土壤侵蚀量计算模型
土壤侵蚀量计算模型
关于土壤侵蚀量的计算，目前国内外主要采用的是美国的通用土壤流失方程USLE(Universal Soil- Loss Equation)，作为一个经验统计模型，它是土壤侵蚀研究过程中的一个伟大的里程碑，在土壤侵蚀研究领域一度占据主导地位，并深刻地影响了世界各地土壤侵蚀模型研究的方向和思路。由于USLE模型形式简单、所用资料广泛、考虑因素全面、因子具有物理意义，因此不仅在美国而且在全世界得到了广泛应用。“通用土壤流失方程式”的形式如下：
?
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A?
=1-1
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?
C
R
S
P
L
K
式中：A——土壤流失量（吨∕公顷·年）
R——降雨侵蚀力指标；
K——土壤可蚀性因子。它是反映土壤吝易遭受侵蚀程度的一个数字。其单位是，在标准条件下，单位侵蚀力所产生的土壤流失量；
L——坡长因子。当其它条件相同时，实际坡长与标准小区坡长（22.1米）土壤流失量的比值；
S——坡度因子。当其它条件相同时，实际坡度与标准小区坡度（9%）上土壤流失量的比值；
C——作物经营因子。为土壤流失量与标准处理地块（经过犁翻而没有遮蔽的休闲地）上土壤流失量之比值；
P——土壤保持措施因子，有土壤保持措施地块上的土壤流失量与没有土壤保持措施小区（顺坡梨耕最陡的坡地）上土壤流失量之比值。
通用土壤流失方程的计算结果只适用于多年平均土壤流失量，而不能够代表当地某一年或某一次降雨所产生的土壤流失量。当方程式右边每个因子值都是已知数时，即地块内的土壤种类、坡长、坡度、作物管理情况、地块内的土壤保持措施以及降雨侵蚀力都已知，且都被分别赋于一个适当的数值时，它们相乘后，就得出在此特定条件下所预报的年平均土壤流失量。
土壤侵蚀的估算方法
土壤侵蚀的估算方法 数 据 处 理 流 程 作者：牛健平 时间：2011年10月11日 北京天合数维科技有限公司
目录 （CONTENT） 一、所需数据与参数 (3) 1、所需数据 (3) 2、所需中间参数 (3) 2.1、水土保持因子P (3) 2.2、地标覆盖因子C (3) 2.3、地形因子LS (4) 2.4、土壤可视性因子K (4) 2.5、降水侵蚀因子R (4) 3、所需参数 (5) 3.1、潜在土壤侵蚀量Ap (5) 3.2、现实土壤侵蚀量Ar (5) 3.3、土壤保持量Ac (5) 4、指标结果参数 (5) 4.1、保护土壤肥力的经济效益Ef (6) 4.2、减少土地废弃的经济效益Es (6) 4.3、减轻泥沙淤积的经济效益En (6) 二、处理流程 (7) 1、DEM数据的处理 (8) 1.1、坡长L (8) 1.2、百分比坡度a (8) 1.3、地形因子LS (9) 2、气象数据 (9) 2.1、月降雨量Pi的计算 (9) 2.2、土壤侵蚀力指标R (10) 3、土壤类型数据 (10) 4、遥感影像数据 (10) 5、土壤理性化数据 (11) 三、所需参数的计算 (11) 四、指标结果参数计算 (11)
一、所需数据与参数 在计算的过程中，总共涉及到的数据有地形数据、遥感影像数据、气象数据、土壤类型数据、土壤理性化数据以及统计数据，涉及到的中间参数有水土保持因子P，地标覆盖因子C，地形因子LS，土壤可视性因子K，降水侵蚀因子R，所需要的参数有潜在土壤侵蚀量Ap，现实土壤侵蚀量Ar，土壤保持量Ac，指标结果参数有保护土壤肥力的经济效益Ef，减少土地废弃的经济效益Es，减轻泥沙淤积的经济效益En。 1、所需数据 在进行土壤侵蚀的估算过程中，需要以下数据： A、地形数据； B、遥感影像数据； C、气象数据，主要是降雨量数据； D、土壤类型数据； E、土壤理性化数据； F、统计数据。 2、所需中间参数 在数据处理的过程中，所涉及到的中间参数与计算公式如下。 2.1、水土保持因子P 按照游松财的方法，水田的P值取0.15，其他土地利用方式基本没有采取水土保持措施，因此取值为1.00。 2.2、地标覆盖因子C 地表覆盖因子是根据地面植被覆盖状况不同而反映植被对土壤侵蚀影响的因素，与土地利用类型、覆盖度密切相关。C值的估算采用如下公式：
土壤侵蚀研究进展
基于 USLE、GIS、RS 的流域土壤侵蚀研究进展 摘要：本文系统地介绍了 ULSE 模型中各侵蚀因子及其相应的算法，总结了国内外研究中获取各因子的新方法，并简要介绍了土壤侵蚀分析研究的新模型及其进展。当前 GIS 和 RS 作为新兴技术在土壤侵蚀分析研究中发挥了重要的作用，文章针对当前 GIS、RS 和 ULSE 在土壤侵蚀评价中的应用，指出了目前 GIS 和RS 在侵蚀研究中存在的问题，并提出了自己的观点和建议。 关键词：通用土壤流失方程( USLE)；土壤侵蚀; RS； GIS This paper systematically introduces ULSE erosion factors of each model and the corresponding algorithm, summed up the researches of a new method for each factor, and briefly describes the analytical study of soil erosion and its progress in the new model. Current GIS and RS as an emerging technology in the analysis of soil erosion has played an important role, articles for the current GIS, RS and ULSE soil erosion assessment in the application of GIS and RS are pointed out in the erosion problems, and put forward their views and suggestions. Keywords: Universal Soil Loss Equation (USLE)； soil erosion; RS；GIS 土壤是地球上生物赖以生存的基本要素之一，土地以及不同质量的土壤生产了超过90%的人类和牲畜所需要的食物。