基于RUSLE的黄土洼小流域土壤侵蚀与水土保持研究

岳大鹏，　李　奎，　刘　鹏，　颜　艳，　李　炜

(1　陕西师范大学　旅游与环境学院，　陕西　西安　710119；

2　北京师范大学　资源学院，　北京　100875)



基于RUSLE的黄土洼小流域土壤侵蚀与水土保持研究

岳大鹏1，李奎1，刘鹏1，颜艳1，李炜2

(1陕西师范大学旅游与环境学院，陕西西安710119；

2北京师范大学资源学院，北京100875)

摘要：采用修订的通用水土流失方程(RUSLE)、调查还原法和淹没分析等方法，对天然淤地坝多年平均拦截泥沙量和天然淤地坝所在黄土洼小流域侵蚀空间分布进行研究。结果表明：2000—2011年坝淤地及上游丘陵沟壑区平均土壤侵蚀模数为8116.14t/(km2·a)；RUSLE模拟的淤地坝及上游丘陵沟壑侵蚀区土壤侵蚀模数为7714.73t/(km2·a)，通过与实测值对比，模拟精度为95%。模拟的黄土洼小流域强烈侵蚀、极强烈侵蚀和剧烈侵蚀区域占流域面积的53.18%，研究区土壤侵蚀严重;黄土洼天然坝地的泥沙主要来源于坡度大于15°的粱峁耕种区、沟间地和坝地边缘。黄土洼小流域进行人工水土保持措施后侵蚀模数降低26.15%；天然淤地坝将周围控制区域的泥沙全部拦截，对黄土洼小流域泥沙拦截贡献率高达77%，水土保持效益明显。黄土洼天然淤地坝在没有人为干扰的情况下，还可淤积泥沙体积约为2.303×106m3。

关键词:黄土洼小流域；天然淤地坝；修订的通用水土流失方程；土壤侵蚀模数；水土保持

陕北黄土高原多沙粗沙区是黄河泥沙主要物源的核心区域，土壤侵蚀较为严重[1-2]，因此，水土保持工作得到国家和当地人民的高度重视。多沙粗沙区主要的水土保持治理工程措施是在小流域内修筑淤地坝。迄今为止，黄土高原地区已修建众多淤地坝，拦蓄了大量的泥沙，有效地减少了入黄泥沙。淤地坝作为量化土壤侵蚀模数与水土保持效益评价的重要依据，现阶段有学者利用差分GPS与大比例尺地形图高程估算淤地坝泥沙的淤积量[3]，还有学者利用137Cs示踪技术、孢粉技术研究泥沙的淤积速率[4-6]，这些方法都是基于实验手段实现的，而采用通用水土流失方程(UniversalSoilLossEquation,USLE)估算较少。

美国修订的通用水土流失方程(UniversalSoilLossEquation,USLE)是目前世界上应用最广泛的土壤侵蚀模型，并在我国黄土高原地区应用广泛[7-11]。多年来，众多学者致力于量化RUSLE各个因子的研究[12-24]，不断完善RUSLE的理论基础和应用实践。尤其随着遥感技术和航拍技术的发展[25]，特别是高分辨影像对RUSLE植被覆盖管理因子和水土保持措施的准确获取，使得RUSLE土壤侵蚀计算更为准确。RUSLE可估算多年平均土壤侵蚀量，可宏观掌握空间侵蚀分布情况、泥沙来源、快速预测泥沙淤积量和评价水土保持效益。

黄土洼小流域天然淤地坝已经淤积泥沙440余年，其水土保持效益较为明显，其泥沙拦截量与淤积量对陕北黄土高原淤地坝的建设有着重要的先导作用，是淤地坝研究的重点。本文利用高清影像和高分辨率数字方程模型(DigitalElevationModel,DEM)提取RUSLE侵蚀因子信息，并使用ArcGIS淹没分析估算黄土洼小流域多年平均泥沙侵蚀量，使用调查还原法评价水土保持效益，以期为黄土高原淤地坝的泥沙来源、水土保持效益评价和小流域土壤侵蚀提供科学依据。

