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第1章 长江流域土壤侵蚀危害及土壤流失研究现状1

1.1 概述1

1.2 土壤侵蚀危害3

1.2.1 破坏土地资源3

1.2.2 泥沙危害严重3

1.2.3 水旱灾害频率加大3

1.2.4 土壤肥力下降，作物产量降低4

1.2.5 部分地区气候条件恶化4

1.3 长江流域土壤侵蚀防治的战略地位4

1.4 土壤流失研究现状5

1.4.1 经验模型6

1.4.2 随机模型7

1.4.3 数理模型8

1.4.4 地理信息系统与土壤流失模型的综合应用9

1.5 不同类型模型的限制性及其适用条件10

1.5.1 经验模型和随机模型10

1.5.2 数理模型10

1.5.3 土壤流失模型研究发展趋势10

第2章 研究流域基本条件及其初步分析12

2.1 研究流域选择12

2.2 社会经济条件概述15

2.3 影响土壤流失自然条件概况15

2.3.1 气象及水文15

2.3.2 地貌及地形17

2.3.3 地质及岩石17

2.3.4 土壤18

2.3.5 植被19

2.4 土地利用现状及其分析19

2.4.1 土地利用现状19

2.4.2 土地资源丰富，利用率较高，经营方式单一21

2.4.3 土地管理不合理22

2.4.4 交通不便，经济落后，生产力水平低下22

第3章 长江三峡地区土壤侵蚀概况及研究流域土壤侵蚀现状23

3.1 与土壤侵蚀有关的几个问题23

3.1.1 水土流失23

3.1.2 土壤侵蚀24

3.1.3 土壤流失25

3.2 长江三峡地区土壤侵蚀概况25

3.3 长江三峡地区土壤侵蚀及其评价28

3.3.1 土壤侵蚀评价指标和标准28

3.3.2 土壤侵蚀类型29

3.3.3 土壤侵蚀形式29

3.3.4 土壤侵蚀程度29

3.3.5 土壤侵蚀潜在危险性30

3.4 研究流域土壤侵蚀形式、程度及其潜在危险性31

3.4.1 土壤侵蚀形式32

3.4.2 土壤侵蚀程度32

3.4.3 土壤侵蚀潜在危险性32

第4章 坡面土壤水分下渗与单点产流特性分析34

4.1 土壤水分下渗动态分析35

4.2 土壤水分下渗过程分析36

4.2.1 不同类型林地产流前损历时差异37

4.2.2 林地地表状况对产流前损历时的影响38

4.2.3 板栗疏林地与农耕地上产流前损历时的差异39

4.3 不同土地利用现状下渗过程及下渗量分析40

4.3.1 不同土地利用现状的差异40

4.3.2 马尾松林地41

4.3.3 板栗疏林地43

4.3.4 农耕地43

4.3.5 不同土地利用现状下土壤水分下渗量的差异45

4.4 产流机制及产流量分析47

4.4.1 产流机制概述47

4.4.2 单点产流过程分析50

4.4.3 马尾松林地试验区产流过程51

4.4.4 板栗疏林地产流过程53

4.4.5 农耕地的产流过程54

4.5 不同土地利用现状单点产流量54

4.5.1 马尾松林地及板栗疏林地54

4.5.2 农耕地55

4.5.3 不同土地利用现状产流量差异55

4.6 小结56

第5章 研究流域地表土壤颗粒特性分析58

5.1 土壤样品采集58

5.1.1 土壤剖面地点选择58

5.1.2 样品采集及处理59

5.2 筛分结果59

5.2.1 花岗岩风化土沙的单粒特性59

5.2.2 土壤颗粒筛分结果60

5.3 不同土壤层次土沙颗粒粒径分异规律61

5.3.1 松栎混交林地61

5.3.2 灌草地63

5.3.3 农耕地64

5.3.4 裸地65

5.3.5 土壤颗粒粒径组分分析66

5.4 不同土地利用状况的土壤颗粒群体特性分析67

5.4.1 土壤颗粒平均粒径状况68

5.4.2 土壤颗粒分散度70

5.4.3 土壤颗粒粒径对称性70

5.4.4 土壤颗粒粒径的集中程度72

5.5 小结72

第6章 花岗岩坡面糙率系数研究75

6.1 研究的理论及现实意义76

6.2 基本理论依据77

6.2.1 曼宁公式77

6.2.2 巴甫洛夫斯基公式78

6.3 糙率系数计算及研究方法78

6.3.1 糙率系数计算78

