基于RUSLE模型遥感分析的纸坊沟流域土壤侵蚀变化研究

发布时间：2019-01-09 08:08

【摘要】：甘肃省平凉市纸坊沟流域地处陇东黄土高原沟壑区,自1954年被列为黄河流域重点治理区和试验基地起,建立了10个水文及雨量观测站点,形成了小流域水文气象观测站网,对流域降水、蒸发、径流、洪水、泥沙等进行了50年的观测。纸坊沟流域自1954年以来实施综合治理,特别是20世纪八十年代以来,加强工程和农业与生物措施综合治理,并开展试验示范,流域植被覆盖率和流域综合治理程度均有大幅的提高。通过对本流域考察和试验观测,采用遥感手段和对大量资料的汇总,基于影响土壤侵蚀模型的因子的分析,得到如下几点结论： (1)经过水土流失资料分析,降雨量-径流量、降雨侵蚀力～输沙量双累积曲线变化规律基本一致,径流量与输沙量单累积曲线的变化趋势基本一致,以1986年为界,前后土壤侵蚀格局存在较大差异,纸坊沟流域在1981-1997年期间土壤侵蚀存在两种格局；治理前期的径流量随降雨增多而增长率较快,后期则增加较慢,治理措施与植被变化对径流输沙的影响效应增强。 (2)本文以平凉市纸坊沟流域为研究对象,以1981年至2010年的降雨资料、2000年、2005年、2010年LANDSAT的TM影像、地形数据、土壤化验分析资料等数据为基础,采用美国土壤保持局修订后的RUSLE模型和MPSIAC模型,结合遥感技术对纸坊沟流域土壤侵蚀变化做定量研究。RUSLE模型选取影响土壤侵蚀的六个因子：降雨侵蚀力因子R、土壤可蚀性因子K、坡度因子L、坡长因子S、植被覆盖与管理因子C、水土保持因子P；MPSIAC模型选取影响土壤侵蚀九个因子：地质学因子、土壤因子、气候因子、径流因子、地形因子、土地覆盖因子、土地利用因子、坡面侵蚀因子、河道侵蚀因子。按照各因子计算方法求出相应的因子值,得到各因子栅格分布图及得分表,并按照两种模型公式求出研究区土壤侵蚀模数及产沙量。 ①根据这两种模型因子分析计算,结合相关标准,RUSLE模型下,纸坊沟流域三个时期都是以微度侵蚀和轻度侵蚀为主,中度侵蚀较少。微度侵蚀面积呈递增状态,其他侵蚀类型面积呈递减状态,表明纸坊沟流域总体侵蚀强度变小,侵蚀强度都在向较小一级别转化,在2010年的分析结果中强度侵蚀与极强度侵蚀均消失,说明纸坊沟流域水土保持综合治理实施以来取得了显著的成效,有效地缓解了流域水土流失的状况。 ②MPSIAC模型下,纸坊沟流域2005年产沙量都是以低度产沙和中度产沙为主,强度产沙较少。 (3)研究区不同土地利用类型之间,土壤侵蚀强度差异显著,梯田、坡耕地和建筑用地土壤侵蚀强度主要以微度为主,主要是因为耕地和建筑用地有水土保持措施；纸坊沟流域林地的侵蚀强度主要以中度为主,草地的侵蚀强度主要以微度为主,这是因为纸坊沟流域林地分布散乱,草地主要以自然草地为主,缺少人工保护措施,所以侵蚀强度偏高,难利用地侵蚀强度很大,因为其表面没有植被而且其土地难以利用,因此造成该类型的土地侵蚀强度很大。在其他条件不变的情况下,研究区坡度在0-15°范围内,土壤侵蚀随坡度的增加而加剧,且变化明显；大于15°后,坡度的改变对土壤侵蚀强度分布的变化不大。 (4)RUSLE模型各因子较易获得,且精确度较高,具有较强的适宜性,RUSLE模型计算得出研究区2000年、2005年、2010年平均侵蚀模数分别为1223.8t/(km2·a)、1118.0t/(km2·a)、874.9t/(km2·a),侵蚀量分别为23129.8t/a、21130.20t/a、16535.61t/a；2000年、2005年实测平均侵蚀模数分别为1580.5t/(km2·a、1376.8t/(km2·a),侵蚀量分别为29871.5t/a、26021.5t/a。,计算结果与实测值基本一致,2005年土壤侵蚀量较2000年分别减少8.6%、12.9%,减少量也基本一致,可以认为RUSLE模型能够较好的反应研究区土壤侵蚀状况。而对MPSIAC模型而言,2005年实测产沙量为26021.5t/a,MPSIAC模型求出产沙量2136t/a,此结果是由于分析因子较多、且精度不足,基础资料收集不够充分,对模型因子值的确定产生一定影响,并最终导致模拟值与实际值偏差较大。综合分析,RUSLE模型能适用于本流域土壤侵蚀定量分析。
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【学位授予单位】：兰州大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：S157;P237

【参考文献】