1研究区域概况

黄土洼小流域位于陕北子洲县庞家沟上游(N37°19′，E109°59′)，是无定河支流淮宁河与清涧川支流秀延河的分水岭，北距子洲县50km，东临绥德县与清涧县分别约22.5km和50km(图1)。黄土洼小流域山体滑塌后阻塞谷沟，经过440余年的泥沙淤积形成了全冲全淤型的天然淤地坝(也称天然聚湫)，现今淤积面积约为0.478km2。

图1　黄土洼小流域位置图Fig.1　Location　of　Huangtuwa　watershed

黄土洼小流域多年平均降水量为487.4mm，其中约65%集中在7—9月;第四纪黄土分布广泛，黄土多覆盖于较老岩层之上，厚度较大，通常50~100m。长期受风化侵蚀和流水侵蚀等作用，形成了沟壑纵横、起伏不平的地貌;主要的经济作物有玉米、小麦、大豆、谷子等，其中玉米主要种植在坝地内，小麦主要种植在旱田与坡缓地带，大豆与谷子则主要分布在粱峁坡地;植被以荒草地为主，主要分布在沟间地及粱峁区域，其次是人工林，有柏树和枣树。黄土洼小流域地区从20世纪90年代初开始进行水土保持工作，目前改坡耕地为水平旱田(面积0.0685km2)，其中黄土洼天然淤地坝周围沟壑区占0.0455km2，黄土洼小流域下游沟壑区，占0.0231km2；20世纪初开始种植柏树(面积0.1879km2)，主要分布在天然淤地坝周围的沟壑区，而这些区域在实施水土保持工程之前都是坡耕地。

2数据与方法

2.1　数据来源

2.1.1基础数据黄土洼小流域5m分辨率的DEM(购自陕西省基础地理信息中心)，从天地图获取影像图(N37°19′,E109°59′至N37°18′,E110°01′)，并根据实地考察绘制黄土洼小流域土地利用图；降水数据从中国气象数据服务网的中国地面降水日值0.5°×0.5°格点数据集(V2.0)的格点(N37°15′，E110°15′，1961—2012年)获取。

2.1.2野外测量及采样使用全站仪在淤地坝坝内测量48个点，其平均高度为1060.50m。坝口使用全站仪测得天然土坝最低处海拔为1066m，坝体内最低点高程为1059.68m，并使用购自陕西测绘局的5mDEM(1∶10000)与1∶10000地形图王家过洞J-49-100-(8)、J-49-101-(1)进行海拔对照，其海拔一致；在天然坝地内15处进行容重采样及测定，取样时为防止地表耕作层的影响，从距地表30~40cm处采样，为了能代表淤地坝容重，选取的15个采样点均匀分布在淤地坝内(图1)；剖面的容重采样(图1)在3.8m竖井内采集38个容重样品并进行测定，对比发现坝地内15处容重值与竖井内38个样品的容重值差别较小。

2.2　侵蚀模型

美国修订的通用水土流失方程RUSLE是目前世界上应用最广泛的土壤侵蚀模型，具体公式为

A=R·K·LS·C·P。

(1)

式中:A是单位面积的土壤侵蚀量(t/(hm2·a));R是降雨侵蚀力因子(MJ·mm/(hm2·h·a));K是土壤可蚀性因子(t·hm2·h/(hm2·MJ·mm));L是坡长因子,S是坡度因子；C是植被覆盖因子；P是耕作措施因子。

区域总侵蚀量AS计算公式为

(2)

式中：Ai为第i类单元的侵蚀量，ai为第i类单元的面积。

2.2.1降雨侵蚀力(R)R是反映降雨对土壤剥离及搬运能力的指标，它与降雨量、降雨动能、降雨强度、降雨历时、降雨类型等因素有关[26-29]。本文采用王万忠对黄土高原逐月降雨侵蚀力的研究[12]计算研究区的降雨侵蚀力，方程式为

