土壤水蚀是指在水的作用下,地面物质破坏、推移、沉积的过程。对上壤水蚀影响最大的因素是降雨量,最严重的侵蚀只在中等程度的降雨量及植被遭到严重破坏和在高强度降雨条件下森林被砍伐时才会出现。然而,问题不仅在于降雨的“总量”,而且在于“雨型”。热带地区所具有的猛烈大暴雨,比温带地区的较为缓和的降雨具有更严重的破坏作用。
简介
土壤水蚀是指土壤侵蚀造成大量水土资源的流失,营养元素的迁移、泥沙淤积水质污染等不良后果。因而研究土壤侵蚀发生、发展的机理,进而对其进行预报,具有重要的实践意义。从总体结构而言,现有土壤侵蚀模型可以分为经验统计模型和理论模型两大类型。土壤侵蚀预报主要方法包括:统计回归模型、物理成因模型、随机模型。
国外土壤侵蚀统计模型的发展过程,可以大致划分为三个阶段:第一阶段是从1877年德国土壤学家 Ewald Wollny定量化研究土壤侵蚀开始,到美国通用土壤流失方程出现以前结束。这一阶段的研究工作主要围绕影响水土流失的单个因子展开,诸如坡度、覆盖、坡长等,大量径流小区的建立和观测,促进了统计模型的发展,其中H.L.Cook、A.Zingg、和D.Smith等人的研究为美国通用土壤流失方程 USLE (Universal Soil LossEquation) 的建立奠定了基础。第二阶段是1965年USLE问世,到80年代初期。1965年W. Wischmeier和D. Smith在对美国东部地区30个州10000多个径流小区近 30年的观测资料进行系统分析的基础上,提出了著名的通用土壤流失方程USLE。
国内土壤水蚀模型研究进展
从40年代到70年代初期,大量小区研究工作逐渐展开,在土壤侵蚀类型及其分布、单因子对土壤侵蚀的定量影响、土壤侵蚀相关概念等诸多领域取得了长足进展,这些研究为我国土壤侵蚀经验统计模型的建立和发展奠定了一定的理论基础。从 80 年代开始,美国通用土壤流失方程 (USL E) 对我国土壤侵蚀统计模型的研究产生了深远的影响。
土壤可蚀性指标 K是指单位
降雨侵蚀力在标准小区上所造成的
土壤流失量,是土壤侵蚀预报和土地利用规划的重要参数,一般根据土壤组成利用诺谟图进行查算。由于所使用的土壤质地分类方法的不同 (我国许多土壤的质地都是按照前苏联制划分的),需要对现有土壤质地资料进行转换,采用二次样条函数插值法则是比较理想的方法,可以取得比较理想的结果。由于我国陡坡地被广泛开垦,陡坡地是土壤侵蚀的主要发源地,为有效分析现有观测资料,选择合理的标准小区仍是一至关重要的任务。
GIS 技术在土壤侵蚀中的应用
80年代以来,遥感 (RS)、地理信息系统 ( GIS)和全球定位系统( GPS) 技术得到了迅速发展,并趋向一体化(3S 一体化)和实用化。遥感技术为区域性、大范围的环境调查和监测提供了时间和空间上连续覆盖的信息源,GIS技术为空间数据的管理和分析提供了强有力的工具。1990年武春龙等人利用彩红外航片,结合野外实际调查,对 RS 技术在土壤侵蚀类型制图中的应用做了有益的探索。随后徐国礼等人利用 RS 技术对黄土高原沟道侵蚀进行了监测。1992年付炜应用RS和GIS技术提取了羊道沟小流域土壤侵蚀模型所需的各种参数,结合灰色理论确定了模型参数,建立了相应的土壤侵蚀模型,并用实测资料进行了检验。1994年傅伯杰等尝试了DEM在土壤侵蚀类型与过程研究中的应用。1996年江忠善等人在分析小区观测资料的基础上,应用ARC/INFO地理信息系统建立了小流域次降雨土壤侵蚀空间变化的定量计算方法,并用实测资料进行了检验,结果表明利用GIS 技术可以较为准确地模拟土壤侵蚀的空间变化特征。
土壤侵蚀研究注意事项
1.在进行大量野外小区及流域土壤侵蚀研究的同时,应注重室内模拟实验,尤其是水槽冲刷及
人工模拟降雨实验,走野外观测和室内模拟相结合的道路。
2.土壤侵蚀研究的技术手段仍比较落后,在注重土壤侵蚀过程研究的同时,应注重实验手段的创新。对坡面流流速、水深等基本水动力学参数的测定手段尚不成熟,也没有研制出适合于野外条件的变雨强
人工模拟降雨器,对多沙径流的过程观测也十分困难,所有这些都限制了土壤侵蚀模型的进一步发展。
3.新技术与土壤侵蚀研究的结合,GIS、RS、GPS 技术可为土壤侵蚀模型提供连续的时间和空间信息源,但如何有效地将这些技术应用于土壤侵蚀模型尚存在一定的问题,在今后应注重土壤侵蚀模型与这些技术间连接技术的研究。
4.在注重坡面和小流域土壤侵蚀过程研究的同时,应注重土壤侵蚀模型参数的区域变化规律。土壤侵蚀模型,大多是在较小流域内建立的,土壤模型的参数带有明显的区域特征,给土壤侵蚀模型的推广应用带来了很大的困难。为了便于土壤侵蚀模型的推广应用,应建立模型参数与区域特征间的定量关系,注重土壤侵蚀模型的实用性。