美国农业部537手册(通用土壤流失方程USLE说明书)中文第一版
应用USLE模型与地理信息系统IDRISI预测小流域土壤侵蚀量的研究
应用USLE模型与地理信息系统IDRISI预测小流域土壤侵蚀量的研究一、本文概述本文旨在探讨应用通用土壤流失方程（USLE）模型与地理信息系统（GIS）工具IDRISI在预测小流域土壤侵蚀量方面的应用。
土壤侵蚀是一个全球性的环境问题，它不仅导致土地资源的退化，还影响生态系统的稳定和水资源的可持续利用。
因此，准确预测和评估土壤侵蚀量对于制定有效的土壤和水资源管理措施至关重要。
USLE模型是一种基于物理过程的土壤侵蚀预测模型，它能够根据地形、气候、土壤、植被覆盖等因素计算潜在土壤侵蚀量。
而IDRISI 作为一款强大的GIS软件，提供了丰富的空间分析工具和模型，能够有效地处理和分析地理数据，提高土壤侵蚀预测的精度和效率。
本研究将首先介绍USLE模型的基本原理和参数设置，然后阐述如何利用IDRISI进行数据处理和空间分析，包括地形因子的提取、气候和土壤数据的整合、植被覆盖度的计算等。
在此基础上，将构建基于USLE模型和IDRISI的土壤侵蚀预测模型，并对某一具体小流域进行实证研究，验证模型的有效性和实用性。
通过本研究，期望能够为小流域土壤侵蚀的预测和管理提供科学依据和技术支持，促进土地资源的可持续利用和生态环境的改善。
也期望通过这一研究，能够推动USLE模型和GIS技术在土壤侵蚀领域的更广泛应用和深入发展。
二、USLE模型理论基础土壤流失方程（Universal Soil Loss Equation，简称USLE）是由美国农业部于20世纪60年代开发的，用于预测和评估由于降雨和径流引起的土壤侵蚀量的经验模型。
USLE模型自推出以来，在全球范围内得到了广泛应用，并被认为是评估土壤侵蚀风险、制定水土保持措施和进行流域管理的重要工具。
USLE模型基于土壤侵蚀的物理过程，将土壤侵蚀量（A）表示为降雨侵蚀力（R）、土壤可蚀性（K）、坡度长度和坡度（LS）、植被覆盖和管理因子（C）以及水土保持措施因子（P）的函数。
(完整版)第四章通用水土流失方程
I30=(2.2mm/30min)×2=0.44cm/h 乘，得将该该次次降降雨雨的总R量值E=如σ下���������:���=150.65(J/m²)和I30=0.44cn/h相
R=E总×I30×1/100=150.65×0.44×1/100=0.663 若将某一时期内的所有降雨侵蚀力R值相加，即可得
R=EI30=σ ������������������30 式中R——降雨侵蚀力(J∙cm/m²∙h)
E——一次暴雨的总动能(J/m²)
I30——该次降雨中，连续30min最大降雨强度(cm/h) Ei——一次降雨过程中某时段降雨量产生的功能。
为数字上处理方便，实际应用中常把EI30缩小100倍。即 R= EI30× 1
二、与通用土壤流失方程有关的几个问题
通用土壤流失方程介绍到我国的时间不长，国内对它 的研究和应用时间更短。加之它又是一个以实验数据为基 础的经验性方程，而我国与美国在作物种植管理、降雨类 型等因子上存在着一些差异，因此，有必要就有关问题做 一阐述。 1.通用土壤流失方程的适用范围
通用土壤流失方程主要用于农地上由水所引起的土壤 侵蚀(片蚀和细沟侵蚀)，计算结果只表示多年平均土壤流 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。因为降雨本身年际变幅很大，而由此引起的土 壤流失量在年际上的变化也就相当可观了。近年来随着研 究的深入，通用土壤流失方程逐渐被推广应用于计算林地 和牧草地由水引起的土壤侵蚀量。
第二节 通用土壤流失方程中诸因子 值的确定
通用土壤流失方程中各因子参数的确定均要求 对监测区的相关地理要素进行详尽分析，所以引用 RUSLE的关键在于对各相关因子的科学计算或测试。 现将方程式中各因子值的确定方法分述如下：
一、降雨侵蚀力因子(R)
通用土壤流失方程USLE简介
通用土壤流失方程USLE简介1965 年,W.H.Wischmeier 和D.Smith对美国30个州近30年的观测资料进行了系统分析,根据近万个径流小区的试验资料,提出著名的经验模型—通用土壤流失方程(USLE),作为预测面蚀和沟蚀引起的年平均土壤流失量的方法,它考虑了降雨、土壤可蚀性、作物管理、坡度坡长和水土保持措施5大因子,方程式如下:A = R•K•LS•C•P。
式中:A 为年平均土壤流失量, t/ hm2 ；R 为降雨和径流侵蚀因子；K 为土壤可蚀性因子；LS 为地形因子,其中L 为坡长因子, S 为坡度因子；C 为作物管理因子；P 为治理措施因子。
USLE 可用来计算年平均土壤流失量,从而指导人们进行正确的耕作、经营管理,采取适当的保护措施来保持土壤。
它所依据的资料丰富、涉及区域广泛,因而具有较强的实用性,曾在世界范围内得到了广泛的推广。
1978 年, W.H.Wischmeier 和D.Smith针对应用中存在的问题,对USLE 进行了修正,使USLE 更具普遍性。
其不足之处：以年侵蚀资料建立起来的USLE，无法进行次降雨土壤侵蚀的预报。
同时，实践证明,USLE 不太适用于垄作、等高耕作,以及那些使泥沙就地沉积的带状耕作措施等。
WEPP（Water Erosion Prediction Project）WEPP(Water Erosion Prediction Project) WEPP 实际是USDA 推出的用以替代USLE 的新一代土壤侵蚀预测模型。