R=αFβ,

(3)

(4)

式中：pi,j为第i年、j月的降雨量(mm)；N为年数;R为多年平均降雨侵蚀力(MJ·mm/(hm2·h·a)),α、β为模型参数，依据文献[13]取α=0.1833、β=1.9557，计算得到黄土洼小流域的多年平均降雨侵蚀力为1461.3MJ·mm/(hm2·h·a)，与文献[14]计算结果基本一致。

2.2.2土壤可蚀因子(K)K因子反映土壤对侵蚀的敏感性，张科利等[30]研究发现土壤中黏粒与粉粒组分变化的土壤可蚀性较为密切；高海东等[31]在距黄土洼小流域约30km的韭园沟淤地坝采用土壤侵蚀和生产力影响估算模型(EPIC)[15]计算土壤可蚀性因子，经验方程为

K=0.1317(0.2+0.3exp(-0.0256Sa(1.0-

(5)

式中：Sa是砂粒(0.1~2mm)含量(%)，Si是粉粒(0.002~0.1mm)含量(%)，Cl是黏粒(<0.002mm)含量(%)，C是有机碳含量(%)，Sn=1-Sa/100，0.1317为美国制单位向国际制单位转化系数。

利用黄土洼小流域沟壑及坝地内3个采样点的粒度数据，计算黄土洼小流域平均土壤可蚀因子K为0.047t·hm2·h/(hm2·MJ·mm)，相对偏差为7.6%。

2.2.3坡长因子(L)RUSLE中定义标准小区坡长为22.1m，本研究采用5m分辨率的DEM与实地考察数据，并参照文献[32]编写程序提取L因子。

2.2.4坡度因子(S)李天宏等[11]在陕北延河流域应用McCool等[16]建立的坡度因子计算公式:

S=10.8×sinθ+0.03,θ<5°;

(6)

S=16.8×sinθ+0.50,5°≤θ<14°。

(7)

其计算结果较好，黄土洼小流域在坡度小于14°范围内采用(6)、(7)式提取坡度因子。

同时参考刘宝元等[17]在绥德地区陡坡情况下S因子的计算研究，提出如下计算公式：

S=20.91sinθ-0.90,θ≥14°。

(8)

根据汤国安[33]的研究，在陕北黄土高原地区5m分辨率的DEM对于提取坡面坡度具有较理想的效果，其可信度为98.2%。本文实地测量坡度与采用5m分辨率DEM提取的坡度偏差为1.9%。汪邦稳等[10]研究发现，5m分辨率的DEM提取黄土丘陵沟壑区坡度具有较高的可信度。所以文中坡度(θ)使用5m分辨率DEM提取。

2.2.5植被覆盖与管理因子(C)黄土高原丘陵沟壑区主要农作物的C值，玉米为0.28、豆类为0.51、谷子为0.53[18-19].龙翼等[6]研究表明该地区经过明朝时期的大规模屯垦开荒，树木被砍伐殆尽，后因侵蚀坡度变大，耕作不便，草类植被得以恢复，但多为荒草地。根据文献[20]将荒草地的C定义为0.045，人工多年柏树区土壤侵蚀减少量相对荒草地低16.8%，所以柏树C为0.037[21]，而两年生的柏树较小，作物管理功能较弱，与荒草地一致为0.045；多年枣林较为稀疏，视为疏林地，其植被覆盖因子为0.144[9]，裸地植被覆盖因子为1。

2.2.6水土保持措施因子(P)水平梯田可以减少坡面侵蚀约87.7%[22-23]，因此将天然淤地坝及旱田的P值确定为0.123，其他类型确定为1。人工柏树林地，经过人为坡地整改，P值定为0.7[11,24]。在人为种植条件下，人为高等耕作可以形成一定的水土保持措施[34]，不同坡度下P值定义见表1。

