通用土壤流失方程中的坡长因子研究进展

1、 122 中国水土保持科学 2010 年 算坡长因子的程序 ,并在 I DR ISI地理信息系统软件 上进行了实现和检验 。以上程序都必须在一定的 GIS软件平台上实现 ,其实质属于 GIS的二次开发 。 在我国的应用效果 ,因此 ,还需要加强有关其他因素 对坡长因子影响的研究 。 3 坡面不同坡段是汇水路径中的开放水文单 元 ,其侵蚀强度不仅决定于自身下垫面条件 ,也受到 上坡 、 汇流显著影响 ; 因此 , 由植被水文效应及其与 地形等因素耦合作用而导致的上坡汇流变化 , 必然 在下坡坡段的侵蚀过程中得到响应 。现有坡长因子 算法均未完整考虑这种影响 , 成为通用土壤流失方 程应用的主要问

2、题 。 4 在流域和区域尺度上 ,用于计算坡长因子的 地形指标必须通过 DEM 提取 。不同分辨率和精细 度的 DEM 对提取的地形指标产生巨大影响 ,从而决 定坡长因子计算精度 。通常使用的 DEM 与实际地 形存在较大误差 ,成为降低坡长因子计算精度的主 要因素之一 ; 因此 ,建立高精度 DEM ,并在应用中合 理确定与不同空间尺度对应的 DEM 分辨率 ,将有利 于提高坡长因子计算结果的准确性 。 5 不同坡长因子算法中包含的坡长指标一般 都需要通过编程提取 。随着研究区域的增大 , 提取 过程中的数据运算量成多个数量级增加 。在实际应 用中 ,目前的硬件和算法水平对运算量和运算速度

3、的限制约束了研究范围和计算精度 ; 因此 ,持续提高 计算机硬件和算法程序的水平将促进模型在更大空 间尺度的有效应用 。 6 在坡长提取中 ,坡面的径流方向是一个必要 的参数 。目前的研究中大多应用以 8 向流为主的单 流向算法确定径流方向 , 但单流向算法不适合模拟 坡面漫流 ,经常出现大量不合理的平行流 ,成 为坡长提取误差的重要来源 ; 而多流向算法虽然能 够更真实地反映坡面径流 ,但往往运算复杂 、 数据量 庞大 : 因此 ,进一步改进算法 , 实现基于多流向算法 的坡长快速提取 , 能够有效提高坡长因子的计算 精度 。 62 63 为了使计算坡长因子的程序能够独立运行 , R. D.

4、 57 + Van Remortel等 利用 C 语言开发了坡长因子计 算程序 ,可提取分水线到栅格的实际汇流路径长度 , 5 用于实现 RUSLE 的规则坡面坡长因子算法 。与 之前的程序不同的是 , 该程序通过读取 ASC II格式 的 DEM ,并为用户提供简便的操作对话框以完成坡 长和坡长因子的直接输出 。 58 在国内 ,卜兆宏等 最早编写了通用土壤流失 方程地形因子的计算程序 , 并开发了专用软件 。该 程序能计算分水线到栅格的实际汇流路径长度 , 实 4 59 现 USLE 的 坡 长 因 子 算 法 。张 照 录 等 利用 AML 语言编写程序 , 提取了分水线到 DEM 栅格

5、的 实际汇流路径长度 , 实现了 RUSLE 的坡长因子算 5 60 法 。汪邦 稳 等 对 R. D. Van Remortel 的 程 序 进行了改进 ,将黄土高原地区产生坡面侵蚀的 临界坡度作为确定坡长截止位置的一个限制条件加 入到程序中 ,提高了该程序在黄土高原地区的适用 61 性 。吴东亮等 则以国产 GIS软件 V iew 2GIS为平 台 ,分别利用 D8 和 DEMON 方法模拟径流路径 , 确 定栅 格 的 坡 长 , 实 现 了 不 规 则 坡 面 的 坡 长 因 子 算法 。 总体而言 , 国内外有关坡长因子的提取程序虽 多有报道 ,但很少能提供可直接应用的程序代码或 软

6、件工具 ,这使得坡长因子提取仍然是影响通用土 壤流失方程应用的重要因素 ; 因此 , 建立准确算法 , 并开发面向主流 GIS软件的嵌入式工具包具有迫切 的现实需求和意义 。 23 56 4 存在的问题及展望 1 我国地域辽阔 ,不同地区间的侵蚀规律具有 显著差异 。虽然对于我国不同地区的坡长因子算法 已有大量研究 ,但仍有一些地区未见报道 ,并且已有 研究的标准不尽相同 , 尚未建立一套覆盖全国的坡 长因子算法体系 ,这给通用土壤流失方程的系统应 用带来了困难 ; 因此 ,今后应重视对已有成果的标准 统一化 ,并逐步建立全国性的坡长因子算法体系 。 2 我国对坡长因子算法在不同地区适用性的

7、研究主要集中在对坡长指数的调整 ,但对于坡度 、 侵 蚀类型和地表覆盖等因素对坡长因子算法的影响则 比较少见 ; 而这些因素的影响在 RUSLE 的不断改进 中已逐步增加 。这在很大程度上了限制了 RUSLE 5 参考文献 1 W ischmeier W H , Sm ith D D. Predicting rainfall erosion losses from crop land east of the RockyMountains: a guide for selection of p ractices for soil and water conservation. United St

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