土壤侵蚀模型在水土保持实践中的应用探究

土壤侵蚀模型在水土保持实践中的应用探究

陕西省水利电力勘测设计研究院陕西西安710001

摘要:水土保持,是环境保护领域非常重要的一门学科,随着工业的不断发展,我国特别重视对环境的保护。与此同时,在水土保持理论研究中也加大了力度。而对于土壤侵蚀模型来说,则是土壤侵蚀理论研究的成果之一,该成果能够为水土保持实践提供有效依据。本课题重点围绕“土壤侵蚀模型在水土保持实践中的应用”进行分析研究,以期提高土壤侵蚀模型的实用价值,并为水土保持工作的进步及发展提供具有价值的参考建议。

关键词:水土保持;土壤侵蚀模型;实用价值;发展

土壤侵蚀模型属于水土保持实践研究工作中的有效工具之一,通过土壤侵蚀模型的构建,进行相关参数的分析,能够为水土保持实践工作提供客观、科学的参考依据。值得注意的是,我国早在上世纪二十年代便实行了土壤侵蚀监测工作,在上世纪四十年代则基于黄土高原构建了水土保持试验站,而对于土壤侵蚀经验模型的提出,则是在1953年[1]。总之,从水土保持实践工作的进步及发展角度考虑,本课题围绕“土壤侵蚀模型在水土保持实践中的应用”进行分析研究具备一定的价值意义。

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.结语

综上所述,发展至今无论是国内还是国外,在土壤侵蚀模型的理论研究上均较为成熟,并且可以利用土壤侵蚀模型合理地应用到水土保持研究工作当中。而对于水土保持研究工作来说,实践性高、复杂性强,不同的地区水土保持措施效益存在很大程度的差异,因此需具体情况具体分析,因地制宜,结合土壤侵蚀模型使用结果,制定合理科学的水土保持治理方案,为环境保护工作的顺利、有序开展起到保驾护航的作用。

参考文献

[1]谢云,岳天雨.土壤侵蚀模型在水土保持实践中的应用[J].中国水土保持科学,2018,16(01):25-37.

[2]朱虹,唐婷婷,蔡艳蓉.土壤侵蚀预报模型中的水土保持措施因子研究进展[J].科技展望,2015,25(21):222+224.

[3]王小云,聂兴山.王家沟流域水土保持特点与土壤侵蚀经验模型的构建[J].水土保持研究,2015,22(02):22-25.

[4]张蕴潇,孙紫英.基于3S技术内蒙古水土保持普查土壤侵蚀模型建立及参数提取[J].内蒙古农业大学学报(自然科学版),2012,33(04):108-112.

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