土壤侵蚀模型在水土保持实践中的应用

土壤侵蚀模型在水土保持实践中的应用

王思敏

陕西省水利电力勘测设计研究院  陕西省西安市  710005

摘要：水土流失研究方法主要有野外试验观测、同位素示踪、室内模拟试验及数值模型模拟等，这些方法适用于小尺度的研究(如小区尺度和坡面尺度)，有助于揭示水土流失的过程和作用，而很难扩展到大尺度研究(如流域尺度和区域尺度)，难以满足未来气候变化下的水土流失问题。

关键词：土壤侵蚀模型；水土保持；应用

1.土壤侵蚀模型发展历程及模型概念分析

1.1发展历程

从土壤侵蚀模型的发展历程层面分析，发展至今已有八十余年，模型的性质基于经验发展至机理，模拟起初为空间尺度，随着不断的发展，实现了对坡面、小流域、大刘宇以及区域性的研究；涉及侵蚀、沉积、产沙以及污染物富集及迁移等内容的研究。与此同时，从模型的应用层面来看，可应用到水土保持措施的选择、水土保持效益的分析以及水土资源管理等方面。显然，土壤侵蚀模型的发展昭示着理论研究的逐渐进步，与此同时也与计算机网络技术、地理信息系统以及遥感技术等逐步发展密不可分。

1.2模型概念

（1）土壤侵蚀数学模型。土壤侵蚀模型中的土壤侵蚀数学模型，主要通过田间试验，利用土壤侵蚀因子参数及侵蚀相关性分析构建相对应的数学方程，可广泛应用凹土壤学、土壤侵蚀与水土保持学科领域。

（2）欧洲土壤侵蚀模型。对于欧洲土壤侵蚀模型来说，指的是以物理过程为基础的次暴雨分布式侵蚀模型，以侵蚀产沙过程当作基点，纳入植物截留、土壤表面情况、径流形成、剥蚀以及径流搬运功能等指标参数，进一步分析这些指标参数对土壤侵蚀过程造成的影响，将1分钟组我诶时间间隔，然后将降雨期间的水文与泥沙曲线图生成出来，对侵蚀与沉积位置进行预报，并对侵蚀与沉积相对应的微地形起伏变化进行模拟[2]。

总之，土壤侵蚀模型在水土保持领域的应用广泛，且价值显著。为了提高水土保持研究工作的效率及质量，可以合理、科学地利用土壤侵蚀模型。

2.土壤侵蚀模型在水土保持实践中的具体应用分析

从如前所述的土壤侵蚀模型的发展历程来看，经历了较长时间的发展，且发展至今具备了成熟的模型基础。下面将从国外、国内土壤侵蚀模型在水土保持实践中的具体应用进行分析，具体内容如下：

2.1国外土壤侵蚀模型的研究

对于通用土壤流失方程USLE，为以大量天然降雨及人工降雨径流小区观测为基础，借助相对应的试验资料所构建的对坡面多年平均土壤流失量进行预报的一种经验模型。该模型由美国研发，发展至今通过逐步的改进，仍旧获得广泛的使用。与此同时，对于径流小区来说，属于对土壤侵蚀进行研究的主要方式，早在1882年由德国土壤血钾Wollny提出，高写着纳入了坡度、植物覆盖、土壤类型以及坡向等参数指标，进一步对土壤侵蚀的影响进行研究，并进行了径流小区方法的设计，主要应用于土壤侵蚀的研究，因此该学者称之为“水土保持研究的先驱者”[3]。以通用土壤流失方程USLE模型为基础，美国学者将计算土壤可蚀性因子的标准小区概念提出，通过对裸地及作物小区的观察结果分析，对二十二种代表性土壤的K因子值加以明确。

总结起来根据USLE模型可得到一些启发，即：（1）在土壤侵蚀模型构建及完善过程中，径流小区监测存在非常显著的价值作用；（2）对于土壤侵蚀影响因子来说，存在多样性的特点，且其组合非常复杂，各影响因子之间又存在相互作用的关系，在合理选取相对独立因子的基础上，进一步才可以构建及使用正确的USLE模型；（3）针对USLE模型当中的相关参数来说，有必要以观测所在地的观测结果为依据，进一步对其详细参数加以明确。

