坡面土壤侵蚀模型介绍

坡面土壤侵蚀模型介绍


发布日期: 1970-01-01 更新日期: 2015-01-26 编辑:giser 浏览次数: 5367

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摘要: 坡面土壤侵蚀模型是将一个小流域看作由若干个坡面单元(地块)组成,以单个坡面作为研究对象,根据小区观测或室内模拟实验资料,建立统计的或物理的模型。 最早建立且较为成熟的侵蚀预报模型是美国的Wischmeier等1965年提出的通用土壤流失方程USLE,它以美国国...

坡面土壤侵蚀模型是将一个小流域看作由若干个坡面单元(地块)组成,以单个坡面作为研究对象,根据小区观测或室内模拟实验资料,建立统计的或物理的模型。

最早建立且较为成熟的侵蚀预报模型是美国的Wischmeier等1965年提出的通用土壤流失方程USLE,它以美国国家水土流失中心收集的径流小区观测资料为基础,预报坡面或田间尺度平均年侵蚀量,忽略了沉积量。1992年Renard等集合Mayer和Foster建立的侵蚀概念模型提出了修正方程RUSLE(Renard,1992),其修正的内容主要包括以下几个方面(Renard,1997):

  • 将降雨侵蚀力的计算扩展到西部地区,同时考虑了融雪侵蚀和洼地集水的影响;
  • 土壤可蚀性计算考虑了季节变化的影响,并给出了一些特殊类型土壤的可蚀性值;
  • 在坡度和坡长因子计算时,分别考虑了细沟侵蚀和细沟间侵蚀的差异,以及不同类型坡的组合;
  • 将覆盖与管理因子的比值表改为由前期土地利用、地表覆盖、作物覆盖、地表糙度和土壤水分等5个次因子乘积形式的计算公式;
  • 在水土保持措施中,不仅将以前包括的措施如等高耕作、带状耕作和梯田计算进行了改进,而且增加了其它一些措施;
  • 在上述所有各个因子的计算中,都充分考虑了季节变化或农事活动的影响。由于通用侵蚀方程考虑因子全面,所用资料范围较广,在世界范围内得到了广泛的应用与推广。

由美国农业部(USDA)开发的新一代水蚀预报模型WEPP是一个基于侵蚀过程的可以连续模拟的物理模型。WEPP模型是对细沟侵蚀和细沟间侵蚀及泥沙运动机理的物理描述,使用Green-Ampt方程模拟入渗,用Yalin方程计算泥沙输移。

该模型具有3个版本:坡面版、流域版和网格版,目前坡面版已经比较成熟,坡面版是对USLE和RUSLE的直接代换,增加了估算坡面泥沙淤积的功能;流域版处于尝试阶段,适用于一定流域面积(一般小于1km2的末端小流域)的产沙预测,能计算河道泥沙的输移、淤积和土壤冲刷量,网格版用于大集水区和区域侵蚀预报,目前尚在研发过程中,仍属空白。与USLE 相比,WEPP模型能够模拟土壤侵蚀过程及流域内的入渗、植物蒸腾、土壤结构变化、泥沙沉积等一系列自然过程,能够较好地反映侵蚀产沙的时空分布,具有较好的外延性,易于在其他地区推广使用;但该模型只能模拟片蚀、细沟侵蚀和临时性沟道中的水力侵蚀过程,不能应用于较大规模的沟蚀和流水沟道侵蚀无法进行模拟,且涉及众多的子模型和复杂的输入参数,因此可以预计WEPP模型在北美以外其他地区的实际应用仍有一段相当长的过程。

此外,基于坡面的侵蚀预报模型有CREAMS、GLEAMS、CSEP、EPIC、EUROSEM等,其中EPIC保留了USLE的很多特点,它主要考虑了土壤入渗率、作物生长、植被覆盖度、土壤湿度和USLE中的P因子,适用于面积较小(约1hm2)、坡度均一的地块;CREAMS和由其演化的GLEAMS都是次降雨侵蚀模型,考虑的主要因子有土壤入渗率、作物覆盖、水压等。CSEP考虑到了流域降雨和侵蚀度。

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