从1985 年开始研究，1989 年基本完成，后经过多次改进和完善，于1995年向外公布。
它属于一种连续的物理模型。
模型可模拟的流域物理过程有：日土壤水分平衡，不同植被条件下(农作物、林地和草地等) 的日蒸发散，年作物产量、畜牧产量，径流、灌溉时的侵蚀，林地侵蚀，细沟和沟间侵蚀，农业管理措施对侵蚀及水文过程的影响等。
与传统的水文模型相比,WEPP 具有很多优点: ①可模拟土壤侵蚀过程及流域的某些自然过程，如气候、入渗、植物蒸腾、土壤蒸发、土壤结构变化和泥沙沉积等；②可模拟非规则坡形的陡坡、土壤、耕作、作物及管理措施对侵蚀的影响等；③可以模拟土壤侵蚀的时空变异规律；④预测泥沙在坡地以及流域中的运移状态。
美国农业部537手册(通用土壤流失方程USLE说明书)中文第一版
译者：马璠 2011‐07‐20
译者声明：美国农业部 537 号手册英文版下载自互联网。本中文译本仅作学习交流之用，不用 于任何商业目的，也不作为可引用文献。译者不保证本中文译本的正确性。若发生任何版权或学术 纠纷，译者不负任何责任。
摘要
威斯迈尔, W. H., 及史密斯, D. D. 1978. 降雨侵蚀流失预报——水土保持规划指南，美国农业部，农 业手册 537 号。
梯田………………………………………………………………………………………………………44 土壤流失方程的应用………………………………………………………………………………………47
农地土壤流失预报………………………………………………………………………………………47 确定土地利用和措施组合………………………………………………………………………………50 建筑工地…………………………………………………………………………………………………52 估算上部坡面对流域产沙的贡献………………………………………………………………………53 USLE 的预报精度……………………………………………………………………………………….55 参考文献……………………………………………………………………………………………………57 附录…………………………………………………………………………………………………………59 估算冠层和秸秆覆盖百分比……………………………………………………………………………59 美国可能出现的 EI 值…………………………………………………………………………………..59 由自记雨量计的记录计算侵蚀力指数…………………………………………………………………67 向公制单位的转换………………………………………………………………………………………69
土壤流失模型(RUSLE)土壤流失评价(汇编)
9.4土壤流失模型（RUSLE）：土壤流失评价水土流失(water Loss and Soil Erosion)是当今世界面临的一个重大环境问题，是指在水力、重力、风力等外力的作用下，水土资源和土地生产力的破坏和损失，包括了土壤侵蚀(Soil Erosion)及水的流失两个方面。
水土流失是一个受多种因素驱动作用的自然过程，由降雨作为主要侵蚀动力的即为水力侵蚀，其作用多体现于具有一定坡度的山地、丘陵地区，以降水直接冲走表层土壤为主要表现形式。
当表层土壤受侵蚀的程度超过一定的安全阈值时，就会形成或引发滑坡、泥石流等剧烈的土壤流失过程，降低区域土壤生产力，严重影响生态系统的平衡。
由于这一过程表现出明显的斑块性和异质性，难以用定点实验进行追踪监测，故多以预测估算的方式对之进行研究。
9.4.1 RUSLE模型RUSLE模型(The Revised Universal Soil Loss Equation)是美国农业部于1997年在通用土壤流失模型USLE(The universal Soil Loss Equation)的基础上修订建立并正式实施的一种适用范围更广的修正模型。
自颁布之后即在美国得到了广泛的应用，目前美国各州都己有成功应用的案例。
该模型也被世界各国的研究者借鉴，于20世纪90年代被引入中国。
RUSLE模型目前己在国内外的土壤侵蚀预测研究中得到了非常广泛的应用。
其计算表达式为：=⋅⋅⋅⋅(1)A R K LS C P图1 RUSLE模型的技术流程图A为预测土壤侵蚀量(estimated average soil loss in tons per acre per year)，主要指由降雨和径流引起的坡面细沟或细沟间侵蚀的年均土壤流失量。
R 为降雨侵蚀力因子(rainfall-runoff erosivity factor) (MJ·mm·hm-2·h-1·a-1）,它反映降雨引起土壤流失的潜在能力。
第四章 通用水土流失方程
(4)土壤渗透性根据浸透速度的大小，分为快、中快、 中、中慢、慢、特慢等六级，由田间或实验室测定到。 根据诺谟图查K值的步骤是： 从左边粉粒+粘粒的坐标值查起，然后找相应的 表示砂粒、有机质百分数线，以及土壤结构和渗透性 的线，依次内插各曲线。例如：粉粒+粘粒的含量为 65%，砂粒含量为5%，有机质含量2.8%，土壤结构为2， 渗透性为4。由此而查得k=0.41。我国的黄土性质与美 国相差不多，K值一般在0.35～0.45之间，平均为0.40， 可参照以上方法求得。 在没有大量外业本区观测资料的情况下，要很精 确地计算出不同土壤的可蚀性K值是不可能的。因此， 目前国内外正在对这方面做进一步的研究。 目前，美国根据外业观察资料通过整理计算和比 较，将常见土壤类型可蚀性因子K值制成表(表4-2)，供 实际中应用。
二、与通用土壤流失方程有关的几个问题
