基于SWAT模型的拉林河流域年径流侵蚀功率空间分布
Spatial Distribution of Annual Runoff Erosion Power in the Lalin River Basin Based on the SWAT Model
DOI: 10.12677/ojns.2026.141002, PDF,   
作者: 孙小龙:哈尔滨师范大学地理科学学院,黑龙江 哈尔滨
关键词: 拉林河流域SWAT模型侵蚀功率阈值Lalin River Basin SWAT Model Erosion Power Threshold
摘要: 本研究从能量学视角解析了流域水力侵蚀的空间分异机制,选取径流侵蚀功率作为综合表征流域地表特征、降水状况及其引发的径流对水土流失相互作用的定量指标,以东北典型水土流失区拉林河流域为研究对象,使用SWAT模型模拟分析了该流域年径流侵蚀功率的空间分布差异规律,揭示了侵蚀功率与子流域面积大小的关系。研究表明:(1) 拉林河流域多年平均径流侵蚀功率在空间上表现出“下游高于上游,干流大于支流,西北部高于东南部”的分布格局;(2) 针对集水面积小于150 km2且位于该河中上游的小流域优先实施生态治理措施,可获得显著的水土保持成效。由此可见,拉林河流域径流侵蚀功率具有明显的空间异质性特征,并与流域集水面积呈现显著相关性,揭示这一规律对指导流域生态修复具有重要的理论价值与实践意义。
Abstract: This study investigates the spatial variability mechanisms of hydraulic erosion within a watershed from an energetic standpoint. Utilizing runoff erosive power as a comprehensive quantitative metric, the research characterizes the interplay between watershed surface features, precipitation, and the associated runoff's impact on soil and water loss. The study area is the Lalin River Basin, a representative region of soil and water loss in Northeast China. Through simulation with the SWAT model, the research analyzes the spatial distribution patterns of annual average runoff erosive power and its correlation with sub-watershed area. The findings indicate that: (1) The spatial distribution of multi-year average runoff erosive power in the Lalin River Basin follows a pattern of “higher values downstream than upstream, greater in the main channel than in tributaries, and elevated in the northwest compared to the southeast”; (2) Significant soil and water conservation outcomes can be achieved by prioritizing ecological management in sub-watersheds smaller than 150 km² situated in the river’s middle and upper reaches. Consequently, the runoff erosive power in the Lalin River Basin demonstrates distinct spatial heterogeneity and a strong correlation with the watershed’s drainage area. Identifying this pattern holds significant theoretical value and practical implications for guiding ecological restoration efforts within the watershed.
文章引用:孙小龙. 基于SWAT模型的拉林河流域年径流侵蚀功率空间分布[J]. 自然科学, 2026, 14(1): 11-22. https://doi.org/10.12677/ojns.2026.141002

参考文献

[1] 张光辉, 杨扬, 刘瑛娜, 等. 东北黑土区土壤侵蚀研究进展与展望[J]. 水土保持学报, 2022, 36(2): 1-12.
[2] 李占斌, 鲁克新, 李鹏. 基于径流侵蚀功率的流域次暴雨产沙模型研究[C]//中国水利学会泥沙专业委员会. 第六届全国泥沙基本理论研究学术讨论会论文集. 郑州: 黄河水利出版社, 2005: 54-59.
[3] 鲁克新, 李占斌, 李鹏, 等. 基于径流侵蚀功率的流域次暴雨输沙模型研究——以岔巴沟流域为例[J]. 长江科学院院报, 2008(3): 31-34.
[4] 鲁克新, 李占斌, 鞠花, 等. 不同空间尺度次暴雨径流侵蚀功率与降雨侵蚀力的对比研究[J]. 西北农林科技大学学报(自然科学版), 2009, 37(10): 204-208+214.
