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APEX和RWEQ作为目前通用的土壤风蚀预报模型,在许多国家和地区得到了广泛的应用。本文选取塔里木盆地阿克苏绿洲的枣园、棉田和沙漠(荒漠绿洲过渡带)三种典型的下垫面对比分析了APEX和RWEQ在该研究区的适用性。在多场大风事件中,通过野外试验监测,获得APEX和RWEQ模型参数、以及土壤流失量和风蚀沙通量的实测值。再通过参数率定,模型模拟,获得土壤流失量和风蚀沙通量的模拟值。对比实测值和模拟值,对模型进行模型适用性分析。结果显示: 1.两个模型在不同下垫面的预测精度各异。初始的APEX模型对棉田点(模型一致性指数(d)=0.81,R2=0.50)和荒漠绿洲过渡带(d=0.81,R2=0.91)的土壤流失量模拟较好。然而,初始的APEX模型在枣园点对土壤流失量和沙通量模拟性能欠佳,其首要原因可以归结为该模型高估了植被在风沙运动中的保护作用(过程参数VCF偏小)。 2.在所选取的三个下垫面中,初始的RWEQ模型对土壤流失量的模拟均表现不佳。模型对土壤流失量和风蚀沙通量的预测值偏低。在棉田下垫面,预测值偏低可以归因于该模型对S(试验地长度制约参数)的模拟性能不佳。在枣园点,该模型对风蚀沙通量的模拟性能预报不佳可以归因为对Qmax的预报精度不够。 3.不区分下垫面,合并分析23个大风事件,我们发现初始的APEX模型模拟土壤侵蚀(包括土壤流失量和风蚀的沙通量)的性能要高于RWEQ模型。对比其它主要风蚀区域的模拟性能,例如美国华盛顿州的哥伦比亚高原的休耕轮作的小麦下垫面,初始的APEX模型对土壤流失量模拟效果也不理想,模型一致性指数为0.18,低于该模型在塔里木盆地的模拟效果。初始的RWEQ模型模拟土壤流失量的性能良好,模型一致性指数0.76,回归的拟合优度(R2)为0.40,高于该模型在塔里木盆地的模拟效果。 模型参数校准是提高模型模拟性能的一个重要方法。本文选取的APEX和RWEQ模型均包含大量的经验参数,这些非可测量的经验参数是模型本地应用精度不高的原因之一,也是模型率定的重点。本文运用模型参数暴力破解校准法(brute force calibration technique)对模型参数进行校准,为更好的比较APEX和RWEQ两个模型在不同下垫面的模拟性能,选取同样的大风事件来校准APEX和RWEQ模型的过程参数。模型校准的结果显示:通过模型过程参数的校准,除了在枣园下垫面的RWEQ模型,APEX和RWEQ两个模型在所选取的其它下垫面,均有较高的模型性能。校准后的APEX和RWEQ模型,在棉田和荒漠绿洲过渡带点的模拟性能良好。APEX和RWEQ模型在研究区适用性的提高,可以更好地为塔里木盆地的风蚀预报及沙尘治理工作服务。风洞试验可以定量控制风蚀影响因子,包括风速,沙源,边界条件等在短时间内取得较多的观测数据,本文利用可移动野外风蚀风洞在不同种农田耕作方式下测试了RWEQ模型的性能。RWEQ模型的一些积分方程和模型参数源自风洞试验,所以相对于野外实测的风蚀试验,RWEQ模型在风洞试验中对土壤损失量的模型模拟性能更好(d>0.65,且R2>0.90)。