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北方土石山区是我国水土流失重要类型区之一,水土流失是该区生态环境的主要问题。近年来,水土保持生态效应的评价成为该区研究的热点。本文选择北方土石山区太行山地区典型小流域—山西省平顺县白马小流域,基于坡面径流小区和小流域水文站长期观测数据资料,系统分析了该区降雨特征,运用统计学方法对侵蚀性降雨进行分类,在坡面尺度上采用径流小区定位观测方法,对比分析了不同水土保持措施的减流减沙效应;在小流域尺度上应用SWAT(Soil and Water Assessment Tool)分布式水文模型对白马小流域的径流泥沙情况进行了模拟,运用极端情景假设法研究分析了不同土地利用情况下小流域的径流泥沙变化特征。主要研究结论如下:(1)白马小流域的降雨主要集中于5-9月份,在7、8月份达到全年最高,同时7、8月份的侵蚀性降雨次数占到总侵蚀性降雨次数的65.33%,该时期极易引发水土流失。(2)植物措施坡面径流量和产沙量受降雨类型的影响明显,草本植物措施在植物萌发生长阶段减沙效益不能够充分发挥,应将乔木、灌木与草本植被结合布设,以充分发挥保土保水效益;在不同类型降雨条件下,5种植物+工程措施的减流效益:石坎梯田>隔坡梯田>水平阶>水平沟>鱼鳞坑;在减沙效益方面:石坎梯田>隔坡梯田>水平沟>水平阶>鱼鳞坑。(3)收集整理了白马小流域的基础数据资料,构建了小流域的属性数据库和空间数据库,同时生成白马小流域的水系图,将白马小流域划分为12个子流域、45个水文响应单元(HRU)。(4)收集白马小流域2008-2014年的气象观测资料,运用SWAT模型模拟了白马小流域的径流泥沙情况。采用SWAT-CUP软件对模型参数进行敏感性分析,获得影响径流的敏感性参数11个,影响泥沙的敏感性参数6个,同时进行了模型参数的校准和验证。(5)白马小流域校准期和验证期月径流模拟的相对误差(Re)分别为-23.67%,-18.58%;相关系数(R2)分别为0.825,0.860;纳什系数(Ens)分别为0.798,0.806;校准期和验证期的月产沙量模拟的相对误差(Re)分别为22.50%,14.81%;相关系数(R2)分别为0.743,0.796;纳什系数(Ens)分别为0.699,0.627;可见SWAT模型在太行山土石山区白马小流域有很好的适用性。(6)利用极端情景假设法构建了 4种土地利用情景,研究表明:草地、林地、灌木等土地利用情景能够有效的治理水土流失,全为耕地的情况将使该地区的水土流失问题更加严重。