物理成因产沙模型研究中亟待解决的几个问题

1、物理成因产沙模型研究中亟待解决的几个问题10mm/h(8)f=0.0006017P0.9051I1.44Pa0.1442I10mm/h(9)沟道产沙由（ 10 ）计算(10)时段产沙量为Wsi=Wsgi+Wsbi（11）单元面积次暴雨总产沙量为（12）以上各式中 Wsi 为时段暴雨产沙量； Ws 为次暴雨总产沙量； CA 为地表裸露率； CE 为侵蚀因子； D50 为土壤中值粒径； L 为单元坡面长度； S0 为单元坡面比降； Sob 为坡面平均比降 Sog 为沟道平均比降； SBb 为某一土壤类型坡面所占比例； SBg 为某一土壤类型沟道所占比例； ti2.3 CSU 模型 3 （13）F=

2、-(2F-Kt)/ 2+(2F-Kt)2+Kt(+F)/1/ 2/2 （14）式中 t 为时段长； F 为下渗改变量； F 为下渗量； K 为水力传导度；为势头参数。 产流量计算如下(15)(16)式中 Q 为流量； A 为断面面积； ql 为超渗雨或旁侧来流； S0T ，径流冲刷量为 D, 则WT = GTGTSa（17）WT = Sa+DGTSaZa=Drt (18)(19)D = - Df(ZP+Za)(20)GT = B(gb+gs) (21)Gb =a(o-c)b(22)gs =(gb/11.6)AZ-1/(1-A)Z (V/u*)+2.5)I1+2.5I2 (23)式中 Dr 为雨

3、滴溅蚀率； t 为时段； I 为雨强； a5 、 b5 分别为系数和指数； Zw 是水层厚度与松散土层厚度之和； Zm 为 3 倍的雨滴中值粒径； Cg 为地面植被覆盖度； Cc 为树冠覆盖度； Z p 是时段内径流冲刷量； Df 为与土质有关的系数； B 为坡面或沟道宽度； gb 为推移质挟沙能力； gs 为悬移质挟沙能力； a 、 b 分别为系数和指数； A 为无量纲系数； Z 为悬浮指数； V 为坡面或沟槽平均流速； u* 为摩阻流速； I1 、 I22.4 模型评价 通过对上述各模型结构及计算方法的介绍，可以看出各模型有以下特点：（ 1 ）模型都考虑分单元并对各单元进行概化；（ 2 ）

4、考虑降雨分布的不均匀性，各单元都有其代表性的雨量过程；（ 3 ）产流计算方法相近，模拟效果均较满意；（ 4 ） HUM-1 和 CSU 模型考虑了坡面及沟道汇流计算，所得结果为时空变化过程。 THU 模型未考虑汇流计算，所得结果为时间变化过程；（ 5 ） CSU 模型单独模拟降雨溅蚀过程， HUM-1 模型将雨滴溅蚀考虑在梁峁坡土壤侵蚀计算中， THU 模型将之列于流域总侵蚀量计算中；（ 6 ） HUM-1 、 CSU 模型都考虑了坡面径流侵蚀产沙和沟道侵蚀产沙计算， THU 模型将之都考虑在总量计算中；（ 7 ）三个模型在实测资料验证的基础上，都较好地应用于产流产沙量预报计算。其中， HUM

5、-1 、 THU 模型进一步用来计算水土保持减水减沙效益，分析水沙变化之原因。 同时，各模型存在的主要问题有：（ 1 ）成因性越强的模型，对基本资料的要求也越高，如 HUM-1 、 CSU 模型要求有连续记录的降雨过程资料， THU 模型要求有详细的地形地貌资料，而现有的水文资料和下垫面资料均较粗，给模型的应用带来困难；（ 2 ）有些重要的侵蚀产沙过程还没有单独描述，独立模拟，如 HUM-1 模型将雨滴溅蚀过程隐含于梁峁坡坡面侵蚀之中，重力侵蚀隐含于沟谷坡坡面侵蚀之中， CSU 模型没有专门描述并模拟重力侵蚀过程， THU 模型从整体上描述侵蚀产沙过程，不区分各种侵蚀过程，因此，模型的微结构还

6、不尽合理；（ 3 ）三个模型都没有很好地考虑沟道内泥沙的沉积与再输移问题。其中， HUM-1 和 THU 模型都直接假定泥沙输移比为 1 ，以简化计算。这种简化计算带来的误差基本上靠参数的拟合来弥补；（ 4 ）模型在各种侵蚀产沙过程没有合理描述前提下之所以都有较好的模拟结果，主要是因为产沙模型各方程都带有若干系数，而这些系数又是通过流域实测产沙量资料率定的，这在研究方法和技术途径上都是允许的，但带来的问题是不同地区不同的研究对象，其参数可能是不一样的，这就给模型的移用带来不便；（ 5 ）各模型的应用面积均还很小，除 THU 模型已用于 3240km2 的皇甫川流域外， HUM-1 模型最大的应用面积为 41.2km2, 而 CSU 模型只有 1.27km2 ，如何推广应用于较大流域的水沙预测，仍然有许多问题值得探讨；（ 6 ） HUM-1 、 THU 模型都能用来还原计算人类活动影响的产流产沙量，进而计算出水土保持总的减水减沙效益