多模型耦合的流域水土流失监测方法研究

作     者：曹一鸣 姬翠翠 裴向军 李霞 陈立川 梁丹 陈茂霖 潘建平 CAO Yiming;JI Cuicui;PEI Xiangjun;LI Xia;CHEN Lichuan;LIANG Dan;CHEN Maoin;PAN Jianping

作者机构：重庆交通大学智慧城市学院重庆400074 成都理工大学地质灾害防治与地质环境保护国家重点实验室成都610059 成都理工大学国家环境保护水土污染协同控制与联合修复重点实验室成都610059 重庆交通大学河海学院重庆400074 重庆地质矿产研究院重庆400042 

出 版 物：《生态学报》 (Acta Ecologica Sinica)

年 卷 期：2024年第44卷第14期

页      面：6037-6052页

核心收录：

学科分类：082802[工学-农业水土工程] 090707[农学-水土保持与荒漠化防治] 0907[农学-林学] 08[工学] 0828[工学-农业工程] 09[农学] 0815[工学-水利工程] 

基　　金：国家青年基金项目(42301459) 地质灾害防治与地质环境保护国家重点实验室开放基金资助项目(SKLGP2022K028) 国家环境保护水土污染协同控制与联合修复重点实验室开放基金(GHBK-2023-04) 中国博士后科学基金(2023M740418) 

主　　题：水土流失 多模型耦合 水文模型 SWAT模型 RUSLE模型 WEPP模型 土壤侵蚀模数 径流模拟 

摘      要：濑溪河流域存在严重的水力侵蚀,同时伴随着水土流失分布点多线长面广的特点。而现有模型几乎只考虑了流域尺度上的坡面和河流侵蚀过程,或者是坡面和流域尺度的基本结合,导致对土壤侵蚀全过程的物理模拟产生高度不确定。为此提出不同尺度模型相互耦合的水土流失监测体系,从三级顺序“坡-沟-河结构,全面反演流域水沙的时空动态迁移过程。基于多模型耦合体系的流域应用表明:①单一模型在濑溪河流域都表现出良好的适用性和准确性。RUSLE模型预测结果与实际侵蚀规律高度吻合,SWAT模型参数率定的纳什效率系数(NSE)和决定性系数(R^(2))均达到0.6以上,模拟预测结果鲁棒性较好。②不同侵蚀模型的特征反演相互关联程度都达到极显著相关水平。WEPP和SWAT模型间R^(2)为0.96,RUSLE和WEPP模型间R^(2)为0.77,RUSLE和SWAT模型间R^(2)为0.58,分析表明坡面、细沟和河道尺度下的侵蚀物理过程是紧密耦合的。③多模型耦合的水土流失全过程风险评价较单一模型更为全面。通过对土壤侵蚀物理过程的空间耦合,实现流域土壤侵蚀、细沟冲刷和河道沉积等相关侵蚀过程的整体性评价,利于从不同尺度全面反演流域水沙输移的时空动态迁移过程和预测侵蚀风险发生规律。