土壤流失测定
一、试验方法与目的要求
本试验用双环法。
入渗试验用以测试土壤的入渗速率。土壤入渗速率是指单位时间内的水分入渗量，其单位为mm/min。一般用土壤的初渗速率和稳渗速率来具体描述。土攘初渗速率是指试验时间为1min末时的土壤入渗速率；土壤稳渗速率是指土壤累计入渗量增加到最大值并保持稳定时的速率或是入渗时间足够大（80 min）土壤入渗速率相对比较稳定时的入渗速率，它决定区域产流机制的不同。二、试验设备
⑴环刀：内环直径为355mm，高为200mm；外环直径为505mm，高为200mm。
⑵供水桶（两只）：桶内径为252mm，外径为253mm，桶高为1000mm,并具备进水和出水装置。
⑶温度计：量程0～50℃，分度值为1℃.
⑷其它设备：秒表、大铁锤、小铁铲、水桶、水瓢等。三、操作步骤与结果计算 1．测试步骤
⑴在试验地区预选一典型样地，并用小铁铲将之轻轻整平（保持土壤结构不被破坏）。
⑵分别先后将内环、外环轻轻打入整平后的土壤中，环入土150mm。⑶同时向内、外环中供水，放水时保持内外环水层厚30mm，注意外环水面始终与内环水面保持平齐以防侧漏。内环用供水桶供水，以便记录外环用事先预备好的水桶供水。
⑷当内、外环中的水层厚度同时达到30mm时开使用秒表记录时间，测试历时统一规定为80min，并分别在0.0 min、0.5 min、1 min、2 min、3 min、5 min、7 min、10 min、15 min、20 min、25 min、30 min、40 min、50 min、60 min、70 min和80 min时刻读取水分入渗量（用供水桶上的刻度值表示，mm）和水温，若在未满80 min时供水桶中的水用完，则另外换一桶已经加满水的供水桶继续供水止80 min。记录时，为方便可按供水桶上刻度记；计算时，注意供水量的累加。
⑸一场试验做完并认真检查无遗漏后，在同一地块中另外选择一点重复一次。两点的距离要控制在50～100m内。 2．表格填写及计算
⑴表格设计及填写见表一土壤入渗速率试验记录表。⑵用如下公式计算土壤稳渗速率：
)
式中：RS—为10℃标准水温时土壤的入渗速率，mm/min；
△h—为某一时段△t中的供水桶读数差值，mm；△t—为时段，min；
T—为某时段上的平均水温，℃。
第二节土壤崩解试验
一、试验方法与目的试验用静水崩解法。
土壤崩解反映土壤颗粒结构对水力浸润解体的性质或反映土壤结构体被雨水分散解体的难易程度。土壤崩解速率是指土样在浸水后单位时间内崩解掉的试样体积，它反映土攘体在水中发生分散的能力，决定给径流携带提供松散物质的多少。本试验目的为测试土壤崩解能力。
二、试验设备
⑴浮筒：圆筒体。直径约30mm,高约200mm。（浮筒高与筒体直径有关，高度与能浮起试验土体而不下沉至水下为准。）
⑵网板架：10cm×10cm。内为金属方格网，5cm×5cm，孔眼为1cm2,可挂在浮筒的下端。
⑶透明玻璃水槽：长方体，长30cm，宽15cm，高70cm。⑷崩解取样器：方形环刀，内边净长为5cm，为扣状，扣深5mm，厚1.5mm。
⑸其它设备：秒表、切土刀、铁锤、小铁铲、包装膜。
三、试验步骤与结果计算 1．操作步骤
⑴在试验地区按预定要求开挖面积约为1.0m×1.5m的试坑，分别于0cm，20cm，40cm的深度留三个成阶梯状的平面，并用小铁铲将之轻轻整平（保持土壤结构不被破坏）。
⑵用崩解取样器分别在各层上采集原状土样，并用包装膜包好。⑶崩解试验时，先将试样放在网板上，然后将试样悬挂在有刻度的浮筒上，随即将试样放入盛水崩解缸中。
⑷一次土样的崩解观测时间为30min，崩解过程中分别在0min、0.5min、1 min、2 min、3 min、