土地退化的日益严重成为制约人类发展的重要因素，土壤侵蚀是其中一个重要原因。土壤侵蚀使土壤肥力下降，理化性质变劣，土壤利用率降低，生态环境恶化。目前全球土地退化日益严重，我国是世界上土壤侵蚀最为严重的国家之一，土壤侵蚀面积占国土面积的比例高达38。2%，研究土壤侵蚀的机理，有效地对其进行监控、治理已经成为全球关注的焦点。传统的土壤侵蚀量调查方法耗时、周期长，而且很难确定中等尺度流域的土壤侵蚀量。随着侵蚀过程和机理研究的不断深入以及土壤侵蚀影响因素和侵蚀空间分布规律探讨的不断加强，土壤侵蚀的研究也逐渐走上了多途径、多学科协同研究的道路。但许多定量研究方法长期以来都在坡面和小流域尺度上进行，很难在区域尺度上推广，而美国农业部颁布的在区域土壤侵蚀调查方面富有特色的通用水土流失方程( USLE) 正好弥补了这一方面的空缺。20 世纪 80 年代 USLE 开始引入中国，而且研究人员在探讨坡面和流域土壤流失量的同时，还开始注重应用
坡耕地土壤侵蚀研究进展
第15卷第3期2001年9月 水土保持学报 Journal of So il and W ater Conservati on V o l.15N o.3 Sep.,2001 坡耕地土壤侵蚀研究进展① 傅 涛,倪九派,魏朝富,谢德体 (西南农业大学资源与环境学院,重庆400716) 摘要:论述了坡耕地土壤侵蚀的机理、研究方法及防治措施,分析了坡耕地泥沙、径流、养分流失的特征及影响 因素,认为坡耕地是水土流失的主要来源,在整个生态环境建设中具有重要地位。目前国内外研究多偏重于坡面 水土流失特征的描述和控制坡面水土流失、提高土壤肥力的效果等,研究方法以定性和统计分析为主,在坡耕地 水土流失机理、养分流失所造成的面源污染、坡面流失定量预测模型以及控制措施与坡面的相互作用等方面还需 作更深入的研究。 关键词:坡耕地; 土壤侵蚀机理; 防治措施 中图分类号:S157.1;S157.2 文献标识码:A 文章编号:100922242(2001)0320123206 Recen t D evelopm en t of Slop i ng F ield Erosion FU T ao,N I J iu2pai,W E I Chao2fu,X IE D e2ti (Colleg e of R esou rces and E nv ironm ent,S ou thw est A g ricu ltu ral U niversity,Chong qing400716) Abstract:T he p rogresses of slop ing field ero si on,study m ethods and of p reven tive m easu res are summ a2 rized.T he m echan is m and affect facto rs of sedi m en t,runoff and nu trien t lo ss on the slop eland su rface are an2 alyzed resp ectively.T he slop ing fields w ere the m ain sou rce of sedi m en t,runoff and nu trien t lo ss.M o st of the research w o rk s focu sed on the p reven ti on so il and w ater lo ss on the slopeland su rface and i m p rovem en t of so il fertility.M o st of the study m ethods w ere qualitative and statistics analysis.How ever,studies on the m echan is m of so il and w ater lo ss and nu trien t lo ss,the m odel of quan titative analysis w ere scarce yet,the fu rther studies shou ld pay m o re atten ti on to the p rocesses of runoff and sedi m en t yield,so as to study the m echan is m of slop e ero si on and bu ild the p rocess2based m odel of w ater ero si on p redicti on. Key words:slop ing field; m echan is m of so il ero si on; m easu res of p reven ti on and cu re 坡面侵蚀过程包括降雨溅击和径流冲刷引起的土壤分离、泥沙输移和沉积3大过程,研究和分析这些过程发生、发展的水力、土壤、地形条件以及各过程间相互转化、相互影响的机理,是建立土壤侵蚀物理模型的前提。