本文選題：SWAT模型　切入點：侵蝕產沙　出處：《華北電力大學(北京)》2016年碩士論文　論文類型：學位論文

【摘要】：土壤侵蝕是引起土地退化和河流泥沙淤積的根源。系統(tǒng)研究流域侵蝕產沙變化與降雨、土壤、土地利用、地貌條件等影響因子之間的關系,獲得不同類型區(qū)域在不同影響因子下的侵蝕產沙規(guī)律,不僅可以加強區(qū)域水土保持措施的針對性,而且可以加深對地球物理過程的認識,提高土地變化科學研究的理論水平。流沙河流域作為川西南典型的生態(tài)環(huán)境脆弱區(qū)之一,水土流失嚴重、生態(tài)環(huán)境破碎化,干旱、洪澇、滑坡、泥石流等山地災害頻繁發(fā)生,成為區(qū)域經濟社會發(fā)展的主要限制性因素。本文以流沙河流域為研究對象,選用基于ArcGIS的SWAT分布式水沙模型,針對不同土地利用情景下不同降雨強度、不同土壤類型的流域侵蝕量進行模擬,結合流域景觀格局指標變化量計算,研究了流域侵蝕產沙與各影響因子之間的關系,主要研究內容與結論如下：(1)建立了流沙河流域分布式水沙模型,采用1980-2006年實測徑流、泥沙資料對模型進行了率定驗證。率定驗證結果(月徑流量Ens0.71, R20.95,月泥沙量Ens0.75, R20.87)表明模型具有較好的精度,可以用于探究多因素影響下的水沙產輸特性。采用退耕還林和退草還耕兩種土地利用變化情景作為模型的輸入,進行土地利用變化在不同降雨強度與不同土壤下墊面下的產沙量情景模擬。結果表明：退草還耕和退耕還林兩種土地利用變化下流域產沙對降雨強度的敏感性退草還耕要遠大于退耕還林；不同士壤類型下,無論是退耕還林還是退草還耕,下墊面為黃土時土地利用變化造成的侵蝕量相對變化最大,以下依次是黑土、紅壤和紫色土；而不同土壤類型在兩種土地利用變化下的產沙量對降雨強度的敏感性則相反,對降雨強度最敏感的是紫色土,其次是紅壤土、黑土和黃土。(2)以子流域為樣本,利用Fragstats軟件分別計算1986年、1995年、2000年三期土地利用下各個子流域的景觀指標,建立了各個子流域景觀格局指標變化量與子流域侵蝕產沙模數(shù)變化量的對應關系,采用基于最小二乘法的多元線性回歸方法進行統(tǒng)計分析,篩選出影響流域侵蝕量變化的4個典型景觀格局指標,并得到了流沙河流域土壤侵蝕模數(shù)變化量與典型景觀格局指標變化量的多元回歸方程。根據回歸方程中各變量的實際物理意義及相應景觀指標含義,分析了流域侵蝕產沙與部分景觀指標的相關性,為流域水土保持、土地利用景觀優(yōu)化管理等工作提供理論參考。
[Abstract]:Soil erosion is the root cause of land degradation and river siltation. The regularity of erosion and sediment yield in different types of regions under different influence factors can not only strengthen the pertinence of regional soil and water conservation measures, but also deepen the understanding of geophysical processes. Improving the theoretical level of scientific research on land change. As one of the typical fragile areas of ecological environment in southwest Sichuan, the Liu Shahe basin is characterized by serious soil and water loss, fragmentation of ecological environment, drought, flood, landslide, debris flow, and other mountain disasters. This paper takes Liu Shahe watershed as the research object, chooses the SWAT distributed water and sediment model based on ArcGIS, aiming at different rainfall intensity under different land use scenarios. The erosion amount of different soil types was simulated, and the relationship between erosion and sediment yield and the influencing factors was studied based on the calculation of watershed landscape pattern index. The main research contents and conclusions are as follows: (1) A model of distributed water and sediment in Liu Shahe watershed is established, and the runoff measured from 1980 to 2006 is used. The results of rate determination (monthly runoff Ens0.71, R20.95, monthly sediment quantity Ens0.75, R20.87) show that the model has good accuracy. It can be used to study the characteristics of water and sediment yield and transportation under the influence of many factors. Two land use change scenarios, namely returning farmland to forest and returning grass to tillage, can be used as the input of the model. A scenario simulation of land use change under different rainfall intensity and under different soil underlying surface was carried out. The results showed that the sensitivity of sediment yield to rainfall intensity was reduced under the two land use change conditions, I. e., returning grass to tillage and returning cropland to forest. The return of grass to farming is much greater than returning cropland to forest; Under different soil types, the erosion amount caused by the change of land use was the biggest when the underlying surface was loess, followed by black soil, red soil and purple soil. The sensitivity of sediment yield of different soil types to rainfall intensity was opposite, purple soil was the most sensitive to rainfall intensity, followed by red loam soil, black soil and loess. The landscape indexes of each sub-watershed under land use in 1986, 1995 and 2000 were calculated by Fragstats software, and the corresponding relationship between the change of landscape pattern index and the modulus of erosion and sediment yield in each sub-watershed was established. The multivariate linear regression method based on least square method was used for statistical analysis, and four typical landscape pattern indexes affecting the change of watershed erosion were selected. The multivariate regression equations of soil erosion modulus variation and typical landscape pattern index change in Liu Shahe watershed are obtained. According to the actual physical meaning of each variable and the corresponding landscape index meaning in the regression equation, the soil erosion modulus variation and the typical landscape pattern index change are obtained. The correlation between erosion and sediment yield and some landscape indexes is analyzed, which provides a theoretical reference for watershed soil and water conservation, land use landscape optimization management and so on.
【學位授予單位】：華北電力大學(北京)
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：S157

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本文編號：1622046