通用土壤流失方程介绍到我国的时间不长，国内对它 的研究和应用时间更短。加之它又是一个以实验数据为基 础的经验性方程，而我国与美国在作物种植管理、降雨类 型等因子上存在着一些差异，因此，有必要就有关问题做 一阐述。 1.通用土壤流失方程的适用范围 通用土壤流失方程主要用于农地上由水所引起的土壤 侵蚀(片蚀和细沟侵蚀)，计算结果只表示多年平均土壤流 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。因为降雨本身年际变幅很大，而由此引起的土 壤流失量在年际上的变化也就相当可观了。近年来随着研 究的深入，通用土壤流失方程逐渐被推广应用于计算林地 和牧草地由水引起的土壤侵蚀量。
• S——坡度因子，当其他条件相同时，实际坡度与标 准小区坡度上土壤流失量的比值。实际计算中常将L 和S合成一个地形因子，以LS表示， • C——作物经营因子，为种植作物地块上的土壤流失 量与标准处理地块(经过犁翻而没有遮蔽的休闲地) 上土壤流失量的比值 • P——水土保持措施因子，有水土保持措施地块上的 土壤流失量与没有水土保持措施小区(顺坡犁耕的坡 地)上土壤流失量的比值。 应该指出，通用土壤流失方程是以大量实验数据 为基础的经验性方程。因此只有根据本地区具体条件 和情况，通过长期观察的资料，推导出方程式中各因 子值和其变动范围，以及它们之间的相关关系，才能 应用到本地的实践中去。
RUSLE模型
RUSLE模型RUSLE模型研发历程主要内容1关于USLE模型通用土壤流失方程被誉为20世纪水土保持科学最重要进展之一。
在超过一百多个国家和地区用于指导水土保持规划，评价水土保持政策，预测侵蚀产沙等方面；保护了地球上几百万吨土壤及受到土壤侵蚀威胁的环境，从而更适宜于人类的生存和居住。
1.1地形划分1.2农业带与气候带1.3美国土壤侵蚀研究历史最早的侵蚀研究—1912年，A.W.Sampson及其助手，过度放牧的牧场，犹他州中部；田间试验小区研究—1917年，ler及其同事，密苏里农业研究站，哥伦比亚，密苏里州；H.H.Bennett—USDA土壤局的土壤首席专家（1903-1920）。
在Bennett的努力下，侵蚀问题引起公众和国会的关注，与此同时，发生在大平原上的“DustBowl”造成毁灭性的干旱、风蚀、沙尘暴，这促使了国会于1929年提供首批基金用于研究土壤侵蚀。
美国黑风暴1.5USLE研发历程1934年，美国国会通过《泰勒放牧法》，限制在公有林地放牧区过度放牧，以免造成水土流失。
1935年将土壤侵蚀局划归农业部，并改名为土壤保护局。
为了保护生态，美国国会还相继通过了一系列法令，内容涉及建立土壤保持区、农田保护、土地管理政策、土地利用、小流域规划和管理、洪水防治、控制采伐和自由放牧等各个方面，把土地管理和水土保持逐步纳入法制轨道。
土壤保持局首席专家Bennett,格里思，俄克拉荷马州A.W.Zingg分析变坡度和变坡长布设农业措施的野外试验小区侵蚀资料，于1940年公布了研究结果—经验公式为：A=CS1.4L0.6式中：A为单位面积平均土壤流失量；C为常量；S为坡度(%)；L为坡长(ft)。
1941年，D.D.Smith在上述公式中加入农业措施因子，公式变为：A=CS1.4L0.6P式中：P为无保持措施小区土壤侵蚀量与有保持措施小区侵蚀量之比；C因子包括土壤属性、气候、农业措施。
Smith利用该公式绘制了中西部保持措施分区图，引入了允许土壤流失量的概念。
第四章 通用水土流失方程PPT课件
一、降雨侵蚀力因子(R)••源自•自记雨量计•
R值是根据降雨资料推求的，所以据此可 以编绘出全国各地区(有降雨资料的地方)侵蚀 力R的等值线图。我们国家也做了这方面的工
作，中国科学院、水利部采用分析雨量分布 的方法，以一次降雨最大30min降雨强度(I30) 作为强度指标，绘制了全国R值等值线图(图42)。
A=R×K×L×S×C×P
式中A——单位面积多年平均土壤流失量 (t/hm2);
•R——降雨侵蚀力指数(或称降雨因子)，以 100J·cm/m²·h计
•S——坡度因子，当其他条件相同时，实际坡 度与标准小区坡度上土壤流失量的比值。实 际计算中常将L和S合成一个地形因子，以LS表 示，
•C——作物经营因子，为种植作物地块上的土 壤流失量与标准处理地块(经过犁翻而没有遮 蔽的休闲地)上土壤流失量的比值
(2)利用土壤流失方程制定水土保持规划
水土保持的重要任务是预防和治理水土 流失，制定最佳的水土保持措施。土壤流失 方程能较科学地提出防与治的有效措施。对 于任何一块作物地，知道了R、K、L、S、C、
3.允许侵蚀极限(Acceptable Limits of Erosion)
在土壤侵蚀中，侵蚀的标准是什么?也 就是说，哪些侵蚀是可为人们所接受的?哪 些侵蚀是人们不允许的?土壤保持工作的目 的就是使土地永续的利用下去，而不致发 生退化。当土壤的流失速度不超过其形成 速度时就能够达到这一目的。
1.通用土壤流失方程的适用范围 通用土壤流失方程主要用于农地上由水
所引起的土壤侵蚀(片蚀和细沟侵蚀)，计算结 果只表示多年平均土壤流失量，而不能够代
2.通用土壤流失方程的主要用途
(1)预报单位面积上多年平均土壤流失数量
若方程右边的6个因子值都已确定，即地 块内的降雨侵蚀力、土壤类型、坡长、坡度、 作物管理情况、地块内的土壤保持措施都已 知，它们相乘后，就得出在此特定条件下所 预报的平均土壤流失量。
美国应用RUSLE测定花生栽培及覆盖对土壤流失的影响
耕后持续 休 闭地 间 的土 壤 流失 比值。Ｒ ＳＥ中， ＵＬ 覆 盖度对用 来说 明作 物植冠 能够 有效减 少雨滴对 土