我国在该领域的研究较少,同时我国山丘面积占总面积2 3,坡耕地在我国耕地面积中占有很大比例,陡坡农耕地是重要的农业资源。近年来,坡耕地水土流失受到越来越多学者的关注。大量资料表明,一方面坡耕地是大量江河泥沙的主要来源;另一方面,坡耕地严重的水土流失使山区丘陵土层变薄,养分流失,保水能力变差,使大多数坡耕地生产力低下,严重阻碍山地丘陵区农业可持续发展,使广大山区农民无法脱贫致富,更造成恶性循环,加速坡耕地的水土流失。因此,根据我国实际情况,开展坡耕地土壤侵蚀分离、输移和沉积过程及其关系的研究,对于建立具有我国特色的土壤侵蚀模型,进而指导水土保持生产实践具有十分重要的理论和生产意义。目前对坡耕地土壤侵蚀研究大多集中在3个方面,一是对坡耕地土壤侵蚀的方法研究,包括实验研究方法和土壤侵蚀评估方法,二是对坡耕地土壤侵蚀机理的研究,三是对减轻坡耕地土壤侵蚀措施的研究及评价。 1 研究方法 1.1 试验研究方法 常见的研究方法可分为室外和室内两大类[1],室外方法通常是选择比较规则、具有代表性的坡面,在坡面上根据研究目的需要,建立相应的观测小区。小区的宽度多在1～5m之间,基本要求是小区能够完整地反映地形地貌特征,小区的长度也与试验目的密切相关,有的长3～5m,有的则长达10m以上。试验时多采用模拟降雨结合放水冲刷,或者在自然降雨条件下观测。试验时测定径流量和泥沙量,同时采集径流样和泥沙样,用于 ①收稿日期:2001204209 3重庆市科委资助项目“三峡库区坡耕地水土流失机理及预测评价建模”(编号410586) 作者简介:傅涛,男,生于1972年,博士生。主要从事水土保持与土地资源等方面的研究工作,发表论文11篇。
基于RUSLE的土壤侵蚀建模分析
空间信息应用实践（中级）实验指导书 空间建模——基于RUSLE的土壤侵蚀建模分析 一．实验背景 Soil erosion and gullying in the upper Panuco basin, Sierra Madre Oriental, eastern Mexico 土壤侵蚀是地球表面物质运动的一种自然现象，全球除永冻地区外，均发生不同程度的土壤侵蚀。人类社会出现后，土壤侵蚀成为自然和人为活动共同作用下的一种动态过程，构成了特殊的侵蚀环境背景，并伴随着人类对自然改造能力的增强，逐渐成为当今世界资源和环境可持续发展所面临的重要问题之一。 土壤侵蚀被称为“蠕动的灾难”，每年因土壤侵蚀造成的经济损失较诸如滑坡、泥石流和地震等地质灾害更大, 土壤侵蚀已成为我国乃至全球的重大环境问题之一。
土壤侵蚀及其产生的泥沙使土壤养分流失、土地生产力下降、湖泊淤积、江河堵塞，并造成诸如洪水等自然灾害，泥沙携带的大量营养物和污染物质加剧了水体富营养化，水质恶化，不断严重威胁到人类的生存。 据估计全球每年因土壤侵蚀损失300万公顷土地的生产力，造成的损失以百亿美元计。我国人口众多、农耕历史悠久，加之历史上战乱频仍，以黄土高原为代表的华夏文明发源地是世界上土壤侵蚀最严重的区域之一，1990年遥感普查结果，全国水土流失面积达367万km2，占国土总面积的38.2％，其中50%为水蚀地区，土壤侵蚀以黄土高原、四川紫色土地区和华南红壤地区尤为突出，仅黄土高原地区一处，平均每年流失泥沙就达到16.3 亿t。水土流失已成为中国重要的环境问题，土壤侵蚀研究已成为目前环境保护中的一个重要课题。 土壤侵蚀预报是有效监测水土流失和评价水保措施效益的手段，侵蚀模型则是进行土壤流失监测和预报的重要工具。然而传统预测方法需要在量经费、时间和人力的投入，因此，在一定精度范围内通过有限的数据输入，得到满足要求的土壤侵蚀预测结果成为趋势。80年代以来，随着地理信息系统(Geographical Information System, GIS)的成熟，它开始与土壤侵蚀模型—通用土壤流失方程(Universal Soil Loss Equation, USLE) 相结合进行流域土壤侵蚀量的预测和估算，业已成为土壤侵蚀动态研究的有力工具。GIS与USLE 相结合的分布式方法运用GIS的栅格数据分析功能，可预测出每个栅格的土壤侵蚀量，便于管理者识别关键源区，并通过确定引起水土流失的关键因子，针对性地提出最佳管理措施(Best Management Practices，BMPs)，为流域内土地资源的质量评价、利用规划和经营管理等提供科学依据与决策手段。 二、实验目的 模型生成器(ModelBuilder) 为设计和实现空间处理模型提供了一个图形化的建模环境。模型是以流程图的形式表示，它通过工具将数据串起来以创建高级的功能和流程。你可以将工具和数据集拖动到一个模型中，然后按照有序的步骤把它们连接起来以实现复杂的GIS 任务。通过对本次练习达到以下目的： ?掌握如何在ModelBuilder环境下通过绘制数据处理流程图的方式实现空间分析过程的自动化； ?掌握土壤侵蚀理论的基本知识；
土壤侵蚀量计算模型
. 精品 土壤侵蚀量计算模型 关于土壤侵蚀量的计算，目前国内外主要采用的是美国的通用土壤流失方程USLE(Universal Soil- Loss Equation)，作为一个经验统计模型，它是土壤侵蚀研究过程中的一个伟大的里程碑，在土壤侵蚀研究领域一度占据主导地位，并深刻地影响了世界各地土壤侵蚀模型研究的方向和思路。由于USLE 模型形式简单、所用资料广泛、考虑因素全面、因子具有物理意义，因此不仅在美国而且在全世界得到了广泛应用。“通用土壤流失方程式”的形式如下： P C S L K R A ?????= 1-1 式中：A ——土壤流失量（吨∕公顷·年） R ——降雨侵蚀力指标； K ——土壤可蚀性因子。它是反映土壤吝易遭受侵蚀程度的一个数字。其单位是， 在标准条件下，单位侵蚀力所产生的土壤流失量； L ——坡长因子。当其它条件相同时，实际坡长与标准小区坡长（22.1米）土壤 流失量的比值； S ——坡度因子。当其它条件相同时，实际坡度与标准小区坡度（9%）上土壤流 失量的比值； C ——作物经营因子。为土壤流失量与标准处理地块（经过犁翻而没有遮蔽的休 闲地）上土壤流失量之比值； P ——土壤保持措施因子，有土壤保持措施地块上的土壤流失量与没有土壤保持 措施小区（顺坡梨耕最陡的坡地）上土壤流失量之比值。 通用土壤流失方程的计算结果只适用于多年平均土壤流失量，而不能够代表当地某一年或某一次降雨所产生的土壤流失量。当方程式右边每个因子值都是已知数时，即地块内的土壤种类、坡长、坡度、作物管理情况、地块内的土壤保持措施以及降雨侵蚀力都已知，且都被分别赋于一个适当的数值时，它们相乘后，就得出在此特定条件下所预报的年平均土壤流失量。 如有侵权请联系告知删除，感谢你们的配合！
