開發(fā)建設(shè)項目土壤侵蝕模數(shù)預(yù)測方法分析

車騰騰，應(yīng)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(xiàn)代化建設(shè)過程中，鐵路、公路、礦山、電廠、碼頭等開發(fā)建設(shè)項目的建設(shè)，對地表土壤、植被和水土保持設(shè)施的破壞，已成為加劇水土流失的主要因素。編制《開發(fā)建設(shè)項目水土保持方案》能夠有效地促進預(yù)防和控制在工程建設(shè)過程中新增的水土流失，同時使項目區(qū)原有的水土流失得到治理[1]。水土流失預(yù)測作為水土保持方案編制的重要內(nèi)容之一，是水土保持措施布局和設(shè)計的基礎(chǔ)，是對主體設(shè)計提出修正意見以及評價開發(fā)建設(shè)項目對周邊生態(tài)環(huán)境影響和編制水土保持方案的重要依據(jù)，同時也是項目區(qū)水土保持動態(tài)監(jiān)測與分析評價的一項重要內(nèi)容[2]。因此，本文從當前水土流失預(yù)測存在的主要問題出發(fā)，對水土流失量關(guān)鍵因子——土壤侵蝕模數(shù)背景值和擾動地表后土壤侵蝕模數(shù)的預(yù)測方法進行了分析探討。

2 水土流失預(yù)測存在的問題

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

2.1 土壤侵蝕模數(shù)背景值不易確定

土壤侵蝕模數(shù)背景值通常可以根據(jù)自然條件、當?shù)厮氖謨?、庫壩工程淤積觀測、土壤侵蝕模數(shù)等值線圖以及相關(guān)試驗研究等資料確定。然而，在開發(fā)建設(shè)項目水土流失預(yù)測過程中，一是基礎(chǔ)資料匱乏，二是人為主觀因素對結(jié)果影響大，預(yù)測的結(jié)果缺乏足夠的依據(jù)。

2.2 擾動后土壤侵蝕模數(shù)方法選用單一

目前，多數(shù)開發(fā)建設(shè)項目預(yù)測擾動后土壤侵蝕模數(shù)通常采用類比法。然而，目前關(guān)于開發(fā)建設(shè)項目水土流失規(guī)律和特點的研究還非常匱乏，并且實際開展監(jiān)測的開發(fā)建設(shè)項目的比例仍較低，在運用類比法預(yù)測時，相關(guān)參數(shù)的確定缺乏足夠的依據(jù)。因此，在預(yù)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(yù)測的結(jié)果也缺乏可信性和嚴謹性。就具體的開發(fā)建設(shè)項目來說，在確定類比項目和相關(guān)參數(shù)時，隨意性很大。此外，受人為因素的影響，不同的人在預(yù)測同一區(qū)域時，結(jié)果常常也是迥然不同。

3 土壤侵蝕模數(shù)背景值確定

開發(fā)建設(shè)項目擾動前的土壤侵蝕模數(shù)稱為土壤侵蝕模數(shù)背景值[1]。土壤侵蝕模數(shù)背景值是否準確，直接影響水土流失預(yù)測成果的準確性，進而影響到水土保持措施布局、設(shè)計等一系列問題。因此，土壤侵蝕模數(shù)背景值應(yīng)選用受外界干擾較小的地表所測得的數(shù)據(jù)。根據(jù)項目區(qū)特點，土壤侵蝕模數(shù)背景值通?？刹捎靡韵聨追N方法確定：采用土壤侵蝕等級分類統(tǒng)計法進行測算；結(jié)合徑流小區(qū)的觀測資料、野外調(diào)查、河流輸沙資料、水文調(diào)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(shù)確定

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

4.1 數(shù)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(guān)系的數(shù)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(jīng)營管理制度條件下，面蝕產(chǎn)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(jīng)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(yù)測，但若將其直接用于開發(fā)建設(shè)項目的水土流失預(yù)測則常會因無法滿足方程適用條件而出現(xiàn)不宜使用的情況。此外，利用該方程進行土壤侵蝕模數(shù)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(jīng)驗估算法（土壤侵蝕強度分級法）

