【摘要】：水土流失嚴重會造成土壤耕作層受損、生產(chǎn)力下降,這一過程產(chǎn)生的大量泥沙若匯入河道則可能致使產(chǎn)生河床上升、水利工程淤塞等問題甚至發(fā)生水旱災害等威脅,水土保持研究以及水土流失的防治工作對生態(tài)環(huán)境、人類活動、社會經(jīng)濟發(fā)展等方面是必要的。土壤侵蝕研究的開展、深入對水土流失防治研究是具有示例意義的,而在土壤侵蝕研究中,土壤侵蝕模型作為定量研究模擬土壤侵蝕的重要方法和水土保持實踐的指導工具,并隨研究的拓寬不斷發(fā)展和更新,成果十分顯著。土壤侵蝕模型的土壤侵蝕模擬和預測與土壤可蝕性、坡度、坡長、降雨量、匯水面積、植被覆蓋和作物管理等多個因素有關(guān),但流向算法的不同是否會對土壤侵蝕模型的預測產(chǎn)生影響?在土壤侵蝕模擬中是否會產(chǎn)生土壤侵蝕、沉積在分布上和數(shù)值上的差異?如何定量化的比較與描述?需要更進一步的探究與研討。黃土高原土壤侵蝕嚴重,是我國重點產(chǎn)沙區(qū),沖溝發(fā)育繁多,特征明顯。本研究選其作為研究對象,選取四種組合形態(tài)的黃土沖溝(樹枝狀沖溝、梳狀沖溝、格狀沖溝、平行狀沖溝)構(gòu)建數(shù)字高程模型(Digital Elevation Models,DEM),比較不同流向算法對土壤侵蝕預報模型(Unit Stream Power-based Erosion Deposition,USPED)在土壤侵蝕模擬結(jié)果中的相似性、土壤侵蝕與沉積特征值、土壤侵蝕與沉積面積比以及土壤侵蝕、沉積誤分概率的影響。研究的主要內(nèi)容及結(jié)論如下:(1)探究了多種流向算法下的不同組合形態(tài)沖溝對匯水面積的影響。總體而言,各個組合形態(tài)沖溝在多種流向算法下的河網(wǎng)分布在視覺上呈現(xiàn)大概一致的特征,但在匯水面積的數(shù)值上存在差異,區(qū)域的匯水面積數(shù)值較低時,D8算法(Determinstic eight-node)和Rho8算法(Random eight-node)產(chǎn)生細小且密集的平行流徑,而Dinf算法和MFD算法(Multiple Flow Direction algorithm)更加均勻的分配流量。而單就各個形態(tài)的沖溝而言,流向算法的不同對匯水面積的結(jié)果有所差異,樹枝狀沖溝中Rho8算法與D8、Dinf、MFD算法差異最大,且Dinf算法和MFD算法相似性最高,梳狀沖溝中流向算法對匯水面積的影響在相對差系數(shù)的計算中數(shù)值差異較小,但在匯水面積的相關(guān)關(guān)系上差異較大。同時,與樹枝狀沖溝相同,梳狀沖溝、格狀沖溝、平行狀沖溝均表現(xiàn)出Rho8算法與其它三種流向算法的匯水面積結(jié)果差異較大,且Dinf算法和MFD算法的相似性最高,兩種多流向算法的匯水面積結(jié)果相近也是算法機理的體現(xiàn)。總體而言,四種流向算法在不同組合形態(tài)沖溝中的匯水面積結(jié)果具有相似性,在本研究涉及到的黃土沖溝的匯水面積計算的流向算法上應盡量不選擇Rho8算法。(2)基于USPED模型進行了不同流向算法下的土壤侵蝕模擬,不同形態(tài)的沖溝的土壤侵蝕與沉積預測的空間分布態(tài)勢近乎一致,因匯流累積量結(jié)果受到流向算法間存在流徑寬度、大小等不同因素作用,土壤侵蝕模擬態(tài)勢在細小形態(tài)上存在差異,多種土壤侵蝕模擬結(jié)果的差異更多表現(xiàn)在土壤侵蝕量與沉積量的數(shù)值上。(3)黃土沖溝的土壤侵蝕模擬結(jié)果中,在不同樣區(qū)都可以發(fā)現(xiàn):土壤侵蝕面積大于沉積面積;D8算法模擬的土壤侵蝕面積和沉積面積之和最小,MFD算法土壤侵蝕面積與沉積面積之和最大;D8算法和Rho8算法的侵蝕面積占比和沉積面積占比相似,Dinf算法則和MFD算法相似;土壤侵蝕模擬均值為負且沉積均值大于侵蝕均值,沖溝的侵蝕比沉積強烈;土壤侵蝕模擬誤分概率也表現(xiàn)出D8算法和Rho8算法數(shù)值較小,Dinf算法和MFD算法數(shù)值較小,Rho8算法與Dinf和MFD算法土壤侵蝕模擬誤分概率數(shù)值上大于D8算法。(4)初步定量地分析了流向算法差異帶來的土壤侵蝕模擬的影響。樹枝狀沖溝土壤侵蝕模擬結(jié)果:相似性上流向算法間總體差異較小,Rho8算法與其它三種算法的模擬結(jié)果相似性最低;土壤侵蝕誤分概率中Rho8算法與Dinf和MFD流向算法的誤分數(shù)值大于D8算法與該兩種算法的數(shù)值;Dinf算法在土壤侵蝕模擬特征值統(tǒng)計中差異項較多,但整體相近。梳狀沖溝多種流向算法的土壤侵蝕模擬結(jié)果差異較大,Rho8算法與三種流向算法相似性最低;MFD算法的模擬的土壤侵蝕均值差異較大;而在土壤侵蝕誤分概率中Rho8算法與其它流向算法對比來看誤分概率最高;格狀沖溝土壤侵蝕模擬結(jié)果:四種流向算法的模擬結(jié)果在相似性上較好,土壤侵蝕模擬特征值、誤分概率和面積占比的數(shù)值表現(xiàn)為D8算法和Rho8算法,Dinf算法和MFD算法兩兩相近的特征。平行狀沖溝土壤侵蝕模擬結(jié)果:Rho8算法與D8算法相較,相似性較低于Dinf算法和MFD算法;MFD算法在土壤侵蝕模擬特征值上表現(xiàn)出與其它三種算法較多的差異項;土壤侵蝕誤分概率和土壤侵蝕、沉積面積占比在單流向算法和多流向算法分別呈現(xiàn)兩兩相近的特征�？傮w而言,D8和Rho8算法,Dinf和MFD算法土壤侵蝕模擬結(jié)果兩兩相似;土壤侵蝕模擬特征值中Dinf算法和MFD算法分別出現(xiàn)較多差異項,不建議選擇Rho8流向算法進行土壤侵蝕模擬。
【學位授予單位】：西華師范大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2019
【分類號】：S157.1
【圖文】：

