范文一：土壤侵蚀的危害

土壤侵蚀的危害：1破坏土地，吞食农田。2降低土壤肥力，加剧干旱的发展。3淤积抬高河床，加剧洪涝灾害。4淤塞湖泊，影响开发利用。

土壤侵蚀：土壤及其母质在水力、风力、重力、冻融等外营力的作用下，被破坏、剥蚀、搬运、沉积的过程。

水土流失：在水力、重力、风力等外营力的作用下，水土资源和土壤生产力的破坏和损失，包括土地表层侵蚀及水的损失。

水土保持：防止水土流失，合理保护、改良和利用风沙区、山丘区的水土资源，维护和提高土壤生产力以利于充分发挥水土资源的经济效益和社会效益，建立良好的生态环境事业。 水力侵蚀：在降雨雨滴击溅、地表径流冲刷和下渗水分作用下，土壤、土壤母质及其其它地面组成物质被破坏、剥蚀、搬运、和沉积的全部过程。

雨滴击溅侵蚀：在雨滴击溅作用下土壤结构和土壤颗粒产生位移的现象。

混合侵蚀：是指在水流冲力和重力作用下产生的一种特殊侵蚀类型，常称泥石流。 冰川侵蚀有冰川运动队地表土石体造成机械破坏作用的一系列现象。

面蚀：斜坡上的降雨不能完全被土壤吸收时在地表产生积水，由于重力作用形成地表径流，开始形成的地表径流处于未集中的分散状态，分散的地表径流冲走地表土粒

沟蚀：在面蚀的基础上，尤其细沟状面蚀进一步发展，分散的地表径流由于地表影响逐渐集中，形成有固定流路的水流称作集中的地表径流或股流，集中的地表径流冲刷地表，切入地面带走土壤、母质及破碎基岩，形成沟壑的过程。

风沙流：气流及其搬运的固体颗粒的混合流。

荒漠化：气候变异和人类活动在内的种种因素造成的干旱、半干旱、亚湿润干旱地区的土地退化

输沙量;气流在单位时间通过单位宽度或面积所搬运是沙量

沙尘暴：大风扬起地面沙尘，使空气混浊，水平能见度小于1000米的恶劣天气。

按导致土壤侵蚀的外营力种类划分：水力 重力 风力 冻融 冰川 混合 生物 化学。按发生的时间划分为古代侵蚀 现代侵蚀 按发生的速度划分为加速侵蚀 正常侵蚀

泥石流的分类：按固体物质组成分泥石质 水石流 泥流。按泥石流性质分稀性泥石流和粘性泥石流 按主导因素分冰川型 降雨型

土壤侵蚀类型分区原则：1为同一区内的土壤侵蚀类型和侵蚀强度应基本一致2同一区内影响土壤侵蚀的主要因素等自然条件和社会经济条件基本一致3同一区内的治理方向、措施、土地利用方向基本相似4以自然界限为主适当照顾行政区域的性和地域的连续性。

雨滴特性：雨滴形态、大小及雨滴分布、降落速度接地时冲击力、降雨量、降雨量强度和降雨历时等。

范文二：秦皇岛市土壤侵蚀的特点、原因及保护对策

秦皇岛市土壤侵蚀的特点、原因及保护对策

第20卷第3期

2010年6月

中国环境管理干部学院

JOURNALOFEMCC

V01.2ONO.3

Jun.2010

10.3969/j.issn.1008—813X.2010.03.008

秦皇岛市土壤侵蚀的特点,原因及保护对策

赵忠宝,何鑫,耿世刚,李克国,魏德全.

(1.中国环境管理干部学院,河北秦皇岛0660O4;

2.绥中县前所镇林果技术服务中心,辽宁葫芦岛125205)

摘要:土壤侵蚀是一种危害严重,分布范围广的生态环境问题,影响人与自然的和

谐共存,以

及各业生产的可持续发展.通过分析秦皇岛市土壤侵蚀特点,原因,提出综合治理

土壤侵蚀的

对策和措施,以期为今后该区土壤侵蚀防治与治理提供科学依据.

关键词:秦皇岛市;土壤侵蚀;生态环境问题;综合治理

中图分类号:X144文献标识码:A文章编号:1008,813(2010)03—0028—05

TheCharacteristicsandReasonsofSoilErosioninQinhuangdao CityandItsProtectionMeasures

ZhaoZhongbao,HeXin,GengShigang,LiKeguo,WeiDequan (1.EnvironmentalManagementCollegeofChina,QinhuangdaoHebei066004;

2.QianSuoForestryandOrchardTechnicalServiceCenterInSui ZhongCounty,HuludaoLiaoning125205)

Abstract:Soilerosionisanecologicalenvironmentalissuewithgreatharmandawiderange

ofdistribution,whichaffectstheharmonybetweenmanandnatureCO—existance,andthe

sustainabledevelopmentinallwalksoflife.Thepaperputforwardcomprehensivetreatment

strategiesandmeasuresofsoilerosionbyanalyzingthecharacteristicsandreasonsofsoile—

rosioninQinhuangdaocitySOastoprovidescientificproofinthefuturepreventionandtreat

—

mentofsoilerosion.

Keywords:Qinhuangdao;soilerosion;ecologicalenvironmentalissue;comprehensivetrea

tment

我国是世界上土壤侵蚀最严重的国家之一.

全国几乎每个省都有不同程度的土壤侵蚀,其分

布之广,强度之大,危害之重,在全球屈指可数,土

壤侵蚀被称为中国的头号生态环境问题.本文主

要分析秦皇岛市近10年土壤侵蚀的特点,成因,

并提出合理的治理对策和措施,以期为该区生态

环境治理和农业可持续发展提供科学依据.

1秦皇岛市土壤侵蚀的特点

1.1土壤侵蚀面积大,分布广

秦皇岛市地处河北省东北部,燕山山脉东

段,陆域总面积7812.4km.,其中土壤侵蚀面积

2972.3km,占陆域总面积的38.长城以北的

中低山区,长城以南至京山铁路以北的丘陵台地

区和沿海风沙区都存在土壤侵蚀现象,是冀东地

区土壤侵蚀比较严重的区域之一.

1.2土壤侵蚀类型多

秦皇岛市土壤侵蚀类型主要为水蚀,风蚀,重

力侵蚀和风暴潮侵蚀四大类.水蚀主要分布于长

城以北的中低山区和长城以南至京山铁路以北的

丘陵台地区,土壤侵蚀模数在1100,4650t/

收稿日期:2010—04—02

作者简介:赵忠宝(1980一),男,河南省滑县人,毕业南京林业大学水土保持与荒漠

化防治专业,硕士,讲师,主要研究生态规划,水土保持. 2010年第3期赵忠宝何鑫耿世刚等秦皇岛市土壤侵蚀的特点,原因及保护对策29

(a?km),土壤侵蚀面积2831km.;风力侵蚀主 要分布在山海关至滦河人海口沿海一带风沙区, 由于受海风侵蚀,呈零星壮分布,侵蚀模数 1000,1500t/(a?km.),风蚀面积92km.;风 暴潮侵蚀(海水人侵+风力侵蚀)主要分布于滦河 口段,大蒲河段,洋戴河区,海港区南部,卸粮口段 和石河段,侵蚀面积24.8km;重力侵蚀表现为 崩塌,滑坡,泥石流,岩溶塌陷,采空塌陷,地裂缝, 主要分布于北部中低山区和丘陵台地区的采矿区 以及人为不合理的开垦区,常伴随水力侵蚀一起 出现,侵蚀面积24.5km..

1.3土壤侵蚀的时间较为集中

秦皇岛市土壤侵蚀主要集中在夏,冬两季. 8O的降水集中在7,8月份,暴雨发生率高,易 造成山洪暴发,除了一般的坡面侵蚀和沟壑浸蚀 外,还有崩塌,滑坡和泥石流等现象发生;冬季受 西伯利亚大陆气团控制,常有寒潮大风降温天气, 寒潮期一般自11中下旬至来年3月中下旬,时间 长,风力大为风力侵蚀和风暴潮侵蚀创造了条件. 1.4土壤侵蚀危害较为严重

全市受重力侵蚀的人数为4228人,潜在经 济损失总数为6447万元.自上世纪5O年代以 来,全市突发性地质灾害JOl起,造成61人死亡, 损毁房屋810间,农田201hm,公路41.65km, 直接经济损失2203.5万元[1].

2土壤侵蚀的成因分析

引起秦皇岛市土壤侵蚀的原因主要有两个方

面:自然因素和人为因素.

2.1自然因素

2.1.1地形地貌

秦皇岛市地处燕山山脉东段,地形地貌复杂, 峰峦迭起,山坡陡峭,河曲发育.地势北高南低, 地貌类型由中低山,丘陵,平原呈梯级状分布.以 东西走向的长城为界,以北为构造侵蚀中低山区, 面积3660km.,占全市总面积的46.9%,l000m 以上山地,切割深度3O0,500m,山坡坡度4O., 60.,该区地貌特点是地势高耸,地形陡峻,起伏 大,切割剧烈,多见尖顶状山体;长城以南至京山 铁路以北为构造剥蚀丘陵台地区,面积 2202.5km,占全市总面积的28.2,山高

1O0,1000m,地形坡度一般5.,25.,切割深度 小于200m,该区地形变化较舒缓,地面坡状起 伏[2].沿海地区由于受近海河流,海潮,季风等 作用,形成了一些高低起伏的沙丘,一般高出海面 5,30m,昌黎县大圩顶沙丘最高,海拔约30m. 总之,复杂的地形地貌,较大的地形坡度,低起伏 的沙丘,为水力侵蚀,重力侵蚀和风力侵蚀创造了 有利的条件.