表的溅 击 能 ，从 而减 少 产 沙 量。 Ｒ ＳＥ 的冠 层 覆 ＵＬ 盖副 因 子 （ ｃ ｃ ）是 株冠 的覆 盖 面 积 和雨 滴打 击 株
生 ，行距 为 ０ ３ｍ，双行 距 ０６ｍ。在单 行花 生 区 ， ． ．
测定 的时 间与模拟 降雨 的时 间经常 不一 致 Ｐ为作 物 覆盖 的面 积 除 以苗 床 总 面 积 。 为 了 测定 ４值 ，
关键词 ：覆 盖 因素 ；人 工模拟 降雨量 ；Ｒ Ｓ Ｅ ＳＥ；美 国 Ｕ Ｌ ；Ｕ Ｌ 栽 培和耕作 体 系会 影 响农 田的径 流 和产 沙 量 。 研究 人员对 花生栽 培 体系影 响径 流和 泥沙流失 的研 究很少 。花 生在世 界各 国均 有种植 ，在 美 国也 是一 种主要作 物 美 国 Ｇｏ ｉ地 区松 散 的土 壤和 适 宜 ｅｒａ ｇ 的气候 （ 每年降 雨量 大约为 １１３Ｉｌ ４ ｆ）是非 常适合 Ｆ１ 于花 生生产 。一 般是 ５月 份播 种 ，９月 份 收获 。然 而 ，在春季 和初 夏 ，该地 区常有 强暴雨 ，在裸 露 的 土壤 上易发 生径 流和 泥沙 流失
营因子 进 行 评价。使 用 人 工模 拟 降 雨 装 置 ，对 Ｔｆｎ 质砂 土在 持 续 休 闲地 、裸 露 地 、单 行 花 生 ｉ 壤 ｔ ｏ
区 、双行花 生 区 ４ 覆 盖条件 下 田问小 区 的径流量 种 和产 沙量 进行测定 。
ｌ 材料与方法
８ 田问小 区 （０ ７ｌ×３７ｍ 个 １． ｉ ｉ ． ）随机 分布在
通用土壤流失方程USLE简介
通用土壤流失方程USLE简介1965 年,W.H.Wischmeier 和D.Smith对美国30个州近30年的观测资料进行了系统分析,根据近万个径流小区的试验资料,提出著名的经验模型—通用土壤流失方程(USLE),作为预测面蚀和沟蚀引起的年平均土壤流失量的方法,它考虑了降雨、土壤可蚀性、作物管理、坡度坡长和水土保持措施5大因子,方程式如下:A = R•K•LS•C•P。
式中:A 为年平均土壤流失量, t/ hm2 ；R 为降雨和径流侵蚀因子；K 为土壤可蚀性因子；LS 为地形因子,其中L 为坡长因子, S 为坡度因子；C 为作物管理因子；P 为治理措施因子。
USLE 可用来计算年平均土壤流失量,从而指导人们进行正确的耕作、经营管理,采取适当的保护措施来保持土壤。
它所依据的资料丰富、涉及区域广泛,因而具有较强的实用性,曾在世界范围内得到了广泛的推广。
1978 年, W.H.Wischmeier 和D.Smith针对应用中存在的问题,对USLE 进行了修正,使USLE 更具普遍性。
其不足之处：以年侵蚀资料建立起来的USLE，无法进行次降雨土壤侵蚀的预报。
同时，实践证明,USLE 不太适用于垄作、等高耕作,以及那些使泥沙就地沉积的带状耕作措施等。
WEPP（Water Erosion Prediction Project）WEPP(Water Erosion Prediction Project) WEPP 实际是USDA 推出的用以替代USLE 的新一代土壤侵蚀预测模型。
从1985 年开始研究，1989 年基本完成，后经过多次改进和完善，于1995年向外公布。
它属于一种连续的物理模型。
模型可模拟的流域物理过程有：日土壤水分平衡，不同植被条件下(农作物、林地和草地等) 的日蒸发散，年作物产量、畜牧产量，径流、灌溉时的侵蚀，林地侵蚀，细沟和沟间侵蚀，农业管理措施对侵蚀及水文过程的影响等。
与传统的水文模型相比,WEPP 具有很多优点: ①可模拟土壤侵蚀过程及流域的某些自然过程，如气候、入渗、植物蒸腾、土壤蒸发、土壤结构变化和泥沙沉积等；②可模拟非规则坡形的陡坡、土壤、耕作、作物及管理措施对侵蚀的影响等；③可以模拟土壤侵蚀的时空变异规律；④预测泥沙在坡地以及流域中的运移状态。
土壤流失模型(RUSLE)土壤流失评价
9.4土壤流失模型（RUSLE）：土壤流失评价水土流失(water Loss and Soil Erosion)是当今世界面临的一个重大环境问题，是指在水力、重力、风力等外力的作用下，水土资源和土地生产力的破坏和损失，包括了土壤侵蚀(Soil Erosion)及水的流失两个方面。
水土流失是一个受多种因素驱动作用的自然过程，由降雨作为主要侵蚀动力的即为水力侵蚀，其作用多体现于具有一定坡度的山地、丘陵地区，以降水直接冲走表层土壤为主要表现形式。
当表层土壤受侵蚀的程度超过一定的安全阈值时，就会形成或引发滑坡、泥石流等剧烈的土壤流失过程，降低区域土壤生产力，严重影响生态系统的平衡。
由于这一过程表现出明显的斑块性和异质性，难以用定点实验进行追踪监测，故多以预测估算的方式对之进行研究。
9.4.1 RUSLE模型RUSLE模型(The Revised Universal Soil Loss Equation)是美国农业部于1997年在通用土壤流失模型USLE(The universal Soil Loss Equation)的基础上修订建立并正式实施的一种适用范围更广的修正模型。
自颁布之后即在美国得到了广泛的应用，目前美国各州都己有成功应用的案例。
该模型也被世界各国的研究者借鉴，于20世纪90年代被引入中国。
RUSLE模型目前己在国内外的土壤侵蚀预测研究中得到了非常广泛的应用。
其计算表达式为：=⋅⋅⋅⋅(1)A R K LS C P图1 RUSLE模型的技术流程图A为预测土壤侵蚀量(estimated average soil loss in tons per acre per year)，主要指由降雨和径流引起的坡面细沟或细沟间侵蚀的年均土壤流失量。
