[发明专利]基于GIS和CSLE的区域土壤侵蚀评价

说明书

本发明提供了一种基于中国土壤流失方程的区域土壤侵蚀评价方法，该模型不仅能精准的评价区域土壤侵蚀，而且更能真实的反映了我国土壤侵蚀的过程。土壤侵蚀因子主要包括：降雨侵蚀力因子、土壤可蚀性因子、地形因子、生物措施因子、工程措施因子和耕作措施因子。探讨各侵蚀因子的具体算法，分析土壤侵蚀空间分布特征以及时空变化，以期为区域土壤侵蚀综合治理以及生态环境恢复提供决策方案。

技术领域

本发明涉及区域土壤侵蚀精准评价的相关技术，基于GIS和CSLE的区域土壤侵蚀时空变化特征分析。

背景技术

土壤侵蚀是制约人类生存、发展的全球性的环境灾害之一。土壤侵蚀模型的类型从能否直接反映土壤侵蚀的过程和机理，区分为经验模型和机理模型。所谓经验模型是从侵蚀产沙的基本成因出发，依据实际观测资料，采用数理统计分析的方法，建立坡面、流域或区域侵蚀产沙量与其主要影响因素之间的经验关系式。目前国内外经验模型如通用水土流失方程(USLE)、和修正通用土壤流失方程式 (RUSLE)、中国坡面水蚀预报模型、中国土壤流失方程式(CSLE)等。

USLE应用于我国时，众多学者都对模型中各评价因子作了适当的修正，使其可适用于我国的实际情况。刘宝元在黄土高原地区建立了计算陡坡坡度因子的公式；章文波等探讨了降雨侵蚀力的各种简易算法；张科利等提出了我国不同地区及不同资料占有情况下的土壤可蚀性估算方法；张岩等计算了黄土高原7种作物覆盖因子值；江忠善等提出了浅沟侵蚀因子的计算方法。

开展了多种尺度的土壤侵蚀经验模型研究，包括坡面尺度、小流域尺度和区域尺度。各种尺度上的研究，均受到国际上侵蚀模型研究的影响。特别是在坡面尺度，因而USLE/RUSLE比较成熟和实用，国外的经验模型研究，比较成熟的也是坡面尺度的研究。在坡面尺度上，中国坡面水蚀预报模型和中国土壤流失方程式，均以长期试验观测资料为依据，对各因子具有比较系统的研究，因而比较成熟和通用。其中，两个模型对于陡坡条件下坡度坡长因子算法改进、中国坡面水蚀预报模型对于沟蚀的研究、中国土壤流失方程式对于水保措施因子的研究，均具有十分重要的意义，是USLE在中国实用化和本土化的基础。

小流域治理是计划经济时期富有新特色的水土流失综合治理方式，为其服务的小流域水土流失经验模型也取得了比较大的发展。区域尺度水土流失模型，是国家和省区水土流失调查监测和水土保持宏观决策的基础工具，也是全球变化研究的基础，因而在我国日益受到重视。在不同详细程度、不同范围区域上提出了一些模型。

发明内容

本发明为精准评估区域土壤侵蚀评价，详细探讨各侵蚀因子的具体算法，以期为后续的水土流失综合治理提供方案。

本发明采用由刘宝元提出的中国土壤流失方程(CSLE)，该模型适用于全国各地范围。尤其是考虑到中国地形地貌特征，对陡坡地形因子进行了算法改进。模型公式如下：

A＝R·K·L·S·B·E·T

式中：A-年单位面积的土壤侵蚀量(t/hm2·a)，1t/(hm2·a)＝100t/(km2·a)；R-降雨侵蚀力因子(MJ·mm)/(h·hm2·a)；K-土壤可蚀性(t·hm2·h)/ (hm2·MJ·mm)；L-坡长因子；S-坡度因子；B-生物措施因子；E-工程措施因子；T-耕作措施因子；L，S，B，E，T因子均为无量纲。

降雨侵蚀力因子R：由于次降雨数据很难获取，本发明采用章文波等日降雨计算方法计算降雨侵蚀力。模型公式如下：

式中：M表示某半月时段的侵蚀力[(MJ·mm)/(h·hm²)]；k为该半月时段内的时间(d)；P为半月时段内第j天的侵蚀性日降雨量，阈值的选择与我国侵蚀性降水标准一致，日雨量≥12mm；α和β为模型待定参数，与研究区降水特征有关，计算公式为：