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近年来,黄河中游水沙关系发生了较大变化,黄河年输沙量由原来的16亿吨降为3亿吨左右,实测径流量也大幅减少,而且年内分配趋于均匀化。研究黄河水沙变化与黄土高原植被修复的响应关系,不仅对认识被覆对产流产沙的作用与机制,而且对评价黄土高原在水土保持生态建设背景下黄河水沙变化的趋势都具有重要意义和应用价值。 坡面是土壤侵蚀的最初发生地,也是研究水土流失的最基本单元。因此,研究坡面土壤侵蚀过程及不同立地条件下坡面流水沙关系的变化规律是认识河道水沙关系的基础。本项研究在黄土高原多沙粗沙区建立野外试验小区,并结合室内土槽模拟试验,通过人工模拟径流冲刷试验的方法,研究坡面径流的输沙规律,探究不同下垫面的坡面流水沙关系特征,揭示坡面流水沙关系对不同立地条件的响应机理。 黄土物质十分疏松,极易受雨滴击溅和径流冲刷作用发生坡面水蚀,且垂直节理发育,易发生滑坡、崩塌等重力侵蚀,黄土地区侵蚀物质充沛,产沙强度可以认为是由径流输沙能力所决定。研究黄土地区坡面径流输沙能力对揭示该区域坡面流水沙关系对不同立地条件的响应机理有着重要的理论意义。通过分析总结已有坡面径流输沙能力公式,选取主要影响因子,使用统计相关分析和平均影响值方法确定模型输入,以坡面径流输沙能力为模型输出,建立BP神经网络模型、RBF神经网络模型、GRNN模型,使用遗传算法和Adaboost算法对所建模型进行优化,能够取得较好的模拟预测结果。 植被提高了土壤的抗蚀性,因此植被不仅通过减水减沙,也通过改变水沙关系减沙。本研究以位于黄土高原水蚀风蚀交错带的陕西省神木县六道沟小流域的黄土坡面为对象,分析坡面尺度下自然草被、人工草被、自然裸地等不同立地条件对坡面产流、产沙的调控作用,揭示不同下垫面条件对坡面径流水沙关系的影响。结果表明,从坡面减水减沙、改善水沙关系等角度,各立地条件对坡面径流的调控作用由大到小依次为自然草被、人工草被、自然裸地。