表1　不同坡度下耕作措施因子Tab.1　Tillage　practice　factor　value　underdifferent　slope　steepness

根据文献[35]的研究绥德粗沙区临界坡度为24°24′，而坡度在20~25°的耕作措施因子为0.735，所以本研究取该区域坡度大于等于20°的耕作措施因子为0.735.农村地区经过人工平整居民地、道路夯实以及砖瓦窑洞和土窑洞改造后对侵蚀有一定的减沙效益，研究认为绥德地区农村居民区2004年侵蚀模数为1837.4t/km2[2]，并得到绥德农村居民地多年平均侵蚀量约为3000t/(km2·a)，其水土保持措施因子为0.3。

2.3　淹没分析

将黄土洼小流域5m的DEM插值后生成1m的DEM，在ArcGIS栅格计算器中输入天然土坝高程数据，通过DEM的数据进行淹没，通过高程栅格数据相减得到体积差，即为泥沙淤积量。

3结果与分析

3.1　RUSLE精度评价

黄土洼天然坝地2000年平均海拔1060.12m，坝地面积约为0.443km2;2011年使用全站仪测得平均海拔为1060.50m，坝地面积约为0.477km2，将测量数据输入GIS生成1m栅格数据，两个栅格数据相减得到体积差约为1.742×105m3。通过淤地坝内距地30cm的15处采样与剖面内38个容重样品的测定，坝地平均土壤容重为1.23g/cm3，其测定容重相偏差为7.2%。用平均容重和体积估算11a的泥沙量为2.1432×105t，黄土洼天然淤地坝泥沙沉积控制面积为2.4km2，计算2000—2011年淤地坝及上游丘陵沟壑侵蚀区域多年平均土壤侵蚀模数为8116.14t/(km2·a)。

将RUSLE中提取的各个因子转为5m×5m栅格数据，使用GIS的栅格计算，模拟流域的土壤侵蚀量。模拟的淤地坝及上游丘陵沟壑侵蚀区土壤侵蚀模数为7714.73t/(km2·a)，通过与2000—2011年多年平均侵蚀模数8116.14t/(km2·a)对比，模拟精度为95%，实测值比模拟值高5%。

利用RUSLE计算的后小滩沟多年平均土壤侵蚀模数为11644.10t/(km2·a)，后小滩沟经过洪水漫顶被切开后还残留淤积台地，模拟台地周围以上的多年平均土壤侵蚀模数为12778.81t/(km2·a)。张信宝[6]在后小滩沟采用孢粉与粒度分析计算的历史时期明代产沙模数为12629.49t/(km2·a)，后小滩沟台地周围以上的坡地模拟值比其高1.1%，说明明代的土壤侵蚀强度与现代接近。

利用RUSLE模拟黄土洼小流域的多年平均土壤侵蚀模数为8236.61t/(km2·a)，与绥德站多年统计侵蚀模数9790t/(km2·a)对比，模拟精度为84.13%；此外，淤地坝会使平均侵蚀模数减少，因此与缺少淤地坝的绥德站点的侵蚀模数比较时，去除淤地坝面积，模拟的淤地坝地周围丘陵沟壑区的多年平均侵蚀模数为9597.52t/(km2·a)，略小于绥德站点的多年统计侵蚀模数9790t/(km2·a)，模拟精度为98%。黄土洼小流域侵蚀模数小于绥德站点多年平均侵蚀模数，是因为该区域受天然淤地坝的影响，使整个区域的平均侵蚀模数较小。

综上所述，利用RUSLE模拟黄土洼小流域的土壤侵蚀结果可用于水土保持分析。

3.2　黄土洼小流域土壤侵蚀空间分布

依据《土壤侵蚀分级分类标准》SL190-2007(西北黄土高原区)(表2)制作了黄土洼小流域土壤侵蚀空间分布图(图2a)。

由图2可以看出，剧烈侵蚀区分布在坡度大于15°的沟坡和粱峁耕种区，多年平均侵蚀模数大于15000t/(km2·a)，该区域坡度较大，坡长较长，同时受坡耕的影响，侵蚀量较大。