2.1.2岩性与土壤

秦皇岛市山区以花岗岩为主,不易风化,剥 蚀,覆盖着薄壳土层,土壤多属褐土与棕色森林 土,土层较薄,附着能力差.花岗岩为中生代燕山 运动中形成,绝对年龄大约为1亿年.花岗岩立 方解理发育,在海拔2OOm以下的低山丘陵花岗 岩风化形成大量球状风化体,但在海拔200m以 上受冰期时寒冻风化冰劈作用形成大量的石柱峰

林,在都山的山顶形成石海.花岗岩寒冻风化冰 劈作用下还堆积大量的石屑,形成石屑坡和石屑 堆.这些石屑数量巨大,主要堆积在不稳定的山 坡或山凹中,受重力作用和水力作用的双重影响, 往往形成崩塌,滑坡,泥石流等地质灾害[3]. 2.1.3森林植被.

秦皇岛市植被类型为暖温带落叶阔叶林,并 有温性针叶林分布.建国初期,北部山区森林覆 盖率高达95%.上世纪五六十年代搞"**", "以粮为纲",对森林植被进行了严重破坏.经过 多年的封山育林和人工补植,目前北部山区森林 覆盖率为57,但森林结构不合理,人工林较多, 天然林较少,中幼龄林偏多,单层林较多,林下枯 枝落层较薄,林下土壤侵蚀的现象普遍存在. 2.1.4气候

秦皇岛属暖温带半湿润季风气候,年平均降 水可达800mm.冬季受西伯利亚大陆气团控 制,天气寒冷干燥,常有寒潮大风降温,寒潮期一 般自11中下旬至来年3月中下旬.时间长,风力 大,为风力侵蚀和风暴潮侵蚀创造了条件.夏季 东南季风从海上吹来大量暖湿空气,极峰位置稳 定在北纬4O度附近,受燕山地形的影响,山地迎 风坡多形成暴雨中心,暴雨较为集中,历时短,洪 峰流量大,冲刷强度大,常携带大量泥沙,严重时 还形成崩塌,滑坡,泥石流等地质灾害. 2.2人为因素

人为因素造成和加剧了土壤侵蚀.近几年 来,随着人口增长和经济的发展,人为造成土壤侵 蚀的面积呈现不断增长的趋势.据统计,全市每

年因人为因素新增土壤侵蚀面积3O,50km.. 人为因素主要有:(1)有的地方盲目开发"四荒", 搞经济林果基地开发,顺坡抽槽,问作农作物,没 3O生态文明中国环境管理干部学院20i0年6月 有采取任何有效的水土保持措施.一遇降雨,水 冲土跑,产生土壤侵蚀.这种现象在北部山区普 遍存在.(2)山区的开矿,修路等开发建设项目面 广量大,而又没有按规定编报水土保持方案,未执 行"三同时"制度,废渣,尾矿,矸石,剥离表土乱堆 乱倒,造成开发建设性土壤侵蚀.据调查资料显 示,全市25家水泥灰岩矿,70个煤矿,6l家铁矿 等都存在着不同程度的人为土壤侵蚀现象.(3) 城市化过程中造成土壤侵蚀,这是秦皇岛市人为 土壤侵蚀的又一重要因素.随着城市建设规模的 不断扩大,不合理的开发水土资源,乱挖乱倒弃 土,甚至已开发推平的土地长时问搁置裸露,形成 大片的裸露面和废弃的虚土,造成土壤侵蚀.(4) 河道采砂和海岸带工程建设等造成海水侵蚀. 3土壤侵蚀的防治措施

土壤侵蚀的防治与治理应以小流域为基本单 元,预防为主,保护优先,因地制宜,分区防治,全 面做好预防监督,综合治理和生态修复相结合等 要求,结合《秦皇岛生态市建设规划2006--2020》 和《秦皇岛市水土保持生态建设规划2O05— 2015》提出如下防治措施:

3.I北部中低山,丘陵中度侵蚀区

本区海拔在5001500m之间,该区是秦皇 岛市的生态屏障,主导生态功能为水土保持,涵养 水源与生物多样性保护,土壤侵蚀的防治与治理

措施有:

3.I.1进一步强化封山育林,增强森林生态系统 的自我修复能力

生态修复是新世纪水土保持生态建设思路的 重大战略调整,具有投入小,见效快,效益好等特 点.该区封山育林50多年来,生态得到保护和恢 复演替,但还存在封而不死,放牧,平茬砍柴的传 统现象.今后,应加大封山育林工作力度,实行封 山禁牧,积极实施飞播造林.封山育林会使植被 得到恢复,增加枯落物贮量,改变土壤结构状况, 增强林分的水源涵养和水土保持作用.秦皇岛市 石河水库水文观测站对山海关林场所辖范围内石 河流域的径流量,输沙量,侵蚀模数等进行了 34年观测,结果表明,在封山育林初期(1957 1966)年均径流量为1.57亿m.,年均输沙量为 12357万t,侵蚀模数为221t/hm;1987一 I990年期间(封禁33,36年),年均径流量减少 到0.975亿rn.,年均输沙量减少到1.817万t,侵 蚀模数减少到32t/hm.,分别下降了38%,85, 86.这将会使水库的使用寿命延长几百年J. 3.1.2实施坡改梯,退耕还林,增强水土保持 功能

在坡度50,25.的耕地,必须实施坡改梯.山 坡地为环境敏感区,开发利用不当,极易造成严重 土壤侵蚀.水平梯田和台地是山丘区沿坡地等高 线修建的台阶形田地,它可以改变微地形,增加地 面糙度.利用作物自身拦挡泥沙,拦蓄雨水,阻滞 径流,提高地表的抗蚀力,防治土壤侵蚀,达到保 水,保土,保肥的目的,为山丘区坡地植被的恢复

创造条件L5].坡耕地改造是改变微地貌,有效遏 制土壤侵蚀的关键技术.坡度大于25度的坡耕 地必须退耕还林还草,营造薪炭林,水土保持林和 经济林.根据四川省遂宁市中区对坡改梯田和坡 改梯土典型地块减沙的实地观测资料,坡耕地改 水平梯田和坡耕地改梯土后,每年径流量可分别 就地减少原径流流失量的92和70.6, 83.4,泥沙可就地减少原泥沙流失量的94.9 和86,90.2,可见,坡改梯后其减蚀减沙的 效果是很明显的l6].

3.1.3利用先进的耕作措施和造林技术 积极推广少耕免耕,横向耕作等高耕作耕作 技术,通过增加地面覆盖度及地形改变达到保水 保土的目的.造林实行穴状种植,修建坑穴,鱼鳞 坑等措施,以减少破坏土壤结构,增加地面覆盖 度,改变微地形及蓄水为主达到保水保土的目的. 实验表明,在降雨强度一定的条件下,免耕作业区 的径流量至少比传统作业区减少2倍,泥沙输移 量减少4倍].

3.I.4积极发展生态农业

发展生态农业能够把种植业,养殖业,加工业 和农村能源联系在一起,达到调整农村产业结构, 物质循环利用,发展经济,保持水土的目的.一是 积极发展沼气池,把沼气池,厕所,猪舍结合起来, 改变传统的能源利用结构,遏制乱砍滥伐的现象. 同时,产生的沼渣,沼液是很好的有机肥料,可以 改善土壤结构.二是发展立体种植.通过问作套 种,增加地面覆盖度,覆盖时间和利用空闲生态位 达到保持水土的目的.三是发展节水灌溉农田.

节水灌溉是根据作物需水规律及当地供水条件, 为有效利用灌溉水获取农业的最佳效益,具有高 产,高效,优质等特点,主要有渠道防渗,低压管道 输水,喷灌,微灌等节水灌溉技术.节水灌溉主要 是通过消弱水的移动路线及动能来达到保持水土 2010年第3期赵忠宝何鑫耿世刚等秦皇岛市土壤侵蚀的特点,原因及保护对策31

的目的.如河北太行山区白庄水土保持型生态农 业循环系统,经过1997--2000年的循环运转,在 提高植被覆盖率,增加土壤肥力,减少土壤侵蚀, 提高粮果产量等方面取得了明显的效果. 2000年8月30日降雨189mm,20年一遇,试区 内水利水保工程没有受到任何破坏,经过测流和 泥沙量观测,整个试区内的土壤侵蚀量很小,仅为 685t/(kin.?a)[.

3.1.5加快矿区的生态恢复与重建

秦皇岛市的矿山主要分布在北部的中低山区 及中部的丘陵台地区,具有规模小,开采强度大, 土壤侵蚀严重,危害大等特点.矿区的生态恢复 坚持"谁造成水土流失谁负责治理"的原则,因地 制宜,采用先进的工程措施,生物措施与农业耕作 措施相结合.对闭坑矿山进行综合整治,倡导景 观化治理,建设矿山公园;对尾矿库进行坝面加 固,覆土,种草;露天采矿边坡,修建台阶进行覆 土,实行台阶式绿化;塌陷区根据塌陷程度,采取 农,林,牧,渔综合利用的措施.

3.1.6加快制定水土保持生态补偿政策 水土保持的生态服务功能具有空间流转性, 它既产生本地效益,也产生异地效益[s].北部山 区的主导生态功能为水土保持,境内河流众多,流

域面积在100km的较大河流有21条,均发源于 北部山区.北部山区为南部平原地区的经济发展 及人民生活提供水资源保障和生态安全保障,然 而北部山区地处特殊位置,经济发展受到限制,人 民生活水平较为贫困.根据**总理在2006 年的"第六次全国环境保护大会"上明确指出德 "谁开发谁保护,谁破坏谁恢复,谁受益谁补偿,谁 排污谁付费"的原则,加快制定北部山区水土保持 生态补偿机制,切实保护水源地.南部平原地区 应该在政策,资金,实物等方面给予北部中低山丘 陵区一定的补偿.补偿资金以国家为辅,地方为 主,积极争取国际赠,贷款.同时开征矿产开采费 和旅游资源费.

