[發明專利]基于GIS和CSLE的區域土壤侵蝕評價

在審

• 申請號: 202111148690.1
• 申請日: 2021-09-28
• 公開（公告）號: CN113706357A
• 公開（公告）日: 2021-11-26
• 發明（設計）人: 武鵬;郭偉玲;管禮松;蔣婷婷;潘政;王艷麗;宋洪炳;沈寶定
• 申請（專利權）人: 安徽理工大學
• 主分類號: G06Q50/26
• 分類號: G06Q50/26;G06F17/11;G06T17/05
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明提供了一種基于中國土壤流失方程的區域土壤侵蝕評價方法，該模型不僅能精準的評價區域土壤侵蝕，而且更能真實的反映了我國土壤侵蝕的過程。土壤侵蝕因子主要包括：降雨侵蝕力因子、土壤可蝕性因子、地形因子、生物措施因子、工程措施因子和耕作措施因子。探討各侵蝕因子的具體算法，分析土壤侵蝕空間分布特征以及時空變化，以期為區域土壤侵蝕綜合治理以及生態環境恢復提供決策方案。

技術領域

本發明涉及區域土壤侵蝕精準評價的相關技術，基于GIS和CSLE的區域土壤侵蝕時空變化特征分析。

背景技術

土壤侵蝕是制約人類生存、發展的全球性的環境災害之一。土壤侵蝕模型的類型從能否直接反映土壤侵蝕的過程和機理，區分為經驗模型和機理模型。所謂經驗模型是從侵蝕產沙的基本成因出發，依據實際觀測資料，采用數理統計分析的方法，建立坡面、流域或區域侵蝕產沙量與其主要影響因素之間的經驗關系式。目前國內外經驗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)、中國坡面水蝕預報模型、中國土壤流失方程式(CSLE)等。

USLE應用于我國時，眾多學者都對模型中各評價因子作了適當的修正，使其可適用于我國的實際情況。劉寶元在黃土高原地區建立了計算陡坡坡度因子的公式；章文波等探討了降雨侵蝕力的各種簡易算法；張科利等提出了我國不同地區及不同資料占有情況下的土壤可蝕性估算方法；張巖等計算了黃土高原7種作物覆蓋因子值；江忠善等提出了淺溝侵蝕因子的計算方法。

開展了多種尺度的土壤侵蝕經驗模型研究，包括坡面尺度、小流域尺度和區域尺度。各種尺度上的研究，均受到國際上侵蝕模型研究的影響。特別是在坡面尺度，因而USLE/RUSLE比較成熟和實用，國外的經驗模型研究，比較成熟的也是坡面尺度的研究。在坡面尺度上，中國坡面水蝕預報模型和中國土壤流失方程式，均以長期試驗觀測資料為依據，對各因子具有比較系統的研究，因而比較成熟和通用。其中，兩個模型對于陡坡條件下坡度坡長因子算法改進、中國坡面水蝕預報模型對于溝蝕的研究、中國土壤流失方程式對于水保措施因子的研究，均具有十分重要的意義，是USLE在中國實用化和本土化的基礎。

小流域治理是計劃經濟時期富有新特色的水土流失綜合治理方式，為其服務的小流域水土流失經驗模型也取得了比較大的發展。區域尺度水土流失模型，是國家和省區水土流失調查監測和水土保持宏觀決策的基礎工具，也是全球變化研究的基礎，因而在我國日益受到重視。在不同詳細程度、不同范圍區域上提出了一些模型。

發明內容

本發明為精準評估區域土壤侵蝕評價，詳細探討各侵蝕因子的具體算法，以期為后續的水土流失綜合治理提供方案。

本發明采用由劉寶元提出的中國土壤流失方程(CSLE)，該模型適用于全國各地范圍。尤其是考慮到中國地形地貌特征，對陡坡地形因子進行了算法改進。模型公式如下：

A＝R·K·L·S·B·E·T

式中：A-年單位面積的土壤侵蝕量(t/hm2·a)，1t/(hm2·a)＝100t/(km2·a)；R-降雨侵蝕力因子(MJ·mm)/(h·hm2·a)；K-土壤可蝕性(t·hm2·h)/ (hm2·MJ·mm)；L-坡長因子；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因子均為無量綱。

降雨侵蝕力因子R：由于次降雨數據很難獲取，本發明采用章文波等日降雨計算方法計算降雨侵蝕力。模型公式如下：

式中：M表示某半月時段的侵蝕力[(MJ·mm)/(h·hm²)]；k為該半月時段內的時間(d)；P為半月時段內第j天的侵蝕性日降雨量，閾值的選擇與我國侵蝕性降水標準一致，日雨量≥12mm；α和β為模型待定參數，與研究區降水特征有關，計算公式為：