下垫面变化与强降雨对流域土壤侵蚀的影响规律研究

来源 :华北电力大学(北京) | 被引量 : 0次 | 上传用户:xiaoyuerhaha
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长江是我国第一大河流,各支流流域存在不同程度的侵蚀问题,且侵蚀规律各有特点。其中,乌江流域内喀斯特地貌广布,流域地势地貌等下垫面特性导致其具有较高侵蚀风险;涪江流域是三峡水库的主要泥沙来源地之一,自2008年汶川地震以来,流域内出现大量松散堆积体,强降雨作用下流域输沙量骤增,为嘉陵江、长江和三峡水库的泥沙治理带来沉重压力。近年来,极端降雨频现,流域水土保持工作因此面临较大挑战。在此背景下,以土地利用变化、气候变化两大因素对侵蚀的影响方式为切入点,对乌江流域和涪江流域的土壤侵蚀规律展开针对性研究具有重要现实意义。本文主要使用SWAT、USLE和LCM模型,对乌江流域和涪江流域的侵蚀规律展开研究,探讨乌江流域在变化土地利用下的侵蚀响应,分析涪江流域近年的水沙特点,提出更适应于涪江流域的侵蚀模型。主要研究内容与成果包括:(1)基于涪江流域多个站点2008~2016年的实测资料和CMADS降雨数据,分别建立流域SWAT、USLE模型,发现SWAT模型仅对径流模拟效果好,但其与基于传统方法的USLE模型均无法得出符合流域输沙量、输沙趋势的结果,认为SWAT模型和传统USLE计算方法不适用于2008年后强降雨下的涪江流域。(2)基于对实测数据和已用模型结果的分析,提出降雨侵蚀因子的改进计算公式与R-USLE模型,对比各站点实测资料和两种植被覆盖管理因子确认方法下的R-USLE模型结果。结果表明,R-USLE模型在两种方法下均能计算出与实际情况相符的产沙量,对于大沙情况,模拟效果明显优于SWAT模型和传统USLE模型。得出结论:2008年后涪江流域的侵蚀问题较此前对降雨量、降雨强度更为敏感,R-USLE模型更适用于2008年以来涪江流域的侵蚀模拟。(3)基于SWAT模型,使用1990~2016年的实测数据构建乌江流域水文模型。以2000~2015年土地利用资料为输入与验证参考,采用LCM模型预测三种情景下的土地利用格局,讨论土地利用变化趋势。(4)结合乌江流域SWAT、LCM模型建模成果,量化并比较三种土地利用格局下2050年流域的土壤侵蚀变化情况。结果发现,对耕地扩张不加以约束的情景下,流域侵蚀模数显著增加,多个现状为轻度侵蚀的子流域发展为中度侵蚀,甚至强度侵蚀;流域坡面产沙变化量较流域出口输沙变化大;约束耕地扩张、扩大林地面积对减少产输沙和缓解水库滞沙压力均有显著效果。
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