全国土壤侵蚀类型区划分
土壤侵蚀类型区的划分 2012-07-04 16:02 根据我国的地形特点和自然界某一外营力在一较大的区域里起主导作用的原则，水利水电部颁发了《关于土壤侵蚀类型区划分和强度分级标准的规定》，把全国区分为三大土壤侵蚀类型区。 (一) 水力侵蚀为主的类型区 这一类型区大体分布在我国大兴安岭—阴山—贺兰山—青藏高原东缘一线以东，包括西北黄土高原、东北的低山丘陵和漫岗丘陵、北方山地丘陵、南方山地丘陵、四川盆地及周围山地丘陵、云贵高原六个二级类型区。 1.西北黄土高原 这一高原区主要是指青海日月山以东，山西太行山以西，陕北长城以南，陕、甘秦岭以北的广大地区。绝大部分属黄河中游，是我国土壤侵蚀最严重的地区。 土壤条件：黄土在本区内分布很广、厚度很大的第四纪粉沙物质。分为新黄土和老黄土两种。前者覆盖在后者之上，总厚度由几十米至100多米，最厚处达200多米。黄土质地匀细，组织疏松，具有大孔隙构造，垂直节理发育，湿陷性和渗透性都较大。颗粒粒径0.05-0.002mm的占50%，渗透速度一般在0.8-1.3mm/min。黄土具有迅速分散的特性，在清水中1—4 min即可全部分散。 地貌条件：按形态、结构分，除大部分为丘陵沟壑、高原沟壑，还有风沙丘陵、涧地、河谷川地和土石山地。总的来看，沟壑纵横，地形破碎，沟深陡坡是黄土地貌的主要特征。
气候条件：属大陆型季风气候，冬寒夏热，气温变化剧烈，年平均降雨量在300—600mm,分布集中，7、8、9三个月，降雨量占全年的70%；多以暴雨形式出现，暴雨强度每分钟可达1mm，甚至2mm 以上，瞬时暴雨强度更大。一次大暴雨产沙量可占全年总产沙量的40%-86%。 植被条件：黄土高原自东南向西北大致可分为：山地森林、森林草原、草原和干旱草原四个带。山地植被带的植被以针、阔叶混交林和灌丛为主，开垦指数低，一般在10%以下，土壤侵蚀轻微；森林草原带植被类型以夏绿阔叶林及禾本科、菊科植物群落为主，开垦指数一般在40%-50%，部分人多地少地区高达60—70%，土壤侵蚀严重；干旱草原带的植被以藜科及旱生多刺的植物群落为主，开垦指数为10%—20%，土壤侵蚀严重，同时有较强烈的风蚀发生。 水土流失状况：除了溅蚀和层状面蚀普遍发生外，2度以上的坡耕地有细沟侵蚀发生；5度以上，则细沟侵蚀较强，并开始发生浅沟侵蚀。25度以上有切沟出现；35以上土壤泻溜；45度-75度陡坡地可发生滑坡；75度以上陡崖和岸壁可发生崩塌。年平均侵蚀模数一般为5000—10000t/km2，高的可达20000t/km2以上，黄河下游泥沙绝大部分来自于本区。 2.东北的低山丘陵和漫岗丘陵区 本类型区南界为吉林省南部，西、北、东三面为大、小兴安岭和长白山所围绕。在该区域内，除了大、小兴安岭林区以及三江平原外，其余地方都有不同程度的土壤侵蚀。可分为低山丘陵和漫岗丘陵。这
土壤侵蚀模数
2．1．2 土壤侵蚀强度分级 (1)土壤侵蚀容许量标准 土壤侵蚀容许量是指在长时期内能保持土壤肥力和维持土地生产力基本稳定的最大土壤流失量。 因为我国地域辽阔，自然条件千差万别，各地区的成土速度也不相同，该标准规定了我国主要侵蚀类型区的土壤容许流失量： 侵蚀类型区土壤容许流失量 Et／(km ·a)] 西北黄土高原区1 ooo 东北黑土区200 北方土石山区200 南方红壤丘陵区500 西南土石山区500 (2)水力侵蚀强度分级 强度分级平均侵蚀模数[t／(km ·a)] 微度侵蚀<2O0，500，1 000 轻度侵蚀200，500，1 000~2 500 中度侵蚀2 500~5 000 强度侵蚀5 000~8 000 极强度侵蚀8 000～1 5 000 剧烈侵蚀>1 5 000 (3)风蚀强度分级 风蚀强度分级按地表植被覆盖度、年肼蚀厚度和侵蚀模数三项指标划分。 强度分级植被覆盖度年风蚀厚度侵蚀模数 ( ) (ram) [t／(km。·a)] 微度>70 <2 <200 轻度70~50 2～1O 200~2 500 中度5O～30 1O～25 2 5OO～5 000 强度3O～10 25～50 5 000~8 000 极强度<10 50~100 8 000~15000 剧烈<1O >100 >1 5 000 除此外，还有面蚀、沟蚀、重力侵蚀等分级标 准，此处不一一赘述。 土壤侵蚀强度划分标准： “水”和“土”是水土流失的两个漉失主体，水土流失归根结底是土地表屡的侵蚀和水的流失。而评价水土流失程度的量化指标，即水土流失强度分级标准应同时包括两个流失主体的强度指标。我国目前采用的土壤侵蚀强度分级标准做为水土流失强度分级标准，不仅混淆丁水土
GIS支持下的土壤侵蚀量估算_以江西省泰和县灌溪乡为例_游松财
