土壤侵蚀过程与机制

本书运用水动力学与侵蚀理论，以室内人工降雨模拟试验为基础，研究森林植被影响下降雨雨滴动能、坡面薄层水流流态、坡面流阻力系数变化规律、坡面流泥沙运动规律，建立坡面流阻力系数公式、泥沙起动临界剪切力公式，坡面流侵蚀数学模型，以探讨坡面土壤侵蚀过程与机制。在坡面土壤侵蚀过程与机理研究基础上，以黄土丘陵沟壑区的甘肃省天水市典型流域及更大尺度的无定河流域为研究对象，通过分析流域降雨时空变化、景观格局演变及地形地貌分形特征，辨析流域水沙运移规律及其尺度分异规律；研究流域地形地貌分维与侵蚀产沙的耦合关系；基于土壤侵蚀预报模型WEPP和水文模型SWAT，研究各尺度流域土地利用／森林植被变化下的水文生态响应，进而探讨土地利用／森林植被变化影响下多尺度流域水文生态过程及侵蚀机制。
本书可供从事水土保持学、地理学、环境科学、泥沙运动力学等专业的研究、管理人员及高等院校相关专业的师生参考。

第1章 绪论
　　1.1 流域土壤侵蚀（水文生态）过程与机制
土壤侵蚀作为全球的重大环境问题，越来越受到世界各国政府及科技工作者的关注。土壤侵蚀过程是地球这个复杂系统水文生态过程中的一部分，土壤侵蚀中的泥沙运移紧紧伴随着水文循环过程，而生态过程又深刻影响着水文过程及泥沙输移过程。地球表层系统中生态过程和水文过程相互耦合即为水文生态过程，它是地球表层系统发展和演化的基本过程。20世纪70年代以来，世界人口快速增长，全球变化背景下的土地利用／土地覆被变化对局地、区域以及全球气候都产生了广泛而深刻的影响。世界范围内，由于土地覆盖变化而引起的土壤损失和退化以及沉积物运移无疑已经极大地增加了（Janauer，2000）。同时，全球性的淡水资源危机日益凸显，而且愈演愈烈。旱涝灾害频繁，水污染问题突出，水土流失现象严重，使本就脆弱的生态、环境不断恶化。而传统的基于“需求管理”的水资源管理模式和基于水文机制的工程措施以及末端污染物的被动处理、简单的植树种草以及降低坡度等措施已经不能应对当前全球性的淡水资源危机，都无法解决这一难题。在此背景下，全球水文循环中的生态作用成为核心问题之一，使得水文过程与生态过程耦合研究成为水文科学最为活跃的领域（Covich，1993；刘昌明，1999），而土壤侵蚀过程的研究同样离不开水文过程和生态过程的耦合研究。 　　　
　　20世纪90年代，正式提出的水文生态学这一交叉学科就是以水文生态过程为基本研究内容，通过对地表不同时空尺度的水文生态特征和水文生态过程的探讨，寻求和建立地球表层系统可持续的水文生态模式，实现水资源和水环境的可持续管理（严登华，2001；zalewski，1997）。流域是水文响应的基本单元，也是水文水资源研究的基本单元，因而成为水文生态过程研究最理想的空间尺度。流域水文生态过程研究就是将流域水文和流域生物区系（尤其是植被）在流域空间上加以整合，形成超有机体（superorganism），揭示这一超有机体在自然和人类驱动下的形成和演化过程（Zalewski，2000），从而将流域的生态学属性、水文学特征、自然和人类活动对流域生态系统的干扰等有机地结合在一起。……