极强烈侵蚀区分布在淤地坝边缘与坡度在20°以上的沟壑区，耕种过程中，村民为扩大淤地面积，挖掘坝地边缘的坡脚，码平到坝地内，破坏边坡植被，使得淤地坝边缘坡度增大，侵蚀极为强烈；下游侵蚀区域的沟坡、切沟和沟间地区域是地面径流汇流的地方，坡度大，坡长长，易形成产流，虽然有草被覆盖，暴雨来临时，也易发生侵蚀。相关研究[36]表明只有草被覆盖达到坡度草被覆盖临界值(55%~70%)时，才能有效发挥水土保持效益，而本区域荒草地覆盖度在40%左右，没有达到有效的减沙作用。

强烈侵蚀区分布在坡度为20～50°的沟坡和沟间地区域，沟壑纵深，虽有荒草覆盖，草被覆盖度30%～40%之间，加上坡度大，坡长长，使得侵蚀强烈。在退耕还林的区域，种植的柏树为1～2年，树苗较小，水土保持功能较弱，使得侵蚀强烈。

中度侵蚀区分布于坡度15°以上且坡长较长的荒草地区域，其荒草覆盖度35%～40%之间，没有有效发挥水土保持效益；在种植柏树的沟间地，种植时间在3年以上，但总体参差不齐，目前还没有达到较高水土保持效益，特别是坡度20°以上区域，侵蚀为中度侵蚀。

轻度侵蚀区分布于坡度5～10°的梁峁耕种区，该区域坡度较缓，坡长相对较短。坡度在20°以下种植多年生柏树的区域，柏树的水土保持效益明显，侵蚀为轻度侵蚀。

在坡度小于5°的种植区和旱梯田区域，人工作用缩短了坡长，夏季作物覆盖度高于草地，减小降雨侵蚀力的作用，侵蚀为微度侵蚀；坝淤地的坡度小于1°，侵蚀甚微，在天然土坝的拦截作用下，具有明显的水土保持效益。

黄土洼小流域土壤侵蚀强度分级及响应面积如表2所示。其中轻度侵蚀区所占的流域面积比例最大且多分布在淤地坝；其次是强烈侵蚀、极强烈、中度、剧烈侵蚀区域，面积比例最小的为轻度侵蚀。从侵蚀强度来看，强烈侵蚀强度以上区域占流域面积的53.18%，因此，黄土洼小流域的多年平均侵蚀模数也相对较高。坝地内的泥沙主要来源于坡度大于15°的沟坡、粱峁耕种区、沟间地和坝地边缘的坡脚区域。

表2　黄土洼小流域土壤侵蚀强度分级及响应面积Tab.2　Soil　erosion　intensity　grades　and　areasin　Huangtuwa　watershed

图2　黄土洼小流域土壤侵蚀模数(a)和坡度(b)分布图Fig.2　Soil　erosion　modulus　(a)　and　slope　(b)　distribution　of　Huangtuwa　watershed

3.3　黄土洼小流域水土保持措施分析

依据资料调查，将黄土洼小流域内的水土保持区、退耕还林地(0.068km2)和水保的旱梯田(0.18km2)分别还原为初始的坡耕地。黄土洼小流域内的种植结构基本稳定，可利用RUSLE计算未实行水土保持措施前的土壤侵蚀量，计算得到1990年以前黄土洼小流域多年平均侵蚀模数。通过与目前模拟的土壤侵蚀进行对比，天然坝地周围梁峁丘陵沟壑区和黄土洼小流域下游沟壑侵蚀区土壤侵蚀强度降低，结果如表3所示。

表3　黄土洼小流域实施水土保持措施前后土壤侵蚀变化Tab.3　Soil　erosion　changes　before　and　after　implementing　soil　and　water　conservationin　Huangtuwa　watershed