收稿日期:1998-03-24;修回日期:1998-07-06。 GIS 支持下的土壤侵蚀量估算 )))以江西省泰和县灌溪乡为例 游松财 李文卿 (中国科学院自然资源综合考察委员会 北京 100101) 提要 在地理信息技术(GIS)的支持下,应用通用土壤侵蚀方程(U niversal Soil Loss E q ua - t ion,简称US LE )估算了江西省泰和县灌溪乡的土壤侵蚀量。研究结果表明,当地表覆盖率大于15%时,计算的结果与实测的数据有良好的相关性(0187)。关键词土壤侵蚀地理信息系统U SL E 分 类 中图法 T P393 S 157 1引言 众所周知,土壤侵蚀的结果是:降低了土地的肥力及可耕性;导致沟渠塘库的淤积,进而降低了排灌能力而引起农业生产力的下降;而维持受侵蚀地块的肥力,则加大了农业的投入。土壤侵蚀是一个全球性的问题,在我国其严重性勿需在此阐述。因此,估算土壤侵蚀量是基于以下三个理由:1确认需采取水土保护的地域;o通过确定引起水土流失的关键因 子,制定相应的措施;?探讨土壤侵蚀与土地生产力之间的关系。到目前为止,最为广泛应用的经验模型是通用土壤侵蚀方程(W isch meier 和Sm ith,1978)[1] ,该模型是建立在土壤 侵蚀理论及大量实地观测数据统计分析的基础上。其表达式为: E =R #K #L #S #P #C (1) 式中,E 为年平均土壤侵蚀量(t/hm 2 );R 为降水及径流因子;K 为土壤侵蚀性因子;L 及S 为地形因子;P 为水土保护措施因子;C 为地表植被覆盖因子。 G IS 技术已在资源管理领域获得广泛的应用。本文在GI S 的支持下,应用该方程对我国红壤丘陵地区的江西省泰和县灌溪乡的土壤侵蚀量进行了定量的估算。灌溪乡,土地面积16916k m 2 ;年平均气温1816e ;平均年降水量1373m m ,多分布于3~6月,而且降水多为暴雨形式。尽管该地区植被状况较好,但一旦受到破坏,则土壤侵蚀严重,且不易恢复。 2土壤地理单元 土壤地理单元的概念是由Zinck(1988)[2]提出的。它为四级结构,分别为景观、地势、岩 性与地形。其中地形是土地利用评价的基本单元。在小范围的区域内,判读土壤地理单元最好是用航空照片。本文利用1B 20000的航空照片,遵循土壤地理单元概念的原则,制作了研究地区的土壤地理单元图。 第14卷第1期 1999年1月 Vol.14No.1 J an.,1998 自然资源学报 JOU RNA L O F NA T U RA L RESO U RCE S
中国土壤侵蚀预报模型研究进展
中国土壤侵蚀预报模型研究进展 摘要：土壤侵蚀模型作为了解土壤侵蚀过程与强度,掌握土地资源发展动态,指导人们合理利用土地资源的重要工具，受到世界各国的普遍重视。本文总结了中国土壤侵蚀预报模型的主要研究成果，在总结和评价这些模型的基础上，提出今后我国的主要研究方向：（1）注重土壤侵蚀模型的理论研究；（2）加强对重力侵蚀、洞穴侵蚀机制的研究；（3）充分利用先进的RS、GIS技术,为侵蚀模型的研究提供大量的数据源,以利于对土壤侵蚀模型的检验。 关键词：土壤侵蚀模型、研究方向、问题 Review of Research Progress in Soil Erosion Prediction Model in China Soil erosion model which is regarded as the tool to understand the soil erosion processes and intensity, to master the dynamic of land resources development, to guide the rational use of land resources, having attracted the widespread attention of the world.This paper summarizes the main findings of Chinese Soil Erosion Prediction Model and on the basis of summarying and evaluating these models it indicates the directions of the future research : (1) focus on soil erosion model theoretical research; (2) focus on the research of gravity erosion, cave erosion mechanism,; (3) take full advantage of the advanced RS and GIS technology for the study of erosion models which provide a large number of data sources to facilitate the inspection of soil erosion model. 近年来，土壤侵蚀成为人们关注的生态环境热点之一。土壤侵蚀预报是有效监测水土流失和评估水保措施效益的手段,侵蚀模型则是进行土壤流失监测和预报的重要工具。土壤侵蚀预报模型的研究是世界土壤侵蚀学科的前沿领域和土壤侵蚀过程定量研究的有效手段。根据土壤侵蚀模型的建模手段和方法,一般可以将其分为经验统计模型和物理成因模型。经验统计模型是利用大量的试验观测资料,借助于统计方法,定量表述影响土壤侵蚀因子的指标,进而得出计算土壤流失量的方程式。物理成因模型以土壤侵蚀的物理过程为基础,利用水文学、水力学、土壤学、河流泥沙动力学以及其他相关学科的基本原理,根据已知降雨、径流条件来描述土壤侵蚀产沙过程,从而预报在给定时段内的土壤侵蚀量。根据土壤侵蚀模型预报对象的不同,又可将土壤侵蚀模型分为坡面土壤侵蚀模型和流域或网格(区域)土壤侵蚀模型。我国学者在土壤侵蚀模型研究的各个层面上进行了大量工作,取得了很多成果。