论文题目: 三峡库区水土流失空间尺度效应及其尺度转换研究
论文类型: 博士论文
论文专业: 农业资源利用
作者: 倪九派
导师: 魏朝富,谢德体
关键词: 水土流失,汇景观侵蚀单元,空间尺度效应,多层次空间离散,三峡库区
文献来源: 西南农业大学
发表年度: 2005
论文摘要: 水土流失的空间尺度问题源于其野外观测与数值模型应用之间的差距,由于水土流失不仅是多因子综合影响的一个复杂的时空变异过程,更是一个典型的多重尺度变异过程,而目前的水土流失预测预报模型在关键参数的空间变异性描述和水土流失尺度变异性分析等方面的能力非常薄弱,这使得水土流失空间尺度效应定量评价成为水土流失“尺度-格局-过程”研究的核心问题。就目前的水土流失研究而言,大空间尺度的研究可能会提出一些问题,但答案的寻求仍会在小尺度上完成,因此,进行水土流失空间尺度效应定量评价和空间尺度转换的研究是必须和迫切的。三峡水库作为我国的战略水资源库,保证其水环境安全具有十分重大的现实意义,而库区内严重的水、土、养分流失对三峡水库的水环境安全形成了巨大的威胁,在“源/汇”景观侵蚀单元分析的基础上进行三峡库区这一特定生态系统水土流失空间尺度效应的研究,有望完善水土流失“尺度-格局-过程”理论,为建立三峡库区水土流失调控体系提供科学依据。水土流失空间尺度效应问题不仅是一个科学挑战,而且还是水土流失治理中的实际问题,通过建立水土流失空间尺度效应定量评价方法和模型,利用小尺度上实用的土壤侵蚀评价模型和观测数据,对区域水土流失进行定量预测与评价具有重要的理论与实践意义。 本研究建立了通过多层次空间离散进行水土流失空间尺度效应定量评价的方法,以水土流失“源/汇”景观侵蚀单元为基本研究对象,对水土流失“源/汇”景观侵蚀单元划分及其空间格局识别方法进行了探讨,并将其应用于水土流失空间尺度效应的分析与评价中,对三峡库区坡面、子流域、流域以及区域4种尺度上的水土流失空间变异与尺度变异进行了定量分析,建立了水土流失空间尺度效应定量评价模型及其尺度转换模型,提出了基于Agent的水土流失空间尺度效应的智能评价体系,主要研究结论如下: (1)紫色土坡面径流适合用运动波模型进行描述,坡面径流流量、水深和流速均随降雨强度和坡长的增大而增大,坡面径流流量和坡面径流水深随坡度的增大而减小,坡面径流流速先随坡度的增大而增大,至52.91°时达到最大值,然后随坡度的增大而减小;坡面径流侵蚀能力随着降雨强度和坡长的增大而增大,而坡度对它的影响较为复杂,与坡面径流流速类似,坡面径流侵蚀能力先随坡度的增大而增大,至一特定的坡度达到最大值,然后随坡度的增大而减小;临界坡度是一个变量,随降雨强度和坡长的增大而减小,随坡面土壤颗粒
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中文摘要
Abstract
第1章 文献综述
1.1 土壤侵蚀定量评价的空间尺度效应
1.1.1 土壤侵蚀定量评价与空间尺度效应
1.1.2 土壤侵蚀定量评价中空间尺度效应的机理
1.1.3 土壤侵蚀定量评价中空间尺度效应的表现
1.1.4 土壤侵蚀定量评价中的空间尺度与其转换方法
1.2 土壤侵蚀预测建模研究进展
1.2.1 土壤侵蚀预测评价中的尺度问题
1.2.2 土壤侵蚀预测评价模型
1.2.3 水土流失预测评价建模存在的问题与对策
1.3 小结
第2章 绪论
2.1 研究背景
2.2 研究目标与思路
2.2.1 研究目标
2.2.2 研究思路
2.3 研究范围与内容
2.3.1 坡面水土流失空间变异与尺度变异分析
2.3.2 流域水土流失空间变异与尺度变异分析
2.3.3 区域水土流失空间变异与尺度变异分析
2.4 主要研究方法
2.5 拟解决的关键问题
2.6 技术路线
第3章 三峡库区坡面水土流失空间变异与尺度变异分析
3.1 坡面径流的一维浅水波方程组模拟
3.2 单一坡度坡面水土流失空间变异与尺度变异分析
3.2.1 坡面产流过程及其影响因素分析
3.2.2 坡面径流对坡面土壤颗粒的作用力模拟及其影响因素分析
3.2.3 坡面土壤颗粒抗蚀力模拟及其影响因素分析
3.2.4 坡面径流侵蚀力模拟及其影响因素分析
3.2.5 坡面径流侵蚀能力模拟及其影响因素分析
3.2.6 坡面径流侵蚀能力分析结果验证
3.2.7 坡面土壤侵蚀坡度系数的拟合
3.3 坡度有变异坡面水土流失空间变异与尺度变异分析
3.3.1 坡上部汇流汇沙对坡面土壤侵蚀的影响分析
3.3.2 坡度有变异坡面产流过程分析
3.3.3 坡度有变异坡面土壤侵蚀能力模拟
3.3.4 坡度有变异坡面土壤侵蚀影响因素分析
3.4 小结
第4章 水土流失“源／汇”景观侵蚀单元划分的尺度效应
4.1 水土流失“源／汇”景观侵蚀单元的识别
4.2 水土流失“源／汇”景观侵蚀单元的划分
4.2.1 水土流失“源/汇”景观侵蚀单元的划分的基本思路
4.2.2 水土流失“源／汇”景观侵蚀单元的划分方法