天然淤地坝有重要的水土保持功能，能将其周围丘陵沟壑区的泥沙全部淤积在坝地内。因此，黄土洼小流域的水土流失只有黄土洼小流域下游侵蚀，流域上游的泥沙全部被拦截。所以，天然淤地坝对小流域水土保持贡献最大，与多年平均侵蚀模拟值相比其贡献率为77%。此外，人工林、改造坡耕地等措施通过提高植被覆盖度、植被根系固土作用降低坡度，从而降低土壤侵蚀。

3.4　淤地坝淤满体积估算

通过淹没分析黄土洼天然淤地坝还可以淤积泥沙的体积约为2.303×106m3，至此淤地坝的面积将增为0.562km2，比原来的淤地坝面积扩大0.0833km2。按近11年的泥沙淤积量估算，约133年可将该区域淤满。由于降雨不确定性、人为活动影响和极端天气变化等因素较为复杂，对于淤地坝何时淤满有待进一步研究。

4结论

通过淹没分析，黄土洼小流域2000—2011年泥沙淤积量为2.1432×105t，多年平均土壤侵蚀模数8116.14t/(km2·a)。使用RUSLE模拟的淤地坝及上游丘陵沟壑侵蚀区土壤侵蚀模数为7714.73t/(km2·a)，与实测值对比，模拟精度为87.5%，实测值比模拟值高5%.RUSLE模拟黄土洼小流域的多年平均土壤侵蚀模数为8236.61t/(km2·a)；与绥德站点的统计值对比，模拟精度为84.13%。

黄土洼小流域剧烈侵蚀区域分布在坡度大于15°的沟坡和粱峁耕种区，侵蚀模数大于15000t/(km2·a)；极强烈侵蚀区分别在坝地边缘和下游侵蚀区域的切沟及沟间地区域；强烈侵蚀区主要分布在坡度为20～50°的沟坡和沟间地区域；中度侵蚀区主要分布于坡度为15°以上的沟坡；轻度侵蚀区主要分布于坡度5～10°的梁峁耕种区和坡度在20°以下种植多年生柏树的区域；微度侵蚀区主要分布于天然坝地、坡度小于5°的种植区和旱梯田区域。从侵蚀强度所占面积比例来看，黄土洼小流域强烈侵蚀、极强烈侵蚀和剧烈侵蚀区域占流域面积的53.18%，这也是本区侵蚀模数相对较高的原因之一；坝地内的泥沙主要来源于坡度大于15°的粱峁耕作区、沟间地和坝地边缘的坡脚区域。

使用RUSLE模拟黄土洼小流域施行水土保持措施前的状况，与现今模拟土壤侵蚀模数相比，土壤侵蚀模数降低26.15%。天然淤地坝将其控制范围内的泥沙全部拦截，水土保持贡献作用较显著，与多年平均侵蚀模拟值相比其贡献率为77%。采用淹没分析法，计算得到黄土洼天然淤地坝至淤满时还可以淤积泥沙的体积约为2.303×106m3。

参考文献：

[1]徐建华，吕光圻，张胜利，等.黄河中游多沙粗沙区域界定及产沙输沙规律研究[M].郑州：黄河水利出版社，2000.

[2]岳大鹏.陕北黄土高原多沙粗沙区乡村聚落发展与土壤侵蚀研究[D].西安:陕西师范大学旅游与环境学院,2005.

[3]汪亚峰,傅伯杰,侯繁荣，等.基于差分GPS技术的淤地坝泥沙淤积量估算[J].农业工程学报,2009,25(9)：79-83.

[4]冯明义,WallingDE,张信宝,等.黄土丘陵区小流域侵蚀产沙对坡耕地退耕响应的137Cs法[J].科学通报,2003,48(13)：1452-1457.

[5]ZhangXinbao,LiShaolong,WangChenghua,etal.UseofCaesium-137measurementstoinvestigateerosionsedimentsourceswithinasmalldrainagebasinintheLoessPlateauofChina[J].HydrologicalProcesses,1989,3(4)：317-323.