3.2南部沿海平原中度侵蚀区

3.2.1加强农田水利工程和农田防护林体系 建设

大量试验证明,农田防护林的生态效应主要 表现为防风固沙,减少径流,减少蒸发量.南部沿 海平原地区以农业生产为主,由于农田植被覆盖 高,地势平缓,土壤侵蚀强度较弱,但局部人为不 合理利用土地也造成了严重的土壤侵蚀现象.土 壤侵蚀携带农田大量营养物质进入河流或湖泊, 造成河流或湖泊富营养化.再加上现存农田防护 林带残缺不全,很多农田没有林网建设,防风固 沙,保持水土的能力十分有限.解决农田土壤侵 蚀的根本措施就是加强农田水利工程和农田防护 林建设,建设高标准农田,实现乔,灌,草相结合, 实现林随路走,林随沟,渠走,做到水不出田,肥不 出沟.

3.2.2优化沿海防林体系建设

沿海防护林体系在防灾减灾,保障人民生命 财产安全,防风固沙,阻挡风暴潮等自然灾害的侵 袭,改良土壤和稳定农业生产等方面发挥了明显 作用.秦皇岛海岸线长126.4km,是风力侵蚀分 布的主要地段.上世纪50年代以前,沿海岸线分 布大量流动沙丘,风沙起时,淹没楼房,淹没铁路, 给人民群众的生活带来严重灾害.从上世纪50 年代开始,国家号召人民沿海岸线大规模植树造 林.到上世纪70年代,基本形成了沿海防护林体 系,使流动的沙丘得以有效固定.沿海防护林由 于林龄较长,树种单一,大多地段树木出现老化现 象,病虫害严重,抵抗台风的能力逐渐减弱.目前 应该加强沿海防护林更新改造,优化林带结构,加 大未合拢阶段的造林步伐,最大限度地发挥沿海 防护林的生态功能.

3.3.3海水入侵综合防治

首先要禁止海岸采砂.据研究,秦皇岛市海 岸侵蚀的原因除风暴潮外,主要是拦蓄河水造成 的输沙量减少和人工采挖砂石对海岸的直接破 坏l_】.拦蓄河水的目的是蓄积季节性降水,供经 济发展及人民生活使用,有利有弊,目前难以解 决.采挖砂石是一种掠夺性的破坏,已使许多良 好的沙质海岸遭受破坏,海岸侵蚀加剧,严重影响 了秦皇岛市的海岸风景线和生态安全,应该严格 执行《中华人民共和国海洋环境保护法》,禁止在 海岸采挖砂石.同时应加大海岸线的监管和监督 力度,严厉打击海岸采挖砂石行为.其次,在海水 入侵严重地区工程护岸.在海水入侵严重地区,

因地制宜,科学论证,采取工程护岸,防止风暴潮

对海岸线侵蚀.

参考文献

[1]任改娟,郝文辉.秦皇岛市崩塌环境地质灾害特征及其防治 对策[J].中国环境管理干部学院,2009,19(1):9-11. [2]任志军.秦皇岛市矿产开发引发的地质环境向题及对策[J].

范文三：生物措施控制坡地土壤侵蚀的原因及效用分析

生物措施控制坡地土壤侵蚀的

Ξ

原 因 及 效 用 分 析

王喜龙蔡强国

()中国科学院地理研究所 北京 100101

〔摘要〕 本文通过对张家口地区生物措施在减弱和控制土壤侵蚀中的原因及效用分析 ,结果表

明林冠可有效截流降雨 ,枯枝落叶可有效拦蓄地表径流 ,植物根系可固结土壤 ,减小冲刷 ,综合

作用显著 ,很值得在当地的坡地治理中推广应用 。

关键词 生物措施 截流 拦蓄 固埂

实践证明 ,生物措施是一种控制坡面土壤侵蚀的极其有效的措施 ,近年来 ,我国学者在 这方面也做过大量的工作 ,但在张家口地区这方面的工作则比较薄弱 ,研究的比较少 ,该地

〔1〕2 区包括万全、怀安 、尚义 、蔚县 、阳原 、怀来 、涿鹿 、崇礼等 13 县 , 总面积 14792 km, 人口

2 194 万 ,耕地 42 . 5 万 km,气候干燥 ,地形又是以低山 、丘陵为主 ,在 ?25?的坡地上 ,近年来 由于不合理的土地利用 ,以增加粮食为目的的这种急功近利的短期土地经营行为 ,再加上对

地表植被的严重破坏 ,使土壤抗冲刷性能大大减弱 ,从而造成了水土流失十分严重的局面 。

2〔1〕使得该地区水土流失面积 10009 km。由于水土流失而使土壤营养状况不良 ,养分严重缺 乏 ,土层越来越薄 ,甚至完全失去了表土层 ,且土壤的结构状况也发生了变化 。 1 扩大地表植被覆盖度可以有效地防止土壤侵蚀

控制土壤侵蚀的措施 ,过去是指如何减少土壤流失量 ,如每公顷土地或某一剖面厚度减 少了多少吨的流失量 。这只是一种传统的看法 ,用这种方法看问题 ,有时很难衡量土壤的经 济效益 。现在把土壤侵蚀看作多种土壤退化形式中的一种 ,包括物理 、化学 、生物方面的退 化 ,所有这些都应加以注意 ;土壤侵蚀的后果 ,决不仅仅在于损失了土壤的厚度 ,主要是损失 了土壤的有机质和养分 ,因而导致了作物产量的下降 ;就目前我国经济发展的实际情况和坡 地分布地区的社会经济状况看 ,由于修建工程措施 ,需要的投资较大 ,有时还得不到保护 ,因 此黄秉维先生曾经提出 :主要采取生物措施 ,最大限度地提高以一个坡面或小流域为单位的

〔2〕坡地持续生产力。植被保持水土的效益的研究历来是水土保持研究的一项重要内容 。

一般来讲 ,植被覆盖度低 ,土壤侵蚀量就大 ,反之则小 ;由于坡耕地上作物的覆盖度远较林地

Ξ 收稿日期 :1999 - 06 - 03

( ) 3 国家自然科学基金委员会面上基金支持课题 49871053 , 河 北 省 科 委 和 省 山 办 支 持 项 目

() 96230905。

干 旱 区 研 究 16 卷 38

和草地为低 ,因而坡耕地上土壤的侵蚀模数就比较大 ,为了达到对陡坡耕地的治理 ,最根本 的措施就是退耕植树种草增加地表的植被覆盖度 ,大量的研究表明植物对降雨入渗的影响

十分复杂 ,不同植物的生长过程 、不同的土壤水分含量 、不同的土地利用类型 、不同土质的降

〔3 ,4〕雨入渗规律均有较大的差异,但稳渗率随植被覆盖度的增加而增加 。且表现出明显的

〔5〕线形关系。因此地表植被覆盖度的增加 ,不但可以控制水土流失 ,生态效益比较好 ,而且 经济效益也比种植农作物的效益为高 。可以使得生态环境向良性循环转化 。张家口地区在 对坡地的治理中 ,十分重视林草植被的恢复和发展 ,通过植树种草来增加植被覆盖度 ,经过

2 2〔1〕长期的努力共营造水土保持林 19 . 87 万 km,种草 2 . 29 万 km,使治理流域内林草植被 率明显增加 ,植被率由 1982 年的 23 . 6 %提高到目前的 40 % ,有 81 条小流域的林草植被率

〔6〕达到宜草宜林面积的 80 % ,由于林草植被率成倍增加 ,涵养水源的能力也明显增强。尤 其以怀来和阳原县为典型 ,怀来县治理前全县泥沙流矢量 290 万吨 ,治理后泥沙流矢量减少

3 到 224 万吨 ,保土率达到 22 . 7 % , 年拦沙效益 76 万元 ; 年蓄水量 1330 万 m, 蓄水率 12 .

4 % ,蓄水效益 133 万元 。交验的 6 条小流域 ,治理前泥沙流矢量 60 . 2 万吨 ,治理后减少到

3 18 . 06 万吨 ,保土率达到 70 % ,蓄水量 1051 . 51 万 m,蓄水率 67 . 6 % ,蓄水效益 105 . 1 万元 ; 拦沙蓄水功能的提高 ,大大减轻了洪水的危险 。既充分利用了天然降水 ,又保护了村庄 、道 路 、耕地 。使得本地区强烈的水土流失得到了大幅度的的控制 。另外 ,阳原县也利用生物措

( ) 施扩大地表植被覆盖度的方式来控制坡面土壤侵蚀 。由试验观测数据 表 1可见 ,随着年降雨量的增加 ,坡面总的流失水量及沙量也在增大 ,且表现出明显的正相关关系 。但植被拦 水率及拦沙的效率却呈下降趋势 。这表明地表植被在降雨量较少的年份的效果更为显著 。

随着坡面植被覆盖度的增加 ,则拦水量 、拦沙量均在增加 ,但在植被覆盖度较低的情况下 ,其拦水量 、拦沙量的增加量随植被覆盖度的增加量的变化远不如植被覆盖度较高时的明显 ,这 说明在植被盖度较高时 ,其拦水 、拦沙的能力更为显著 ,同时反应的灵敏度也相应增大 。且 拦水效率 、拦沙效率的增加随着植被覆盖度的增加其变化十分显著 ,而在植覆盖度达到一定

