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伊犁河谷是新疆土壤侵蚀较为严重的谷地之一。由于地处中亚内陆腹地,三面环山,属于温带大陆性气候,独特的地理位置和气候条件,致使其成为新疆降水最多的地区之一;加之伊犁河谷土壤类型为黄土状物质,多由粘土、亚粘土和亚砂土组成,土壤团聚体结构性差,抗蚀性弱,极易造成土壤侵蚀。土壤侵蚀的结果导致土壤肥力和生产力下降,养分流失,水体富营养化,水利工程泥沙淤积,洪旱灾害频发,生态环境急剧恶化。 本文在系统总结了前人相关研究的基础上,以伊犁河谷黄土为研究对象,借助人工模拟降雨试验手段,以研究降水过程中坡面产流产沙特征为目标,分别在不同雨强(20mm/h,25mm/h,30mm/h,35mm/h,40mm/h,45mm/h)、不同坡度(10o,15o,20o,25o,30o)和不同植被覆盖度(30%~50%,70%~90%)条件下进行了有效的模拟降雨试验,人工模拟降雨试验的次降雨总历时设定为一小时,每15min为一个梯度,共设为五个梯度。其次,对世界各国水蚀预报模型的原理进行了分析总结,基于美国自然资源保护局开发的RUSLE模型,根据伊犁河谷的气候、水文、土壤等情况,对模型中六大因子进行相应修正,预测出伊犁河谷的土壤侵蚀量,并利用人工模拟降雨实测值对其进行验证。本文所做的研究工作旨在为伊犁地区的土壤侵蚀研究提供一些参考,为该地区的水土保持和治理提供依据。基于人工模拟降雨和RUSLE得出的主要结论如下: 1)降雨量对坡面产流量及产沙量有着正向的作用,在降雨产生侵蚀的过程中,瞬时雨强、降雨历时、坡度也在同时发生变化,影响产流及产沙的大小。因此,对降雨量、瞬时雨强、降雨历时、坡度在侵蚀产沙中的贡献率进行通径分析,结果表明,降雨量的直接贡献率大,其他三个因子主要是间接的对产沙量起作用。 2)在相同的坡度范围内,降雨强度与坡面产流量及产沙量之间呈正相关;坡度与产流量的关系由于试验初始含水量始终保持在20.4%~22.6%之间变得相对复杂,而随着坡度大小的变化,产沙量也随之增加或减少,根据前人的研究经验,本试验条件下的临界坡度在20°~25°之间;而植被的多少能有效的减少土壤侵蚀量。 3)统计分析的结果表明,降雨强度、坡度、降雨量、降雨历时和坡面产流量与产沙量之间都为正相关关系,但各因子和产流量、产沙量之间的相关系数存在差异。降雨强度和产流量、产沙量的相关系数分别为0.986,0.970,坡度和产流量、产沙量的相关系数分别为0.790,0.579,降雨量和产流量、产沙量的相关系数分别为0.969,1,降雨历时和产流量、产沙量的相关系数分别为0.996,1,而坡面产流量与产沙量之间也存在极显著的关系,相关系数为0.923。 4)通过RS和RUSLE模型的结合,估算出了伊宁市、新源县单位面积土壤侵蚀量,并利用人工模拟降雨试验所得结果对预测值进行验证。结果表明,预测值和实测值误差较小,二者相关性高,模型的有效系数达到0.943和0.977。从最终比较结果来看,RUSLE模型运行结果能够真实反映伊犁河谷的土壤侵蚀现状,达到了预期的效果,为研究区土壤侵蚀的防治提供相应参考,为RUSLE在新疆其它地区的应用提供了范例。