基于AnnAGNPS模型的砒砂岩小流域产沙模拟及其机理分析

发布时间：2020-11-13 22:47

　　 位于晋陕蒙交界三角区的砒砂岩地区是黄河粗沙的主要源区,占其粗沙总量的69.2%,土壤侵蚀模数高达2万～3万t/(km~2·a),粗沙会大量沉积,造成河道淤积,黄河下游地区容易发生洪涝灾害。准格尔旗境内分布着广大面积的裸露砒砂岩,是侵蚀产沙最为严重的地区。由于野外观测难度较大,采用模型模拟该区域的径流和产沙是较好的选择。通过对比分析各种模型特点,最后决定采用AnnAGNPS模型,构建砒砂岩小流域模型数据库,并对不同时间尺度的径流和产沙量进行了模拟。模型模拟结果对不同参数因子的敏感性不同,用选定方法对各参数进行了模拟对比,求出各参数敏感性指数值,得出了径流量和产沙量对于各参数的敏感性程度大小排序。然后对两种不同的水土保持方案的保水减沙效果进行了模拟并加以分析,选出较好方案。最后结合模拟结果,简要分析了砒砂岩小流域产沙的机理并提出了水土流失治理对策。主要成果如下：(1)构建了研究流域的数据库,对模型进行了参数敏感性分析,得出径流最敏感的因子是径流曲线数(CN)值,产沙量最敏感的因子是植被盖度。对于产沙各因子的敏感性程度大小排序：植被盖度CN年根系生物量土壤可侵蚀性因子K沟道曼宁糙率地形因子。对于径流各因子敏感性：径流曲线数土壤有效含水量田间持水量。利用多年产沙数据,对模型参数进行微调,最终模拟结果接近该区域的产沙和径流情况,具有较好的模拟效果。(2)对2007-2012年不同时间尺度研究区域的径流和产沙量进行了模拟。日尺度的降雨事件模拟结果表明,径流和产沙量与降雨量呈正相关。不同的降雨量条件下,砒砂岩区的径流产生方式不同。日降雨量大于40mm时,产沙量会发生突变。月尺度的模拟结果显示,径流和产沙量各月差异很大,主要发生在6-9月份,分别占全年的88.45%和88.62%,从多年模拟结果看,8月份产沙和径流量最大,分别占全年的26.28%和26.7%。年尺度模拟表明,径流和产沙年际变化很大,研究流域年均产沙量为238.2万t,年均产流744万m~3,平均径流深为30.77mm。最大年产沙量是最少年的4倍多。(3)研究区域内模拟径流量和产沙的空间分布不均,西北部沟头裸露砒砂岩区明显大于东南部。平均径流深度,在沟头裸露砒砂岩区达到最深,草地次之,林地上产流最小。产沙最强烈的区域也位于裸露砒砂岩沟头区域,产沙模数在1.5-2万t·km~(-2)·a~(-1)。(4)退耕还草和种植沙棘两种不同措施的模拟结果显示,退耕还草的保水效果好于种植沙棘,径流量削减率为25.7%。种植沙棘的减沙效果较好,泥沙削减率为20.1%。从综合的保水减沙效果以及经济效益来看,种植沙棘方案要优于退耕还草。(5)简述了研究区几种土壤侵蚀方式,构建了坡面侵蚀的力学模型,简要探讨了降雨、坡度、坡长、岩性以及植被对该区域产沙的影响,最后提出该区域水土流失治理对策。
【学位单位】：西北大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2016
【中图分类】：P333.4;S157
【部分图文】：

图３－１准格尔旗地理位置??地质与地貌特征??巧区位于鄂尔多斯高原东部，是水止流失最为严重的化砂岩地区的典型区域。造上，批砂岩区属于华北地台鄂尔多斯台向斜的一部分，是比较稳定的中生

３．３．２空间数据??（１）?ＤＥＭ数据处理??本研究所需要的ＤＥＭ是利用ＢＩＧＭＡＰ地图下载器下载的１：１万的地形图（图３－３），??下载下来的ＤＥＭ是．ｔｉｆｆ格式的文件，不能在Ａｒｃｖｉｅｗ中直接使用，要使用ＡｒｃＧＩＳ剌图??软件进行处理，将文件转换成Ａｒｃｖｉｅｗ所识别的ＧＲＩＤ格式文件。从高程地图上可ＩＵ看??出，研巧流域西北高，东南低，高程范围是口３１．４－１５７１．８ｍ，高程差约为３４０ｍ。??＊?＊?■＇?｜｜Ｆ＾?：：：??、．．？护。Ｈ作麟?‘＊＾聋又?．〇?１２３２．４?－１２７０．１１１?．．．??．．．．ｎ?１２７０．１１１?－１３０７．８２２??．．？?．?：?、?＼?７＾＾?．．．?ｐ￣￣ｌ?１３０７．８２２?－１３４５．５３３．．??＾?Ｅｍ?１３４５．５３３?－１３８３．２４４??■?？?？?＊?、；?Ｈｉ?１３８３．２４４－?１４２０．９５６??ｗ?Ｖ。?ｇｇＵ２０．９５６－１４５８．６巧？??＂?国■?１４５?台．６６＾＾－１４９６．３?巧??４－?？?■?－?？?－ａ?？?－?■?－?＇?Ｖ???Ｂ?ＭＨｅｓ?Ｓ?把門：資，！就－ｒ??｜ｍ｜?１５３４．０８９?＜?１?巧１?乂???－?ｆ?Ｉ?Ｎｏ?Ｄａｔａ???图３－３破砂岩沟头流域高程图??然后在ＡｒｍＡＧＮＰＳ－Ａｒｃｖｉｅｗ５．０交互式界面下处理ＤＥＭ数据

文件可！＾导入输入编辑器，进行属性数据的录入。由于研究区域主地利用差异较小，ＣＳＡ??和ＭＳＣＬ应取较大值。本研究采用不同的ＣＳＡ和ＭＳＣＬ取值，对流域进行分室划分，??最后将流域分为１１５个集水单元，７３条沟道，见图３－５。??２０??
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本文编号：2882748