R 为降雨侵蚀力因子(rainfall-runoff erosivity factor) (MJ·mm·hm-2·h-1·a-1）,它反映降雨引起土壤流失的潜在能力。
探索水土保持工程中的水土流失模型
探索水土保持工程中的水土流失模型在水土保持工程领域，水土流失是一个重要的问题，对环境和生态系统产生巨大的影响。
为了更好地理解和解决水土流失问题，研究学者们提出了各种水土流失模型。
本文将探索水土保持工程中常用的水土流失模型。
一、模型一：USLE模型（通用土壤流失方程）USLE模型是较早建立的水土流失模型之一，它基于土壤流失的基本原理和土壤流失因素之间的相互关系。
USLE模型包含了降雨侵蚀力因子（R）、土壤侵蚀力因子（K）、坡面长度与坡度因子（LS）、作物和植被覆盖因子（C）以及管理措施因子（P），通过计算这些因子的值，可以得出土壤流失量的估计值。
二、模型二：RUSLE模型（修正通用土壤流失方程）RUSLE模型是USLE模型的升级版，它在USLE模型的基础上引入了更多的因素，以提高模型的准确性和适用性。
RUSLE模型考虑了长期降雨侵蚀力因子（R）、土壤侵蚀力因子（K）、坡度和坡长因子（LS）、土壤流失修正因子（C）以及管理措施修正因子（P），同时还考虑了土壤侵蚀的时空变化规律，可以更好地模拟实际情况下的土壤流失过程。
三、模型三：SWAT模型（小流域水文模型）SWAT模型是一种综合型的小流域水文模型，被广泛应用于水资源管理和环境保护中。
该模型结合了气象、土壤、植被和地形等多个要素，能够模拟流域内的地表径流过程和水土流失量。
SWAT模型通过输入不同的参数和数据，可以对不同地区的水土流失情况进行精确的预测和分析，为水土保持工程的实施提供科学依据。
四、模型四：MUSLE模型（修改通用土壤失蚀方程）MUSLE模型是一种基于降雨和径流关系的水土流失模型，它与RUSLE模型十分相似，但将降雨侵蚀力因子（R）替换为了径流侵蚀力因子（R）。
MUSLE模型通过分析地表径流的产生过程，考虑了不同地区的水文条件和土壤物理特性，提出了一种与降雨量相关的地表侵蚀力计算方法，可以更准确地估计水土流失量。
五、模型五：WEPP模型（水土保持评估程序）WEPP模型是一种基于物理过程的水土保持模型，广泛应用于不同地区和不同土地利用类型的水土流失研究。
通用土壤流失方程(USLE)
K-----土壤课蚀性因子，标准小区上单位降雨侵蚀指标的土壤流失率
L----- 坡长因子；
S ----坡度因子，等于其它条件相同时实际坡度与9%坡度相比土壤流失比值；由于L和S因子经常影响土壤流失，因此，称LS为地形因子，以示其综合效应；
C---- 植被覆盖和经营管理因子，等于其它条件相同时，特定植被和经营管理地块上的土壤流失与标准小区土壤流失之比；
P---- 水土保持措施因子，等于其它条件相同时实行等高耕作，等高带状种植或修地埂、梯田等水土保持措施后的土壤流失与标准小区上土壤流失之比。
通用土壤流失方程(USLE)
是表示坡地土壤流失量与其主要影响因子间的定量关系的侵蚀数学模型。通用土壤流失方程用于计算在一定耕作方式和经营管理制度下，因面蚀产生的年平均土壤流失量。其表达式为：
A=R*K*L*S*C*P
式中：A-----任一坡耕地在特定的降雨、作物管理制度及所采用的水土保持措施下，单位面积年平均土壤流失量，t/ha
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 R K L S C P 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。
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分钟降雨强度130的经验关系，计算式如下:R E?l 30（2） R 值的简易计算：上式在实际应用中，计算降雨动能E 需要降雨过程，其计算是件繁杂的事情，故 R 值简易计算的关键在于寻求一个通过常规降雨资料就可得到的参数， 并建立它与R 值的经典算法的关系，省去动能E 的计算。
通用土壤流失方程
通用土壤流失方程[z]LE方程A=R·K·L·S·C·P通常将L、S合并为LS考虑。
2.降雨侵蚀力因子R(1)Wischmeier经验公式R=Σ 1.735×10**[1.5·lg(Pi/P)－0.8188]式中：R－降雨侵蚀力，100ft·t·in／(ac·h)；Pi－各月平均降雨量(mm)；P－年平均降雨量(mm)。
(2)年R值的估算（王万忠、焦菊英，1996）R=0.207(P·I60/100)**1.205式中：R－年降雨侵蚀力，m·t·cm／(hm2·h·a)；P－年降雨量(mm)；I60－年最大60min降雨量(mm)。
(3)多年平均R值的估算（王万忠、焦菊英，1995—1996）R=0.009 P**0.564· I60**1.155· I144**00.560式中：R－多年平均降雨侵蚀力，m·t·cm／(hm**2·h·a)；P－年降雨量(mm)；I60－平均年最大60min降雨量(mm)；I1440－平均年最大1440min降雨量(mm)。
注1：王万忠、焦菊英、陈法扬等已绘制了全国降雨侵蚀力R等值线图（《水土保持学报》1995、《土壤侵蚀与水土保持学报》1996）。
上述降雨侵蚀力因子R计算式是王万忠、焦菊英、陈法扬等在绘制全国降雨侵蚀力R 等值线图时，全国协作，综合了南方南昌水专研究的广东、福建、江西等省、西北水保所研究的陕西、甘肃、东北黑龙江水保部门研究的黑龙江省等地区的综合成果，得出的，当在全国各水蚀区适用。