其中,区域尺度研究的应用更为广泛。在小流域土壤侵蚀模型的研究方面,以对统计模型及引进的统计模型中各因子的本地化研究较多,对基于过程的物理模型系统研究较少,特别是适合我国国情的系统的过程模型更少。本文希望对我国土壤侵蚀模型的主要研究成果进行总结,并对其中的一些问题进行了评述,以期为今后的土壤侵蚀模型研究进展提供一定的参考意见。提出了预报模型亟待解决的关键问题,以促进我国土壤侵蚀预报模型的建立,为生态环境改善提供科学依据。 1.经验统计模型 经验模型主要从侵蚀产沙因子角度入手,建立径流、产沙与降雨、植被、土壤、土地利用、耕作方式、水保措施等之间的多元回归因子关系式。经验公式结构简单,计算方便,在制定公式使用资料范围内具有可靠的精度,但是模型被移植到其它区域使用时以及向建模条件外延时,模型精度难以控制,模型的实用性受到影响。这类侵蚀产沙模型以坡面模型和小流域侵蚀产沙模型为代表,同时也包括部分区域性的侵蚀产沙预报模型,这些通常不考虑侵蚀产沙过程,称之为“黑箱”或“灰箱”模型,在模型形式上主要是采用侵蚀产沙因子的多元回归方程式。自1953年刘善建首次提出坡面土壤侵蚀量的公式来[2],不同的学者根据当地的实际情
土壤侵蚀量估算
1 土壤侵蚀量计算模型 关于土壤侵蚀量的计算，目前国内外主要采用的是美国的通用土壤流失方程USLE(Universal Soil- Loss Equation)，作为一个经验统计模型，它是土壤侵蚀研究过程中的一个伟大的里程碑，在土壤侵蚀研究领域一度占据主导地位，并深刻地影响了世界各地土壤侵蚀模型研究的方向和思路。由于USLE模型形式简单、所用资料广泛、考虑因素全面、因子具有物理意义，因此不仅在美国而且在全世界得到了广泛应用。“通用土壤流失方程式”的形式如下： ? ? ? A? ? =1-1 S P C L R K 式中：A——土壤流失量（吨∕公顷·年） R——降雨侵蚀力指标； K——土壤可蚀性因子。它是反映土壤吝易遭受侵蚀程度的一个数字。其单位是，在标准条件下，单位侵蚀力所产生的土壤流失量； L——坡长因子。当其它条件相同时，实际坡长与标准小区坡长（22.1米）土壤流失量的比值； S——坡度因子。当其它条件相同时，实际坡度与标准小区坡度（9%）上土壤流失量的比值； C——作物经营因子。为土壤流失量与标准处理地块（经过犁翻而没有遮蔽的休闲地）上土壤流失量之比值； P——土壤保持措施因子，有土壤保持措施地块上的土壤流失量与没有土壤保持措施小区（顺坡梨耕最陡的坡地）上土壤流失量之比值。 通用土壤流失方程的计算结果只适用于多年平均土壤流失量，而不能够代表当地某一年或某一次降雨所产生的土壤流失量。当方程式右边每个因子值都是已知数时，即地块内的土壤种类、坡长、坡度、作物管理情况、地块内的土壤保持措施以及降雨侵蚀力都已知，且都被分别赋于一个适当的数值时，它们相乘后，就得出在此特定条件下所预报的年平均土壤流失量。 2 模型中各参数确定依据 降雨侵蚀力指标R值的确定 R值的确定有以下三种途径： （1）R值的经典算法：美国学者威斯奇迈尔和史密斯（1985年）利用美国35个土壤保持试验站8250个休闲小区的降雨侵蚀资料统计得出R指标与降雨动能E及最大30分钟
土壤侵蚀评价遥感研究进展
收稿日期：2008-12-30；修订日期： 2009-04-12基金项目：中国科学院知识创新工程重大项目 （KZCX1-YW-08-03）和水利部，官厅密云水库上游水土保持遥感监测二期工程（HW-STB2004-03）资助 作者简介：张喜旺（1979），男，河南辉县人，博士生，主要从事遥感与地理信息系统在水土保持方面的应用研究。E-mail:zxiwang@https://www.360docs.net/doc/8613943669.html, * 通讯作者： E-mail:wubf@https://www.360docs.net/doc/8613943669.html, 土壤侵蚀评价遥感研究进展 张喜旺，周月敏，李晓松，袁超，闫娜娜，吴炳方* （中国科学院遥感应用研究所，北京100101） 摘要：土壤侵蚀是世界范围内最重要的土地退化问题，对全世界范围内的农作物产量，土壤结构和水质产生负面影响，因此，对侵蚀进行适当评估，了解其空间分布以及侵蚀程度，对政策的制定、治理措施的实施都具有非常重要的指导作用。以遥感在土壤侵蚀中的应用为主线，介绍国内外多种土壤侵蚀评价方法，包括定性的判断和定量的计算。认为虽然遥感因其具有大面积重复观测能力，已经渗透到各种研究方法中，但无论是定性的方法还是定量的方法，遥感往往仅作为数据进行输入，而遥感的潜力并没有得到充分的发挥，遥感多源多时相的能力并没有得到充分的应用。目的是使今后的研究更加重视遥感的空间分析和动态监测能力，以及多源多时相的特性，使遥感真正在方法论上发挥其在土壤侵蚀监测中的重要作用。 关键词：土壤侵蚀；遥感；DEM ；GIS 中图分类号：TP 79：S157 文献标识码：A 文章编号：0564-3945（2010）04-1010-08 Vol.41,No.4Aug.,2010 土壤通报 Chinese Journal of Soil Science 第41卷第4期2010年8月土壤侵蚀是发生在特定时空条件下的土体迁移过程，受到多种自然要素和人类活动的综合影响。水 蚀是世界范围内最重要的土地退化问题，已经成为全球性的公害，通过减少表土层的有机质和养分含量而降低土壤生产力[1]，它通过对农作物产量、土壤结构以及水质[2,3]剧烈地影响着环境，并产生大量的经济损失，直接影响着人们的生活，通过沉积作用淤积江河、湖泊，损害基础设施，威胁人类安全。此外，侵蚀导致土壤以CO 2，CH 4的形式向大气中散射有机碳，从而影响全球变暖[4]。而全球变暖又反过来增强土壤侵蚀率[5]。因此，对侵蚀进行适当评估，了解其空间分布以及侵蚀程度，对政策的制定、治理措施的实施都具有非常重要的指导作用。