1.研究背景

　　人类正以空前的速度和规模改变着自身赖以生存的地球环境，地球上水的循环正在发生变化，并引发了一系列资源、环境和生态方面的劣变过程，如水土流失加剧、生物多样性丧失等，对人类社会的生存和发展构成了极大的威胁。因此，识别人类活动对水循环的影响程度，模拟分析可能产生的生态水文效应，并制定相应的对策，已成为世界各国的重要课题。鉴于土地利用/土地覆被变化（LUCC）直接反映了当今全球变化的主导因子—人类活动，LUCC的效应研究是全球环境变化研究的热点和前沿问题。流域土地利用/覆被变化导致水文循环机理与过程发生变化，进而也改变了以水流为驱动力的土壤侵蚀过程。流域土地利用/覆被变化对水土流失的影响直接关系到流域水土资源的可持续利用以及生态安全。淮河流域地处我国南北气候过渡带，特殊的过渡性气候和大规模人类活动对地表的强烈扰动，造成了严重的水土流失。根据《淮河上游水土保持规划》，淮河流域多年平均土壤侵蚀量1.58亿t，水土流失面积达20.1万km2，其中上游地区多年平均侵蚀量1.08亿t，占全流域土壤侵蚀量的68.4%。项目以“基于新安江模型的淮河上游土地利用变化的水土流失效应模拟关键技术为题开展研究既迫切性又必要，研究成果可以为淮河流域水土流失治理提供重要的非工程措施、生态文明建设提供重要技术保障。

　　2.研究意义

　　“土地利用变化的水土流失效应模拟关键技术”是环境变化效应研究的一个重要方面，也是实现水土资源可持续利用需要解决的科学问题之一。研究成果在湿润半湿润地区水土流失模拟以及土地利用变化对水土流失的影响研究方面取得了理论和技术方法上的突破，具有重要的理论和实用价值，为流域水土资源的可持续开发与利用以及生态文明建设提供重要的科技支撑。

　　3.关键技术

　　（1）构建能动态考虑植被生长过程对蒸散发影响的双源蒸散发能力计算模型；

　　（2）构建基于新安江模型的多重时间尺度分布式流域泥沙负荷计算模型；

　　（3）揭示土壤侵蚀对土地利用变化的响应规律。

　　4.技术路线与方法

　　遵循调研→总体原则制定→分项技术研究→模型集成的技术路线。以流域水土资源可持续利用为目标，以揭示流域蒸散发、径流、泥沙负荷对土地利用变化的响应规律为核心，以GIS空间分析和模型模拟等技术为手段，研究土地利用变化的水土流失效应。具体技术路线见下图。本课题采用水文、环境、水土流失、遥感等多学科交叉，集实验、GIS空间分析、模型模拟为一体的研究方法。首先基于GIS技术分析土地利用变化，为揭示土地利用变化的水土流失效应奠定基础；其次基于流域蒸散发理论和植被生长机制构建能动态考虑植被生长过程对蒸散发影响的分布式双源蒸散发能力计算模型，为水文模型提供蒸散发输入项；再者基于流域产汇流理论和土壤侵蚀原理构建融合水文模型和土壤侵蚀模型的水土流失模拟模型，为水土流失模拟奠定基础；最后模拟不同土地利用模式下日尺度和次降雨水沙过程，揭示土地利用变化的水土流失效应。

　　5、国内外同类技术比较

　　针对该课题内容，利用国内外数据库进行了查新检索，检索了国内外数据库27个及互联网等相关网站，共检索到相关文献110多篇，其中密切相关文献38篇，该委托查新项目单位的相关文献11篇。经阅读分析比较，得出查新结论如下（详见查新报告）：

　　在国内外公开报道文献中，除该委托查新项目课题组的相关研究文献报道外，已见有植被生长或农作物的双源蒸散发计算模型研究的报道；有流域水土流失模拟以及多沙粗沙区分布式土壤流失模型研究的成果报道；还有土壤侵蚀动态模拟模型、分布型小流域土壤侵蚀模拟模型、分布式流域水沙模型研究和探讨；还有采用新安江模型定量分析了土壤侵蚀的影响、新安江氮（XAJ-N）模型氮素循环过程研究的报道，再有基于分布式水文模型的基础上，建立了小流域侵蚀产沙输沙模型研究的报道，以及涉及流域产流产沙效应的水沙关系模型、土壤侵蚀模型研究和探讨。但未见与以下研究相同内容的文献报道：

　　1、构建日尺度动态考虑植被生长过程对蒸散发影响的分布式双源蒸散发能力计算模型。

　　2、建立易于与水文模型集成、能模拟日尺度的年泥沙负荷和小时甚至更短时间尺度的次暴雨产沙过程的分布式流域土壤侵蚀模拟模型。

　　3、构建适用于湿润半湿润地区基于新安江模型的多时间尺度分布式水土流失模拟模型。

　　4、给出次洪产沙过程模拟的时间尺度效应。

　　（来源：河南省水利厅、大河网）