4 min、
5 min、7 min、10 min、15 min、20 min和30 min读取浮筒的读数。但当中途土样已全部崩解，则记录下全部崩解时的浮筒读数和相应的时间。⑸一次试验完成并检查无遗漏后，重复上述过程⑴、⑵、⑶、⑷，在作一次。如果各种试验条件具备。可同时做重复试验。 2．表格填写及计算
⑴表格设计及填写见表二土壤崩解速率试验记录表。⑵土壤崩解速率公式：
式中：B—为崩解速率，表示单位时间内崩解掉的原状土土样体积，cm2/min；
S—为浮筒底面积，cm2；设备改制后的两个浮桶底面积皆为30.22； r—为各土层的容重，g/cm2;
lo、lt—分别为崩解开使（已放土样）和不同时刻的浮桶刻度初使值和末
读数，cm；
t—为崩解时间，min。
在测试过程中，除要定量测验崩解速率外，还应定性描述土样崩解分散情况，特别应注意有的土样体呈块状崩解，此时崩解已出现，但浮筒上指示刻度无变化反应。这是由于崩解的块体物质较大，不能通过网孔所致。应仔细观察，详细描述崩解过程。
第三节土壤抗冲试验
一、试验方法与目的
试验用原状土抗冲槽冲刷法。
土壤抗冲性就是土壤抵抗水的冲击分散的性能。评价土壤抗冲性指标是土攘抗冲刷系数，定义为每冲刷走1g干土所需的水量和时间乘积，单位为L·min/g，它直观地反映了土壤抵抗径流冲刷破坏的能力大小。二、试验设备
⑴抗冲槽：长为1304mm，内宽为35mm，外宽为41mm。
⑵坡度架：为一铝合金支架，用以调节抗冲槽坡度，一般可调坡度
5°、15°、25°、30°。
⑶取样长条刀：内宽为30mm，内边长为200mm；外宽为34mm,外边长为204mm；高为40mm。
⑷供水桶及其支架：桶内径为252mm，外径为253mm，桶高为1000mm,也可与入渗试验使用同一供水桶，支架高1000mm。⑸天平：称量1000g，分度值0.1g。
⑹其他设备：秒表、小土盒、切土刀、小铁锤、小铁铲、包装膜、高浓度酒精（95%以上）。三、试
验操作步骤与结果计算 1．试验操作步骤
⑴在试验地区按预定要求开挖面积为1.0m×1.5m的试坑，分别于0cm、20cm、40cm的深度留三个成阶梯状的平面，并用小铁铲将之轻轻整平（保持土壤结构不被破坏）。
⑵将取样器（长条刀）水平放置并请轻压于土中，分别在各层上采集原状土样，并用包装膜包好样品。同时，用小土盒在相同的地点采集适量土样以作含水量测定。若土壤层干燥过硬时，可适当洒水使其软化，不可猛打取样刀，以免损坏刀口和破坏体结构。⑶用天平及时称出冲前长条刀及湿土重。
⑷用天平及时称出冲前小土盒及湿土重，烘干，再称出小土盒及干土重，计算出冲前土壤含水量。
⑸冲刷试验时，将供水桶放置在木制支架上，抗冲槽坡度调至5°，并放置好样品、调节流量后开使冲刷，冲刷流量为0.183L/s（该值为依据供水桶出口、抗冲槽支架及坡度设计算出的常数值），并同时开使用秒表记录时间。
⑹冲刷时间以一供水桶中的水用完为标准的（约30C），待供水桶中水用完后，记录时间，并称出长条刀及剩余湿土重。
⑺用小土盒取适量冲后剩余土样，称重，烘干，再称重，计算冲后剩余土样及含水量。
⑻为避免剩余土样太少无法计算时，规定若取样器（长条刀）中土样被冲掉约2/3而供水桶中的水未用完时，停止试验并记录供水桶中的剩余水量及冲刷时间。 2．表格填写及计算结果
⑴表格设计及填写见表三土壤抗冲刷系数试验记录表
⑵土壤抗冲计算公式：
式中：Kc—为抗冲系数，L·min/g；
△h—为冲后与冲前供水桶的水位差，cm； t—为冲刷时间，min； k—为冲刷掉的土重，g。
⑵土壤抗冲计算公式：
k
ht
Kc2
式中：Kc—为抗冲系数，L·min/g；