自从研究土壤侵蚀一个多世纪以来[6]，国内外学者进行了大量的研究，提出了各种各样不同的侵蚀评价方法，包括定性的判断[7,8]以及定量的计算[9,10]。区域尺度的土壤侵蚀评价主要的困难在于数据的可获得性以及数据的质量[11]。遥感具有规则重复观测能力，可以提供了大区域的同质数据[12,13]，是进行环境和灾害动态监测的先进有效的技术手段，可以深刻地了解地表的特征及其变化。而侵蚀退化标志如地表裸露程度、地形地貌、植被覆盖度和土地利用方式的改变等是能够被遥感技术所记录和获取的，因此自20世纪70年代以来，遥感技术就被应用于土壤侵蚀调查。许多研究已经全面或部分地利用卫星遥感数据以许多不同的方式进行侵蚀评估，为方法的完善提供支 持，如光学影像对侵蚀特征[14]、植被[15]的研究，SAR 对地形[16]、 地表粗糙度[17]以及光学影像与SAR 结合对耕作方式的探测[18]等。而传统的土壤侵蚀遥感研究中主要是为了探测侵蚀特征和获取模型输入数据，遥感多源多时相的能力并没有得到发挥，空间分析和动态监测的能力并没有得到很好的应用。本文的目的是对土壤侵蚀评价中遥感的应用方法进行综述，并展望遥感在土壤侵蚀评价中发展趋势。 1 定性方法 1.1 目视判读 目视判读法(目视解译)主要是通过对遥感影像的判读，对一些主要的侵蚀控制因素进行目视解译后，根据经验对其进行综合，进而在叠加的遥感图像上直 接勾绘图斑(侵蚀范围)， 标识图斑相对应的属性(侵蚀等级和类型)来实现的。目视解译是土壤侵蚀调查中基 于专家的方法中最典型的应用。这一方法利用对区域情况了解和对水土流失规律有深刻认识的专家，使用遥感影像资料，结合其它专题信息，对区域土壤侵蚀状况进行判定或判别，从而制作相应的土壤侵蚀类型图或强度等级图，其实质是对计算机储存的遥感信息和人所掌握的关于土壤侵蚀的其它知识、经验，通过人脑和电脑的结合进行推理、判断的过程[19]。我国水土保持部门于1985年使用该方法，采用M SS 影像在全国范围内进行第一次土壤侵蚀遥感调
土壤侵蚀模型在水土保持实践中的应用探究
土壤侵蚀模型在水土保持实践中的应用探究 摘要：水土保持，是环境保护领域非常重要的一门学科，随着工业的不断发展，我国特别重视对环境的保护。与此同时，在水土保持理论研究中也加大了力度。 而对于土壤侵蚀模型来说，则是土壤侵蚀理论研究的成果之一，该成果能够为水 土保持实践提供有效依据。本课题重点围绕“土壤侵蚀模型在水土保持实践中的应用”进行分析研究，以期提高土壤侵蚀模型的实用价值，并为水土保持工作的进步及发展提供具有价值的参考建议。 关键词：水土保持；土壤侵蚀模型；实用价值；发展 土壤侵蚀模型属于水土保持实践研究工作中的有效工具之一，通过土壤侵蚀模型 的构建，进行相关参数的分析，能够为水土保持实践工作提供客观、科学的参考 依据。值得注意的是，我国早在上世纪二十年代便实行了土壤侵蚀监测工作，在 上世纪四十年代则基于黄土高原构建了水土保持试验站，而对于土壤侵蚀经验模 型的提出，则是在1953年[1]。总之，从水土保持实践工作的进步及发展角度考虑，本课题围绕“土壤侵蚀模型在水土保持实践中的应用”进行分析研究具备一定 的价值意义。 1.土壤侵蚀模型发展历程及模型概念分析 1.1发展历程 从土壤侵蚀模型的发展历程层面分析，发展至今已有八十余年，模型的性质 基于经验发展至机理，模拟起初为空间尺度，随着不断的发展，实现了对坡面、 小流域、大刘宇以及区域性的研究；涉及侵蚀、沉积、产沙以及污染物富集及迁 移等内容的研究。与此同时，从模型的应用层面来看，可应用到水土保持措施的 选择、水土保持效益的分析以及水土资源管理等方面。显然，土壤侵蚀模型的发 展昭示着理论研究的逐渐进步，与此同时也与计算机网络技术、地理信息系统以 及遥感技术等逐步发展密不可分。 1.2模型概念 （1）土壤侵蚀数学模型。土壤侵蚀模型中的土壤侵蚀数学模型，主要通过田间试验，利用土壤侵蚀因子参数及侵蚀相关性分析构建相对应的数学方程，可广 泛应用凹土壤学、土壤侵蚀与水土保持学科领域。 （2）欧洲土壤侵蚀模型。对于欧洲土壤侵蚀模型来说，指的是以物理过程为基础的次暴雨分布式侵蚀模型，以侵蚀产沙过程当作基点，纳入植物截留、土壤 表面情况、径流形成、剥蚀以及径流搬运功能等指标参数，进一步分析这些指标 参数对土壤侵蚀过程造成的影响，将1分钟组我诶时间间隔，然后将降雨期间的 水文与泥沙曲线图生成出来，对侵蚀与沉积位置进行预报，并对侵蚀与沉积相对 应的微地形起伏变化进行模拟[2]。 总之，土壤侵蚀模型在水土保持领域的应用广泛，且价值显著。为了提高水 土保持研究工作的效率及质量，可以合理、科学地利用土壤侵蚀模型。 2.土壤侵蚀模型在水土保持实践中的具体应用分析 从如前所述的土壤侵蚀模型的发展历程来看，经历了较长时间的发展，且发 展至今具备了成熟的模型基础。下面将从国外、国内土壤侵蚀模型在水土保持实 践中的具体应用进行分析，具体内容如下： 2.1国外土壤侵蚀模型的研究
(完整版)土壤侵蚀强度分级标准表.doc