3.土壤可蚀性因子KWischmeier等的方法根据土壤质地、土壤有机质百分含量、土壤结构、土壤透水性等几个主要因子，查土壤可蚀性因子诺谟图。
4.坡长因子L经典计算公式（Wischmeier和Smith，1978）L=(λ/22.13)**m式中：L－坡长因子；m－坡长指数，可采用计算式（Fostre等，1977）m=β/(1+β)其中，β可采用计算式（McCool等，1989）β=(sinθ/0.0896)/[3.0(sinθ)**0.8+0.56]式中：θ－坡度。
第二节土壤流失通用方程式一、土壤流失通用方程式二、土壤
不同坡度上水平梯田的田面宽度与田坎高度 （中国水土保持概论）
地面坡度
5
10
15
20
25
田面宽度（米） 20—30 15—20 15—20 10—15 10 左右 田坎高度（米） 2—3 3— 4 4— 6 5— 7 7— 8
确定田坎坡度的一般原则是：
不宜太陡也不宜太缓，太陡了不稳定，容 易坍塌；太缓了田坎占地太多。一般规律是： 土壤含粘粒多的田坎坡度可陡一些，含沙粒 多的田坎坡度则缓一些；田坎上土壤压实程 度好的田坎坡度可陡一些，压实程度差的田 坎坡度则缓上些；土壤含水量较少的田坎坡 度可陡一些，含水量较多的则田坎坡度缓一 些。修梯田时，应尽可能提高田坎的压实程 度，修成后让田边比田面稍高，形成一点倒 坡，经常保持田坎干燥，以保持田坎的稳定 和巩固。西北黄土区常见的两种土壤田坎高 度下的稳定坡度（见下表）。
不同坡度、坡长的LS值
坡度 % 0.5 1 2 3 4 5 6 8 10 12 14 16 18 20 15 0.08 0.10 0.16 0.23 0.30 0.37 0.47 0.69 0.96 1.27 1.62 2.02 2.46 2.94 25 0.09 0.12 0.19 0.27 0.37 0.48 0.60 0.89 1.24 1.64 2.09 2.60 3.17 3.79 50 0.10 0.15 0.23 0.33 0.48 0.68 0.86 1.26 1.75 2.23 2.96 3.68 4.48 5.36
0.25 0.60 0.35 0.63
0.35 0.28
0.35 0.40
0.08 0.14
0.25 0.26
0.20 0.20
0.45 0.30
土壤流失方程
土壤流失方程是用来计算土壤流失量的数学公式，常用于土地资源管理和水土保持规划。
其中，美国农业部（USDA）所提出的通用土壤流失方程（Universal Soil Loss Equation, USLE）是最为广泛使用的一种土壤流失方程。
USLE方程如下：
A = R* K * LS * C * P
其中，
A表示土壤流失量（单位：吨/公顷/年）；
R表示降雨侵蚀力因子，即单位时间内的降雨能够冲刷掉的土壤量，其大小与降雨强度、降雨量、地形等因素有关；
K表示抗侵蚀力因子，即土壤的抗冲蚀能力，其大小与土壤类型、植被覆盖度、土地利用方式等因素有关；
LS表示坡面长度和坡度因子，即坡面长度和坡度对土壤流失的影响因子；
C表示覆盖和管理因子，即土地利用方式、耕作方式、植被覆盖度等因素对土壤流失的影响因子；
P表示支持措施因子，即采取的水土保持措施对土壤流失的影响因子。
通过计算USLE方程，可以估算出不同场地、不同土地利用方式下的土壤流失量，从而为制定水土保持措施提供科学依据。
通用土壤流失方程
通用土壤流失方程[z]LE方程A=R·K·L·S·C·P通常将L、S合并为LS考虑。
2.降雨侵蚀力因子R(1)Wischmeier经验公式R=Σ 1.735×10**[1.5·lg(Pi/P)－0.8188]式中：R－降雨侵蚀力，100ft·t·in／(ac·h)；Pi－各月平均降雨量(mm)；P－年平均降雨量(mm)。
(2)年R值的估算（王万忠、焦菊英，1996）R=0.207(P·I60/100)**1.205式中：R－年降雨侵蚀力，m·t·cm／(hm2·h·a)；P－年降雨量(mm)；I60－年最大60min降雨量(mm)。
(3)多年平均R值的估算（王万忠、焦菊英，1995—1996）R=0.009 P**0.564· I60**1.155· I144**00.560式中：R－多年平均降雨侵蚀力，m·t·cm／(hm**2·h·a)；P－年降雨量(mm)；I60－平均年最大60min降雨量(mm)；I1440－平均年最大1440min降雨量(mm)。
注1：王万忠、焦菊英、陈法扬等已绘制了全国降雨侵蚀力R等值线图（《水土保持学报》1995、《土壤侵蚀与水土保持学报》1996）。
上述降雨侵蚀力因子R计算式是王万忠、焦菊英、陈法扬等在绘制全国降雨侵蚀力R 等值线图时，全国协作，综合了南方南昌水专研究的广东、福建、江西等省、西北水保所研究的陕西、甘肃、东北黑龙江水保部门研究的黑龙江省等地区的综合成果，得出的，当在全国各水蚀区适用。
3.土壤可蚀性因子KWischmeier等的方法根据土壤质地、土壤有机质百分含量、土壤结构、土壤透水性等几个主要因子，查土壤可蚀性因子诺谟图。
4.坡长因子L经典计算公式（Wischmeier和Smith，1978）L=(λ/22.13)**m式中：L－坡长因子；m－坡长指数，可采用计算式（Fostre等，1977）m=β/(1+β)其中，β可采用计算式（McCool等，1989）β=(sinθ/0.0896)/[3.0(sinθ)**0.8+0.56]式中：θ－坡度。
通用土壤流失方程USLE简介
通用土壤流失方程USLE简介
佚名
【期刊名称】《水利规划与设计》
【年(卷),期】2016(0)4