△h—为冲后与冲前供水桶的水位差，cm； t—为冲刷时间，min； k—为冲刷掉的土重，g。
第四节土壤抗剪试验
一、试验方法与目的
试验用抗剪仪法。
抗剪强度指标是反映土壤抗剪切能力的指标，反映土壤在受到外力(降雨冲刷、重力等)作用时，抗拒发生剪切破坏而脱离母土体的一种强度指标性能。土壤抗剪强度试验旨在测量土壤抗剪能力。二、试验设备
14．10型三头抗剪仪：共三个旋头，分别为CL102型（小号）、CL100型（中号）、CL101型（大号）。三、试验操作与结果计算 1．操作步骤
⑴在试验地区按预定要求开挖面积约为1.0m×1.5m的试坑，分别于0cm、20cm、40cm的深度留三个成阶梯状的平面，并用小铁铲将之轻轻整平（保持土壤结构不被破坏）。
⑵将抗剪仪指针调零后，轻轻将其水平压于土中，扭动仪柄旋头旋转直至土壤破坏，记录抗剪仪指针读数。
⑶测试时，建议黏质土类用CL102型（小号）旋头；壤质土类用CL100⑵土壤抗冲计算公式：
k
ht
Kc2
式中：Kc—为抗冲系数，L·min/g；
△h—为冲后与冲前供水桶的水位差，cm； t—为冲刷时间，min； k—为冲刷掉的土重，g。
第四节土壤抗剪试验
一、试验方法与目的
试验用抗剪仪法。
抗剪强度指标是反映土壤抗剪切能力的指标，反映土壤在受到外力(降雨冲刷、重力等)作用时，抗拒发生剪切破坏而脱离母土体的一种强度指标性能。土壤抗剪强度试验旨在测量土壤抗剪能力。二、试验设备
14．10型三头抗剪仪：共三个旋头，分别为CL102型（小号）、CL100型（中号）、CL101型（大号）。三、试验操作与结果计算 1．操作步骤
⑴在试验地区按预定要求开挖面积约为1.0m×1.5m的试坑，分别于0cm、20cm、40cm的深度留三个成阶梯状的平面，并用小铁铲将之轻轻整平（保持土壤结构不被破坏）。
⑵将抗剪仪指针调零后，轻轻将其水平压于土中，扭动仪柄旋头旋转直至土壤破坏，记录抗剪仪指针读数。
⑶测试时，建议黏质土类用CL102型（小号）旋头；壤质土类用CL100型（中号）旋头，砂质土类用CL101型（大号）旋头。⑷为保证测定结果的可靠性，抗剪强度的测定要求每层至少3个重复。
2．表格填写及计算
⑴表格设计及填写见表四土壤抗剪试验记录表。⑵土壤抗剪强度计算式：
根据抗剪仪（14．10型三头抗剪仪），使用说明书所给的3个“实测值与结果值之间的转换关系曲线”，可以求出分别使用三个抗剪仪旋头（大号、中号、小号）时的转换数学关系式，即：
大号：y=0.02x
中号：y=0.11x 小号：y=0.27x
式中：x—为实测值；
y—为转换后的结果，kg/cm2。
将记录的的读数（x）代入上式中相应的计算式（视旋头型号而定）计算出抗剪强度。
注意：由于土壤性质变异较大，而测验仅是“点”测验，代表性较差，应在相邻地作多点平行测验，取其平均值。
第五节土壤容重、含水量测定
一、测验方法与目的
常规烘干法。
土壤的干容重、含水量也是反映土壤因子指标之一。二、测验设备
⑴环刀：土壤容重测定，使用标准环刀，其内径为5cm，高5cm或2.5cm。
⑵天平：称量500g，分度值0.1g；
⑶烘箱：可采用电热烘箱或温度能保持105～110℃的其他能源烘箱；⑷其他设备：小土盒，切土刀，酒精。三、测验操作与结果计算 1．操作步骤
⑴在试验地区按预定要求开挖面积约为1.0m×1.5m的试坑，分别于0cm、20cm、40cm的深度留三个成阶梯状的平面，并用小铁铲将之轻轻整平（保持土壤结构不被破坏）；
⑵将环刀水平压于土中取样，然后用天平称出湿土重。⑶烘干土样（温度105℃，8h以上）并称重。 2．表格填写及计算
⑴表格设计及填写见表五土壤容重、含水量测定记录表；⑵土壤—干容重计算式：
含水量计算式：
