MIKE-SHE与MUSLE耦合模拟小流域侵蚀产沙空间分布特征.pdf

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1、第26卷第3期922010年3月农业工程学报TransactionsoftheCSAEVr01．26No．3Mar．2010MIKE．SHE与MUSLE耦合模拟小流域侵蚀产沙空间分布特征王盛萍1，张志强燃，唐寅2郭军庭2(1．华北电力大学能源与环境研究中心，北京102206；2．北京林业大学，北京100083)摘要：为有效认识流域侵蚀产沙来源，并探讨MIKE．SHE在中国黄土高原区域侵蚀产沙模拟的适用性，该研究采用分布式流域水文模型MIKE．SHE与修正的土壤侵蚀模型MUSLE耦合，对黄土高原典型小流域侵蚀产沙进行了窄间分布模拟与评价。研究结果表明：流域侵蚀产沙主要来自于坡

2、耕地和村庄、厂矿及居民用地，二者对于流域次降雨侵蚀产沙贡献平均为44％和34％。对于不同地貌单元，沟坡是流域侵蚀产沙的重要来源，其侵蚀产沙贡献高达68％。总体来看，73％的流域面积无明显侵蚀特征，而约17％为强度、极强度以及剧烈侵蚀区，剧烈侵蚀区多分布于沟坡和部分斜梁坡，这与现实流域植被覆被特征及侵蚀特征基本相符。沟道重力侵蚀是影响MIKE．SHE与MUSLE耦合模拟流域出口侵蚀产沙总量精度的重要因素之一。关键词：侵蚀，空间分布，模型，MIKE．SHE，MIdSLE，产沙doi：10．39690．issn．1002—6819．2010．03．016中图分类号：S157，P3

3、34文献标识码：A文章编号：1002-6819(2010)一03-0092-07王盛萍，张志强，唐寅，等．MIKE．SHE与MUSLE耦合模拟小流域侵蚀产沙空间分布特征[J】．农业工程学报，2010，26(3)：92—98．WangShengping，ZhangZhiqiang,TangY'm，eta1．EvaluationofspatialdistributionofsoilerosionandsedimentyieldforasmallwatershedoftheLoessPlateaubycouplingMIKE-SHEwithMUSLE[J]．Transaction

4、softheCSAE，2010，26(3)：92—98．(illChinesewithEnglishabstract)0引言黄土高原土壤侵蚀严重，区域年均土壤侵蚀量可高达10000～25000t／kin21¨。土壤侵蚀空间分布特征的研究，对有效开展该区流域植被恢复重建，提高防护林效益，推进三北防护林、退耕还林还草等鼋大生态恢复工程具有十分重要的意义。尽管已有学者对黄士高原区域各典型区土壤侵蚀空间分布特征进行过部分探讨【2J，但近年来，随着学者对全球气候变化可能影响土壤侵蚀的广泛关注，加之该区生态环境问题(水、沙)日益突出，采用模型模拟手段识别流域侵蚀产沙空间分布特征，为流域

5、侵蚀防治措施提供科学依据，受到了国内外广泛的重视【3-51。采用经验统计模型研究黄土高原土壤侵蚀与侵蚀产沙一定程度上有助于理解与认识侵蚀产沙影响因素睁8】，但统计模型往往仅能对宏观尺度流域侵蚀产沙总量进行收稿日期：2009．10．22修订日期：2009．11-30基金项目：“十一五”林业科技支撑计划项目“林业生态建设关键技术研究与示范”资助(2006BAD03A0202)；华北电力大学博士学位教师科研基金“黄土高原典型小流域基于物理过程分布式水文模型MIKESHE模拟应用研究”作者简介：王盛萍(1978一)，女，主要研究方向：侵蚀控制与流域管理、生态水文、模型模拟。北京华北

6、电力大学能源与环境研究中心，102206。Email：wangshp4l8@yall00．gonl．ell※通信作者：张志强(1967一)，男，教授，主要研究方向：森林生态水文、侵蚀控制与流域管理。北京北京林业大学，100083。Email：曲q2iI柚g@功f11．cdu．gn估算【9】，不能揭示侵蚀产沙空间分布，难以对流域生态恢复进行更为切实可行的指导。有学者应用USLE模型与ID砌SI地理信息系统相结合的手段建立了小流域十壤侵蚀模犁，并模拟评价了土壤侵蚀量的空间分布【101，并有学者应用LISEM模型模拟分析了黄十高原侵蚀产沙的空间分布【l卜坦j。WEPP模型、SWA

7、T模型作为基于物理过程的分布式或准分布式水文模型，可模拟输出流域侵蚀产沙动态变化，被逐渐应用于黄土高原侵蚀产沙模拟[131，但其中关于侵蚀产沙空间分布模拟研究却报道较少。针对较多模型未考虑黄土高原区域特有的沟道重力侵蚀问题，有研究建立了流域沟间地与沟谷地侵蚀模型，定量评价流域土壤侵蚀空间变化规律【l41，并有研究开发了考虑重力侵蚀影响的分布式土壤侵蚀模型[9As]。MIKE．SHE模型作为基于物理过程分布式水文模型的典型代表，被学界广为推崇。该模型被广泛应用于流域管理、土地利用变化影响评价、地下水模拟、水质污染模拟