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水 利 学 报 2017年5月 SHUILI XUEBAO 第48卷 第5期 文章编号：0559-9350（2017）05-0568-08 沟道截断对分布式土壤侵蚀学坡长提取的影响 1 2 1 1 2 1，3 张宏鸣 ，杨勤科 ，王 猛 ，晋 蓓 ，王 雷 ，李 锐 （1. 西北农林科技大学，陕西 杨凌 712100； 2. 西北大学 城市与环境学院，陕西 西安 710069； 3. 中国科学院 水利部 水土保持研究所，陕西 杨凌 712100） 摘要：地形是影响土壤侵蚀的重要因子，分布式土壤侵蚀学坡长是地形因子的重要参数。坡长与侵蚀过程相关， 且受地形影响较大，在提取过程中，遇到沟道截断，坡长不再累计。由于沟头位置较难确定，通常沟道提取采用 设置一定的汇水面积阈值来实现。然而，沟道对坡长提取结果的影响、不同阈值对坡长提取结果的影响、在无法 确定沟头位置情况下如何更加合理地设置截断阈值等问题，亟待研究。本文以黄土高原县南沟和韭园沟流域 DEM为数据源，对沟道引起的坡长截断进行对比分析。结果表明，沟道截断对坡长提取的平均值影响小于对坡 长最大值的影响；不同区域对坡长的影响小于阈值设置的影响；黄土高原地区的沟道截断阈值可参考平均坡长降 低的变化率为4%来设定。 关键词：土壤侵蚀；通用水土流失方程；地形因子；侵蚀学坡长；沟道截断 中图分类号：S157；TP79 文献标识码：A doi ：10.13243/ki.slxb 1 研究背景 ［1］ 地形对土壤侵蚀和水土保持措施布设影响较大，通常将坡度和坡长作为侵蚀模型的地形参数 。坡度 问题的研究较多，但如何在流域尺度上快速、准确地获取坡长一直以来都是困扰土壤侵蚀研究的难题。 ［2］ ［3］ 坡面水文学 和土壤侵蚀学 研究表明，降雨侵蚀过程中，径流携带泥沙从高处向低处流动，到 达坡面下方注入沟槽，或在低洼部位被拦蓄。从径流起点沿垂直等高线方向到径流终断点，径流所 经过路径的水平距离即为坡长。显然，该坡长与坡面土壤侵蚀过程（包括剥蚀、搬运和沉积）相适 ［4］ 应，在一定条件下停止累计运算（截断），继而从0重新开始 。如果不考虑截断因素，坡度线长度与 坡长值基本一致。为了方便区分，本文将土壤侵蚀研究范围中具有累积并截断特征的坡长称为分布 式土壤侵蚀学坡长（简称侵蚀学坡长）。侵蚀学坡长在两种情况下截断：（1）当坡度较大幅度变缓以至 于发生沉积时，坡长截断并重新开始计算，称为坡度截断（SlopeCutoff，SC）；（2）清晰可辨的沟道或 河网处，坡面漫流结束因而计算终止，称为沟道截断（ChannelCutoff，CC）。如图1所示，水平坐标 轴为分水线沿最大坡降线到流水线的距离。考虑两种截断，在一段坡面中出现两种情形。第一段坡 长λ ，由于坡度变化引起沉积，坡长截断；第二段坡长λ ，由于遇到沟道，坡长截断。侵蚀学坡长 1 2 ［5］ 最早是结合对土壤侵蚀因子和预报方程研究进行的 ，通用土壤流失方程（UniversalSoilLossEqua⁃ ［6］ ［7］ tion，USLE） 、修正的通用土壤流失方程（RevisedUniversalSoilLossEquation，RUSLE）和中国水土 收稿日期：2016-07-05；网络出版日期：2