值时 ,则变化不明显 ,大致趋向一个稳定的值 。这表明此时坡面的水土流失基本得到控制 。

表 1 植被覆盖度对水土流失的影响

3 植被覆盖度 治理度 年降雨量 总产水量( m) 万 拦水效率 总产沙量( 万 t ) 拦沙效率 小流域 流矢量 拦蓄量 流矢量 拦蓄量 % % mm % % 狐子沟 29 . 6 93 . 6 110 . 0 12 . 23 35 . 07 74 . 1 0 . 34 8 . 91 96 . 3 黑石沟 37 . 2 89 . 5 65 . 2 3 . 30 23 . 42 87 . 7 0 . 09 9 . 31 99 . 0 平 台 26 . 67 103 . 33 0 . 75 23 . 85 43 . 7 77 . 2 102 . 5 79 . 5 96 . 9 大水沟 5 . 4 33 . 0 110 . 0 15 . 4 18 . 0 57 . 2 10 . 4 11 . 25 2 . 47

〔7〕注 :资源来源 ,张家口市水利水保局观测

2 植被控制土壤侵蚀的原因分析

2 . 1 林冠对降雨的响应及影响

引起坡面土壤水土流失严重的自然因素主要是降雨。降雨是产生土壤侵蚀的先决条 件 ,随着降雨量的增加 ,径流量及冲刷量也相应增加 。据蔡强国等的研究表明 ,植被能截流

雨水 。当雨量较大时 ,覆盖度较高的植被能产生雨水分流 。随着降雨强度和植被覆盖度的

4 期 王喜龙等 :生物措施控制坡地土壤侵蚀的原因及效用分析 39

增加 ,植被的雨水分流量随之加大 , 从而流向土壤表面的水流 , 削弱了水流对土壤的侵 〔8 ,9〕蚀。在植被控制土壤侵蚀的过程中 ,首先对降雨发生作用的是冠层 ,乔木冠层在一次降

〔10〕 雨中的最大截流量为3 mm,4 mm ,灌木和草本层则为 1 mm,2 mm ,乔木层一年截流量占 全年大气降水的 15 % - 35 % ;灌木层和草本层则为 1 . 8 % - 16 % 。本区试验研究表明 ,杏树 树冠的截流率可达 18 % ,柠条冠丛的平均截流率为 53 . 9 % 。可见植物冠层截流降雨的作用 是相当显著的 。但是林冠的截流量受多种因素的影响 ,首先林外降雨量的多少也是影响林 冠截流量的一个主要原因 ,一般降雨量大时 ,截流量也大 。一般降雨的林冠截流量与林外降

〔11〕雨量呈幂函数关系。但随着降雨量的增大 ,截流量也不是无限制的增大的 ,截流量有一 个极限值 ,当达到这个极限值时 ,随着降雨量的增大 ,截流量不再增大 。另外林冠截流量与 降雨强度或降雨历时关系很大 。降雨强度越大 ,历时越短 ,对降雨的截流量就越小 ;反之 ,就

〔12〕越大; 这主要是由于林对降雨的截持 ,使滴落到林地的雨量减少 ,历时延长 ,从而相应地

〔11〕减小了降雨强度 (柠条林平均可以减弱林外雨强的 70 %) ,增加了林冠对降雨的截流量 。 由于林冠对降雨的截流作用随着降雨强度和降雨量的变化而变化 ,由于林外降雨有逐月的 变化趋势 。因而林内降雨量和林冠截流量也应有逐月的变化趋势 。且林内降雨量的逐月变 化趋势与林冠截流量的变化趋势是相同的 。另外林冠还可对林下降雨特征产生影响 。林下 降雨的起始和终止时间与林外降雨不是同步的 ,林内降雨较林外滞后一段时间 ,滞后时间的 长短与林外降雨强度有很大关系 ,即当降雨强度小于一定范围时 ,则全部被林冠截流 ,当雨 强超过这一范围时林内产生降雨 ,且随着雨强的增大 ,滞后的时间逐渐缩短 。由于林内降雨

时间的滞后和延长 ,则可相应增大地表的入渗时间 ,这样即可相应增加地表的入渗量 ,减少地表径流量 ,保护地表免受冲刷 。但是如果在某次降雨之前有过降雨 ,由于林木已经充分湿 润 ,枝叶已达到完全的饱和状态 ,因而林内降雨不会在开始时间上产生多大差异 ,几乎是同 步的 ,且对降雨结束延后时间也不会产生多大的影响 。

表 2 柠条 、沙柳的林冠截流量对比

林外降雨量 1 . 60 5 . 80 8 . 70 18 33 . 70 11 . 40 4 . 10 44 . 00 37 . 00

柠条 0 . 65 1 . 20 3 . 72 7 . 24 10 . 20 4 . 90 1 . 29 8 . 80 11 . 20 林冠截流量 沙柳 0 . 83 2 . 25 3 . 88 8 . 10 11 . 13 5 . 57 1 . 90 12 . 30 9 . 74

柠条 0 . 41 0 . 21 0 . 43 0 . 40 0 . 30 0 . 43 0 . 31 0 . 20 0 . 16 林冠截流率 沙柳 0 . 52 0 . 39 0 . 45 0 . 45 0 . 33 0 . 49 0 . 46 0 . 28 0 . 26

〔11〕注 :资料来源 ,黄土高原水土保持灌木

() 就同一林种而言 表 2,随着林外降雨量的增加 ,林冠的截流量也呈增大的趋势 ,在同 一次降雨中 ,不同树种林冠的截流量有所不同 ,林外降雨量较小时相差不明显 ,但随着林外 降雨量的增加 ,则相差越来越明显 ,这主要是由于各种树种的叶面积指数 ,枝叶的形状及枝 叶的吸水性不同 ,而导致对降雨的截流量也表现出一定的差异性 。可是各种树种对降雨的

截流率有随着林外降雨量的增大而减小的趋势 ,且相差不明显 。

从以上各林种林冠的截流量的观测值可以看出 ,林冠的截流量与林外降雨量之间大致 呈幂函数关系 ,为了更加准确地预测和模拟林冠的截流量与林外降雨量之间的关系 ,而进行 了回归分析 ,分析结果见下表 3 、表 4 。

干 旱 区 研 究 16 卷 40

柠条 、沙柳林冠截流量实测及预测值 表 3

柠条实测值 柠条预测值 沙柳实测值 沙柳预测植

0 . 65 0 . 61 0 . 83 0 . 90

1 . 29 1 . 44 1 . 9 1 . 94

1 . 20 1 . 98 2 . 25 2 . 58

3 . 37 2 . 86 3 . 88 3 . 59

4 . 9 3 . 66 5 . 57 4 . 48

7 . 24 5 . 55 8 . 1 6 . 50

10 . 2 9 . 93 11 . 13 10 . 85

11 . 2 10 . 70 9 . 47 11 . 71

8 . 8 12 . 53 12 . 3 13 . 50

表 4 柠条 、沙柳林冠截流量的预测方程

2 回归方程 显著程度 R

0. 9111非常显著 柠条截流量的预测 0 . 931 Y = 0 . 3987x 非常显著 0. 8174沙柳截流量的预测 0 . 974 Y = 0 . 6122x

林冠截流量随着林外降雨量的增大

而明显增加 , 通过回归分析表明柠条的

林冠截流量与林外降雨量的回归方程为 0 . 9111 2 ( ) Y = 0 . 3987 x, R= 0 . 931沙柳的林

冠截流量与林外降雨量的回归方程为 Y

0 . 8174 2 ( ) = 0 . 6122 x, R= 0 . 931 通过 F 检

验 ,均达到极其显著的程度 。说明林冠

截流量与林外降雨量的关系为明显的幂

函数关系 。且由回归方程和图 5 - 1 可

以看出 ,当林外降雨量达到一定的值后 ,

则林冠截流量不再明显增加 , 而趋向于

一个稳定的值 , 此值即为林冠截流量的

极限植 。而林冠截流率则随着林外降雨

量的增大有所减小 ,但不明显 。

2 . 2 枯枝落叶可有效拦蓄径流及泥沙柠条 、沙柳林冠截流量的实测及预测值 图 1

根据研究 ,枯枝落 叶 在 减 少 地 表 径 流 及 控 制 土 壤 侵 蚀 过 程 中 的 作 用 是 非 常 明 显 〔12 ,13〕 的。首先枯枝落叶通过自身吸收 、截流部分降水 ,其截流量相当于自身重量的 1 . 7 -3 . 5 倍 ,一般相当于 2 mm - 3 mm 的降水 。枯枝落叶的截流量随降雨量的增加而增加 ,但截 流率则呈下降趋势 ;其次枯枝落叶层可有效削减降水的能量 ,减轻雨滴对地面的打击 ,防止 土壤溅蚀 。由于雨滴打击地表所引起的土壤破坏和迁移现象是土壤侵蚀的重要形式 ,试验 结果表明 ,枯枝落叶层可有效防止土壤溅蚀的发生 ,且林地的溅蚀量随着枯枝落叶厚度的增 加而急剧减少 。同时枯枝落叶具有削减地表径流流速的作用 ,有枯枝落叶的林地地表径流 的流速仅为裸地的 1/ 6 - 1/ 8 ,最小时仅相当于 1/ 13 ,其流速减缓的时间随枯枝落叶厚度 、坡 度和径流深度的不同而变化 。另外 ,在不同的径流深度下 ,各枯枝落叶厚度均能明显地阻延

4 期 王喜龙等 :生物措施控制坡地土壤侵蚀的原因及效用分析 41

径流速度 ,滞后产流的时间 ,其中在径流深度 1 - 3 mm 时阻延的效应最为显著 ; 另外枯枝落 叶层不仅能增加土壤的有机质和水稳性团粒结构 。由于水稳性团粒结构的增加 ,提高林地

的入渗性能 ,有发育良好的枯枝落叶层的林地 ,其降水几乎全部入渗 ,而裸地和农田的率只

有 60 % - 90 % ,还可促进团粒结构发育 ,改善土壤的理化性质 ,使土壤的分散性减小 ,因而

〔10〕抗蚀性能明显提高 。据木本良野研究,在相同条件的林地下 ,枯枝落叶的存在与否 ,其土 壤侵蚀量差别很大 ,在具有发育良好的枯枝落叶层的林地上 ,土壤侵蚀量只相当于裸地的

