辽宁省北方土石山区土壤侵蚀现状分析

2017-08-07

东北水利水电 2017年7期

（辽宁省水土保持局，辽宁沈阳110003）

辽宁省北方土石山区土壤侵蚀现状分析

宫冰

（辽宁省水土保持局，辽宁沈阳110003）

为了掌握辽宁省北方土石山区土壤侵蚀情况，本文采用通用土壤流失方程（ULSE）计算土壤侵蚀模数，并根据SL665-2014确定土壤侵蚀分级。结果显示：辽宁省北方土石山区土壤侵蚀面积占辽宁省北方土石山区面积的20.58%，其中以轻度、中度侵蚀为主；与全国第一次水利普查水土保持情况普查相比，土壤侵蚀面积总体减少，辽阳略有增加。

土壤侵蚀；北方土石山区；USLE；辽宁省

根据《水利部办公厅关于印发〈全国水土保持区划（试行）〉的通知（办水保［2012］512号）》，辽宁省包括东北黑土区（东北山地丘陵区）和北方土石山区（北方山地丘陵区）两个一级区，其中北方土石山区包括辽宁环渤海山地丘陵区（Ⅲ-1）和燕山及辽西山地丘陵区（Ⅲ-2）共2个二级分区，主要包括朝阳、锦州、葫芦岛等地，水土流失严重，是辽宁省水土流失治理的重点区域。这些区域水土流失现状怎样，治理成效如何，都需要进行有效的监测。因此，下文拟采用通用土壤流失方程（ULSE）确定辽宁省北方土石山区土壤侵蚀情况，以便为该区域水土流失治理提供科学依据。

1 材料与方法

1.1 通用土壤流失方程

土壤流失方程（ULSE）的基本形式为

式中：A为预测土壤侵蚀量，t/（km2·a）；R为降雨侵蚀力因子，MJ·mm/（hm2·h·a）；K为土壤可侵蚀性因子，t·hm2·h/(hm2·MJ·mm)；L为坡长因子；S为坡度因子；C为覆盖与管理因子；P为水土保持措施因子。

1.2 因子确定

1.2.1 降雨侵蚀力因子R

R是降雨导致土壤侵蚀的潜在能力，可通过降雨过程、年、月、日降雨量资料来计算。收集辽宁省北方土石山区主要气象站1961—2015年日雨量资料，采用章文波利用日雨量计算降雨侵蚀力模型，计算各气象站降雨侵蚀力值并进行空间插值，得到辽宁北方土石山区降雨侵蚀力因子图层。

1.2.2 土壤可侵蚀性因子K

K是表征土壤被蚀的难易程度，反映土壤对侵蚀外营力剥蚀和搬运的敏感性。收集辽宁省数字化土壤类型图及不同土壤类型基本属性数据，采用Shirazi等建立的模型计算土壤可蚀性K值，得到辽宁北方土石山区土壤可侵蚀性K因子图层。Shirazi等建立的模型的表达式为：

式中：Dg为几何平均粒径。

1.2.3 坡长L与坡度因子S

L和S用来反映地形地貌特征对土壤侵蚀的影响，通常将它们视为地形因子，放在一起考虑。坡长因子是指某一坡面土壤流失量与坡长22.13 m、其他条件一致的坡面产生土壤流失量的比率。坡度因子是指某一坡度土壤流失量与坡度为5.13°，其他条件一致的坡面产生土壤流失量的比率。坡度采用D8算法，坡长基于DEM提取；当坡度小于和大于等于2.75°时，将截断因子分别设定为0.5和0.7。坡度坡长因子的表达式为：

式中：λ为水平投影坡长，m；θ为坡度（°）；m为可变的坡长指数。具体实现步骤由杨勤科团队开发的“区域LS因子计算工具”软件完成，得到辽宁省北方土石山区坡度坡长LS因子图层。

1.2.4 覆盖与管理因子C

C是在某种状态下种植作物地块的土壤流失量与对应的清耕、连续休闲地块上流失量的比值，作为侵蚀动力的抑制因子，主要反映有关植被覆盖和变化对土壤侵蚀的综合作用。它是一个无量纲数，其值均位于0～1之间。根据相关文献，结合土地利用类型进行赋值，得到辽宁北方土石山区覆盖与管理C因子图层。

1.2.5 水土保持措施因子P

P是指其它条件相同时，标准小区实施水保措施后的土壤流失量与标准小区上顺坡耕作土壤流失量之比。根据辽宁省2013年、2014年和2015年水土保持监测成果径流泥沙数据计算，得到辽宁北方土石山区水土保持措施P因子图层。

1.3 土壤侵蚀强度确定

利用GIS软件的栅格数据叠加运算功能，将各因子栅格数据相乘，得到每个栅格的侵蚀模数，按照SL665-2014《北方土石山区水土流失综合治理技术标准》划分等级：平均侵蚀模数（t/（km·a））≤200为微度；在200～1000之间为轻度；在1000～2500之间为中度；在2500～4000之间为强烈；在4000～6000之间为极强烈；＞6000为剧烈。

2 结果与分析

2.1 土壤侵蚀现状

根据《水利部办公厅关于印发《全国水土保持区划（试行）》的通知（办水保［2012］512号）》，辽宁省北方土石山区面积9.39万km2，其土壤侵蚀面积1.93万km2，占辽宁省北方土石山区面积的20.58%，其中轻度侵蚀0.87万km2，中度侵蚀0.52万km2，强烈侵蚀0.21万km2，极强烈侵蚀0.14万km2，剧烈侵蚀0.20万km2，分别占侵蚀面积的44.77%、26.92%、10.81%、7.36%和10.14%。

2.2 水力侵蚀动态分析

与全国第一次水利普查水土保持情况普查相比，各市中土壤侵蚀面积总体减少，朝阳等8市土壤侵蚀面积总体减少0.8万km2，朝阳市水土流失面积减少2394.67km2，居北方土石山区各市首位，水土流失治理成效显著；轻度、中度、强烈和极强烈侵蚀面积总体呈减少趋势，而辽阳市剧烈侵蚀面积有所增加，这与采矿、基础设施建设等造成的人为侵蚀强度巨大有关，见表1。