6.3.2 试验小区设计布设原则79

6.3.3 试验方法80

6.4 观测项目及内容80

6.4.1 枯落物及草类重量和吸水量测定80

6.4.2 流量测定81

6.4.3 流速测定81

6.4.4 不同林下地被物持水能力测定81

6.5 试验结果及分析82

6.5.1 糙率系数计算结果82

6.5.2 土地利用状况对糙率系数的影响82

6.5.3 不同试验小区的糙率系数分析86

6.5.4 糙率系数对渗透水量的影响86

6.6 小结88

第7章 非粘性均匀花岗岩土沙的起动流速89

7.1 非枯性沙粒在地表径流中受力分析89

7.1.1 重力90

7.1.2 水流推移力90

7.1.3 水流上举力91

7.1.4 非粘性颗粒间的反力和摩擦力91

7.1.5 非粘性均匀泥沙起动判别标准91

7.2 实验材料制备及实验方法92

7.2.1 实验材料92

7.2.2 实验用沙粒起动水槽93

7.2.3 供水条件93

7.3 泥沙起动条件及起动流速94

7.3.1 泥沙起动条件94

7.3.2 泥沙的起动流速95

7.3.3 实验室流态判别及流速的测定97

7.4 裸床泥沙起动流速试验结果及分析97

7.4.1 不同粒径沙粒起动流速分析99

7.4.2 在不同坡度时沙粒的起动流速100

7.4.3 沙粒与起动流速的相关分析101

7.4.4 槽面坡度、沙粒几何粒径对起动流速的综合影响102

7.5 在马尾松林枯落物覆盖下泥沙起动流速试验结果及分析102

7.5.1 有枯落物覆盖时的泥沙起动流速102

7.5.2 不同枯落物量对沙粒起动流速的增加作用104

7.6 小结105

第8章 坡面土壤流失系统分析107

8.1 目的分析108

8.1.1 真实系统需求分析108

8.1.2 真实系统限制性分析109

8.1.3 建立坡面土壤流失仿真模型的基本要求109

8.1.4 建立坡面土壤流失仿真模型所需的软硬件环境109

8.2 坡面土壤流失仿真模型方案分析110

8.2.1 坡面土壤流失仿真模型建立的技术可行性分析111

8.2.2 坡面土壤流失仿真模型建立的环境可行性分析111

8.2.3 坡面土壤流失仿真模型建立的效能分析111

8.3 影响坡面土壤流失因子分析112

8.3.1 人为活动的影响113

8.3.2 自然因素的影响113

8.3.3 时间因素116

8.4 流域坡面土壤流失系统特性分析116

8.4.1 坡面土壤流失系统的一般表达117

8.4.2 坡面土壤流失系统是自然和人工复合系统119

8.4.3 坡面土壤流失系统是一个实体系统120

8.4.4 坡面土壤流失系统是一个开放系统120

8.4.5 坡面土壤流失系统是一个动态系统120

8.5 小结121

第9章 坡面土壤流失营力及研究流域降雨分析124

9.1 降雨产生的坡面土壤流失作用力分析124

9.1.1 雨滴击溅力124

9.1.2 地表径流及其冲刷力125

9.1.3 超渗地面产流机制126

9.1.4 饱和地面产流机制126

9.1.5 回归流产流机制129

9.2 研究流域产流方式129

9.3 宜昌地区降雨特性130

9.3.1 年降水统计特性131

9.3.2 长历时暴雨统计特性133

9.3.3 短历时暴雨统计特性134

9.4 研究流域1993～1994年降水概况及对比分析137

9.4.1 1993～1994年降水月分配137

9.4.2 1993年降水分布特性及其分析137

9.4.3 1994年降水分布特性及其分析138

9.5 研究流域1993～1994年降水对土壤流失的影响分析139

第10章 坡面土壤流失观测方法与结果141

10.1 雨量点及坡面土壤流失观测区的布设141

10.1.1 雨量点的布设141

10.1.2 坡面土壤流失观测区类型141

10.1.3 坡面土壤流失观测区的布设142

10.2 坡面土壤流失观测144

10.2.1 观测数据的获取144

10.2.2 天然降雨记录144

10.2.3 坡面土壤流失量观测结果144

10.3 坡面土壤流失量观测结果评价148