18 % - 25 % ,而无枯枝落叶的林地 ,其土壤侵蚀量相当于裸地的 80 % - 95 % 。由于林木每年都有大量的枯枝落叶积累于地表 ,通过土壤中的动物和微生物的活动 ,进行氧化分解 ,可

〔10〕使土壤中的有机质含量明显增加 ,据李香兰研究,有机质的含量与土壤中的全氮 、有效 磷 、锌 、锰及水溶性硼的含量均达到了极其显著的正相关关系 。因而土壤有机质含量的增加 有利于氮 、磷 、钾及其他有效态元素含量的增加 ,土壤有机质向土壤微生物和动物提供能量

和养分 ,促进其活动 ,加速养分的转化及熟化 。枯枝落叶分解后增加土壤中胡敏酸的含量 ,刺激植物的生长和发育 。另一方面 ,所含灰分元素经过氧化分解又逐渐释放出来 ,供植物的 二次利用 。由此可见 ,枯枝落叶层在防止土壤侵蚀方面起着极其重要的作用 。

2 . 3 植物的根系可以固结土壤增强土壤的抗冲刷性能

植物的根系在增强土壤的抗冲性能 ,减小土壤的冲刷方面也起着非常重要的作用 ,土壤 抗冲性能的强弱与植物根系的分布密切相关 ,即 :盘绕及固结状况 ,但随着土壤深度的增加 , 雨强的增大而减小 ,根系对土壤抗冲性能无论是无根系黄土母质 ,还是以耕作土壤为基准比 〔14〕较无显著的差异 。但根系对不同土层的抗冲性的增强效应的差异性则非常显著。另据

〔15〕吴钦孝等的研究表明,根系对土壤冲刷量的降低作用与整个草本植物抑制土壤冲刷的能 力大小相差不大 ,可见草本植物在提高土壤抗冲刷过程中起着主导作用 ,根系也同样具有推 迟 、减缓和缩短产流和产沙时间的作用 ,草本植物地上部分对减少土壤冲刷量具有一定的作 用 ,而地下部分根系对降低土壤冲刷量起决定性的作用 。其原因主要是根系盘绕土体 ,从而 增强土壤的抗冲刷能力 。同时由于根物根系的作用可相应增加土壤的孔隙度 ,使土壤微生 物的活性增强 ,土壤有机质氧化分解速度加快 ,死亡的根系又可增加土壤中有机质的含量 。 这样就可使土壤处于良性的循环过程中 。从而提高坡面的利用效率 ,达到了蓄水与增肥的 双重目的 。

3 结论及讨论

3 . 1 在坡面植树种草 ,增加了地表的植被覆盖度 ,而植物的根系由于改变了土壤的结构 ,使

土壤疏松透水 ,孔隙度增大 ,透水性增强 ,水稳性团粒数增多 ,因而渗透量增大 ,径流量减小 ,

同时土壤的抗冲性和抗剪强度也有所提高 。从而减小了降雨对坡面的冲刷 。

〔16〕3 . 2 径流量与坡面植被覆盖度呈对数关系 ,而坡面冲刷量与植被覆盖度呈倒数关系,因 而增加坡面植被覆盖度 ,可相应减小坡面的径流量及冲刷量 。

3 . 3 在坡面植树种草 ,增加了地表的植被覆盖度 ,对乔 、灌木而言 ,其冠幅可对降雨产生截流作用 ,同时具有降低雨滴动能的作用 ,而种植草地同样具有截流及对雨滴能量的缓冲作 用 ,同时 ,其枯枝落叶既可减轻雨滴对地表的打击作用 ,又可减缓流速 ,延迟地表产流时间 , 增大下渗时间 ,从而相应地增加了地表径流的下渗量 ,提高坡面土壤的湿度 。

干 旱 区 研 究 16 卷 42

3 . 4 坡面种植牧草 ,其枯枝落叶不仅可以拦蓄径流 ,而且经过氧化分解又可配肥土壤 ,提高 土壤的肥力 ,同时地表植被覆盖度的增加 ,可以使退化的坡面植被得到恢复 ,地上部分的枝

叶又可以用作饲料 ,这样可以提高坡面的载畜量及生产力 。在不破坏坡面生态系统养分平 衡的条件下 ,一部分枯枝落叶又可用作燃料 ,从而解决了农村的烧柴火问题 。因而在坡面治 理过程中是一种极其有效的生物措施 ,很值得推广应用 。

参 考 文 献

〔1〕 张厌非 ,等. 试谈永定河上游水土流失和水土保持. 中国水土保护 ,1984 , ( 2) .

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版社 ,1995 .

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( ) 〔16〕 罗伟祥 ,等. 不同覆盖度林地和草地的径流量与冲刷量. 水土保持学报 ,1990 ,4 1;30 - 35 .

Rea sons an d Prof its Anal ysis of Ho w the Vegetat ion Mea sure

Control s Sl opelan d Soil Erosion

Wang Xilo ng Cai Qianguo

( )I nst i t ute of Geog rap hy , Chi nese A ca de m y of S ciences , Bei ji n g , 100101

Abstract In analyzing t he reaso ns and p rofit s t hat how vegetatio n measure curtails and co nt rols soil ero sio n in Zhangjiako u regio n . The result s revealed t hat t he crow n canop y can ef2 fectively retainrainf all , t he mulch can intercep t runoff , and t he root s co mp rehensive f unctio ns being so significant , hence t he measure is wo rt h sp reading fo r slopeland co nt rol in local area .

Key Words vegetatio n measure , retain , intercep t , co nsolidate .

范文四：基于RUSLE的土壤侵蚀建模分析

空间信息应用实践,中级,实验指导书

空间建模——基于RUSLE的土壤侵蚀建模分析

一(实验背景

Soil erosion and gullying in the upper Panuco basin, Sierra Madre Oriental, eastern Mexico

土壤侵蚀是地球表面物质运动的一种自然现象，全球除永冻地区外，均发生不同程度的土壤侵蚀。人类社会出现后，土壤侵蚀成为自然和人为活动共同作用下的一种动态过程，构成了特殊的侵蚀环境背景，并伴随着人类对自然改造能力的增强，逐渐成为当今世界资源和环境可持续发展所面临的重要问题之一。

土壤侵蚀被称为“蠕动的灾难”，每年因土壤侵蚀造成的经济损失较诸如滑坡、泥石流和地震等地质灾害更大, 土壤侵蚀已成为我国乃至全球的重大环境问题之一。

土壤侵蚀及其产生的泥沙使土壤养分流失、土地生产力下降、湖泊淤积、江河堵塞，并造成诸如洪水等自然灾害，泥沙携带的大量营养物和污染物质加剧了水体富营养化，水质恶化，不断严重威胁到人类的生存。

据估计全球每年因土壤侵蚀损失300万公顷土地的生产力，造成的损失以百亿美元计。我国人口众多、农耕历史悠久，加之历史上战乱频仍，以黄土高原为代表的华夏文明发源地是世界上土壤侵蚀最严重的区域之一， 1990年遥感普查结果，全国水土流失面积达367万2km，占国土总面积的38.2,，其中50%为水蚀地区，土壤侵蚀以黄土高原、四川紫色土地区和华南红壤地区尤为突出，仅黄土高原地区一处，平均每年流失泥沙就达到16.3 亿t。水土流失已成为中国重要的环境问题，土壤侵蚀研究已成为目前环境保护中的一个重要课题。

土壤侵蚀预报是有效监测水土流失和评价水保措施效益的手段，侵蚀模型则是进行土壤流失监测和预报的重要工具。然而传统预测方法需要在量经费、时间和人力的投入，因此，在一定精度范围内通过有限的数据输入，得到满足要求的土壤侵蚀预测结果成为趋势。80年代以来，随着地理信息系统 (Geographical Information System, GIS)的成熟，它开始与土壤侵蚀模型—通用土壤流失方程 (Universal Soil Loss Equation, USLE) 相结合进行流域土壤侵蚀量的预测和估算，业已成为土壤侵蚀动态研究的有力工具。GIS与USLE 相结合的分布式方法运用GIS的栅格数据分析功能，可预测出每个栅格的土壤侵蚀量，便于管理者识别关键源区，并通过确定引起水土流失的关键因子，针对性地提出最佳管理措施 (Best Management Practices，BMPs)，为流域内土地资源的质量评价、利用规划和经营管理等提供科学依据与决策手段。

二、实验目的

模型生成器 (ModelBuilder) 为设计和实现空间处理模型提供了一个图形化的建模环境。模型是以流程图的形式表示，它通过工具将数据串起来以创建高级的功能和流程。你可以将工具和数据集拖动到一个模型中，然后按照有序的步骤把它们连接起来以实现复杂的 GIS 任务。通过对本次练习达到以下目的:

, 掌握如何在ModelBuilder环境下通过绘制数据处理流程图的方式实现空间分析过程的自动化;

, 掌握土壤侵蚀理论的基本知识;

, 掌握利用脚本文件实现空间建模，加深对地理建模过程的认识，对各种GIS分析工具的用途有深入的理解;

, 在ModelBuilder环境下如何计算RUSLE模型的中各个因子，实现RUSLE模型自动化; 三、实验准备

实验环境:ArcGIS Desktop 9.3

实验数据:矢量和栅格数据

矢量数据:研究区界线(bj.shp)、气象数据(Climate.shp)，土地利用数据(landuse_Clip.shp,)

和土壤数据(soil_clip);

栅格数据:地形数据(DEM);

