基于GIS的分布式区域水土流失模型研究

摘要

基于坡面土壤侵蚀机理研究成果和对区域水土流失过程的分析，在已有区域水土流失因子研究成果基础上，初步建立了区域尺度上水土流失模型。本文主要的内容如下：1 基于坡面尺度上对水土流失过程的描述，从水沙运动和水文循环的角度出发，将区域尺度上的水土流失过程视为水文循环的一部分及其伴随产物。整个过程考虑降雨、入渗、产流、汇流等水文环节，并将区域尺度水土流失的过程划分为水和沙两个子过程。水过程的特点为水量（侵蚀动力）的产生和积聚，沙过程是主要的侵蚀量产生的过程。水过程相应于水文循环环节中的从降雨到地表径流刚刚产生的时刻，沙过程相应于从产流到汇流的过程。2 从能量和物质平衡的角度考虑区域尺度上的水土流失过程。产流过程考虑降雨动能和相邻汇流单元之间的相对重力势能为单元格网在水土流失发生过程中的能量输入，地表径流克服土壤抗剪切力做功能量损失，单元输出水流（挟沙）动能为能量输出。汇流过程考虑上级汇流单元输出的水流（挟沙）动能和本单元产流水流（挟沙）动能为单元计算过程中的能量输入，单元可能产生的新的侵蚀所消耗的能量为损失，单元输出水流（挟沙）动能为输出。根据以上能量平衡过程，建立了相关的数学模型。3 在ARcGIs 环境下，初步开发了分布式区域水土流失模型。以延河流域为例，计算了1995 年各月径流和水土流失算，计算结果可以反映土壤侵蚀的时空分布趋势和分异。有关算法和程序经过完善，有望为区域水土流失调查提供支持工具.