基于WEPP模型的降雨徑流調(diào)控數(shù)值模擬研究.pdf

1、干旱缺水與水土流失并存是制約黃土高原經(jīng)濟(jì)與社會發(fā)展的主要限制性因子，而坡面降雨徑流又是導(dǎo)致水土流失的主要原動力，通過科學(xué)調(diào)控坡面降雨徑流、截斷或減弱侵蝕動力，高效利用水土資源是實(shí)現(xiàn)控制黃土高原水土流失和緩解干旱缺水的重要途徑。本文基于調(diào)控降雨徑流高效利用水土資源的理念，通過對WEPP模型驗證及計算修正，結(jié)合實(shí)體降雨徑流比尺模型，對黃土高原坡面和小流域降雨徑流調(diào)控進(jìn)行模擬研究，得到如下結(jié)論： (1)土壤參數(shù)敏感性分析。楊凌降雨徑流

2、調(diào)控試驗觀測站資料分析表明，在WEPP模型中，土壤反照率、初始飽和導(dǎo)水率、土壤臨界剪切力、細(xì)溝土壤可蝕性、細(xì)溝間土壤可蝕性的變化對徑流量不敏感，有效水力傳導(dǎo)系數(shù)對徑流量敏感，且為負(fù)相關(guān)。土壤反照率、初始飽和導(dǎo)水率、細(xì)溝間土壤可蝕性的變化對產(chǎn)沙量不敏感，而土壤臨界剪切力、細(xì)溝土壤可蝕性和有效水力傳導(dǎo)系數(shù)對產(chǎn)沙量相當(dāng)敏感；同時產(chǎn)沙量與細(xì)溝土壤可蝕性正相關(guān)，與土壤臨界剪切力和有效水力傳導(dǎo)系數(shù)負(fù)相關(guān)。根據(jù)楊凌區(qū)的實(shí)際情況和徑流量、土壤侵蝕量觀測

3、資料，最終將對裸地的有效水力傳導(dǎo)系數(shù)、土壤臨界剪切力和細(xì)溝土壤可蝕性分別率定為33.8mm/h，4.9Pa和0.028s/m；對布置各種調(diào)控措施地面的有效水力傳導(dǎo)系數(shù)、土壤臨界剪切力和細(xì)溝土壤可蝕性分別率定為11.2mm/h，0.49Pa和1.833s/m。 (2)數(shù)據(jù)庫的建立。根據(jù)WEPP模型的基本原理，基于楊凌嶺后降雨徑流調(diào)控試驗站2003-2004年的降雨資料和小區(qū)的布設(shè)情況，以及有效水力傳導(dǎo)系數(shù)、土壤臨界剪切力和細(xì)溝土壤

4、可蝕性三個重要土壤參數(shù)的率定結(jié)果，分別建立了．WEPP模型運(yùn)行所必須的楊凌地區(qū)氣候、土壤、坡度和作物管理四個數(shù)據(jù)庫。模型參數(shù)的獲取方式包括試驗觀測資料及其公式計算等。有些參數(shù)還必須利用原有WEPP模型自帶的默認(rèn)值。 (3)WEPP模型在降雨徑流調(diào)控中的應(yīng)用。利用WEPP模型坡面版分別對10°和20°24個國際標(biāo)準(zhǔn)小區(qū)觀測較全面的裸地和布置調(diào)控措施的產(chǎn)流、產(chǎn)沙進(jìn)行了驗證和分析，結(jié)果表明：WEPP模型對裸地的預(yù)測要優(yōu)于對布置調(diào)控措施

5、地的預(yù)測；對產(chǎn)流的預(yù)測優(yōu)于對產(chǎn)沙的預(yù)測；對小坡度預(yù)測優(yōu)于對大坡度預(yù)測，對調(diào)控措施簡單的預(yù)測要好于對措施復(fù)雜的預(yù)測。在實(shí)際計算中，通過對WEEP模型修正，是能夠反映實(shí)際降雨徑流調(diào)控情況的。文中初步給出不同坡度不同調(diào)控措施條件下WEEP模型的計算修正關(guān)系式，可以作為黃土高原南部不同坡面降雨徑流調(diào)控措施優(yōu)化的參考。 (4)不同調(diào)控措施產(chǎn)流產(chǎn)沙對坡度、雨強(qiáng)及降雨量的響應(yīng)。分析不同坡度、不同雨強(qiáng)和不同降雨量對不同措施的水沙影響，結(jié)果表明，