对于退化生态系统的重建具有重要的意义。在对国外土壤侵蚀模型发展过程进行简单回顾的基础上,重点对我国土壤水蚀预报模型的研究进展做了详尽的分析,并从研究方法和研究内容两个方面,论述了今后我国土壤侵蚀模型研究中亟待解决问题     

土地利用/土地覆盖变化与土壤侵蚀关系研究进展

土壤侵蚀作为LUCC引起的主要环境效应之一,是自然和人为因素叠加的结果。不合理的土地利用和地表植被覆盖的减少对土壤侵蚀具有放大效应。土地利用/土地覆盖变化与土壤侵蚀关系的研究已逐渐成为LUCC研究和土壤侵蚀研究的一项新的重要课题。目前,涉及土地利用/土地覆盖的土壤侵蚀研究方法有很多,本文介绍了基于模型的定量研究、基于GIS和RS的研究、基于放射性同位素的研究以及基于湖泊(水库)沉积物的研究的基本原理与研究进展,同时指出了每种方法中存在的不足。     

黄土地区土壤重力侵蚀灰色系统模型研究

介绍了黄土丘陵沟壑区土壤区土壤重力侵蚀灰色系统预测模型的构造原理和方法，并用灰色关联度的方法来反映模型的预测值与山西离石王家沟流域重力观测数据之间的关联性，用以分析模型的预测精度。同时反映了土壤重力侵蚀系统的动态变化规律，引入了残差辨识的理论和方法，以提高模型的预报水平。     

The impacts of urbanization on soil erosion in the Loess Plateau region

The accelerated urbanization has resulted in new soil erosion in the Loess Plateau region since the 1980s. A concept of urban erosion and its impacts on environment are discussed. The experimental studies and field investigations show that those loose silt and earth piles formed by urban construction can be eroded seriously: Under stormy rain, the amount of sediment from steep man-dumped slope is 10.8-12.2 times that of from uncovered slope land; the result of experiments with the wind tunnel also shows that the damage to the surface structure of dry loess can cause serious soil erosion by wind in some cities of the region. Even if in the urban built-up area, there are many loose sandy soil, mud and silt, which are washed into rivers by city’s ground flow in the rainy season. So, anthropogenically induced soil erosion has made soil erosion more serious around the urban areas. And the urban eroded environment has several characteristics such as fragility, complexity, seasonality and quick variability. Urban areas witness a quick economic growth and have more construction projects than rural areas, which brings more intensive changes of environments during a short period of time or adds some new elements to the erosion system. Therefore erosion has experienced more intensive impact by human activities. So, the possible impact of urbanization on erosion environment must be taken into consideration when designing or planning to exploit natural resources or to develop urban areas in the Loess Plateau.     

The impacts of urbanization on soil erosion in the Loess Plateau region

The accelerated urbanization has resulted in new soil erosion in the Loess Plateau region since the 1980s. A concept of urban erosion and its impacts on environment are discussed. The experimental studies and field investigations show that those loose silt and earth piles formed by urban construction can be eroded seriously: Under stormy rain, the amount of sediment from steep man-dumped slope is 10.8–12.2 times that of from uncovered slope land; the result of experiments with the wind tunnel also shows that the damage to the surface structure of dry loess can cause serious soil erosion by wind in some cities of the region. Even if in the urban built-up area, there are many loose sandy soil, mud and silt, which are washed into rivers by city’s ground flow in the rainy season. So, anthropogenically induced soil erosion has made soil erosion more serious around the urban areas. And the urban eroded environment has several characteristics such as fragility, complexity, seasonality and quick variability. Urban areas witness a quick economic growth and have more construction projects than rural areas, which brings more intensive changes of environments during a short period of time or adds some new elements to the erosion system. Therefore erosion has experienced more intensive impact by human activities. So, the possible impact of urbanization on erosion environment must be taken into consideration when designing or planning to exploit natural resources or to develop urban areas in the Loess Plateau.     

The impacts of urbanization on soil erosion in the Loess Plateau region

1 IntroductionThe Loess Plateau region covers an area of 62.4(104 km2 and lies in the center of northern China. Urbanization and economic development have been quickened in recent decades. Both the number of towns established and scale of cities have increased. Although the pace of urbanization has been accelerated, the eco-environmental control in urban areas still lags behind relatively. Moreover, the construction and development of cities damaged the already vulnerable eco-environment to …