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WEPP模型在紫色土休闲地的应用及其因子权重分析

作　者: 苏锋
导　师: 何丙辉
学　校: 西南大学
专　业: 水土保持与荒漠化防治
关键词: WEPP模型紫色土休闲地土壤侵蚀权重敏感度
分类号: S157
类　型: 硕士论文
年　份: 2008年
下　载: 116次
引　用: 4次
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内容摘要

广泛分布于四川、重庆山地丘陵区的紫色土是三峡库区重要旱作土壤之一,也是库区水土流失的主要发源地。研究紫色土土壤侵蚀过程预测模型,可以了解降雨击溅和径流冲刷导致的坡面土壤分离、泥沙输移和沉积三大过程,可以定量评价不同水土保持措施的效能,为三峡库区水土流失防治提供科学理论依据。WEPP模型是一种基于侵蚀过程的模型,是一个迄今为止最为复杂的描述与土壤水蚀相关物理过程的计算机程序。WEPP模型在紫色土坡面侵蚀预测中的应用研究表明,WEPP模型对紫色土区域侵蚀产沙量预测的准确性不如对产生径流量的预测。本研究试图通过分析WEPP模型气象数据库和土壤数据库中各参数对预测结果影响的权重和敏感度,确定影响WEPP模型侵蚀产沙预测结果的关键因子,探讨预测误差产生的原因。一方面可以促进对紫色土土壤侵蚀机理的深入了解,另一方面为WEPP模型在紫色土地区应用中的参数修正提供参考,从而为WEPP模型准确预测紫色土地区土壤侵蚀打下基础;对减轻坡耕地土壤侵蚀,减少进入三峡库区的泥沙量,保障长江中下游河道的安全有实际指导作用。利用四川省遂宁市水土保持试验站1985-2006年共22年的气象观测资料建立WEPP模型气象数据库,并利用该站1999-2002年中28次单场降雨侵蚀观测数据模拟紫色土休闲小区单次降雨产流产沙量,验证WEPP模型在紫色土休闲地的适用性。采用通径分析法分析WEPP模型降雨参数对模拟结果的影响权重。利用扰动分析法分析土壤参数对模拟结果的敏感度。结果表明:(1)利用WEPP模型模拟紫色土休闲地单次降雨侵蚀事件时,对产流量和产沙量模拟的模型有效性E分别为0.735和0.692,说明模型在一定程度上与实测值接近。对产流量的模拟精度要高于对产沙量的模拟精度;虽然模型对产沙量模拟精度相对较差,但能比较准确的反映土壤侵蚀发生过程及发展趋势;相对而言,WEPP模型对大产流侵蚀事件的模拟精度要高于对小产流侵蚀事件的模拟精度。(2)降雨参数中,降雨量、平均雨强和降雨历时与径流量呈极显著正相关,相关系数分别为0.9823、0.5790和0.4929;降雨量、平均雨强与产沙量呈极显著正相关,相关系数分别为0.9478、0.6118;降雨历时、最大雨强与产沙量呈显著正相关,相关系数分别为0.4272、0.3780。(3)降雨量是影响径流量和产沙量的最重要的参数,其对径流量的直接决定系数为1.3555,对产沙量的直接决定系数为1.4173;降雨历时、平均雨强通过降雨量对径流量和产沙量的间接作用较大。最大雨强对泥沙量的直接决定系数(0.0214)要大于平均雨强(0.0163),说明最大雨强对产沙量的直接贡献作用要大于平均雨强。(4)单次降雨径流量对土壤反照率、沟间侵蚀值、细沟侵蚀值和临界剪切力的变化都不敏感;对初始饱和度的变化最敏感;对有效水力传导率的变化较为敏感,且径流量与有效水力传导率呈负相关。说明当利用WEPP模型预测单场降雨的径流量时,引起误差的主要土壤参数是土壤初始饱和度和有效水力传导率。(5)初始饱和度、沟间侵蚀值、细沟侵蚀值和临界剪切力的变化对连续降雨的年均径流量模拟值没有影响;而径流量对有效水力传导率的变化较为敏感,且径流量与有效水力传导率同样呈负相关;但连续降雨的年均径流量对土壤反照率的变化略微敏感。说明当利用WEPP模型预测多年平均降雨的径流量时,引起误差的主要土壤参数是有效水力传导率,土壤反照率是次要影响因素。(6)土壤反照率的变化对单场降雨产沙量预测值完全没有影响,沟间侵蚀值对单场降雨产沙量预测值几乎没有影响。单场降雨产沙量模拟值对初始饱和度、细沟侵蚀值、临界剪切力和有效水力传导率的变化敏感;临界剪切力和有效水力传导率与产沙量呈负相关。说明当利用WEPP模型模拟单场降雨的产沙量时,引起误差的主要土壤参数是初始饱和度、细沟侵蚀值、临界剪切力和有效水力传导率。(7)多年平均降雨产沙量对初始饱和度和沟间侵蚀值的变化不敏感;对土壤反照率的变化略微敏感;对细沟侵蚀值、临界剪切力和有效水力传导率的变化敏感;临界剪切力和有效水力传导率与产沙量呈负相关。说明当利用WEPP模型模拟连续降雨的产沙量时,引起误差的主要土壤参数是细沟侵蚀值、临界剪切力和有效水力传导率,次要参数是土壤反照率。

全文目录

摘要  6-8
Abstract  8-11
第1章文献综述  11-25
  1.1 水蚀预报模型国内外研究进展  11-21
  1.2 WEPP模型在我国的研究进展  21-25
第2章绪论  25-27
  2.1 研究目的和意义  25-26
  2.2 主要研究内容  26-27
第3章研究方法  27-37
  3.1 研究区概况  27
  3.2 研究方法  27-37
第4章试验结果与分析  37-49
  4.1 WEPP模型对休闲小区单次降雨侵蚀的模拟验证  37-42
  4.2 WEPP模型降雨参数权重分析  42-45
  4.3 WEPP模型土壤参数敏感性分析  45-49
第5章结论与展望  49-51
  5.1 结论  49-50
  5.2 展望  50-51
参考文献  51-58
致谢  58-59
参加课题及发表论文情况  59

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