圖書信息
內容簡介
本書運用水動力學與侵蝕理論，以室內人工降雨模擬試驗為基礎，研究森林植被影響下降雨雨滴動能、坡面薄層水流流態、坡面流阻力係數變化規律、坡面流泥沙運動規律，建立坡面流阻力係數公式、泥沙起動臨界剪下力公式，坡面流侵蝕數學模型，以探討坡面土壤侵蝕過程與機制。在坡面土壤侵蝕過程與機理研究基礎上，以黃土丘陵溝壑區的甘肅省天水市典型流域及更大尺度的無定河流域為研究對象，通過分析流域降雨時空變化、景觀格局演變及地形地貌分形特徵，辨析流域水沙運移規律及其尺度分異規律；研究流域地形地貌分維與侵蝕產沙的耦合關係；基於土壤侵蝕預報模型WEPP和水文模型SWAT，研究各尺度流域土地利用/森林植被變化下的水文生態回響，進而探討土地利用/森林植被變化影響下多尺度流域水文生態過程及侵蝕機制。
本書可供從事水土保持學、地理學、環境科學、泥沙運動力學等專業的研究、管理人員及高等院校相關專業的師生參考。
目錄
序
前言
第1章 緒論
1.1 流域土壤侵蝕（水文生態）過程與機制
1.1.1 流域土壤侵蝕過程研究
1.1.2 森林植被防止坡面土壤侵蝕機理
1.1.3 土地利用/森林植被演變對流域侵蝕過程的影響
1.1.4 流域土壤侵蝕過程模擬
1.1.5 存在的問題及發展趨勢
1.2 研究區概況
1.2.1 甘肅天水研究區概況
1.2.2 無定河流域概況
1.3 研究方法
1.3.1 森林植被影響下坡面土壤侵蝕動力學過程
1.3.2 土地利用/土地覆被影響下的土壤侵蝕過程
第2章 森林植被——坡面土壤侵蝕過程動力學特性分析
2.1 植被冠層對降雨侵蝕動力學特性的影響
2.1.1 林冠降雨雨滴粒徑與雨強的關係
2.1.2 林冠降雨雨滴粒徑分布曲線
2.1.3 林冠降雨雨滴體積累積分布曲線及雨滴分布模型
2.1.4 林冠降雨雨滴動能和雨滴終速動能
2.2 降雨條件下森林植被對坡面流水動力特性的影響研究
2.2.1 坡面流流動型態的確定和判別
2.2.2 坡面流流速及其影響因素分析
2.2.3 森林植被對坡面流阻力的影響
2.3 森林植被對坡面產沙過程的影響
2.3.1 不同處理坡面小區泥沙顆粒起動規律
2.3.2 單顆粒泥沙起動模式及受力分析
2.3.3 坡面泥沙起動臨界剪下力研究
第3章 森林植被影響條件下坡面土壤侵蝕動力學模型
3.1 森林植被影響下坡面產流模型
3.1.1 坡面流連續方程
3.1.2 降雨條件下坡面小區坡面流動量方程
3.2 森林植被影響下坡面土壤侵蝕動力學模型
3.2.1 森林植被影響下土壤侵蝕動力學模型建立
3.2.2 森林植被影響下坡面土壤侵蝕動力學模型求解
3.2.3 模型驗證
3.3 森林植被對坡面流侵蝕影響模擬
第4章 流域土地利用/森林植被景觀格局演變
4.1 流域土地利用/森林植被動態演變過程
4.1.1 土地利用/森林植被動態監測方法
4.1.2 土地利用/森林植被時空變化
4.1.3 土地利用/森林植被變化分析模型
4.1.4 土地利用/森林植被變化過程分析
4.2 流域土地利用/森林植被動態變化的驅動力分析
4.2.1 自然因素
4.2.2 人口因素
4.2.3 政策因素
4.2.4 經濟發展
4.3 流域土地利用/森林植被的景觀空間格局動態變化分析
4.3.1 景觀單元特徵指數的提取及生態意義
