開發建設項目土壤侵蝕模數預測方法分析

車騰騰，應恩宇

（江西省水土保持科學研究院，江西 南昌 330029）

1 引言

在我國社會主義現代化建設過程中，鐵路、公路、礦山、電廠、碼頭等開發建設項目的建設，對地表土壤、植被和水土保持設施的破壞，已成為加劇水土流失的主要因素。編制《開發建設項目水土保持方案》能夠有效地促進預防和控制在工程建設過程中新增的水土流失，同時使項目區原有的水土流失得到治理[1]。水土流失預測作為水土保持方案編制的重要內容之一，是水土保持措施布局和設計的基礎，是對主體設計提出修正意見以及評價開發建設項目對周邊生態環境影響和編制水土保持方案的重要依據，同時也是項目區水土保持動態監測與分析評價的一項重要內容[2]。因此，本文從當前水土流失預測存在的主要問題出發，對水土流失量關鍵因子——土壤侵蝕模數背景值和擾動地表后土壤侵蝕模數的預測方法進行了分析探討。

2 水土流失預測存在的問題

水土流失預測一般是在主體工程設計功能的基礎上，根據自然條件、施工擾動特點等進行預測。土壤侵蝕模數的確定是水土流失預測的核心所在，而如何準確確定土壤侵蝕模數一直以來是實際工作中面臨的困難。

2.1 土壤侵蝕模數背景值不易確定

土壤侵蝕模數背景值通常可以根據自然條件、當地水文手冊、庫壩工程淤積觀測、土壤侵蝕模數等值線圖以及相關試驗研究等資料確定。然而，在開發建設項目水土流失預測過程中，一是基礎資料匱乏，二是人為主觀因素對結果影響大，預測的結果缺乏足夠的依據。

2.2 擾動后土壤侵蝕模數方法選用單一

目前，多數開發建設項目預測擾動后土壤侵蝕模數通常采用類比法。然而，目前關于開發建設項目水土流失規律和特點的研究還非常匱乏，并且實際開展監測的開發建設項目的比例仍較低，在運用類比法預測時，相關參數的確定缺乏足夠的依據。因此，在預測時，人為因素的影響非常大。這不但使得利用該方法難以確定土壤侵蝕強度，同時，預測的結果也缺乏可信性和嚴謹性。就具體的開發建設項目來說，在確定類比項目和相關參數時，隨意性很大。此外，受人為因素的影響，不同的人在預測同一區域時，結果常常也是迥然不同。

3 土壤侵蝕模數背景值確定

開發建設項目擾動前的土壤侵蝕模數稱為土壤侵蝕模數背景值[1]。土壤侵蝕模數背景值是否準確，直接影響水土流失預測成果的準確性，進而影響到水土保持措施布局、設計等一系列問題。因此，土壤侵蝕模數背景值應選用受外界干擾較小的地表所測得的數據。根據項目區特點，土壤侵蝕模數背景值通常可采用以下幾種方法確定：采用土壤侵蝕等級分類統計法進行測算；結合徑流小區的觀測資料、野外調查、河流輸沙資料、水文調查資料、專家估判等多種方法進行測算。在資料匱乏的情況下，一般可采用專家評估判別法進行確定。

4 擾動后土壤侵蝕模數確定

擾動后土壤侵蝕模數的確定在水土流失預測中起著舉足輕重的作用。預測方法選用得是否科學和規范將直接影響擾動后土壤侵蝕模數的測算值，進而影響水土保持方案的質量和水土流失防治的效果。目前常用的預測方法主要有以下5種。

4.1 數學模型法（USLE）

通用土壤流失方程（USLE）是表示坡地土壤流失量與其主要影響因子間（降雨、土壤、坡度、坡長、植被等）定量關系的數學侵蝕模型[3，4]。通用土壤流失方程適用于一定耕作方式和經營管理制度條件下，面蝕產生的年平均土壤流失量的計算。其表達式為：

式中：A為單位面積的年平均土壤流失量；R為降雨侵蝕力因子；K為土壤可蝕性因子；L為坡長因子；S為坡度因子；C為植被覆蓋和經營管理因子；P為水土保持措施因子。

該方程可以直接用于自然坡面或相近地貌條件下的年平均土壤流失量的預測，但若將其直接用于開發建設項目的水土流失預測則常會因無法滿足方程適用條件而出現不宜使用的情況。此外，利用該方程進行土壤侵蝕模數計算時，各項指標一般要通過試驗方法獲得，確定難度較大，實際運用較少。