10.3.1 标准小区及其设置148

10.3.2 坡面土壤流失观测区与标准小区土壤流失量对比分析149

第11章 坡面土壤流失观测结果分析151

11.1 土地利用现状及非林地地面坡度对土壤流失量的影响151

11.1.1 不同土地利用现状坡面土壤流失特性151

11.1.2 非林地地面坡度对土壤流失量的影响152

11.2 林地地面坡度对土壤流失量的影响154

11.2.1 低林木盖度时地面坡度对土壤流失量的影响155

11.2.2 林木盖度为0.6 0时地面坡度对土壤流失量的影响155

11.2.3 林木盖度为0.8 0时地面坡度对土壤流失量的影响156

11.2.4 林木盖度为0.9 0时地面坡度对土壤流失量的影响156

11.3 林木盖度对土壤流失量的影响157

11.3.1 10°（±2°）坡面林地不同林木盖度的土壤流失量158

11.3.2 在20°（±2°）坡面不同林木盖度的土壤流失量159

11.3.3 在30°（±1°）坡面不同林木盖度的土壤流失量160

11.3.4 在33°（±1°）坡面不同林木盖度的土壤流失量160

11.4 林下枯落物及不同树种构成的林地保土作用分析161

11.4.1 林下枯落物对土壤流失量的影响161

11.4.2 马尾松纯林与松栎混交林保土差异分析164

11.5 小结165

第12章 坡面土壤流失时空分布特征167

12.1 降雨对坡面土壤流失量的影响167

12.2 坡面土壤流失量的时间分布169

12.3 全流域坡面土壤流失量及其空间分布172

12.3.1 农耕地土壤流失量172

12.3.2 林业用地土壤流失量173

12.3.3 不同土地利用坡面土壤流失量分布174

12.4 流域坡面产沙量176

12.5 小结176

第13章 坡面土壤流失仿真模型建模分析178

13.1 模型方案选择178

13.2 系统动力学对系统的一般描述179

13.2.1 系统状态179

13.2.2 系统的状态空间179

13.2.3 系统状态空间描述179

13.3 系统动力学对系统的具体描述181

13.3.1 划分子系统181

13.3.2 对子系统的描述182

13.3.3 系统动力学研究特色183

13.4 土壤流失系统中正反馈回路的行为分析184

13.4.1 一阶正反馈回路的植物生长模型184

13.4.2 正反馈系统的时间常数186

13.4.3 正反馈系统的倍增时间187

13.5 土壤流失系统中负反馈回路的行为分析187

13.5.1 一个简化的植物与土壤流失负反馈回路模型187

13.5.2 负反馈系统的时间常数189

13.5.3 负反馈系统的减半时间（或半衰期）常数190

13.6 小结191

第14章 坡面土壤流失仿真模型建立192

14.1 坡面土壤流失仿真模型变量的选取193

14.2 坡面土壤流失系统因果关系分析及模型构成193

14.2.1 因果关系分析193

14.2.2 坡面土壤流失系统仿真模型流程195

14.2.3 坡面土壤流失系统仿真模型构成195

14.3 坡面土壤流失系统仿真模型的建立197

14.3.1 林地土壤流失仿真模型子块197

14.3.2 灌草地土壤流失仿真模型子块200

14.3.3 裸地土壤流失仿真模型子块202

14.3.4 农耕地土壤流失仿真模型子块203

14.4 全流域坡面土壤流失子块204

14.5 小结205

第15章 坡面土壤流失仿真模型运行模拟207

15.1 不同地表状况坡面土壤流失量的仿真模拟207

15.2 坡面林地土壤流失过程仿真模拟及分析208

15.3 灌草地土壤流失过程仿真模拟及分析215

15.4 裸地土壤流失过程仿真模拟及分析218

15.5 农耕地土壤流失过程仿真模拟及分析222

15.6 小结226

第16章 长江三峡花岗岩地区坡面土壤流失仿真模型评价228

16.1 坡面土壤流失仿真模型功能228

16.2 坡面土壤流失仿真模型所需参数229

16.3 坡面土壤流失仿真模型适用区域230

16.4 坡面土壤流失仿真模型模拟精度230

16.5 仿真模型模拟结果的输出231

16.6 小结231

参考文献233