4.3.2 研究流域土地利用景觀格局動態變化
第5章 流域降雨時空異質性研究
5.1 流域降雨的統計分析
5.1.1 流域降水量的年際、年內分布規律
5.1.2 流域侵蝕性場降雨雨型分析
5.2 流域降雨空間分布的不均勻性研究
5.2.1 降雨不均性指標確定
5.2.2 流域次降雨量空間分布不均勻性研究
5.2.3 流域次降雨雨強空間分布不均勻性研究
5.2.4 流域暴雨中心發生的隨機性研究
5.3 流域降雨空間變化的特徵分析
5.3.1 不同類型降雨的點面關係分析
5.3.2 降雨站點的空間相關性
第6章 流域土地利用/森林植被變化下的水沙運移尺度效應
6.1 羅玉溝流域土地利用/森林植被變化下的水沙運移規律
6.1.1 年徑流、輸沙規律
6.1.2 月徑流、輸沙規律
6.1.3 洪水徑流、輸沙規律
6.2 呂二溝流域土地利用/森林植被變化下的水沙運移規律
6.2.1 年徑流、輸沙規律
6.2.2 月徑流、輸沙規律
6.2.3 洪水徑流和輸沙規律分析
6.3 橋子溝流域土地利用/森林植被變化下的水沙運移規律
6.3.1 徑流、輸沙年變化
6.3.2 徑流、輸沙年內變化
6.3.3 土地利用/土地覆被變化對洪水徑流的影響
6.4 土地利用/森林植被變化下流域水沙運移的尺度分異規律研究
6.4.1 流域土地利用/森林植被變化下的理水減沙尺度效應研究
6.4.2 流域森林植被變化對理水減沙的回響分析
第7章 流域土地利用/森林植被變化下洪水徑流及輸沙過程隨尺度變化規律
7.1 流域洪水徑流和輸沙對降雨及其時空分布的尺度回響研究
7.1.1 暴雨綜合類型的降雨特徵值與洪水徑流、輸沙關係分析
7.1.2 A型暴雨下降雨特徵值與洪水徑流、輸沙關係分析
7.1.3 B型暴雨下降雨特徵值與洪水徑流、輸沙關係分析
7.1.4 C型暴雨下降雨特徵值與洪水徑流、輸沙關係分析
7.2 流域洪水徑流和輸沙過程的尺度效應研究
7.2.1 流域洪水徑流及其變率對輸沙的影響
7.2.2 流域洪水侵蝕產沙過程隨尺度變化規律研究
7.3 流域洪水含沙量的尺度分異及洪水穩定含沙量規律研究
7.3.1 流域洪水流量與含沙量的尺度分異規律研究
7.3.2 流域洪水衰退時的穩定含沙量分析
第8章 基於WEPP模型的多尺度流域徑流和侵蝕產沙模擬
8.1 WEPP模型的結構與參數率定
8.1.1 WEPP模型的結構
8.1.2 GeowEPP參數率定及數據輸入
8.2 WEPP模型在研究區的適用性檢驗及輸人參數校正
8.2.1 CLIGEN生成氣候數據的精度分析
8.2.2 WEPP模型基於土壤侵蝕機理的坡面侵蝕方程解析驗證
8.2.3 土壤、植被生長輸入參數的校準和驗證
8.3 GeoWEPP模型對流域徑流和侵蝕產沙的模擬校準與檢驗
8.3.1 模型適用性的評價指標
8.3.2 模型參數校準和檢驗
8.4 基於GeoWEPP模型的典型流域單元劃分及徑流與產沙模擬
8.4.1 GeoWEPP模型對流域徑流和輸沙模擬的運行過程
8.4.2 GeoWEPP模型對典型流域單元的提取
8.4.3 GeoWEPP模型對典型流域單元徑流和輸沙的模擬
8.4.4 典型流域單元徑流和泥沙來源分析
8.5 基於GeowEEP模型的典型流域單元水文生態回響情景分析一
8.5.1 不同降水水平年典型流域單元侵蝕產沙對比分析
