水土流失预测的常用计算方法

浅谈水土流失预测的常用计算方法

朱荣华

(乐清市水利水电建筑勘测设计院)

摘要：水土流失作为一项世界性的研究课题，一直受到世界各国的重视，长期以来，在其基础理论方面开展了大量的研究，并取得了有益的成果。水土流失预测是水土流失问题研究中很重要的内容，其预测方法也很多，常用的有通用土壤流失方程法、类比法、分类分级法、流失系数法等。在我省由于各地方自然条件、地理环境等存在很大差异，采用各种预测方法对水土流失进行预测时，必须确定该方法是最符合本地区实际情况的，这将直接影响到水土流失量数据的精确性，因此对预测方法和计算公式的选择至关重要。

关键词：水土流失预测计算公式侵蚀模数

水土流失与当地自然条件和人类活动密切相关，水土流失的影响因素包括自然因素和人为因素两个方面，其中自然因素主要有气候(降雨强度)、地形(坡长、坡度)、植被状况、地质构造和土壤类型等诸因素，人为因素主要表现为在工程建设过程中改变原有地形(坡长、坡度)，破坏原有植被，使地表裸露，削弱其原有的蓄水保土功能，并产生新的水土流失，从而增加水土流失量。

水土流失作为一项世界性的研究课题，一直受到世界各国的重视，长期以来，在其基础理论方面开展了大量的研究，并取得了有益的成果。水土流失预测是水土流失问题研究中很重要的内容，其预测方法也很多，常用的有通用土壤流失方程法、类比法、分类分级法、流失系数法等。在我省由于各地方自然条件、地理环境等存在很大差异，采用各种预测方法对水土流失进行预测时，必须确定该方法是最符合本地区实际情况的，这将直接影响到水土流失量数据的精确性，因此对预测方法和计算公式的选择至关重要。

1水土流失预测常用计算公式

1.1通用土壤流失方程

通用土壤流失方程USLE (Universal Soil Loss Equation)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。它是从20世纪30年代开始的土壤侵蚀试验和定量研究基础上不断发展完善的，最终于1965年正式出版，期间又分别在70年代和90年代进行了二次修订。自模型研制以来，已在水土保持规划和土地资源管理方面得到了广泛应用。模型在发展过程中形成的思想和方法，对于各国经验性土壤侵蚀模型的建立具有很好的借鉴作用。我国自80年代开始引入该模型，进行模型的订正和应用研究，取得了重要成果。

USLE方程式如下：

W =R·K·L·S·C·P(通常将L、S合并为LS考虑) (1-1) 式中：W－土壤流失量，t/ha；

R－降雨侵蚀力因子；

K－土壤可蚀性因子；

LS－坡长坡度因子；

C－植被和作物管理因子；

P－土壤保持措施因子。

(1)降雨侵蚀力因子R

①Wischmeier经验公式：式中：R－降雨侵蚀力；

Pi－各月平均降雨量(mm)；

P－年平均降雨量(mm)。

②年R值的估算：R=0.207(P·I60/100)1.205

式中：R－年降雨侵蚀力；

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：R=0.009×P0.564· I601.155· I14400.560

式中：R－多年平均降雨侵蚀力；

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)。

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(《水土保持学报》1995、《土壤侵蚀与水土保持学报》1996)，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，可适用于全国各水蚀区。

(2)土壤可蚀性因子K

反映土壤抗侵蚀的能力，与土壤类型有关。具体数据根据土壤质地、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。

如果土壤类型主要为黄壤、紫色土等，其可蚀性因子一般为0.02~0.75。

(3)、坡长坡度因子LS

式中：L－开始发生径流的一点到泥沙开始汇集或径流进入水道点的长度(m)；

S－径流长度的平均坡度，°；

M－模数，当sinS＞0.05时，M=0.5；当0.05≥sinS≥0.035时，M=0.4；

当0.035＞sinS≥0.01时，M=0.3；当sinS＜0.01时，

M=0.2。

(5)植被与作物管理因子C

主要反映地表植被覆盖情况对产生土壤侵蚀的影响，施工时，由于植被已被破坏，一般取最大值1.0，工程完工采用绿化等植被措施后，根据植被覆盖率情况一般可取C=0.06~0.6。

(6)土壤保持措施因子P

主要反映地表的处理状况，如压平、压实及其它构筑物对土壤侵蚀的影响。施工场地地表被破坏无防护措施时，P=1.0；完工后经平整、夯实以及边坡防护工程与植被绿化等措施后，P=0.5~0.8。

1.2加速侵蚀系数法

计算公式： (1-2)

式中：W－各分区的水土流失量之和(设定n个分区，i=1，2，…n)，t；

－第i块扰动地表区的流失面积(km2)；

F

i

－第i块扰动地表区F i上原地貌条件的土壤侵蚀模数(t/km2•a)；

M

i

－第i块扰动地表区F i在预测时段T内的年加速侵蚀系数

A

i

(t/km2•a)；

－第i块扰动地表区的水土流失预测时段(a)。

T

i

当A＞1时，与开挖、扰动、破坏地表的具体情况有关，在无实测或试验资料的情况下，可用类比法参考确定。当A=1时，上式计算出的Ｗ等于原地貌的水土流失量。在预测时段内的不同期间，加速侵蚀系数A可以不同，但A应≥１，不能＜１。

1.3分类分级法

(1-3)

式中：W－扰动地表新增水土流失量，t；

F i－扰动地表面积，km2；

M si－不同预测单元扰动后的土壤侵蚀模数，t/km2·a；

M oi－不同预测单元原生土壤侵蚀模数，t/km2·a，

－预测时段，a。

T

i

这个公式中因注意的是Msi和Moi取值，Msi指的是预测单元的年土壤侵蚀模数，反映水土流失的动态变化及发展趋势,是一个动态变量指标；而Moi为原生土壤侵蚀模数，指的是预测单元的多年平均侵蚀模数，是一个相对恒定的常数，一般作为侵蚀区土壤侵蚀状况的背景值用于反映区域水土流失的严重程度。

1.4流失系数法

一般用于计算弃渣流失量的预测，计算公式：

(1-4)

式中：W－弃堆土流失量(t)；

－弃土量或临时堆土量(t)；

S

i

T

－堆土时间(a)；

i

i－工程最终弃土和临时堆土；