水利工程的水土流失量的测定方法
水利工程的水土流失量的测定方法 水利工程的水土流失量的测定方法 1概述 广东是南方水资源最为丰富的省份之一，近年来兴建了大量的水利工程。 座。受 2监测方法 该工程监测方法主要采用调查监测法、地面定位观测法和巡查法。 （1）调查监测：调查监测是指定期采取全面调查的方式，通过现场实地勘测，采用GPS定位仪结合地形图、数码相机、测距仪、测高仪、标杆和尺子等工具，测定不同分区的的地表扰动不同类型的面积。
（2）地面定位监测：本工程主要使用钢钎法和简易坡面量测法。 钢钎法：在汛前，将直径0.5～1.0cm、长30cm的钢钎，根据坡面面积，按照横3行，竖4列的布局布设于监测区域，每条钢钎前后左右各相隔2m，样方面积为80m2。钢钎沿铅垂方向打入坡面，距坡面均留5cm，编号登记入册。在每次暴雨后和汛期终了，观测钉帽距地面高度，计算土壤侵蚀厚度（采用均值）和土壤侵蚀量。 理位置、气候水文、地形地貌、土壤类型、原地貌各土地利用类型的面积、植物种类及覆盖度、项目区所属的水土流失类型区、水土流失形式、土壤侵蚀模数背景值。 （2）施工期：依据监测方案对项目区进行全线踏勘调查，选定典型地块设立水土流失观测场，对工程建设的水土流失及水土保持措施的拦渣保土状况进行定期定位观测；同时开展面上的调查、巡查监测，及时掌握工程建设过程中水土流失
及其防治的动态变化情况，记录工程进展状况、损坏水保设施量、土石方量、弃渣量、水土流失量、流失强度，以及对周边地区生态环境的影响和危害情况。 （3）植被恢复期：采用样地调查及巡查等方法，监测项目区水土保持措施落实情况（数量和质量）；工程措施的数量、完好程度和运行情况；植物措施的生长情况、成活率和覆盖度；各项防治措施的拦渣、保土效益等。 ； ；临 8～15，施工期项目区的年平均降雨量为1787mm。根据植被覆盖率、地形条件和降雨量综合分析得出，植被恢复期的土壤侵蚀强度小于500t/km2.a。 施工期项目区水土流失量的监测通过采取桩钉法、简易坡面量测法对不同类型的施工工区进行了监测，批复的方案的防止责任范围是96.81hm2（扣除淹没区面积），预测的水土流失量为5.13万t，项目区的土壤侵蚀模数为52990t/km2.a，
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。模型中，泥沙模块采用Yalin 泥沙输移公式计算，泥沙沉积的计算方法与CREAMS 中的方法相同，入渗过程则采用Green －Amp t 公式计算。在进行模型运算时，需要输入不同类型的参数，其中包括气象、土壤、地形和土地利用等参数.。模型可以模拟冬天融雪所 产生的径流过程。 WEPP 可模拟的项目很多，适用范围广，易于操作。
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。在USLE 中，它被定义为降雨动能和最大30 分钟降雨强度的乘积。 K为土壤可蚀性因子(soil erodibility factor) (t·hm2·h·MJ-1·mm-1·hm-2)，它是衡量土壤抗蚀性的指标，用于反映土壤对侵蚀的敏感性。K 表示标准小区单位降雨侵蚀力引起的单位面积上的土壤侵蚀量。
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
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
7 通用土壤流失方程的计算