8.5.2 典型流域單元森林覆蓋變化對徑流和侵蝕產沙的影響分析
8.5.3 典型流域單元徑流和侵蝕產沙對林分生長階段的回響分析
第9章 土地利用/森林植被變化下的流域地形特徵與侵蝕產沙耦合關係
9.1 典型流域單元地貌形態分形維數計算
9.1.1 分形理論概述
9.1.2 地形地貌分維的地學意義
9.1.3 流域地貌形態特徵分形維數的GIS模型測定方法
9.1.4 典型流域單元地貌形態特徵分形維數計算與分析
9.2 流域地貌信息維數與侵蝕產沙的耦合關係
9.2.1 典型流域單元徑流深與輸沙模數關係
9.2.2 典型流域單元地形分維與年輸沙模數關係
9.2.3 典型流域單元地形分維與年徑流輸沙的耦合關係
9.3 流域泥沙輸移的分形特徵及尺度轉換
9.3.1 流域泥沙輸移比的時空分異
9.3.2 流域泥沙輸移比的影響因子分析
9.3.3 流域泥沙輸移比的分形特徵
9.3.4 流域泥沙輸移比的尺度轉換研究
9.4 森林植被/土地利用變化下的流域徑流和輸沙尺度轉換
9.4.1 典型流域單元森林植被/土地利用變化特徵值提取
9.4.2 森林植被/土地利用變化下的流域徑流和輸沙尺度轉換
第10章 基於SWAT模型的無定河流域LUCC的水文生態回響
10.1 無定河流域土地利用/森林植被格局演變及驅動力分析
10.1.1 土地利用類型圖的生成
10.1.2 流域土地利用/森林植被動態變化
10.1.3 驅動力分析
10.2 SWAT模型及資料庫的構建
10.2.1 SWAT模型基礎資料庫構建
10.2.2 SWAT模型敏感性分析及校準驗證
10.2.3 模型參數的校準與驗證
10.3 流域森林植被格局對徑流、侵蝕產沙的影響
10.3.1 流域降水、徑流和產沙的動態變化
10.3.2 流域森林植被格局演變影響下的侵蝕產沙模擬
10.3.3 流域不同森林植被格局下的侵蝕產沙預測
10.4 水土保持生態建設措施的減水減沙效益分析
10.4.1 無定河流域降雨徑流、產沙模型
10.4.2 無定河流域產流、產沙計算和變化原因分析
10.4.3 無定河流域水土保持生態建設措施減水減沙效益分析
參考文獻
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前言
20世紀下半葉以來，隨著世界經濟高速發展，全球自然資源以前所未有的速度急劇消耗，土地資源不斷減少且質量持續下降，水資源日益短缺，森林赤字逐漸擴大，生態環境日趨惡化，生物多樣性銳減，災害頻發。這些問題成為制約全球社會經濟可持續發展的重要限制因素，也引起全世界的普遍關注。黃土高原是我國具有特殊地形地貌特徵和氣候特點的區域，其土地退化、水資源失衡和水土流失嚴重成為黃河流域面臨的重大問題，也是中國之憂患。
黃河流域生態環境的改善離不開水土保持重大基礎理淪問題的研究，其中土壤侵蝕過程與機制的研究更是基礎之基礎，其為土壤侵蝕模型研究、水土保持措施防蝕機理探討、流域生態過程和水土保持措施配置、大尺度水土流失和水土保持的格局與規律以及水土流失與水土保持環境效應評價等提供理論支撐。土壤侵蝕過程包括坡面和流域兩個尺度，涉及土壤一森林植被大氣界面、坡地和流域三個生態過程的研究。三個生態過程的研究和機制的探析在於模型的構建、措施的配置以及依託模型對配置措施的環境效應評價。