四、实验内容与步骤

(1)实验准备

本次试验需要使用ArcGIS的建模功能，在实验之前需要掌握如何利用ArcGIS进行建模。首先，打开ArcMap，激活工具箱

在工具箱中右键单击，选择“New Toolbox ”，即可新建一个工具箱。可以在此工具箱上右击，通过“Rename”对工具箱重命名。

在新建的工具箱上右击，按照“New”——>“Model”新建一个Model，可以按照同样的方

法给这个Model命名。

然后在此Model上右击，通过“Edit”进入模型的编辑模式。

到此，模型准备已经结束，接下来开始逐个建立模型的各个因子。 (2)地形因子(L，S因子)

lm算法:坡长因子采用公式计算, ，式中:L为坡长因子，l为像元坡长，m为坡L,()22.13

ii,1

，m取长指数，像元坡长的计算式如下:l,(D/cos,),(D/cos,),D/cos,,,iiiiiii11

值如下式:

,0.5 , 5%,

,,0.4 3%, , 5%, 式中，为像元坡度 (%) ,m,,,0.3 1%, , 3%,

,0.2 ,, 1%,

式中，l为像元坡长，D为沿径流方向每像元坡长的水平投影距 (在栅格图像中为两相邻像ii

元中心距，随方向而异)，θ为每个像元的坡度 (?)，i为自山脊像元至待求像元个数。 i

,,10.8sin， 0.03 ,5:,,坡度因子S分段计算: ,,S,16.8sin- 0.5 5: , , 10:,

,21.91sin,, 0.96 ,, 10:,

L和S因子的模型建立:

首先在工具箱中找到Resample工具，可以使用工具箱自带的搜索功能快速定位到。在工具箱的下方有一行标签，选择Search标签，在搜索框中输入要查找的工具名，如Resample，点击Search进行查询，查询结束后选中查询结果，点击下方的Locate可以快速定位需要查找的工具。

可以将这个工具直接拖到Model的编辑窗口中，如图:

现在需要给这个工具添加一个参数，在编辑窗口的Resample上右击，通过“Make Variable”

——>“From Parameter”——>“Input Raster”添加。

注意:这里不建议使用右键菜单的“Create Variable”来添加输入输出参数，因为很多工具拖入到编辑窗口后会自带一个输出参数，而且它们也有自己的默认输入参数。如果另外新建一个参数，可能会因为这个新建参数类型不与工具要求的输入参数类型对应而出现错误。

按照同样的方法拖入Slope工具，Single Output Map Algebra工具。

通过编辑窗口上的工具将这些工具首尾连接起来。

双击Input Raster，输入dem数据

输入数据之后，编辑窗口中的工具颜色会相应的变化，说明这些工具已经相互连接起来，还是白色的工具代表它还没有和前面的工具联系起来构成“流水线”，同时，这也是判断Single Output Map Algebra工具中的脚本语言是否和前面的输出文件关联起来的依据。在相互连接的工具中，只要有一个工具是白色的，就说明这条“流水线”不能正常运行。

可以发现Single Output Map Algebra工具还是白的，这是因为我们没有添加算法，下面添加用于计算S因子的算法，依据为:

,,10.8sin， 0.03 ,5:,,坡度因子S分段计算: ,,S,16.8sin- 0.5 5: , , 10:,

,21.91sin,, 0.96 ,, 10:,

双击Single Output Map Algebra工具，添加如下代码:

Con([Slope_degree1] < 5="" ,="" 10.8="" *="" sin([slope_degree1]="" *="" 3.14="" 180)="" +="" 0.03,con([slope_degree1]="">=

5 & [Slope_degree1] < 10,="" 16.8="" *="" sin([slope_degree1]="" *="" 3.14="" 180)="" -="" 0.5,="" 21.91="" *="" sin([slope_degree1]="">

* 3.14 / 180) - 0.96))

这时点击左上方的绿色圆点会发现有错误提示

单击

会看到Single Output Map Algebra工具所接收到所有参数

我们发现，这其中并没有我们计算时所需要的Slope_degree1，所以会提示错误。这时就需要对这个Output raster参数名进行修改，改为Slope_degree1。修改这个参数其实就是把Single Output Map Algebra工具前的Output raster输出框进行改名，如图:

接下来我们要进行一些参数的设置。(只需要修改红框中的参数，其他的采用默认设置) 双击编辑窗口中的Resample工具，进行如下设置，注意，这里设置栅格大小为90，并且本实验中这个设置都统一采用90。.

Slope设置

注意这里选择的是DEGREE(度数)。其实坡度有两种表示方式，一种是用我们平时常用的度数;还有一种是用百分数表示。选择DEGREE表示是用度数来表示坡度，即的值。 (这里还要解释一下代码:在这里我们使用的是条件选择语句CON，类似于C语言中的if语句，其写法为CON(条件1,如果条件为真执行，如果条件为假执行)。如果多个条件进行嵌套，就要写成CON(W1,T1,CON(W2,T2,CON(W3,T3,CON(W4,T4,……))))W代表条件，T代表条件为真时执行的语句)

(关于变量:这里的变量要用[]括起来，如[Slope_degree1] > 5)

注意:之所以使用[Slope_degree1] * 3.14 / 180这是将原来的角度制转化为弧度制，计算机不能识别角度制。

注意:在运算符(如+，-，*，/)的左右要有空格，如[Slope_degree1] * 3.14 / 180不要写成[Slope_degree1]*3.14/180。前者的运算符左右有空格，后者的运算符左右没有空格。这一点必须严格遵守，否则相同的代码会出现不同的错误。

这样一来，S因子的模型就建立好了。点击运行

运行成功口在S上右击，选择“Add To Display”就可以将结果显示出来

结果为:

接下来对L因子建立模型

L因子模型的建立可以在上面的S因子模型基础上进行。需要添加工具Fill和工具Flow Direction以及Single Output Map Algebra工具，然后将他们连接起来

Single Output Map Algebra工具中的代码为:

Con([FlowDirection] == 2 | [FlowDirection] == 8 |[FlowDirection] == 32 | [FlowDirection] == 128 ,

Sqrt(2) * 90 , 1 * 90)

这些步骤和在建立S因子模型的时候是一样的，这里不再赘述。下面解释一下代码:

32 64 128

16 1

8 4 2

对于中间栅格来说，它与邻近的8个栅格中心点之间的距离只有两种(sqrt(2)和1)，当流向为32,128,8,2的时候，距离为sqrt(2)，其他情况下距离为1。因此在代码中的表现就是如上的形式。

lm接下来建立中计算m的模型 L,()22.13

这个过程有点和计算S因子类似，不同的是计算S因子使用的是度，而计算m使用的是百分比。依据的公式为:

,0.5 , 5%,

,,0.4 3%, , 5%, 式中，为像元坡度 (%) ,m,,,0.3 1%, , 3%,

,0.2 ,, 1%,

将Slope工具和Single Output Map Algebra工具工具拖入编辑窗口中，然后将他们连接起来。 双击Slope(2)，进行如下设置:

这里要选择Persent百分比的形式，因为m的判断是利用百分比形式的坡度。 然后在Single Output Map Algebra中输入的代码为:

CON([Slope_p] >= 0.05,0.5,CON([Slope_p] < 0.05="" &="" [slope_p]="">= 0.03,0.4,CON([Slope_p] >= 0.01 &

[Slope_p] < 0.03,0.3,0.2)))="">

注意:这里使用0.05来表示5%，而不要将代码写成[Slope_p] >= 5。因为在变量存储值的时候，是不会存储%的，它只能利用浮点型数字来表示百分数。

ii,1lm接下来计算中的l，依据 l,(D/cos,),(D/cos,),D/cos,L,(),,iiiiiii22.1311

式中，l为像元坡长，D为沿径流方向每像元坡长的水平投影距 (在栅格图像中为两相邻像ii

元中心距，随方向而异)，θ为每个像元的坡度 (?)，i为自山脊像元至待求像元个数。 i

从公式中可以看出，我们需要求出D和θ才能计算l，而在前面的部分，我们已经算出了D，θ也已知了，在算S因子的时候就已经算出了θ，因此我们可以再次利用Slope计算后的结果来计算l。

添加一个Single Output Map Algebra工具，将其与Slope_degree1和D相连。

在Single Output Map Algebra中输入如下代码:

[D] / Cos([Slope_degree1] * 3.14 / 180)

最后就是L因子的计算了

再添加一个Single Output Map Algebra工具，将其与L1和m相连，并输入代码: Pow([L1] / 22.13,[m])

最终结果模型为

运行这个模型，并将L通过“Add To Display”添加到视图中。

到此，L和S因子完成。

(3)降雨侵蚀力因子(R因子)

利用日降雨量估算降雨侵蚀力的多参数模型来计算流域的降雨侵蚀力，公式如下:

2 R = - 0.0334 P + 0.006661 P(1)

-2-1式中R表示的侵蚀力值 ( MJ?mm?hm ?h)，P表示年雨量(mm)。

为了方便，我们新建一个Model，命名为“K因子”。 在编辑窗口中先后拖入Create Thiessen Polygons工具，Feature to Raster 工具，还有Single Output Map Algebra工具，并把它们连接起来

双击Input Features输入实验数据。

双击Create Thiessen Polygons进行如下设置

双击Feature to Raster进行如下设置

在Single Output Map Algebra工具中输入如下代码:(不要忘记修改参数Output_raster)

0.0066611 * [Output_raster] * [Output_raster] - 0.0334 * [Output_raster]

最终的模型为:

运行这个模型，并将最终的R结果添加到视图中

到此，R因子完成。

(4)土壤侵蚀力因子(K因子)

新建一个Model，并且命名为“K因子”，如图

K因子反映了土壤对侵蚀的敏感性。影响K因子的因素是多方面，一般说来，质地越粗或越细的土壤有较低K值，而质地适中的反而有较高的K值。K值估算采用Williams等在EP IC模型中的方法, 利用土壤有机质和颗粒组成因子进行估算，计算式如下: K ={0.2+0.3exp[-0.0256S(1 - S/100)]} *[ S/(C+ diil