实验18 基于栅格建模的通用土壤流失方程的建立 一、实验目的 1.了解通用土壤流失公式的物理含义； 2.熟悉栅格数据多层面叠合分析的基本原理； 3.掌握使用ArcGIS叠置分析功能建立通用土壤流失公式模拟土壤侵蚀过程的 方法。 二、实验背景 土壤侵蚀是指土壤或成土母质在外力（水、风）作用下被破坏剥蚀、搬运和沉积的过程。土壤侵蚀的过程实际和水分同时流失的过程，即水土流失过程，二者基本上是一致的。它是自然和人为因素综合作用的结果。如今，土壤侵蚀已成为世界普遍关注的重大环境问题之一,它加剧淤积、干旱、洪涝等自然灾害,引起土地生产力下降,严重地威胁着人类的生存和发展。因此，土壤侵蚀预测是进行有效水土保持工作的前提。 在这样的背景下，通用土壤流失方程应运而生。通用土壤流失方程USLE (Universal Soil Loss Equation，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,其数学表达式是一系列变量相乘的方程形式。其基本形式为： A=R·K·LS·C·P 式中： A——单位面积上的土壤流失量，主要指降雨及其径流使坡面上出现细沟或细沟间侵蚀所形成的多年平均土壤流失量, 单位为：tons/acre/year)； R——降雨侵蚀力因子（rainfall-runoff erosivity factor），用多年平均年降雨侵蚀力指数表示，单位为；MJ·mm·hm-2·h-1·a-1 K——土壤可蚀性因子（soil erodility factor）； LS——地形因子（topological factor）； C——植被与作物管理因子（cover-management factor）； P——土壤保持措施因子（supporting practices factor）。 通用土壤流失方程可以帮助人们认识不同的自然条件、农业活动和水土保持措施下的土壤流失量平均有多大, 从而指导决策者制定可行的土地利用政策,以尽可能减少土壤流失。该方程结构简单，所需输入数据量少，计算结果可满足一定精度下土壤侵蚀预测的要求。 三、实验内容 1.ArcGIS栅格叠置分析功能计算地形因子；
水土流失计算方法
RUSLE 模型是通过对通用土壤流失方程 USLE 模型的改进得到的。RUSLE 与 USLE 具有相同的数学表达式： A=R·K·LS·C·P 式中，A 为年均土壤侵蚀量（t·hm -2·a -1 ）,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（MJ·mm·hm -2·h -1·a -1）,它反映降雨引起土壤流失的潜在能力。本方案基于月平均降雨量和年平均降雨量的Wischmeier 经验公式计算(Wischmeier, 1969)； 21.5lg 0.81881211.73510 p i p i R ???? ????- ???????==?∑ 式中pi 和p 分别是月均和年均降雨量(mm)。计算得到各站点在2000-2007年平均降雨侵蚀力，然后利用Kriging 空间内插方法对34个站点(包括@@@@@站点)进行插值，得到流域水平降雨侵蚀力图层，最后得到流域30 m×30 m的R 因子栅格图层（图2）。 K 为土壤可蚀性因子（t·hm -2·h·MJ -1·mm -1·hm -2 ）,它是衡量土壤抗蚀性的指标，用于反映土壤对侵蚀的敏感性。K 表示标准小区单位降雨侵蚀力引起的单位面积上的土壤侵蚀量。由于缺乏各土壤类型的结构系数和渗透性等级数据，因此选择侵蚀/生产力影响模型EPIC 的公式计算流域各类型土壤的K 因子值，EPIC 的计算公式为： (){}()()0.3 0.20.3exp 0.02561/1000.250.711.0 1.0exp 3.72 2.951exp 5.5122.91SIL K SAN SIL CLA SIL C SN C SN SN ??