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水力梯度影响下WEPP模型估计细沟侵蚀参数的可行性分析

王晨沣; 马超; 王玉杰; 王彬; 王云琦; 张会兰 农业工程学报 2017年第08期

摘要:为分析近地表水文条件影响下WEPP(Water Erosion Prediction Project)模型估计细沟可蚀性和临界剪切力的可行性,该研究选取长江中上游地区典型黄壤为研究对象,采用不同水力梯度值模拟饱和/渗流(水力梯度为0、0.71和1.43 m/m)和排水(水力梯度为?0.71和?1.43 m/m)2种近地表水文条件,并设置3个放水流量(0.55、1.58、2.51 L/min),利用"V"形试验土槽测定不同条件下细沟产流产沙,以WEPP模型估算的土壤可蚀性和临界剪切力为计算值。测定增大流量直到侵蚀开始并出现连续不断的土壤颗粒分离时所对应的流量,将基于此流量计算获得的临界剪切力作为实测值。比较临界剪切力计算值与实测值验证WEPP模型估算的可靠性。结果表明,在饱和/渗流条件下,土壤剥蚀率随着冲刷历时的增加逐渐减小;在排水条件下,放水流量为0.55 L/min的土壤剥蚀率随冲刷历时的增加快速减少并逐步稳定,而随着放水流量增大土壤剥蚀率波动的更为剧烈。5个水力梯度平均细沟可蚀性为2.51×10^-2 s/m。饱和/渗流条件下细沟可蚀性为3.07×10^-2 s/m,是排水条件的1.78倍。除水力梯度为-1.43 m/m时临界剪切力在WEPP模型中的计算值与实测值相符外,在-0.71-1.43 m/m范围内,临界剪切力的计算值均高估了实测值,平均高估了36.85%。临界剪切力实测值与计算值呈指数函数关系(R^2=0.77,P〈0.01)。该研究可为黄壤的侵蚀防治及WEPP细沟侵蚀模型临界剪切力修正提供理论支持和科学指导。

关键词:侵蚀径流剪切力水力梯度wepp模型

单位:北京林业大学水土保持学院; 北京100083; 北京林业大学重庆缙云山三峡库区森林生态系统国家定位观测研究站; 北京100083

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