0.3S)]*{1.0-0.25*(C/1.724)*[(C/1.724)+exp(3.72-2.95*(C/1.724))]}*{1.0-0.7(1- S/100)/{1- S idd

/100+exp[-5.51+22.9(1- S/100)]}}*0.1317d

式中:Sd为砂粒含量，Si 为粉粒含量，Cl为粘粒含量， C为有机质含量。

将4个Feature to Raster工具拖入编辑窗口，并拖入一个Single Output Map Algebra工具，然后将他们按照如下方式连接和命名

双击Input features导入数据

双击Feature to Raster分别进行如下设置:

在Single Output Map Algebra工具中输入如下代码:

0.1317 * ((0.2 + 0.3 * exp(- 0.0256 * [SAND] * (1 - [SILT] / 100))) * pow(([SILT] / ([CLAY] + [SILT])),0.3) * (1 - 0.25 * ([OM] / 1.724) / (([OM] / 1.724) + exp(3.72 - 2.95 * ([OM] / 1.724)))) * (1.0 - 0.7 * (1 - [SAND] / 100) / (1 - [SAND] / 100 + exp(- 5.51 + 22.9 * (1 - [SAND] / 100)))))

模型如下

运行这个模型，并将结果添加到视图中

到此，K因子完成。

(5)植被覆盖度因子(C因子)和水保措施因子(P因子)

植被覆盖度因子, 又称作物经营管理因子。经验指出, 植被覆盖度与土壤侵蚀量关系极大。在其它地理环境因子值相同的情况下, 植被覆盖度越大, 土壤流失量越小;反之, 则越大。流域的C 因子值赋值如表。

表1 不同土地利用C因子值

土地利用类型 旱地 水田 交通用地和水体 草地 居民地 林地

0. 31 0.18 0 0.06 0.2 0.006 C 因子

水土保持措施因子是采取水保措施后, 土壤流失量与顺坡种植时的土壤流失量的比值。通常，包含于这一因子中的控制措施有:等高耕作、等高带状种植和修梯田等。将土地利用图与P值属性库文件记录建立链接，再分别将P值赋给土地利用图，得到P值因子图。以自然植被P因子为1，坡耕地为0.35，水稻是梯田修筑最好的一种土地利用，P值为0.01。

编号 土地利用类型 11 水田

12 旱地

20~23 林地

31~33 草地

43 水体

52 居民地

新建一个模型，命名为“CP因子”

分别将Feature to Raster工具和Single Output Map Algebra工具拖入编辑窗口，并按如下方式连接它们和命名

双击Input features进行数据的输入

双击Feature to Raster工具进行如下设置

在Single Output Map Algebra中输入如下代码:

Con([Landuse] == 11,0.18,Con([Landuse] == 12,0.31,Con([Landuse] >= 20 && [Landuse] <=>

23,0.006,Con([Landuse] >= 31 && [Landuse] <= 33,0.06,con([landuse]="=">

在Single Output Map Algebra (2)中输入如下代码

Con([Landuse] == 11,0.01,Con([Landuse] == 12,0.35,Con([Landuse] >= 21 && [Landuse] <=>

23,1,Con([Landuse] >= 31 && [Landuse] <= 33,1,0))))="">

最终模型为

运行这个模型，并将结果添加到视图中

到此，C和P因子结束。

(6)基于The Revised Universal Soil Loss Equation (RUSLE)流域土壤侵蚀量预测 采用的土壤侵蚀模型——修订的通用土壤流失方程式(RUSLE)，其方程式形式简单，参数容易获取，且各因子具有明显的物理解释意义, 是目前预测土壤侵蚀量较为广泛使用的方法之一。其公式为: A,R,K,L,S,C,P

-2-1式中，A 为单位面积上的年均土壤流失量 (t?hm?a); R为降雨/径流侵蚀指数

-2-1-1(MJ?mm?hm?h?a)，用多年平均年降雨侵蚀力指数表示;,为土壤可蚀性因子

2-1-2-1(t?hm?h?MJ?hm?mm);,为坡长因子;S为坡度因子;,为作物栽培管理因子;,为水 土保持工程措施因子。

注意: 该方程对于坡长格网中大于800 ft的(244m, 1ft = 0.3048)坡长不适合。

分别将“CP因子”“R因子”“K因子”中的模型复制粘贴到“土壤侵蚀模型”中 利用将他们排列好

然后添加一个Single Output Map Algebra工具，将它与L，S，P，C，K，R连接起来 并在Single Output Map Algebra中输入如下代码

[K] * [R] * [P] * [C] * [L] * [S] * 100

最终的结果为

到此，A计算完毕。

五、实验结果与分析

(1)流域土壤侵蚀等级图的生成

运用GIS的数据库管理功能和栅格空间分析功能，生成模型的R、L、S、K、C和P共

-2-16个因子专题图，将各因子连乘后，得各像元土壤侵蚀量 (t?hm?a)图，再乘以系数100，

-2-1即转换为t?km?a(这个过程直接在模型中的公式中实现了)。对侵蚀栅格图进行分类，获得土壤侵蚀等级图。根据水利部颁布的土壤侵蚀分级标准，将其分为微度、轻度、中度、强度、极强度和剧烈侵蚀6类 (表1)。(在地图整饰的步骤中实现。)

表1 流域土壤侵蚀强度分级 -2-12 侵蚀分级 ) 百分比 (%) 面积 (km侵蚀模数 (t?km?a)

微度侵蚀 < 500="" 2.99="" 14.7582="">

轻度侵蚀 500,2 500 13.81 67.9428

中度侵蚀 2 500,5 000 25.92 127.5426

强度侵蚀 5 000,8 000 24.83 122.2047

极强度侵蚀 8 000,15 000 11.03 54.3024

剧烈侵蚀 > 15 000 21.40 105.2676

在上面的模型A之后，再拖入一个Reclassify工具，将其与A相连

双击Reclassify工具，点击，在弹出的Classification窗口中将Method设置为Equal Interval，将Class设置为6，单击“OK”返回。

然后按照上面的表格，设置各个等级的阈值

然后重新运行这个模型，将结果Result添加到视图窗口中。

这里可以通过Result图层的Properties对各类进行颜色的调整和名称的更改。 (2)地图整饰

修改Result的各类名称

然后激活Layout View

这时将进入Layout View视图界面。然后单击菜单栏中的Insert，可以插入指北针，图例和比例尺。

(3)统计分析

打开Result图层的属性表，增加一个Level字段，用于表示侵蚀等级，类型为Text

增加一个Percent字段用于计算各个等级所占的百分比，其类型为Double。

计算百分比之前，先统计一下CONUT字段

然后对Percent字段字段计算器

最后得出的属性表为

(4)模型界面设置

首先在模型编辑视图中，将四个输入框和一个输出框Result分别通过右键的“Model Parameter”进行设置，同时也将L，S，P，C，K，R六个因子进行同样设置。这个设置是对模型的输入输出参数进行设置。这时候会发现右上角会标注一个“P”

然后保存并退出编辑界面，双击“土壤侵蚀模型”可以看到输入输出的情况

通过右击“土壤侵蚀模型”，在“Edit Documentation”中可以对这个模型进行进一步的补充描述，相关操作可以参考其他资料，这里不再表述。

最终的模型界面为:

六 实习体会

本次实验时间较长，综合性较强，总体难度比较大。主要是因为所接触的知识都比较新，在做实验的时候不得不查阅资料，边学习边操作。这对一个人的学习能力要求比较高，体会最深的是代码部分，如果没有之前学习编程的基础，理解起来可能要花更多时间。但是我觉得这种学习方式很不错，因为到了大学，培养的是学习能力，这不是中学的那种填鸭式学习。如果什么都事先做好了，然后我们再去照着做，根本没有意义，没有探索与挣扎的学习也就没有能力的收获。

范文五：土壤侵蚀的估算方法

土 壤 侵 蚀 的 估 算 方 法

数

据

处

理

流

程

作者,牛健平

时间,2011年10月11日

北京天合数维科技有限公司

目 录

(CONTENT)

一、所需数据与参数 ............................................................................................................ 3 1、所需数据 .................................................................................................................. 4 2、所需中间参数 .......................................................................................................... 4

2.1、水土保持因子P ............................................................................................. 4

2.2、地标覆盖因子C............................................................................................. 4

2.3、地形因子LS .................................................................................................. 5

2.4、土壤可视性因子K ......................................................................................... 5

2.5、降水侵蚀因子R............................................................................................. 5 3、所需参数 .................................................................................................................. 6

3.1、潜在土壤侵蚀量Ap ....................................................................................... 6

3.2、现实土壤侵蚀量Ar ........................................................................................ 6

3.3、土壤保持量Ac ............................................................................................... 6 4、指标结果参数 .......................................................................................................... 7

4.1、保护土壤肥力的经济效益Ef.......................................................................... 7

4.2、减少土地废弃的经济效益Es ......................................................................... 8

4.3、减轻泥沙淤积的经济效益En......................................................................... 8

二、处理流程 ....................................................................................................................... 9

1、DEM数据的处理 ..................................................................................................... 9

1.1、坡长L .......................................................................................................... 10

1.2、百分比坡度a ............................................................................................... 10

1.3、地形因子LS ................................................................................................ 11

2、气象数据 ................................................................................................................ 11

2.1、月降雨量Pi的计算 ..................................................................................... 11

2.2、土壤侵蚀力指标R ....................................................................................... 12

3、土壤类型数据 ........................................................................................................ 12

4、遥感影像数据 ........................................................................................................ 12

5、土壤理性化数据 ..................................................................................................... 13 三、所需参数的计算 .......................................................................................................... 13 四、指标结果参数计算 ....................................................................................................... 14