黃土沖溝DEM數(shù)據(jù)

第 2 章 研究概況和方法2.3 技術(shù)路線研究開展中主要涉及的軟件有 ArcGIS、SAGAGIS、Origin2017、AdobePhotoshop、Microsoft Office 等，這些軟件使用在研究數(shù)據(jù)的建立，研究對象流向算法和土壤侵蝕模型的模擬，流向算法間的相似性分析運算及其對土壤侵蝕模擬的影響，特征值的統(tǒng)計，計算結(jié)果的制圖，論文撰寫等各個環(huán)節(jié)，為研究的順利開展并取得結(jié)果奠定基礎(chǔ)，總體的技術(shù)路線如圖 2-2 所示。

【相似文獻】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 周佩華;;我所土壤侵蝕模擬實驗室簡介[J];中國科學院西北水土保持研究所集刊;1988年01期

2 周佩華,張學棟,唐克麗;黃土高原土壤侵蝕與旱地農(nóng)業(yè)國家重點實驗室土壤侵蝕模擬實驗大廳降雨裝置[J];水土保持通報;2000年04期

3 李娜;魏永霞;嚴昌榮;張忠學;;土壤侵蝕模擬的高維指數(shù)非線性模型及參數(shù)辨識方法研究[J];水土保持研究;2009年02期

4 雷阿林,王文龍,唐克麗;土壤侵蝕模擬實驗的若干問題[J];水土保持研究;1998年02期

5 葉俊道;秦富倉;岳永杰;張艷杰;;WEPP模型在砒砂巖地區(qū)土壤侵蝕模擬的適用性研究[J];干旱區(qū)資源與環(huán)境;2012年07期

6 牛志明,解明曙,孫閣,Steven G.;非點源污染模型在土壤侵蝕模擬中的應用及發(fā)展動態(tài)[J];北京林業(yè)大學學報;2001年02期

7 周彬;余新曉;陳麗華;張振明;呂錫芝;范敏銳;;基于InVEST模型的北京山區(qū)土壤侵蝕模擬[J];水土保持研究;2010年06期

8 方玉杰;萬金保;孫善磊;羅定貴;陳春麗;;鄱陽湖生態(tài)經(jīng)濟區(qū)小流域土壤侵蝕模擬[J];環(huán)境科學與技術(shù);2014年07期

9 李瓊芳;謝偉;薛運宏;李鵬;虞美秀;蔡濤;白雪;;新安江模型在土壤侵蝕模擬中的應用[J];水電能源科學;2010年03期

10 牛志明,解明曙,孫閣,StevenG.McNulty;非點源污染模型在土壤侵蝕模擬中的應用及發(fā)展動態(tài)[J];中國水土保持;2001年03期

相關(guān)博士學位論文 前2條

1 王堯;喀斯特地區(qū)土壤侵蝕模擬研究[D];北京大學;2011年

2 尹黎明;APEX模型在土壤侵蝕模擬中的適用性和不確定性分析研究[D];南京農(nóng)業(yè)大學;2007年

相關(guān)碩士學位論文 前5條

1 蒲陽;基于DEM的黃土沖溝流向算法對土壤侵蝕模擬的影響[D];西華師范大學;2019年

2 岳彥利;基于DEM的元謀沖溝坡度算法及其對土壤侵蝕模擬的影響[D];西華師范大學;2018年

3 楊超;黃土丘陵區(qū)小流域土壤侵蝕模擬研究[D];蘭州大學;2018年

4 劉佳;東北黑土凍融作用機理與春季解凍期土壤侵蝕模擬研究[D];沈陽農(nóng)業(yè)大學;2011年

5 譚壯;高精度DEM重采樣及其對土壤侵蝕模擬的影響[D];西華師范大學;2017年

本文編號：2723471