4.2 經驗估算法（土壤侵蝕強度分級法）

經驗估算法是指依據《土壤侵蝕分類分級標準》，在現場直接判讀出土壤侵蝕等級的方法。該方法人為因素影響大，誤差較大。為了提高此方法的使用精度，可多參考幾位有經驗的專家及水保工作者的判斷并估計侵蝕模數，將等級進一步細化，使其預測結果更趨于合理。

4.3 類比法

類比法就是利用同類地區、同類開發建設項目擾動后土壤侵蝕模數的實際觀測數據和資料，通過兩個項目可比性、被類比項目代表性分析，修正預測的相關參數，對擾動后土壤侵蝕模數進行預測的方法[5]。當預測項目與類比項目在地理位置上鄰近，而且屬于同類型項目，建設內容相近時，可以利用此方法。該方法最主要的特點是簡單實用，但是在使用過程中，類比項目的選擇以及修正系數的確定對其結果的影響較大。

4.4 專家預測法

專家預測法是指利用專家的知識和經驗，根據預測項目所在地的自然地理環境和水土流失特點進行水土流失量預測的一種方法。該方法一般應用于水土流失資料較缺乏，同時，其他預測方法不宜使用的開發建設項目的水土流失量預測。專家預測一般是基于土壤侵蝕模數背景值，通過專家分析、判斷，預測出擾動后的土壤侵蝕模數將可能達到土壤侵蝕模數背景值的倍率，據此確定擾動后土壤侵蝕模數。顯而易見，利用此法確定的土壤侵蝕模數受人為主觀因素影響較大。

4.5 實地測試法

實地測試法是通過試驗、觀測等方法進行水土流失預測，在項目區設立土壤侵蝕觀測場和監測小區（或徑流小區），采用人工模擬或天然降雨試驗，獲得不同預測單元的土壤侵蝕模數[3]。實地測試法的適用范圍是已建成的項目和正在建設的項目，是最科學、最可靠的一種預測方法。但由于此方法周期長、操作復雜，在開發建設項目水土流失預測中實際使用較少。

5 結論與展望

從確定土壤侵蝕模數的各種方法來看，考慮到實際操作的便捷性和實用性，往往選用類比法的比較多。然而，現階段我國水土保持監測工作仍處于起步階段，大多數開發建設項目并沒有開展水土保持監測，大型項目只有部分開展了水土保持監測工作，而中小型項目開展水土保持監測工作的更是寥寥可數。水土保持方案編制單位往往因缺乏監測資料，在使用工程類比法預測時，常出現項目間可比性不強、方案類比方案等現象。

伴隨著新技術的發展，為了更加方便快捷地獲取土壤侵蝕模數，可以引入新的技術。目前，在這方面已經做了一些研究，例如，早在1999年，游松財等[6]就開展了GIS支持下的江西省泰和縣灌溪鄉土壤侵蝕量估算的研究。2000年，楊存建等利用遙感和地理信息系統技術，對重慶市不同背景條件下的土壤侵蝕情況進行了分析，揭示出了土壤侵蝕與其背景的空間關系。2010年，馬玉鳳等[8]開展了題為“三維激光掃描儀在土壤侵蝕監測中的應用——以青海省共和盆地威連灘沖溝監測為例”的研究。隨著新技術的日趨成熟，土壤侵蝕模數的確定將更加便捷，結果將更加準確可靠。

[1]劉艷軍，田立生，吳立軍，等.開發建設項目施工期水土流失預測方法研究[J].水土保持研究，2005，12（6）：271～272.

[2]高旭彪.淺談開發建設項目水土流失預測存在的問題及建議[J].水力發電，2008，34（1）：9～10.

[3]汪仁杰，黃榮珍.開發建設項目土壤侵蝕模數確定初探[J].亞熱帶水土保持，2010，22（3）：72～74.

[4]徐永年，孫秋來.談開發建設項目擾動面土壤流失量的預測[J].中國水土保持，2004，3：25～27.

[5]王中華，馬志朋.建設項目水土流失預測類比法及其應用[J].南水北調與水利科技，2012，10（2）：139～141.

[6]游松財，李文卿.GIS支持下的土壤侵蝕量估算——以江西省泰和縣灌溪鄉為例[J].自然資源學報，1999，14（1）：62～67.

[7]楊存建，劉紀遠，張增祥.重慶市土壤侵蝕與其背景的空間分析[J].水土保持學報，2000，14（3）：84～87.

[8]馬玉鳳，嚴 平，時云瑩，等.三維激光掃描儀在土壤侵蝕監測中的應用——以青海省共和盆地威連灘沖溝監測為例[J].水土保持通報，2010，30（2）：177～179.