[5] Krogh, A.S., Pomeroy, W.J. and Marsh, P. (2017) Diagnosis of the Hydrology of a Small Arctic Basin at the Tundra-Taiga Transition Using a Physically Based Hydrological Model. Journal of Hydrology, 550, 685-703.
[6] 龚珺夫. 无定河流域水沙变化及侵蚀能量空间分布研究[D]: [硕士学位论文]. 西安: 西安理工大学, 2018.
[7] 龚珺夫, 李占斌, 李鹏, 等. 基于SWAT模型的延河流域径流侵蚀能量空间分布[J]. 农业工程学报, 2017, 33(13): 120-126.
[8] Admas, B.F., Gashaw, T., Adem, A.A., Worqlul, A.W., Dile, Y.T. and Molla, E. (2022) Identification of Soil Erosion Hot-Spot Areas for Prioritization of Conservation Measures Using the SWAT Model in Ribb Watershed, Ethiopia. Resources, Environment and Sustainability, 8, Article 100059. [Google Scholar] [CrossRef
[9] 周宁, 李超, 满秀玲. 基于GIS的黑龙江省拉林河流域土壤侵蚀空间特征分析[J]. 水土保持研究, 2014, 21(6): 10-15.
[10] 周宁, 满秀玲, 李超. 黑龙江省黑土区拉林河流域土壤侵蚀强度评价方法比较[J]. 中国水土保持科学, 2013, 11(3): 73-77.
[11] 李佳, 张小咏, 杨艳昭. 基于SWAT模型的长江源土地利用/土地覆被情景变化对径流影响研究[J]. 水土保持研究, 2012, 19(3): 119-124+128+301.
[12] 刘世梁, 安南南, 尹艺洁, 等. 基于SWAT模型的澜沧江中游小流域水土流失与NDVI时空动态相关性[J]. 水土保持学报, 2016, 30(1): 62-67.
[13] 刘春利, 杨勤科, 谢红霞. 延河流域降雨侵蚀力时空分布特征[J]. 环境科学, 2010, 31(4): 850-857.
[14] Morris, M.D. (1991) Factorial Sampling Plans for Preliminary Computational Experiments. Technometrics, 33, 161-174. [Google Scholar] [CrossRef
[15] Abbaspour, K.C., Rouholahnejad, E., Vaghefi, S., Srinivasan, R., Yang, H. and Kløve, B. (2015) A Continental-Scale Hydrology and Water Quality Model for Europe: Calibration and Uncertainty of a High-Resolution Large-Scale SWAT Model. Journal of Hydrology, 524, 733-752. [Google Scholar] [CrossRef
[16] 袁军营, 苏保林, 李卉, 等. 基于SWAT模型的柴河水库流域径流模拟研究[J]. 北京师范大学学报(自然科学版), 2010, 46(3): 361-365.
[17] 袁宇志, 张正栋, 蒙金华. 基于SWAT模型的流溪河流域土地利用与气候变化对径流的影响[J]. 应用生态学报, 2015, 26(4): 989-998.
[18] 武海喆, 刘登峰, 黄强, 等. 不同潜在蒸发估算方法对黄土高原渭河径流模拟的影响研究[J]. 人民珠江, 2020, 41(10): 36-43+65.
[19] 王磊, 刘亭亭, 谢建治. 基于SWAT模型的张家口清水河流域土地利用情景变化对径流影响研究[J]. 水土保持研究, 2019, 26(4): 245-251.
[20] 高尚, 胡鹏, 崔嵩, 等. 基于SWAT模型的挠力河流域地表径流数值模拟与不确定性分析[J]. 环境工程, 2020, 38(10): 83-89.
[21] 易磊, 陈富洪, 韩积斌, 等. 基于SWAT模型的格尔木河上游分布式水文模拟和径流预测[J]. 盐湖研究, 2024, 32(3): 1-10.
[22] 程圣东. 黄土区植被格局对坡沟-流域侵蚀产沙的影响研究[D]: [博士学位论文]. 西安: 西安理工大学, 2016.