水土保持综合治理的水沙响应研究综述(2)

发布时间:2021-06-11

本文介绍了国内外水土保持研究的发展概况及水土保持措施减水减沙效益计算方法,着重分析了研究及计算方法中存在的问题,并提出了今后的努力方向:①在利用“水文法”计算减洪减沙效益时,应针对不同的土壤侵蚀类型区分别建立降雨产洪产沙模型;②在利用“水保法”计算减洪减沙

子进行研究,揭示不同地形地貌、土壤特征、林草植被、水文气象条件下土壤侵蚀规律及单

项水土保持治理措施的减水减沙效益等。80年代中期以来,加强了对重点治理流域片区的研

究,长江委结合三峡工程泥沙研究的需要,对三峡水库来水来沙条件作了深入分析研究,并

对长江宜昌以上未来的来水来沙趋势作了初步预测,90年代后期又进行了“长治”工程减沙效

益研究[7]。近年来,围绕黄河水沙变化原因及其发展趋势这一主题,不少学者进行了大量的

研究工作。鉴于黄河河龙区间水土保持与水沙变化的重要性,从1988至2003年,先后开展的

水利部第一期水沙基金、黄河流域水保基金、国家自然科学基金、“八五”国家重点科技攻关

项目(85-926-03-01)、黄委会黄河上中游管理局“八五”重点课题、水利部第二期水沙基金等,

都对黄河中游水沙变化进行了较为系统的研究,取得了许多宝贵的研究成果[8]。

2.2 国外研究进展

19世纪下半叶,在土壤学、地貌学、林学等领域开始了最初的水土流失问题研究,德国

土壤学家沃伦在1877~1895年间完成了世界上第一个水土保持科学试验(小区观测:植被和

地被覆盖物对侵蚀的影响)。

1882年在奥地利维也纳农业大学林业系设立了具有欧洲山区特点的荒溪治理学专业,形

成了一套完整的荒溪治理的森林与工程措施体系,包括工程措施、森林生物措施、规划经营

措施及法律性预防措施。

1886年在日本以关东山洪泥石流灾害为契机,在原有的治山治水传统思想的基础上,吸

收了欧洲荒溪治理学的科学体系,最后由诸户北朗博士在1928年创立了日本的砂防工程学。

在美国,20世纪30年代,由于肆意耕垦大面积原始草原和森林,使这个仅开发百余年历

史的移民国家引起了严重的水土流失,迫使采取各种措施进行防治,并由贝纳特(Bennet)

创立的以耕作土壤(开垦农田引起的土壤侵蚀问题的大规模研究)为主的“土壤保持学”,20

世纪40年代前苏联学者以景观、农业、土壤学相结合建立农林改良土壤学和水利改良土壤学

[9]。

在20世纪40年代R.W.津格、D.D.史密斯和G.W.马斯格雷夫等人早期研究基础

上,1960年初美国W.H.维希迈耶和D.D.史密斯通过系统整理分析美国10000余个小区

试验资料建立了著名的通用土壤流失方程(universal soil loss equation,USLE)[10]。

通用土壤流失方程是表示坡地土壤流失量与其主要影响因子间定量关系的侵蚀数学模

型。用于计算在一定耕作方式和经营管理制度下,因面蚀产生的年平均土壤流失量。方程式

为:

A=R K LS C P

式中:R为气候因子,K为土壤抗蚀因子,LS为地形因子,C为植被覆盖因子,P为保土

措施因子。

它是一种经验性侵蚀型方程,在美国的土地规划和管理工作中曾起了积极作用,进入90

年代后,美国水土保持局又在USLE的基础上发展了修正的通用土壤流失方程(RUSLE),

在土壤侵蚀预测的研究和应用中更进了一步,并应用大容量计算机,采用模型软件包[11]。

20世纪80年代以来,随着科学技术的发展,土壤侵蚀模型与计算机和信息技术融合,土

壤侵蚀预测工具从传统的图表发展到计算机软件。目前土壤侵蚀预测模型的研究已经由统计

模型发展到具有一定物理意义的过程模型,由坡面模型发展到流域模型,由集总式模型发展

到分布式模型,由只能预测年侵蚀量发展到可以预测不同降雨、不同时段的侵蚀量以及土壤

侵蚀的连续过程,除传统的USLE以外,RUSLE、WEPP、AGNPS、EUROSEM、LISM等新

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