發(fā)布時(shí)間：2021-01-25 07:10

　　選取不同坡度（5°、10°、15°、20°）和不同雨強(qiáng)（50、60、70、80 mm/h）的16場(chǎng)降雨,利用偏最小二乘模型研究了坡度、雨強(qiáng)、降雨歷時(shí)、土壤初始含水率、剪切力5個(gè)因素對(duì)黃土坡面土壤侵蝕過程的影響程度。結(jié)果表明:（1）變量對(duì)數(shù)化處理后,偏最小二乘模型模擬精度和預(yù)測(cè)優(yōu)度均達(dá)到0.8以上,徑流率和產(chǎn)沙率相關(guān)系數(shù)為0.844;（2）VIP值顯示,時(shí)間X₃、坡度X₁是驅(qū)動(dòng)降雨初期徑流率Y₁和產(chǎn)沙率Y₂變化的重要因素,其中時(shí)間X₃是最重要的影響因素;雨強(qiáng)對(duì)徑流率和產(chǎn)沙率影響均較大,標(biāo)準(zhǔn)回歸系數(shù)分別為0.408、0.341,初始含水率、剪切力的標(biāo)準(zhǔn)回歸系數(shù)最大僅為0.145,表明二者對(duì)徑流率和產(chǎn)沙率的影響都比較有限;（3）精度分析結(jié)果表明,模型模擬和預(yù)測(cè)精度都較高,與產(chǎn)沙率相比,徑流率的預(yù)測(cè)精度更高,平均相對(duì)誤差絕對(duì)值為18.813%,模擬預(yù)測(cè)的效果更好。 

【文章來源】：中國(guó)農(nóng)村水利水電. 2020,(12)北大核心

【文章頁(yè)數(shù)】：5 頁(yè)

【部分圖文】：

實(shí)測(cè)值與預(yù)測(cè)值對(duì)比圖

變量投影重要性指標(biāo)VIP,是描述自變量對(duì)因變量影響程度的指標(biāo),若某個(gè)變量的VIP>1,則認(rèn)為該變量是顯著影響因素,值越大說明該自變量對(duì)因變量的影響越大[15]。為分析各個(gè)自變量對(duì)因變量的影響,繪制了變量投影圖。如圖1所示,采用VIP值來描述每一個(gè)自變量對(duì)因變量的作用大小。從圖1可以看出,VIP的順序?yàn)?X3>X1>X2>X4>X5。根據(jù)VIP>1則X在解釋因變量時(shí)具有重要作用的原則,時(shí)間X3(min)、坡度X1(°)解釋因變量徑流率Y1(mL/s)和產(chǎn)沙率Y2(g/s)時(shí)具有重要作用,其中時(shí)間X3(min)在解釋因變量Y1、Y2時(shí)具有最重要的作用。為了更直觀的觀測(cè)5個(gè)自變量對(duì)2個(gè)因變量的具體作用,針對(duì)標(biāo)準(zhǔn)化數(shù)據(jù)的回歸方程,繪制了回歸系數(shù)圖(見圖2)。從圖2中可以看出,初始含水率對(duì)徑流率的影響是要高于對(duì)產(chǎn)沙率的影響。但無論是對(duì)于產(chǎn)沙率還是徑流率而言,初始含水率的影響都是負(fù)值,初始含水率越高,坡面的徑流率和產(chǎn)沙率反而減小,這與文獻(xiàn)[5]的研究結(jié)果不相一致,這可能是由于各場(chǎng)實(shí)驗(yàn)初始含水率本身差值不夠明顯,開始降雨后極短時(shí)間內(nèi)土壤含水率就趨于飽和,難以避免的實(shí)驗(yàn)和觀測(cè)誤差導(dǎo)致模型對(duì)影響程度較低的含水率計(jì)算不夠準(zhǔn)確,從而出現(xiàn)隨著初始含水率增加,徑流率和產(chǎn)沙率總體為減小趨勢(shì)這一現(xiàn)象。抗剪切力對(duì)徑流率和產(chǎn)沙率的影響比較有限,對(duì)徑流率的影響為正值,對(duì)產(chǎn)沙率為負(fù)值,這表明土壤抗剪切性越強(qiáng),土壤越不易被侵蝕,坡面比較平整,徑流受到的阻礙會(huì)越小。

為了更直觀的觀測(cè)5個(gè)自變量對(duì)2個(gè)因變量的具體作用,針對(duì)標(biāo)準(zhǔn)化數(shù)據(jù)的回歸方程,繪制了回歸系數(shù)圖(見圖2)。從圖2中可以看出,初始含水率對(duì)徑流率的影響是要高于對(duì)產(chǎn)沙率的影響。但無論是對(duì)于產(chǎn)沙率還是徑流率而言,初始含水率的影響都是負(fù)值,初始含水率越高,坡面的徑流率和產(chǎn)沙率反而減小,這與文獻(xiàn)[5]的研究結(jié)果不相一致,這可能是由于各場(chǎng)實(shí)驗(yàn)初始含水率本身差值不夠明顯,開始降雨后極短時(shí)間內(nèi)土壤含水率就趨于飽和,難以避免的實(shí)驗(yàn)和觀測(cè)誤差導(dǎo)致模型對(duì)影響程度較低的含水率計(jì)算不夠準(zhǔn)確,從而出現(xiàn)隨著初始含水率增加,徑流率和產(chǎn)沙率總體為減小趨勢(shì)這一現(xiàn)象�？辜羟辛�(duì)徑流率和產(chǎn)沙率的影響比較有限,對(duì)徑流率的影響為正值,對(duì)產(chǎn)沙率為負(fù)值,這表明土壤抗剪切性越強(qiáng),土壤越不易被侵蝕,坡面比較平整,徑流受到的阻礙會(huì)越小。坡度的變化主要是對(duì)產(chǎn)沙率產(chǎn)生影響,對(duì)于徑流率,坡度變化的影響是微乎其微的,這與ZHAO[16]等人的研究結(jié)果一致,推測(cè)這種情況的出現(xiàn)可能由于在實(shí)驗(yàn)的坡度范圍存在著臨界坡度,使得徑流率在這個(gè)區(qū)間的變化呈現(xiàn)波動(dòng),導(dǎo)致模型中無法精確體現(xiàn)出坡度對(duì)徑流率的影響。降雨強(qiáng)度是徑流率變化的一個(gè)主要影響因素,這是因?yàn)榻涤晔菑搅鳟a(chǎn)生的來源,徑流率的變化與雨強(qiáng)的變化緊密相關(guān)。在降雨初期,由于土壤入滲未達(dá)到穩(wěn)定,徑流是逐漸增加的,產(chǎn)沙也相伴增加,二者隨降雨歷時(shí)的變化明顯。產(chǎn)沙率的主要影響因素除時(shí)間之外,坡度和降雨強(qiáng)度的影響相差較小,受到二者共同作用比較顯著,坡度變化,土體的勢(shì)能和水流動(dòng)能都發(fā)生改變,而降雨強(qiáng)度的變化會(huì)使得動(dòng)能的改變進(jìn)一步加劇,產(chǎn)生疊加效應(yīng),二者交互作用共同影響產(chǎn)沙率的變化。時(shí)間對(duì)徑流率和產(chǎn)沙率變化的影響程度相差不大,徑流率和產(chǎn)沙率都隨產(chǎn)流后降雨時(shí)間的延長(zhǎng)而增大。


本文編號(hào)：2998809