2.2国内土壤侵蚀模型的研究

从我国来看，在坡面经验模型领域具备非常显著的成果。早在1922年到1927年之间，我国山西、宁武以及青岛等地，构建了径流小区，其目的是对不同森林植被及植被破坏进行观测，进一步分析这些影响因子对水土流失产生的影响。而在1953年我国学者通过天水水土保持试验站的构建，进一步对黄土高原农地土壤流失量经验方程式的构建，为国内首个土壤侵蚀预报模型。我国学者在研究过程中，以国内陡坡农地情形，即10°到25°陡坡，表明USLE模型及RUSLE模型的坡度公式在此类陡坡问题上适用性不高，进而对陡坡坡度因子公式进行了有效构建[4]。并且，还对降雨侵蚀力相关指标进行了论证，表明适用我国情形。此外，还结合标准小区定义及裸地小区观测结果，对我国主要土壤可蚀性因子值进行了计算。

总结起来，根据国内外研究经验，在水土保持研究工作当中，土壤侵蚀模型的应用还有必要结合RS技术和GIS技术的应用，得出客观、科学的信息数据，为水土保持工作的开展提供有效参考依据。
3、水土保护监测的重要性

3.1提供水土流失实时数据

我国气候类型多样，干旱、洪水、风沙等自然灾害相对较多，导致土壤肥力退化，植被成活率下降，水土流失严重。因此，在生态环境脆弱的地区，应设立一些监测点，提供准确的监测数据，然后分析水土流失权。

3.2提供环境生态处理数据

中国已经采取了适当的措施来防止环境退化，例如实施区域治理和恢复区域生态环境。通过监测点的建立，可以获得生态环境管理的相关数据，在不同的管理措施下也可以获得不同的数据，这为我国生态环境的管理提供了有力的保障，提高了环境管理的效率，实现了生态效益和经济效益的有机统一。

3.3这可以提供水土保护和规划的基本信息

水土保持监测是水土保持工作规划的重要基础工作。利用水土保持监测获取相关数据，可以为水土流失数据提供科学合理的支持，这对于水土流失的顺利实施和规划，提高水土流失效率非常有用。水土保持监测能够实时监测水土流失动态，及时制定科学合理的水土保持方案，为全面提高水土保持方案的科学合理性提供了良好的基础。

4土壤侵蚀

在水利工程建设中，水土流失强度与当地地形条件、植被覆盖度等因素有关，是水土监测开发建设中的重要观测集中。了解土壤侵蚀的分布和强度有助于更好地适应土地利用结构，对更好地实施土壤侵蚀综合治理至关重要。

4.1边坡对工程堆积引起的土壤侵蚀的影响

倾斜是影响土壤侵蚀技术积累的重要因素之一，它直接影响降水入渗、地表持水能力、降水流量、水流深度、流速和位移电压。李等通过模拟流量试验研究了技术积累对边坡水动力参数的影响，发现边坡上的边坡流速与边坡呈正相关，边坡对流速的影响显著高于流速。

4.2砾石含量对技术积累土壤侵蚀的影响

该杯子具有形状不均匀、高度分散和缺乏有机物的特点。一方面，砾石表面光滑，透水性差，促进了坡面水流的接近；另一方面，斜坡上砾石的不均匀分布或固定会增加斜坡的粗糙度，并增加斜坡上的电流阻力。在这两种联合作用下，砾石含量对工程堆积土壤侵蚀的影响是复杂的。

结束语

土壤是我国农业发展的根基，近年在社会人为因素、自然因素的影响下，对国内的整体土壤环境带来的负面影响，这将不利于我国社会经济的可持续化发展，同时给我国的水土保持工作带来负面影响压力。我国有关学者注意水土保持工作的研究，通过相应工作分析，提高土壤整体质量，就要开展土壤保持工作的分析，明确土壤侵蚀，水土保持工作发展定位，拓宽土壤治理的研究思路，对相关的土壤数据进行检测研究，结合土壤治理整体发展状况来制定方案，这样才能够达到更好的水土保持工作效果。

参考文献：

[1]史志华,刘前进,张含玉,等.近十年土壤侵蚀与水土保持研究进展与展望[J].土壤学报,2020,57(5):11.

[2]唐秋玮.土壤侵蚀与水土保持研究进展探析[J].2020.

[3]房焕英,谢颂华,黄鹏飞,等.江西省生产建设项目弃土弃渣土壤侵蚀定量研究[J].水土保持通报,2019,39(2):7.