4.3 五桥河流域河网提取与水土流失“源／汇”景观侵蚀单元划分
4.3.1 研究区与基础数据
4.3.2 水土流失“源／汇”景观侵蚀单元划分均质性的描述方法
4.3.3 五桥河流域多层次空间离散方案
4.3.4 五桥河流域边界的确定与子流域的生成
4.3.5 五桥河流域水系结构特征分析
4.3.6 不同网格尺度下水土流失“源／汇”景观侵蚀单元划分
4.4 五桥河流域水土流失“源／汇”景观侵蚀单元划分的尺度效应分析
4.4.1 网格尺度对水土流失“源／汇”景观侵蚀单元划分的影响
4.4.2 河道级别对水土流失“源／汇”景观侵蚀单元划分的影响
4.5 小结
第5章 水土流失“源／汇”景观侵蚀单元空间格局识别方法
5.1 “源／汇”景观侵蚀单元水土流失效应影响因素分析
5.1.1 “源／汇”景观侵蚀单元尺度的影响因素分析
5.1.2 子流域尺度的影响因素分析
5.1.3 流域尺度的影响因素分析
5.1.4 区域尺度的影响因素分析
5.2 “源／汇”景观侵蚀单元水土流失效应定量评价
5.2.1 子流域尺度的定量评价
5.2.2 流域尺度的定量评价
5.2.3 区域尺度的定量评价
5.3 水系结构对区域水土流失的影响分析
5.3.1 不同尺度研究区域水土流失量的界定
5.3.2 河道等级对“源／汇”景观侵蚀单元水土流失效应影响分析
5.4 子流域“源／汇”景观侵蚀单元空间分布格局识别方法
5.4.1 “源／汇”景观侵蚀单元空间分布格局与子流域水土流失过程关系分析
5.4.2 基于洛伦兹曲线的“源／汇”景观侵蚀单元空间分布格局指数分析
5.5 水土流失空间尺度效应定量评价与尺度转换
5.5.1 基于“源/汇”景观侵蚀单元水土流失效应的水土流失定量评价模型
5.5.2 基于“源／汇”景观侵蚀单元空间分布格局指数的水土流失定量评价模型
5.6 小结
第6章 三峡库区流域水土流失空间变异与尺度变异分析
6.1 流域空间离散化与水土流失“源／汇”景观单元的划分
6.1.1 研究区与基础数据
6.1.2 流域空间离散化方法
6.1.3 水土流失“源／汇”景观侵蚀单元的划分
6.2 流域水土流失空间变异分析
6.2.1 评价指标体系的确定
6.2.2 评价指标权重的确定
6.2.3 水土流失空间变异分析结果
6.3 流域水土流失尺度变异分析
6.3.1 “源／汇”景观侵蚀单元泥沙流失量预测
6.3.2 “源／汇”景观侵蚀单元养分流失量预测
6.3.3 流域泥沙与养分流失量预测及其尺度效应分析
6.4 小结
第7章 三峡库区区域水土流失空间变异与尺度变异分析
7.1 区域水土流失的空间变异与尺度变异分析的基本思路
7.2 研究区与基础数据
7.3 典型流域——石碗溪流域水土流失空间变异与尺度变异分析
7.3.1 石碗溪流域河网的提取与子流域的划分
7.3.2 石碗溪流域泥沙与养分流失量预测
7.4 开县水土流失空间变异与尺度变异分析
7.4.1 开县区域河网的提取与子流域的划分
7.4.2 开县泥沙与养分流失量预测
7.5 小结
第8章 基于Agent的水土流失空间尺度效应的智能评价体系
8.1 基于Agent仿真的特点与发展
8.1.1 Agent的定义与特征
8.1.2 基于Agent仿真的特点
8.1.3 基于Agent仿真的应用
8.2 基于Agent的水土流失空间尺度效应智能评价基本思路
8.3 水土流失系统的Agent结构
8.3.1 “源／汇”景观侵蚀单元Agent
8.3.2 子流域Agent
8.3.3 流域Agent和区域Agent
8.4 Agent模型在水土流失空间尺度效应智能评价中的应用
8.4.1 模型设计
8.4.2 基于水土流失防治的多Agent最优局部配合
8.5 小结
第9章 三峡库区流域生态可持续发展规划
9.1 三峡库区流域生态可持续发展面临的问题
9.1.1 三峡库区流域生态经济系统的特点
9.1.2 三峡库区流域贫困与生态环境可持续性耦合关系分析
9.2 三峡库区流域生态可持续发展规划的理论与实践
9.2.1 三峡库区流域生态可持续发展规划的理论基础及框架
9.2.2 研究区——石碗溪流域概况
9.2.3 石碗溪流域生态系统现状及其存在的问题
9.2.4 石碗溪流域生态适宜性和敏感性分析
9.2.5 基于模糊熵的石碗溪流域土地利用结构优化配置
9.2.6 基于格局优化的石碗溪流域整体格局选择与空间布局
9.3 三峡库区流域生态可持续发展对策
9.4 小结
第10章 结论、建议与展望
10.1 结论
10.2 研究特色与创新
10.3 相关领域内噬需开展的研究和拟待解决的问题
10.4 水土流失空间尺度效应及其空间尺度转换研究展望
参考文献
致谢
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发布时间: 2005-07-19
参考文献
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