【摘要】通用土壤流失方程USLE是美国研制的用于定量预报农地或草地坡面多年平均年土壤流失量的一个经验性土壤侵蚀预报模型。
由威斯启梅尔
（W.H.Wischmier）结合美国20世纪30年代起的8000多个土壤侵蚀试验观测点资料统计总结提出,其公式为：A=R·K·S·L·C·P。
式中：A为土壤侵蚀量;R为降水量及其强度对土壤表层产生的侵蚀动能;K为土壤质地与结构.
【总页数】1页(P61-61)
【关键词】USLE;土壤侵蚀量;土壤流失量;美国研制;定量预报;坡长;坡面;梅尔;年平均;威斯
【正文语种】中文
【中图分类】S157
【相关文献】
1.通用土壤流失方程在蓟县山区水土流失监测中的应用 [J], 李彦涛
2.通用土壤流失方程在水土流失预测中的应用 [J], 张成武
3.通用流失方程式(USLE)应用中存在的问题及改进建议 [J], 田超
4.通用流失方程式(USLE)在铁路工程建设项目水土流失量预测中存在的问题及改进建议 [J], 田超
5.非点源污染与水土流失控制——美国“通用土壤流失方程”的应用(续二) [J],
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用就会成很大问题，因为 C 值无法确定。要确定一个地方各种情况下的 C 值，需要大量的小区观测 数据，研究成本较高。本手册所给出的 P 值，也都是美国农场中常用的水保措施所具有的数值，不 一定适用于其他国家和地区。USLE 所使用的单位还是英制单位，对于使用国际单位制的人来说，总 会觉得别扭（很难想象我们在科学研究中还用 1 尺 2 寸、3 斗 4 升、老秤 5 斤 6 两等单位计数）。
USLE 是为计算某种特定情况下由片蚀和细沟侵蚀引起的长期平均土壤流失而设计的模型。其也 能应用于建筑工地及其它非农业用地，但是不能预报沉积，以及沟道、河岸和河床侵蚀产沙。
关键词：水土保持措施，保护性耕作，建筑工地，作物冠层，作物种植序列，输移比，侵蚀因子， 侵蚀力指数，侵蚀预报，容许侵蚀量，侵蚀力，总侵蚀量，少耕，免耕，降雨特征，降雨数据，秸 秆覆盖，径流，泥沙，泥沙输移，坡面效应，水质，土壤可蚀性。
USLE 的开发，其基础是全美国范围内连续多年的小区水土流失观测数据，以及相关的气象、土 壤、植被、农作、水文等基础数据的长期积累。对于土壤侵蚀这一学科来说，大范围内观测数据的 长期积累是极其重要的。USLE 的开发，还有赖于美国农业部农业研究局、土壤保持局、普渡大学等 研究和工作机构的大力协作。这样的一个遍及全美国并涉及多个领域的科学项目，没有强有力的领 导和各单位的通力合作是不可能完成的。USLE 的开发过程对大型农业科技工程的组织管理具有极佳 的借鉴意义。
译者：马璠 2011‐07‐20
译者声明：美国农业部 537 号手册英文版下载自互联网。本中文译本仅作学习交流之用，不用 于任何商业目的，也不作为可引用文献。译者不保证本中文译本的正确性。若发生任何版权或学术 纠纷，译者不负任何责任。
摘要
威斯迈尔, W. H., 及史密斯, D. D. 1978. 降雨侵蚀流失预报——水土保持规划指南，美国农业部，农 业手册 537 号。
由于译者水平有限，文中目前还无法确认是否准确翻译的地方加了亮黄底色，敬请各位读者不 吝赐教。翻译中一定还有很多错误，也请各位读者批评指正。如果有可能，这个 USLE 手册中文版会 在修改之后出更加完善的版本，最新版本将在译者的唯一官方博客上公布，各位读者可以在译者博 客上下载最新译本。
译者官方博客地址：/u/mafanshuibao 英文原版下载地址：/usle/AH_537.pdf
降雨侵蚀力指数…………………………………………………………………………………………..5 解冻和融雪的 R 值……………………………………………………………………………………….8 土壤可蚀性因子（K）……………………………………………………………………………………...9 K 因子的定义……………………………………………………………………………………………..9 特定土壤的 K 值………………………………………………………………………………………...10 土壤可蚀性诺模图………………………………………………………………………………………11 地形因子（LS）…………………………………………………………………………………………...13 坡面因素图………………………………………………………………………………………………13 坡长因素…………………………………………………………………………………………………15 百分比坡度………………………………………………………………………………………………17 不规则坡面………………………………………………………………………………………………17 土壤类型或覆盖状况沿坡面的变化……………………………………………………………………18 坡面上连续坡段土壤剥离的公式………………………………………………………………………18 覆盖和管理因子（C）…………………………………………………………………………………….19 C 因子的定义……………………………………………………………………………………………19 作物生长阶段……………………………………………………………………………………………20 作物和管理因素的数量化评估…………………………………………………………………………20 土壤流失比率……………………………………………………………………………………………23 侵蚀力指数分布数据……………………………………………………………………………………32 求取某地 C 值的步骤……………………………………………………………………………………35 水土保持措施因子（P）…………………………………………………………………………………..41 等高耕作…………………………………………………………………………………………………41 等高带状种植……………………………………………………………………………………………43
