土壤水蚀的估计和预测

1、土壤水蚀的估计和预测 土壤侵蚀量的计算是定量评价土壤侵蚀水平的依据，它是了解和评估侵蚀环境影响的重要基础。不同的讨论者提出了不同的土壤侵蚀估量模型，但应用最为广泛的是wischmeier等(1978)提出的通用土壤流失方程(usle)。20世纪90年月提出的wepp(water erosion prediction project) (laflen et al. 1991)也应用比较普遍。土壤侵蚀模型办法的主要任务是土壤侵蚀因子的参数化和定量化。 (一)lisle lisle全面地表达了土壤水蚀的影响因子和流失量计算办法(主要针对沟间侵蚀)： arklscp (9-3) 式中，a代表侵蚀量t/

2、(hm2·a);r代表降雨因子；k代表土壤可蚀性因子；c代表地表笼罩因子；p代表人为管理措施；ls则是坡长一坡度复合因子。通用土壤流失方程中的侵蚀因子都是变量，即使是土壤可蚀性因子k也不是固定不变的。 通用土壤流失方程是在特定的自然背景和土地利用条件下进展起来的土壤侵蚀预测模型，它以标准侵蚀小区的侵蚀量为计算基础。标准侵蚀小区是长度为22.13 m，宽1.83 m,坡度为9，无植被笼罩的延续耕翻休闲地。理论上在其他任何条件下，全部参数都必需按照实际状况测定，才有可能计算土壤侵蚀量。事实上，方程中的一些参数可以按照其他简单获得的数据转换得到。 (1) r因子 r因子反映了降雨能量对侵蚀

3、的影响0按照wischmeier等(1978)，估量降雨侵蚀指数的最佳办法是每年中降雨大事的最大30分钟雨强(e130)，然后计算前22年的平均值。但即使如此，每次降雨大事的具体记录仍然不简单得到，通常比较简单获得的是月平均数据。bergsma(1981)和lal(1990)综述了应用这些粗略数据计算降雨侵蚀指数的阅历公式。bols提出了如下模型(van den berg1992)： rbals,i=apbi·dci·pdmax,i (9-4) 式中，rbots,i为估量的各月r因子；pi各月平均降雨；di各月降雨天数；pmax,i 各月最大24 h雨量；a、b、c、d是适

4、合各地的阅历常数。该阅历公式是在热带地区建立起来的，适合热带、亚热带地区的应用。 固然还有其他无数阅历公式，但这些计算事实上都是一种近似估量，只能在降雨观测数据缺乏时用来容易地估算。sweap(van den berg1992)就是利用这些阅历公式来估量降雨侵蚀因子，进而计算区域土壤侵蚀量。 (2) k因子 k是表征土壤自身抵挡侵蚀能力的一个因子，即土壤性质对侵蚀强度的影响，它与土壤结构的种类、强度和土壤孔隙情况等疏远相关。前已述及，土壤可蚀性因子也并十分数，它的测定通常是在标准侵蚀小区上通过观测泥沙总量计算得到，单位是t/(hm2·a·ru) (ru为标准单元)。 同样由

5、于测定上的困难，k因子的获得通常也是在讨论土壤属性与可侵蚀性关系的基础上举行阅历估算 wischmeier等(1978)提供了一个查找土壤可蚀性的“诺莫图”(nomograph)，其计算公式为： 100k2.24·2.1·10-4·(siltvfsa)1.14·(12-om) 3.25·(b-2)+2.5·(c-3) (9-5) 式中，(siltvfsa)为土壤粉粒与极细砂粒含量之和，om为土壤有机质含量，b为土壤结构类型代码，c为剖面渗透性等级。 在地表存在砾石、岩石或其他较粗成分时，因为这些物质的庇护效果对土壤侵蚀量产生影响，上述

6、办法所得到的k值可能需要进一步的校正(soil conservation service 1980)。 (3) ls因子 ls因子是土壤所处位置的坡度和坡长复合因子，目前有多个关于该因子的估量办法，它们之间的差别不大，惟独在坡度极缓( 1)或者极陡( 20)时才有显然不同的计算结果。wischmeie：等(1978)所提供的计算公式为： ls(l/22.1)(65.41sin2q4.56sin q0.065) (9-6) 式中，l是坡长；q为坡度(百分比)。改良的通用流失方程(rusle)作了一些修正，将坡度在9以上或者以下的状况分离计算(renard et al. 1991): ls(l/2

7、2.1)(10.8sin q0.03) q9 (9-7) ls= (l/22.1) (16.8sin q-0.50)q 9 (9-8) (4) c因子 c因子反映了作物的栽培管理对土壤侵蚀的影响。c因子与土地利用情况疏远相关，不同的植被类型和笼罩程度的c值有很大的差别。标准状况下(无笼罩)c值为1，所以实际条件下普通c值小于1，在彻低土壤庇护的状况下c值为0，此时不认为有侵蚀产生。在一年生作物生长过程中，由于叶面积在不断变幻，所以c值也是变幻的。在具有植物残体笼罩的状况下，地表笼罩度的大小也挺直影响c值的凹凸。sweap (van den berg1992)提供了不同作物类型和生长久状况下c值

8、的参照表，作为侵蚀量计算的估量值。 (5)p因子 p因子反映了水土保持措施对侵蚀的影响。按照不同的侵蚀控制措施取值，在没有耕作的休闲坡地p值为1，在条带耕作、等高耕作和梯田等状况下，p值不同程度地降低。wischmeier等(1978)提供了不同管理措施条件下p值的阅历数值，可以用于侵蚀量的估量。 在lisle中的全部变量被计算以后，可以利用它计算特定条件下泥沙的产量，也可以进一步计算所携带的营养和其他污染物负荷。基于通用流失方程的比较讨论还可以确定不同条件下侵蚀因子的贡献，从而了解不同条件下侵蚀产生的主要因子，为降低侵蚀，实现可持续的土壤(土地)管理提供明确的方向。 (二)wepp 除lisle以外，其他土壤侵蚀量的估量模型，如wepp (water erosion predictionproject) (laflen et al. 1991)，也是一个重要的侵蚀估量模型，它可以计算每次降雨大事的土壤侵蚀量： dikivisfadj (9-9) 式中，di 是沟间剥离速率kg/(m2·s)；ki是沟间可蚀性(kg·s/m4)；v