=+-?? ???+??????-- ??? ???+-+-+???? 式中,SAN 、SIL 、CLA 和C 是砂粒、粉粒、粘粒和有机碳含量(%)，其中SN1=1-SAN/100。由公式II 计算得到流域各土壤类型的K 值如表2所示。 表2 流域各土壤类型K 因子值(单位:t·hm -2·h·MJ -1·mm -1·hm -2) 土壤 类型 棕壤 褐土 石灰性 褐土 粗骨土 红粘土 草甸 风沙土 石灰土 潮土 红壤 将流域土壤类型图数字化，然后生成30m×30m的栅格图层，利用ARCGIS9.2中的Raster Calculator 模块把K 值赋给土壤类型，得到K 因子图层（图3）。 LS 为坡长坡度因子（无量纲），其中L 为坡长因子，被定义为坡长的幂函数。S 为坡度因子，LS 表示在其他条件不变的情况下，某给定坡长和坡度的坡面上土壤流失量与标准径流小
水土流失量估算模式
水土流失量估算模式 预测模型采用美国通用的水土流失程式（USLE）。 预测方程为： A=R·K·LS·C·P 式中：A—侵蚀强度，即单位面积(hm2)单位时间(a)流失量； R—侵蚀因子； K—土壤因子； LS—地形因子； C—生物因子； P—水土保持因子。 这个预测模型是美国农业部农业研究所经过40多年实地观察提出的。我国南方各省在该模型应用方面做了不少的工作，许多研究表明，该模型不仅适用山坡地、农地的水土流失估算，同样也适用于公路街道建设。福建省水土保持实验站和福建省农学院士化系在1991年结合我省闽东南气候、土壤、地形、植被等基本条件，对这一模型的基本参数进行计算组合确定。 ⑵预测因子的确定 ①侵蚀力因子R R因子是降雨侵蚀的指标，迳流的影响也包括在内。对于常年受到降雨侵蚀的区域来说，R值大小取决于月均降雨量和年降雨量。 计算公式如下： 式中的P为年降雨量(mm)，Pi为月均降雨量(mm)。 项目区域多年平均降水量为1200mm，根据计算公式可得R为196.4。 ②土壤因子K K因子反应土壤对侵蚀的敏感度；K值越大，敏感度越高，越容易受到侵蚀；K因子大小取决于土壤质地层（粘粒、粉粒、砂粒和有机质含量）。 福建省土壤可蚀性因子K取值的经验方程式为： K＝（164.80-2.31X1+0.38X2+2.26X3+1.31X4-14.67X5）×10-3 式中： X1-细砾（3～1mm）含量,%； X2-细沙（0.25～0.05mm）含量，%； X3-粗粉粒（0.05～0.01mm）含量，%； X4-细粉粒（0.01～0.005mm）含量，%； X5-有机质含量，%； 项目建设区域，土壤类型属红壤土。综合有关资料分析，项目区水土流失预测土壤可蚀性因子K计算模式，细砾含量X1以3.2%计，细沙X2含量以25%计，粗粉粒含量以20%计，细粉粒X4含量以12%计，有机质X5含量以2%计，由此计算得K值为0.164。 根据有关资料，福建红壤区主要土壤的K值在0.038～0.284之间，因此项目区土壤计算K值为0.164是合理的。 ③地形因子LS LS是地表迳流长度与坡度的函数： LS=(65.41Sin2S+4.56SinS+0.065)·(L/22.13)m 式中：S——坡度(度)； L——坡长(m)。 m——坡长指数，当SinS>5%，m=0.5；
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： ? ? A? =1-1 ? ? 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。
通用土壤流失方程