通用土壤流失方程（USLE）使规划人员能够预测各种作物种植和管理措施组合与一定的土壤类 型、降雨条件以及地形相结合的条件下的平均土壤侵蚀速率。当这些预测的流失量与给定的容许土 壤流失量相比时，便能为将侵蚀控制在某一限度内提供指导。该方程将众多影响土壤侵蚀速率的互 相联系的物理和管理因素归纳为 6 个主要因子，这些因子在不同地区的值可以数量化表示。半个世 纪以来，许多州开展的侵蚀研究提供了很多信息，从这些信息中至少可以得到全美国范围内某一特 定地块或其它较小的易蚀区域上，USLE 因子的近似值。本手册中的图表让这些信息可以应用于田间。 目前数据显著的局限性也得到了说明。
梯田………………………………………………………………………………………………………44 土壤流失方程的应用………………………………………………………………………………………47
农地土壤流失预报………………………………………………………………………………………47 确定土地利用和措施组合………………………………………………………………………………50 建筑工地…………………………………………………………………………………………………52 估算上部坡面对流域产沙的贡献………………………………………………………………………53 USLE 的预报精度……………………………………………………………………………………….55 参考文献……………………………………………………………………………………………………57 附录…………………………………………………………………………………………………………59 估算冠层和秸秆覆盖百分比……………………………………………………………………………59 美国可能出现的 EI 值…………………………………………………………………………………..59 由自记雨量计的记录计算侵蚀力指数…………………………………………………………………67 向公制单位的转换………………………………………………………………………………………69
1978 年 12 月
中文第一版译序
通用土壤流失方程（The Universal Soil Loss Equation，缩写为 USLE）是美国农业部于 20 世纪中 叶开发的一个主要用于估算农田长期平均土壤流失量的经验模型。因为这是一个经验模型，所以其 外延性较差，如果在美国以外的国家和地区使用，不进行参数校正，基本谈不上预报精度。在地形 比较复杂、耕作制度在较小尺度上就有较大变化、耕作和管理措施不规范的情况下，USLE 几乎会丧 失估算能力。总体上来说，该方程名为“通用”，实不“通用”，或者说其通用性只在美国国内，尤 其是落基山脉以东地区体现。后来，美国农业部又开发了 RUSLE、WEPP 等新型土壤侵蚀模型，这些 模型与 USLE 相比在技术上有了巨大的进步。但是，作为一个划时代的侵蚀模型，USLE 总结了其之 前土壤侵蚀科学数十年的发展成果，开辟了其之后土壤侵蚀研究的光辉道路，影响是非常深远的。 时至今日，凭借其极为丰富的数据库，USLE 仍然是进行土壤侵蚀及相关研究的重要工具，在很多情 况下有较高的应用价值。在尚无系统的土壤流失量估算方法的地区，引入 USLE 的技术路线和总体架 构，是构建当地的侵蚀估算模型的一个较优选择，这或许是“通用”的另一层含义吧。
降雨 侵蚀 流失 预报
水土保持规划指南
美国农业部 农业手册 537 号 科学教育管理局出品
降雨 侵蚀 流失 预报
水土保持规划指南
农业手册 282 号 “落基山脉东部农地降雨侵蚀流失预报”的替代版本
美国农业部科学教育管理局 普渡农业试验站 合作出品
美国农业部的政策不允许任何年龄、种族、肤色、国籍、性视，应立即致函华盛顿特区，农业秘书处，20250.
USLE 的开发人员是一群密切联系美国农业生产和水土保持实践的科学家和工程师，他们开发该 模型的技术方案总结起来就是四个字：路线正确。USLE 完全是为美国的农业生产和水土保持工作服 务的，这从本手册对方程 C 因子的论述可以清晰地看出来。手册的表 5 及其副表列出了美国常用的 耕作和管理制度下的 C 值，这些耕作和管理制度都是机械化生产条件下的制度，而且都有很强的规 范性（机械化生产的规范性本来就很强，农机具的设计基本上确定了耕作和管理措施）。所以模型的 使用者基本上可以从手册列出的数据中选择实际使用的耕作和管理制度所对应的 C 值。土壤保持局 等机构还为使用者准备了方便的工作表格，进一步便利了模型的田间应用。开发人员密切联系生产 实践的作风，从手册对生产中很多细节的详细描述可以反映出来，读者可以自行体会。
表格
1.—土壤侵蚀研究站土壤的 K 值………………………………………………………………………….10 2.—夏威夷 10 种基准土壤的土壤可蚀性因子 K 的近似值………………………………………………11 3.—特定坡长和坡度组合的地形因子 LS 值………………………………………………………………15 4.—均匀坡面上连续等长坡段相对土壤流失量的估计………………………………………………….17 5.—农地土壤流失量与相应的连续休闲地流失量的比率……………………………………………….24