[6]龙翼,张信宝,李敏,等.陕北子洲黄土丘陵区古聚湫洪水沉积层的确定及其产沙模数的研究[J].科学通报,2009,54(1):73-78.

[7]FuBojie,LiuYu,LuaYihe,etal.AssessingthesoilerosioncontrolserviceofecosystemschangeintheLoessPlateauofChina[J].EcologicalComplexity,2011(8):284-293.

[8]谢红霞,李锐,杨勤科,等.退耕还林(草)和降雨变化对延河流域土壤侵蚀的影响[J].中国农业科学,2009,42(2):569-576.

[9]秦伟,朱清科,张岩.基于GIS和RUSLE的黄土高原小流域土壤侵蚀评估[J].农业工程学报,2009,25(8)：157-163.

[10]汪邦稳,杨勤科,刘志红,等.基于DEM和GIS的修正通用土壤流失方程地形因子值的提取[J].中国水土保持科学,2007,5(2):18-23.

[11]李天宏,郑丽娜.基于RUSLE模型的延河流域2001—2010年土壤侵蚀动态变化[J].自然资源学报,2012,27(7)：1164-1173.

[12]王万中.黄土地区降雨侵蚀力R指标的研究[J].中国水土保持,1987(12):34-40.

[13]章文波,付金生.不同类型雨量资料估算降雨侵蚀力[J].资源科学,2003,25(1)：35-42.

[14]穆兴民,戴海伦,高鹏，等.陕北黄土高原降雨侵蚀力时空变化研究[J].干旱区资源与环境,2010,24(3):37-43.

[15]SharplyAN,WilliamsJR.EPIC-erosionproductivityimpactcalculator:1.Modeldocumentation[C]∥UnitedStatesDepartmentofAgricultureTechnicalBulletinNo1768.USDepartmentofAgriculture:TempleTX,1990.

[16]MeCoolDK,BrownLC,FosterGR,etal.Revisedslopesteepnessfactorfortheuniversalsoillossequation[J].TransactionsoftheASAE,1987,30(5):1387-1396.

[17]LiuBY,NearingMA,RisseLM.Slopegradienteffectsonsoillossforsteepslopes[J].TransactionsoftheASAE,1994,37:1835-1840.

[18]张岩,刘宝元,史培军，等.黄土高原土壤侵蚀作物覆盖因子计算[J].生态学报,2001,21(7):1050-1056.

[19]ZhangYan,LiuBaoyuan,ZhangQingchun，etal.Effectofdifferentvegetationtypesonsoilerosionbywater[J].ActaBotanicaSinica,2003,45(10):1204-1209.

[20]符素华,吴敬东,段淑怀,等.北京密云石匣小流域水土保持措施对土壤侵蚀的影响研究[J].水土保持学报,2001,15(2):21-24.

[21]侯喜录,梁一民,曹清玉.人工林草植被蓄水减沙效益的研究[J].西北水土保持研究所集刊,1991(13):105-112.

[22]吴发启,张玉斌,王健.黄土高原水平梯田的蓄水保土效益分析[J].中国水土保持科学,2004,2(1):34-37.

[23]水建国,孔繁根,郑俊臣.红壤坡地不同耕作影响水土流失的试验[J].水土保持学报,1989,3(1)：84-90.

[24]袁希平,雷廷武.水土保持措施及其减水减沙效益分析[J].农业工程学报,2004,20(2):296-300.

[25]宫鹏,黎夏,徐冰.高分辨率影像解译理论与应用方法中的一些研究问题[J].遥感学报,2006,10(1)：1-5.

[26]谢云,章文波,刘宝元.用日雨量和雨强计算降雨侵蚀力[J].水土保持通报,2001,21(6)：53-56.

[27]王万忠.黄土地区降雨特性与土壤流失关系的研究:Ⅲ.关于侵蚀性降雨的标准问题[J]．水土保持通报,1984,3(2)：58-63.