通用土壤流失方程[z] https://www.360docs.net/doc/f710307710.html,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K Wischmeier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。 5.坡度因子S (1)坡长≥5m，可采用公式（McCool等，1987） S=10.8 sinθ+0.03 θ＜9% S=16.8 sinθ－0.50 θ≥9% (2)坡长＜5m，可采用公式（McCool等，1987） S=3.0(sinθ)**0.8+0.56 6.植被与作物管理因子C 连续休闲裸地 C=1.0
土壤流失测定
一、试验方法与目的要求 本试验用双环法。 入渗试验用以测试土壤的入渗速率。土壤入渗速率是指单位时间内的水分入渗量，其单位为mm/min。一般用土壤的初渗速率和稳渗速率来具体描述。土攘初渗速率是指试验时间为1min末时的土壤入渗速率；土壤稳渗速率是指土壤累计入渗量增加到最大值并保持稳定时的速率或是入渗时间足够大（80 min）土壤入渗速率相对比较稳定时的入渗速率，它决定区域产流机制的不同。二、试验设备 ⑴环刀：内环直径为355mm，高为200mm；外环直径为505mm，高为200mm。 ⑵供水桶（两只）：桶内径为252mm，外径为253mm，桶高为1000mm,并具备进水和出水装置。 ⑶温度计：量程0～50℃，分度值为1℃. ⑷其它设备：秒表、大铁锤、小铁铲、水桶、水瓢等。三、操作步骤与结果计算 1．测试步骤 ⑴在试验地区预选一典型样地，并用小铁铲将之轻轻整平（保持土壤结构不被破坏）。 ⑵分别先后将内环、外环轻轻打入整平后的土壤中，环入土150mm。⑶同时向内、外环中供水，放水时保持内外环水层厚30mm，注意外环水面始终与内环水面保持平齐以防侧漏。内环用供水桶供水，以便记录外环用事先预备好的水桶供水。 ⑷当内、外环中的水层厚度同时达到30mm时开使用秒表记录时间，测试历时统一规定为80min，并分别在0.0 min、0.5 min、1 min、2 min、3 min、5 min、7 min、10 min、15 min、20 min、25 min、30 min、40 min、50 min、60 min、70 min和80 min时刻读取水分入渗量（用供水桶上的刻度值表示，mm）和水温，若在未满80 min时供水桶中的水用完，则另外换一桶已经加满水的供水桶继续供水止80 min。记录时，为方便可按供水桶上刻度记；计算时，注意供水量的累加。 ⑸一场试验做完并认真检查无遗漏后，在同一地块中另外选择一点重复一次。两点的距离要控制在50～100m内。 2．表格填写及计算 ⑴表格设计及填写见表一土壤入渗速率试验记录表。⑵用如下公式计算土壤稳渗速率： ) 式中：RS—为10℃标准水温时土壤的入渗速率，mm/min； △h—为某一时段△t中的供水桶读数差值，mm；△t—为时段，min； T—为某时段上的平均水温，℃。 第二节土壤崩解试验 一、试验方法与目的试验用静水崩解法。 土壤崩解反映土壤颗粒结构对水力浸润解体的性质或反映土壤结构体被雨水分散解体的难易程度。土壤崩解速率是指土样在浸水后单位时间内崩解掉的试样体积，它反映土攘体在水中发生分散的能力，决定给径流携带提供松散物质的多少。本试验目的为测试土壤崩解能力。 二、试验设备 ⑴浮筒：圆筒体。直径约30mm,高约200mm。（浮筒高与筒体直径有关，高度与能浮起试验土体而不下沉至水下为准。） ⑵网板架：10cm×10cm。内为金属方格网，5cm×5cm，孔眼为1cm2,可挂在浮筒的下端。