一、所需数据与参数

在计算的过程中,总共涉及到的数据有地形数据、遥感影像数据、气象数据、

土壤类型数据、土壤理性化数据以及统计数据,涉及到的中间参数有水土保持因

子P,地标覆盖因子C,地形因子LS,土壤可视性因子K,降水侵蚀因子R,所需要的参数有潜在土壤侵蚀量Ap,现实土壤侵蚀量Ar,土壤保持量Ac,指标结果参数有保护土壤肥力的经济效益Ef,减少土地废弃的经济效益Es,减轻泥沙淤积的经济效益En。

1、所需数据

在进行土壤侵蚀的估算过程中,需要以下数据,

地形数据, A、

B、遥感影像数据,

C、气象数据,主要是降雨量数据,

D、土壤类型数据,

E、土壤理性化数据,

F、统计数据。

2、所需中间参数

在数据处理的过程中,所涉及到的中间参数与计算公式如下。 2.1、水土保持因子P

按照游松财的方法,水田的P值取0.15,其他土地利用方式基本没有采取水土保持措施,因此取值为1.00。

2.2、地标覆盖因子C

地表覆盖因子是根据地面植被覆盖状况不同而反映植被对土壤侵蚀影响

的因素,与土地利用类型、覆盖度密切相关。C值的估算采用如下公式,

cfC,,1,0,

,ccfCfC,,,,,0.65080.3436lg,078.3%,

,cfC,,0,78.3%, 式中,fC表示植被覆盖度,由遥感影像通过NDVI计算。

2.3、地形因子LS

通过数字高程模型,DEM,,计算获得坡长和坡度,然后根据黄炎和等建立的方程式,获得LS的空间分布特征。

0.350.6 LS,0.08La

式中,L,坡长,m,,a,百分比坡度。

2.4、土壤可视性因子K

采用陈明华等人建立的土壤可蚀性K 值的计算公式,

- 3K = 10 (160. 80 - 2. 31X 1 + 0. 38X 2 + 2. 26X 3 + 1. 31X 4 + 14. 67X 5) 式中: K —可蚀性K 值(美国习用单位) ; X 1、X 2、X 3、X 4、X 5 分别表示细砾(1, 3mm )%、细砂(0. 05, 0. 25mm )%、粗粉粒(0. 01, 0. 05 mm )%、细粉粒(0. 005, 0. 01mm )%、有机质(10g/kg)。

2.5、降水侵蚀因子R

采用周伏建和黄炎和等人,1997,2000,2002,根据实测数据提出的R值计算式,该值考虑了月降水量。

12

RPi,,，(1.55270.1792),i,1

2式中,R为降雨侵蚀力指标,j.cm/m.h,,Pi为月降雨量,mm,。月降水量P,i根据气象站点观测的降水点位及数据,进行克里金插值获得。

3、所需参数

在计算的过程中主要涉及到潜在土壤侵蚀量Ap,现实土壤侵蚀量Ar以及土壤保持量Ac三个参数,可以通过以上5个中间参数来获得,其计算公式如下。 3.1、潜在土壤侵蚀量Ap

潜在土壤侵蚀量不考虑地表覆盖类型和土地管理因素,即c=1,p=1,此时,USLE的形式为,

ARKLS,，，p

式中,Ap为潜在土壤侵蚀量,吨/平方千米,,R为降雨侵蚀力指标,K为土壤可侵蚀因子,LS为坡长坡度因子。

3.2、现实土壤侵蚀量Ar

现实土壤侵蚀量主要考虑了地表覆盖类型和土地管理因素,其计算式为,

ARKLSCP,，，，，r

式中,Ar为现实土壤侵蚀量,吨/平方千米,,R为降雨侵蚀力指标,K为土壤可侵蚀因子,LS为坡长坡度因子,C为地表覆盖因子,P为土壤保持措施因子。 3.3、土壤保持量Ac

由上两式可得到土壤保持量,

AAA c=p,r

式中,A为潜在土壤侵蚀量,吨/平方千米,,A为现实土壤侵蚀量,吨/平方千米,,pr A为土壤保持量,吨/平方千米,。 c

4、指标结果参数

指标结果参数总共涉及到的数据有保护土壤肥力的经济效益Ef、减少土地废弃的经济效益和减轻泥沙淤积的经济效益三个参数,其计算公式与所需EsEn

参数值见下。

4.1、保护土壤肥力的经济效益Ef

土壤侵蚀使大量土壤营养物质流失,主要表现在N、P、K等营养物质的流失。

EADCRCACPiNPK,，，，，，,()../10000(,,) ,fceociii

2式中,E为保护土壤肥力的经济效益,元/ a,,A,土壤保持量,t/hma,,D,fce土壤密度,t/m3,,C, 土壤有机质含量,kg/t,,R,薪柴转化为土壤有机质的o

比例,一般为2,C,薪柴的平均价格,元/kg,,C,土壤中N、P、K的纯含量,i

P,N、P、K的价格。 i

注,N、P、K的价格,参照国家林业局2008年4月28日发布的《中华人民共和国林业行业标准—森林生态系统服务功能评估规范》,氯化钾价格为2200元/吨,磷酸二铵价格为2400元/吨。

元素名称 价格,元/吨,

N 509.04

P 563.52

K 1151.7

表1、NPK价格表

4.2、减少土地废弃的经济效益Es

根据土壤保持量和土壤表土平均厚度,0.6m,来推算因土壤侵蚀而造成的废弃土地面积,再根据机会成本法计算因土地废弃而失去的年经济价值。

Es=Ac?P?0.6×B?10000

式中,Es,减少土地废弃的经济效益,元/a,,Ac,土壤保持量,t/a,,P,土壤

32的容重,t/m,,B,湿地年均收益,元/hm,。

注,土壤容量取26.5吨/立方米,湿地年均收益根据崔丽娟,2004年,研究推算,湿地年均收益为245.5元/平方米。

4.3、减轻泥沙淤积的经济效益En

按照我国主要流域的泥沙运动规律,全国土壤侵蚀流失的泥沙有24%淤积于水库、江河、湖泊,这部分泥沙直接造成了水库江河、湖泊蓄水量的下降,在一定程度上增加了干旱、洪涝灾害发生的机会,因此可根据蓄水成本计算损失价值。

En=Ac?p×24%×C

式中,En,减轻泥沙淤积的经济效益,元/a,,Ac,土壤保持量,t/a,,P,土壤

33的容重,t/m,,C,水库工程费用,元/m,。

注,土壤容量取26.5吨/立方米,核算过程中采用的水库清淤工程费用为6.94元/立方米,此数据来源于硕士论文。

二、处理流程

总体处理流程如下图所示,

土 壤 侵 蚀 的 估 算方 法

地形数据气象数据土壤类型数据遥感影像数据土壤理性化数据统计数据DEM

归百一月坡分化降比植雨坡被量长Pi度指数

植被NPK价格Pi覆NPK纯含量Ci盖土壤容量P度土壤密度De(FC)土壤有机质含量Co湿地年均收入B地表覆盖因子地形因子土壤侵蚀指标土壤可蚀性因子水土保持措施因子水库工程费用C(C)(LS)(R)(K)(P)

潜在土壤侵蚀量现实土壤侵蚀量土壤保持量(Ap)(Ar)(Ac)

减减减减减减减减减减减减减减减减减减减减减减减减减减减减减减减减减

图1、数据处理流程图

1、DEM数据的处理

运用DEM数据得到的最后结果是求出了地形因子LS,在求LS的过程中,需要坡长L和百分比坡度a,其求解主要在Arcmap中完成。

1.1、坡长L

坡长的求解主要参考汤国安老师的ArcGIS地理信息系统空间分析实验教程 中的第十一章中的水文分析来完成,Arcmap中建立模型如下图所示,

图2、无洼地DEM生成模型

图3、生成坡长L模型

1.2、百分比坡度a

百分比坡度a是用slope来实现的。

图4、百分比坡度的生成 1.3、地形因子LS

地形因子LS计算的模型为,

图5、地形因子LS的计算模型 2、气象数据

根据气象站点观测的降水点位及数据,进行克里金插值获得月降雨量数据

Pi,再根据Pi计算土壤侵蚀力指标R。

2.1、月降雨量Pi的计算

2.2、土壤侵蚀力指标R

土壤侵蚀力指标P是在Arcmap下Spatial Analyst|Raster Caculator…中计算而来。

图6、栅格计算

3、土壤类型数据

土壤可蚀性因子K是通过土壤类型数据直接对其进行赋值。

4、遥感影像数据

通过遥感影像数据获得地表覆盖因子C,首先求NDVI,NDVI的求解在ENVI 中实现,主菜单中transform,ndvi,算归一化植被指数。接着根据NDVI数据来求解植被覆盖度FC,其计算公式为,

FC=(NDVI-NDVI_MIN)/(NDVI_MAX-NDVI_MIN)

式中,NDVI_MIN为NDVI的最小值,NDVI_MAX为NDVI的最大值。 由此,我们可以根据公式

cfC,,1,0,

,ccfCfC,,,,,0.65080.3436lg,078.3%,

,cfC,,0,78.3%,

来计算C值,在Arcmap中Spatial Analyst|Raster Caculator…实现。

5、土壤理性化数据

按照游松财的方法,水田的P值取0.15,其他土地利用方式基本没有采取水 土保持措施,因此取值为1.00。

三、所需参数的计算

所需要的参数有潜在土壤侵蚀量Ap,现实土壤侵蚀量Ar,土壤保持量Ac,在进行了上述的计算以后,其计算比较简单,根据公式,在Spatial Analyst|Raster

Caculator…中输入对应公示即可实现。

最后对Ac进行汇总统计,在Spatial Analyst|Zonal statistics中进行。

四、指标结果参数计算

这一步只是简单的数值计算,在此不再详述,但是在计算的过程中注意单位的统一。

注,在进行统计Ac总和的时候,要乘以图像分辨率。还有单位一定要统一，

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