[28]殷水清,谢云.黄土高原降雨侵蚀力时空分布[J].水土保持通报,2005,25(4):29-33.

[29]李静,刘志红,李锐．黄土高原不同地貌类型区降雨侵蚀力时空特征研究[J].水土保持通报，2008,28(2)124-27.

[30]张科利,蔡永明,刘宝元.黄土高原地区土壤可蚀性及其应用研究[J].生态学报,2001,21(10):1687-1685.

[31]高海东,李占斌,李鹏,等.梯田建设和淤地坝淤积对土壤侵蚀影响的定量分析[J].地理学报，2012,67(5):599-608.

[32]李晶.3S支持下土地利用生态效益时空差异与生态安全评价[D].西安:陕西师范大学旅游与环境学院,2006.

[33]汤国安,赵牡丹,李文天.DEM提取黄土高原坡度的不确定性[J].地理学报,2003,58(6):824-830.

[34]谢红霞.延河流域土壤侵蚀时空变化及水土保持环境效应评价研究[D].西安：陕西师范大学旅游与环境学院,2008.

[35]王秀英,曹文洪,陈东.土壤侵蚀与地表坡度关系研究[J].泥沙研究,1998(2):36-41.

[36]焦菊英,王万忠,李靖.黄土高原林草水土保持有效盖度分析[J].植物生态学报,2000,24(5):608-612.

〔责任编辑程琴娟〕

第一作者：方蕾，女，硕士研究生，研究方向为区域与城乡规划。E-mail:fanglei904@163.com

Studyonsoilerosionandsoilandwaterconservationof

HuangtuwawatershedbasedonRUSLE

YUEDapeng1,LIKui1,LIUPeng1,YANYan1,LIWei2

(1SchoolofTourismandEnvironment,ShaanxiNormalUniversity,Xi′an710119,Shaanxi,China;

2CollegeofResourcesScienceandTechnology,BeijingNormalUniversity,Beijing100875,China)

Abstract:UsingmethodssuchasRUSLE,investigationreductionandsubmergenceanalysis,thequantityofaverageannualinterceptedsiltandthespatialdistributionofsoilerosioninHuangtuwawatershedareanalyzed.Theresultsshowthattheaveragesoilerosionmodulusofthesiltarresterandupstreamhillyandgullyerosionregionis8116.14t/(km2·a)duringtheperiodof2000—2010,whichis7714.73t/(km2·a)simulatedbyRUSLE,andthesimulationaccuracyis95%bycomparingthecalculatedandmeasuredvalues.Inthewatershed,erosionareaswithstrong,verystrongandviolenteroded,accountfor53.18%ofthewatershedarea,whichindicatewatershederosionmodulusisrelativelyhigh.Loesssedimentslyingwithinthenaturaldamcomemainlyfrombeamhillyfarmingarea,inter-gullyanddamedgewhoseslopeisgreaterthan15°.Theerosionmodulusisdecreasedby26.15%undertheartificialwaterandsoilconservationcondition.Naturalcheckdamcaninterceptionallsedimentsinthecontrolarea,andthecontributionratetothesedimentinterceptioninHuangtuwawatershedcouldbeupto77%,andtheeffectsofthesoilandwaterconservationareapparent.ThesedimentationvolumeofHuangtuwanaturalcheckdamisabout2.303×106m3.

Keywords:Huangtuwawatershed;naturalcheckdam;reviseduniversalsoillossequation(RUSLE);soilerosionmodulus;soilandwaterconservation

通信作者：*刘科伟，男，教授，博士生导师。E-mail:xdlkw@126.com

基金项目：高等学校博士学科点专项科研基金(20116101110014)；陕西省第六次人口普查重大研究课题(010)

收稿日期：2014-06-18

doi:10.15983/j.cnki.jsnu.2015.02.423

文章编号：1672-4291(2015)02-0092-07

中图分类号：S157

文献标志码：A