本论文以可持续发展理论为指导,结合国家科技攻关项目,以黄土丘陵沟壑区小流域为研究对象,从水土保持可持续发展理论,小流域水土保持可持续发展的理论分析,小流域水土保持环境系统的基础研究,小流域系统调控,土地生产力开发,小流域系统监测和评价以及流域管理信息系统等方面进行了全面系统的研究。其成果对于我国的水土保持可持续发展具有重要的理论和实践意义。 1.在对国内外可持续发展研究现状深入了解和认识的基础上,首次提出了水土保持可持续发展的概念,系统论述了水土保持可持续发展的概念、水土保持可持续发展研究的内容和方法,水土保持可持续发展评价及指标,并提出了我国水土保持可持续发展的基本思路。 2.应用自行研制的大型人工降雨装置,所获取的大量资料,从运动波理论的基本方程入手分析坡面产流机制。用数学模拟手段研究坡面泥沙的时空变化规律,最终建立了坡面土壤侵蚀随时空变化的动态模型和参数预测模型,其研究结果对进一步了解小流域水沙动态过程和指导水土流失综合治理实践提供了重要的理论依据。在此基础上,采用了侵蚀专业模型与地理信息系统松散耦合的研究方案,建立电算模型,对流域土壤侵蚀进行模拟。在对流域水文的DEM模型分析基础之上,进行流域径流水文分析,土壤侵蚀量的计算,使其可以模拟流域空间范围内的每一个单元格、地块、全流域的土壤侵蚀在场降雨侵蚀和全年侵蚀,做到了土壤侵蚀模拟的时间、空间分布。有利于更加明确流域内的重点侵蚀与产沙区和污染物的来源。对水土保持、泥沙治理、污染防治等方面都有重要的实际意义。 3.在SPAC理论的指导下,系统观测降水、渗透、蒸腾、蒸发、水分等因子,综合应用时间序列分析、霍顿下渗模型、谐波分析、灰色关联分析、水量平衡原理等方法和手段,对小流域的降水变化规律、土壤入渗性能、植物蒸腾、土壤蒸发、土壤水分时空变化规律、流域综合治理措施对水资源合理利用的影响进行了全面深入系统的研究,并且建立了小流域土壤水分预测评价模型;研究表明:①该地区年际降水变化具有周期性,变化周期为132月,约11年;②综合治理措施可使土壤入渗性能得到改善,林草地平均增加入渗量30%,梯田62%;③土壤的降水输入最不能满足乔木林地和草地的蒸腾消耗;④林草地水分利用率较农作物高;⑤本地区土壤水分变化可划为四个时期,四月初至六月中旬为春季土壤水分缓慢蒸发期,六月中至七月中旬为旱季土壤水分严重亏缺期,七月中旬至十月中旬是土壤水分补偿期,十月中至次年三月底为土壤水分相对稳定期;⑥流域土壤储水能力林草地大于农地,治理后不同降水年份流域土壤储水量均大于治理前;⑦应用水量平衡原理,建立的土壤水分预测模型,均具有较高的精度。⑧⑨