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最近学生正在准备研究生复试,问我问题
1、世界上比较著名的土壤侵蚀预报方程?
我对土壤侵蚀预测模型方面只是略知一二。
首先预报这个词在这里不是天气预报中的意思,不是预测明天会不会侵蚀还是后天会不会侵蚀。而类似于预测,就是根据土壤侵蚀因子估计一定时间尺度内的土壤流失量(或侵蚀强度)
(1)目前土壤侵蚀预测方程主要有两大类,第一类是经验(统计学)模型,主要有美国的USLE (Universal Soil Loss Equation),及其修正形式RUSLE
(Revised Universal Soil Loss Equation)、MUSLE (Modifed Universal Soil Loss Equation)。非点源污染预测模型AGNPS (Agricultural Non Point Source)和ANSWERS
(Aareal Nonpoint Source Watershed Environment Response Simulation)当中的土壤侵蚀模块也是采用的USLE/RUSLE。在对USLE/RUSLE进行改进的基础上,刘宝元等提出了CSLE(Chinese Soil Loss Equation)。当然,国内做土壤侵蚀模型的还有很多,比如清华大学的王光谦院士(青海大学校长)。
USLE/RUSLE的核心是基于径流小区试验,以土壤可蚀性为基础(单位降雨侵蚀力的侵蚀量),将坡面土壤侵蚀量表示为土壤、降水(降雨侵蚀力)、坡度、坡长、植被(作物)、水土保持措施等因子的连乘积。其中,坡度、坡长、植被(作物)、水土保持措施因子都是无量纲的、对标准径流小区的修正系数。
(2)第二类是有一定物理基础的过程模型,如美国的WEPP( Water Erosion Prediction Project )、欧洲的EuroSEM(European Soil Erosion Medol)、荷兰的LISEM(Limburg Soil Erosion Medol),把侵蚀过程分为气候、降水、产流、侵蚀、搬运、沉积、作物生长、残差分解等不同的模块,对每个模块分别进行预测,进而预测总的土壤侵蚀量。从理论上过程模型可以预测场次降雨的侵蚀量,但场次侵蚀过程中随机和不确定因素太多,从而影响准确程度。在年侵蚀量预测中由于随机性的正负影响相互抵消,准确程度较高。
(3)作物模型EPIC(Erosion-Productivity Impact Calculator)、农业水文模型SWAT(Soil Water Assessment Tool)中也有侵蚀模块,但是它们不是单纯的土壤侵蚀模型
(4)土壤侵蚀模型的发展趋势是从坡面到流域模型,上述模型也都与基于GIS的流域版。流域模型一般有两种模型框架。第一是在GIS水文分析的基础上提取分水岭、沟道和坡面。将GIS所能识别的最小流域单元(catchment)划分为沟道和坡面,一般而言至少可以提取出三个坡面,即沟的左右岸、沟头与分水岭之间,然后在每个坡面上运行坡面模型,坡面模型既可以采用经验模型也可以采用过程模型。第二种是将侵蚀模型与GIS算法完全嵌合,一般针对过程模型,即在DEM中,根据相邻点坡度最大的关系,计算水流路径,在此基础上运行土壤侵蚀过程模型。
(5)目前模型应用中主要存在两方面的问题,一是数据来源的准确性和尺度(分辨率)的问题,二是模型本身的问题。常用的模型主要应用于缓坡地的面蚀,最多是浅沟侵蚀,难以预测切沟侵蚀。而侵蚀强度大、为害剧烈的地方,沟蚀特别是切沟侵蚀占的比例大。刘宝元等的CSLE (Chinese Soil Loss Equation),就是在沟蚀、重力侵蚀等方面对通用方程进行了改进。
(6)目前实践中,对于较大尺度的调查,侵蚀模型与经验方法相比,并没有表现出更多的优越性。经验方法主要有两种:第一就是反复强调过很多边的地形(坡度)因素与植被(盖度)因素叠加;第二是根据土壤侵蚀的表现形态,(鳞片状、沙砾化)面蚀一般对应的是轻度流失,浅沟侵蚀则是中度流失。切沟纵横那只有是强度及强度侵蚀以上了。
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GMT+8, 2024-11-30 18:50
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