基于 ArcGIS和 USLE的邛海流域土壤侵蝕評估-論文.pdf

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1、第45卷第15期人民長江Vol_45．NO．152014年8月YangtzeRiverAug．，2014文章編號：1001—4179(2014)15—0093—03基于ArcGIS和USLE的邛海流域土壤侵蝕評估趙翠平，郜志云，陳巖，趙琰鑫，孫風(fēng)朝2(1．環(huán)境保護(hù)部環(huán)境規(guī)劃院，北京100012；2．山西省水利職業(yè)技術(shù)學(xué)院，山西運城044004)摘要：為探討邛海流域土壤侵蝕強度的空間分布特征，將流域不同的下墊面區(qū)域概化為不同的計算柵格單元，基于AreGIS和USLE方程，計算了各單元的土壤侵蝕模數(shù)和土壤流失量。結(jié)果得出：總體

2、上，邛海流域?qū)僦卸惹治g；土壤侵蝕等級空間分布上，絕大多數(shù)子流域?qū)儆谥卸惹治g；從土地利用類型看，旱地侵蝕情況最為嚴(yán)重。研究結(jié)果可為當(dāng)?shù)馗哚槍π院涂茖W(xué)性地治理和管理水土流失提供技術(shù)支撐。關(guān)鍵詞：ArcGIS；USLE；土壤侵蝕強度；邛海流域中圖法分類號：S157文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A土壤侵蝕是指地面土壤及其母質(zhì)在水力、重力、風(fēng)2邛海流域土壤侵蝕量的計算力等作用和自然、人為因素影響下，產(chǎn)生剝蝕、分離、搬運和沉淀的現(xiàn)象，已經(jīng)引起世界性的廣泛關(guān)注。土壤2．1通用土壤流失方程侵蝕量調(diào)查方法存在兩項缺陷：耗時、周期長；不能準(zhǔn)通用土壤流失方程(

3、USLE)包含降雨侵蝕力、土壤確地了解特定地區(qū)和不同地理單元的侵蝕量¨。1954可蝕性、植被覆蓋、地形以及水土保持措施等因子，年，Wischmeier提出的通量土壤流失方程(USLE)是我基本上土壤侵蝕影響因素都已考慮在內(nèi)。由于方程所國應(yīng)用最為廣泛的土壤侵蝕模型，且已經(jīng)發(fā)展為相對涉及的參數(shù)較易獲得，根據(jù)各因子的常用計算方法和標(biāo)準(zhǔn)化的方法。本文依靠ArcGIS強大的空間分析流域的實際情況進(jìn)行賦值。USLE的表達(dá)式為和計算能力，將邛海流域不同的下墊面區(qū)域概化為不A=R×K×LS×C×P(1)同的計算柵格單元，依據(jù)柵格土壤侵蝕量

4、探討流域土式中，A為侵蝕模數(shù)，t／(km·a)；R為降雨和徑流因壤侵蝕強度的空間分布特征。子，MJ／(km·a)；K為土壤可蝕性因子，t／MJ；LS為1研究區(qū)概況坡長坡度因子，無量綱；C為植被與經(jīng)營管理因子，無量綱；P為水土保持因子，無量綱。邛海流域?qū)儆谖髂蟻啛釒Ц咴絽^(qū)，位于四川省2．2USLE因子值確定涼山彝族自治州。地理坐標(biāo)為北緯27．79?！?7．87。，東經(jīng)102．27?！?02．35。。流域面積307．67km，其中2．2．1降雨徑流因子山地面積173．13km，平地面積106．66km，湖面面降雨徑流因子R值

5、反映降雨對土壤的侵蝕能力，積27．88km(水位1510．3ITI)。四周為中、高山，中一般與降雨量、強度、歷時有關(guān)，直接測定比較困間為鍋底形湖盆，河網(wǎng)密布，屬長江流域雅礱江水系，難。本文采用國內(nèi)外應(yīng)用較為廣泛的Wischmeier多年平均徑流深為749mm，河流長度大于1km的支經(jīng)驗公式，其不僅考慮了年總降雨量，而且還考慮溝眾多，水系密度達(dá)0．68條／km。了降雨的年內(nèi)分布特征。計算公式如下：收稿日期：2014—03—27作者簡介：趙翠平，女，工程師，主要從事水環(huán)境和氣候變化研究。E—mail：zhaocp@caep．o

6、rg．en通訊作者：陳巖，男，助理研究員，主要從事水環(huán)境模擬、咨詢和規(guī)劃等研究。E—mail：chenyan@caep．org．en94人民長江次序等情況，查閱相關(guān)文獻(xiàn)[8—9]進(jìn)行分類和賦值，R：1．735×10[‘2／p)。。(2)確定C值和P值的大小。式中，P為第i月平均降雨量，mill；P為全年或多年平3邛海流域土壤侵蝕強度預(yù)測均降雨量，mm。P和P均來自西昌市氣象站的月降雨資料。3．1全流域土壤侵蝕狀況2．2．2土壤可蝕性因子基于ArcGIS和USLE方程，計算各柵格單元的土壤侵蝕模數(shù)和土壤流失量根據(jù)水利部頒發(fā)的

7、《土壤土壤侵蝕因子K值主要與土壤物理性質(zhì)相關(guān)，如侵蝕分類分級標(biāo)準(zhǔn)》(SL190—2007)，確定邛海流域土土壤結(jié)構(gòu)和土壤滲透性等。蔡永明等比較了3壤侵蝕分級標(biāo)準(zhǔn)，得出邛海流域土壤侵蝕強度模數(shù)種插值方法(線性插值、二次樣條插值、三次樣條插分級表(表1)和土壤侵蝕等級(圖1)。值)計算得到土壤可蝕性數(shù)值，結(jié)果顯示三次樣條插表1邛海流域侵蝕強度分級統(tǒng)計值方法比其他兩種方法好。因此，本文中土壤顆粒級配美國制與國際制間的轉(zhuǎn)換采用三次樣條插值方法。土壤侵蝕因子K值的計算參照1995年Williams提出的一個替換方程，計算公式如下：K

8、=lo．2+o．3exp[_0．02565S(1一)]×[1．0一]×0．7(1一Sd)、1．0—1。。[(1一Js)／1。。+exp[一5．51+—22．9(1廠-Sd)]]———(3)式中，S為沙粒含量，％；Ci為黏粒含量，％；Si為粉粒含量，％；C為有機碳含量，％。2．2．3坡度坡長因子通用土壤流