土壤侵蚀强度分级标准表（SL190-96） 级别平均侵蚀模数 [t/(km 2· a)] 平均流失厚度（mm/a） 西北黄土东北黑土区 / 南方红壤丘 西北黄土 南方红壤丘陵区 /西南 东北黑土区 / 高原区北方土石山区高原区北方土石山区陵区 /西南土 土石山区石山区微度＜ 1000 ＜ 200 ＜ 500 ＜ 0.74 ＜ 0.15 ＜ 0.37 轻度1000-2500 200-2500 500-2500 0.74-1.9 0.15-1.9 0.37-1.9 中度2500-5000 1.9-3.7 强度5000-8000 3.7-5.9 极强度8000-15000 5.9-11.1 剧烈＞ 15000 ＞11.1 注：本表流失厚度系按土壤容重 1.35g/cm3折算，各地可按当地土壤容重计算之。 土壤侵蚀程度分级指标* 劣地或石现代沟谷（细植被 程度质坡地占沟，切沟，冲覆盖度地表景观综合特征 该地面积 % 沟）占该面积 % （ %） 斑点状分布的劣地或石质坡地。沟 轻度＜10 ＜10 70-50 谷切割深度在 1m 以下，片蚀及细 沟发育。零星分布的裸露沙石地表 有较大面积分布的劣地或石质坡 中度10-30 10-30 50-30 地。沟谷切割深度在 1-3m 。较广泛 分布的裸露沙石地表 强度≥30 ≥30 ≤ 30 密集分布的劣地或石质坡地。沟谷 切割深度 3m 以上。地表切割破碎 土地生物生 产量较侵蚀 前下降 % 10-30 30-50 ≥50 * 注：在判别侵蚀程度时，根据风险最小原则，应将该评价单元判别为较高级别的侵蚀程度。 风蚀强度分级表 * 级别床面形态（地表形态） 植被覆盖度（ %）风蚀厚度侵蚀模数 （非流沙面积）（ mm/a）[t/(km 2· a)] 微度固定沙丘，沙地和滩地＞ 70 ＜ 2 ＜ 200 轻度固定沙丘，半固定沙丘，沙地70-50 2-10 200-2500 中度半固定沙丘，沙地50-30 10-25 2500-5000 强度半固定沙丘，流动沙丘，沙地30-10 25-50 5000-8000 极强度流动沙丘，沙地＜ 10 20-100 8000-15000 剧烈大片流动沙丘＜ 10 ＞ 100 ＞ 15000 1
土壤侵蚀强度划分标准：
(1)土壤侵蚀容许量标准 土壤侵蚀容许量是指在长时期内能保持土壤肥力和维持土地生产力基本稳定的最大土壤流失量。 因为我国地域辽阔，自然条件千差万别，各地区的成土速度也不相同，该标准规定了我国主要侵蚀类型区的土壤容许流失量： 侵蚀类型区土壤容许流失量 Et／(km ·a)] 西北黄土高原区 1 ooo 东北黑土区200 北方土石山区200 南方红壤丘陵区500 西南土石山区500 (2)水力侵蚀强度分级 强度分级平均侵蚀模数[t／(km ·a)] 微度侵蚀<2O0，500，1 000 轻度侵蚀200，500，1 000~2 500 中度侵蚀2 500~5 000 强度侵蚀5 000~8 000 极强度侵蚀8 000～1 5 000 剧烈侵蚀>1 5 000 (3)风蚀强度分级 风蚀强度分级按地表植被覆盖度、年肼蚀厚度和侵蚀模数三项指标划分。 强度分级植被覆盖度年风蚀厚度侵蚀模数 ( ) (ram) [t／(km。·a)] 微度>70 <2 <200 轻度70~50 2～1O 200~2 500 中度5O～30 1O～25 2 5OO～5 000 强度3O～10 25～50 5 000~8 000 极强度<10 50~100 8 000~15000 剧烈<1O >100 >1 5 000 除此外，还有面蚀、沟蚀、重力侵蚀等分级标 准，此处不一一赘述。
“水”和“土”是水土流失的两个漉失主体，水土流失归根结底是土地表屡的侵蚀和水的流失。而评价水土流失程度的量化指标，即水土流失强度分级标准应同时包括两个流失主体的强度指标。我国目前采用的土壤侵蚀强度分级标准做为水土流失强度分级标准，不仅混淆丁水土流失与土壤侵蚀这两个不同的概念，而且也是片面的、不准确的和不严肃的，有必要进行修改和完善笔者认为：水土流失强度分级标准应该体现同时含有两个流失主体的强度分级标准，缺一不可。 我国一些人习惯上将水土流失称为土壤侵蚀，把二者等同起来，混淆了这两个截然不同的概念，为准确理解和认识水土流失的含义造成了混乱。因此，有必要弄清它们的区别和联系。水土流失的定义笔者在前面已阐述过了，那么什么是土壤侵蚀呢?土壤侵蚀是指在水力、风力、冻融、重力以及其它外营力作用下土壤、土壤母质及其它地面组成物质如岩屑、松散岩层等，被破坏、剥蚀、运转、沉积的过程。很显然，水土流失和土壤侵蚀是完垒不同的两个概念，它们的区别不仅表现在字面含义上的不同，更重要的区别在于侵蚀或流失的主体不。水土流失的流失主体包括“水”和“土”两个主体，而 土壤侵蚀仅指“土” 一个主体。同样水土流失同土壤侵蚀之闻也存在着不可分割的联系，土壤侵蚀是一种特定的水土流失形式，土壤侵蚀包括在其内。也可以说土壤侵蚀是狭义的水土流失。水土流失和土壤侵蚀可以做为相对独立的概念来使用，但决不可以将水土流失称为土壤侵蚀。 许多词汇和术语，随着时时的推移，人类文明程度、文化和科学技术的不断发展进步，人类的认识不断深化，其内涵在不断地外延、扩大、深化和演变，即广义化。广义化的词汇和术语与最初的本意已有了较大变化，甚至大相径庭。水土流失这个应用非常广泛的专业术语，随着水土保持事业的迅猛发展也广义化。因此，们应从广义的角度来认识理解它的内涵，如果仅从字面上咬文嚼字，或狭隘地理解它的含义，就会使人们误人死胡同而不能自拔，使本来非常明晰的概念变得复杂化。比如，对土壤侵蚀中“侵蚀” 的理解，不能仅从字面上理解为侵蚀破坏、侵蚀腐蚀，而应广义地理解为侵蚀破坏、剥离、转移、流失等，也就是说土壤侵蚀就是土壤流失。比如，对水土流失一词中的土”不能仅仅指生长植物的土壤，还应包括土壤母质、岩屑等地面其它组成物质和各种养分物质。再比如，对于引起水土流失的外力除了水力、风力、重力、温度等自然力外．人类的不台理的生产活动如开、修路、毁林开荒等行为，改变原地形地貌，损坏了地表植被，造成了新的水土流失或加剧了水土流失，那么人类不台理的生产活动也应该称为是引起水土流失的外力。还有许多用广义论来认识水土流失内涵的例子，在这里就不一一列举了。 我国水土流失强度分类分级标准，实际上是用土壤侵蚀强度分类分级标准来代替的，即依照中华人民共和国行业标准《土壤侵蚀分类分级标准》(SL土壤侵蚀的因素： 190—96)，对我国土壤侵蚀类型区划、土壤侵蚀强 度、侵蚀土壤程度分级等做了规定。 2．1．1 全国土壤侵蚀类型区划 按土壤侵蚀的外营力不同种类将全国土壤侵蚀