經(jīng)驗估算法是指依據(jù)《土壤侵蝕分類分級標準》，在現(xiàn)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(jīng)驗的專家及水保工作者的判斷并估計侵蝕模數(shù)，將等級進一步細化，使其預(yù)測結(jié)果更趨于合理。

4.3 類比法

類比法就是利用同類地區(qū)、同類開發(fā)建設(shè)項目擾動后土壤侵蝕模數(shù)的實際觀測數(shù)據(jù)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(yù)測的相關(guān)參數(shù)，對擾動后土壤侵蝕模數(shù)進行預(yù)測的方法[5]。當預(yù)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(shè)內(nèi)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(shù)的確定對其結(jié)果的影響較大。

4.4 專家預(yù)測法

專家預(yù)測法是指利用專家的知識和經(jīng)驗，根據(jù)預(yù)測項目所在地的自然地理環(huán)境和水土流失特點進行水土流失量預(yù)測的一種方法。該方法一般應(yīng)用于水土流失資料較缺乏，同時，其他預(yù)測方法不宜使用的開發(fā)建設(shè)項目的水土流失量預(yù)測。專家預(yù)測一般是基于土壤侵蝕模數(shù)背景值，通過專家分析、判斷，預(yù)測出擾動后的土壤侵蝕模數(shù)將可能達到土壤侵蝕模數(shù)背景值的倍率，據(jù)此確定擾動后土壤侵蝕模數(shù)。顯而易見，利用此法確定的土壤侵蝕模數(shù)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(yù)測，在項目區(qū)設(shè)立土壤侵蝕觀測場和監(jiān)測小區(qū)（或徑流小區(qū)），采用人工模擬或天然降雨試驗，獲得不同預(yù)測單元的土壤侵蝕模數(shù)[3]。實地測試法的適用范圍是已建成的項目和正在建設(shè)的項目，是最科學、最可靠的一種預(yù)測方法。但由于此方法周期長、操作復(fù)雜，在開發(fā)建設(shè)項目水土流失預(yù)測中實際使用較少。

5 結(jié)論與展望

從確定土壤侵蝕模數(shù)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(xiàn)階段我國水土保持監(jiān)測工作仍處于起步階段，大多數(shù)開發(fā)建設(shè)項目并沒有開展水土保持監(jiān)測，大型項目只有部分開展了水土保持監(jiān)測工作，而中小型項目開展水土保持監(jiān)測工作的更是寥寥可數(shù)。水土保持方案編制單位往往因缺乏監(jiān)測資料，在使用工程類比法預(yù)測時，常出現(xiàn)項目間可比性不強、方案類比方案等現(xiàn)象。

伴隨著新技術(shù)的發(fā)展，為了更加方便快捷地獲取土壤侵蝕模數(shù)，可以引入新的技術(shù)。目前，在這方面已經(jīng)做了一些研究，例如，早在1999年，游松財?shù)萚6]就開展了GIS支持下的江西省泰和縣灌溪鄉(xiāng)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(tǒng)技術(shù)，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(guān)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(jiān)測中的應(yīng)用——以青海省共和盆地威連灘沖溝監(jiān)測為例”的研究。隨著新技術(shù)的日趨成熟，土壤侵蝕模數(shù)的確定將更加便捷，結(jié)果將更加準確可靠。

[1]劉艷軍，田立生，吳立軍，等.開發(fā)建設(shè)項目施工期水土流失預(yù)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(fā)建設(shè)項目水土流失預(yù)測存在的問題及建議[J].水力發(fā)電，2008，34（1）：9～10.

[3]汪仁杰，黃榮珍.開發(fā)建設(shè)項目土壤侵蝕模數(shù)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(fā)建設(shè)項目擾動面土壤流失量的預(yù)測[J].中國水土保持，2004，3：25～27.

[5]王中華，馬志朋.建設(shè)項目水土流失預(yù)測類比法及其應(yīng)用[J].南水北調(diào)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(xiāng)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(jiān)測中的應(yīng)用——以青海省共和盆地威連灘沖溝監(jiān)測為例[J].水土保持通報，2010，30（2）：177～179.