3.1.1  土壤保持参数因子

3.1.1 土壤保持参数因子

(1)降雨侵蚀力因子R

降雨侵蚀力因子R是指降雨引起侵蚀的潜在能力,是土壤流失方程中首要的基础因子。R的大小可以决定一次降雨或多次降雨的量、降雨密度以及持续时间等因素。以半日降雨量为基础分别计算每半月的降雨侵蚀力因子。计算公式如下

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式中 R——多年平均年降雨侵蚀力[(MJ·mm)/(hm2·ha)];

978-7-111-60030-5-Part05-48.jpg——第k半月的多年平均降雨侵蚀力[(MJ·mm)/(hm2·h)];

Pdij——第i年第k半月第j日大于或等于12mm的日雨量(mm);

αβ——回归系数;

Pd12——日雨量大于或等于12mm的日平均值(mm);

Pdl——统计时段内第l日大于或等于12mm的日雨量(mm);

k——1年12个月(k=1,2,…,12);

i——年数(i=1,2,…,N);

j——第i年第k半月日雨量大于或等于12mm的日数(j=1,2,…,m);

l——统计时段内所有日雨量大于或等于12mm的日数(l=1,2,…,n)。

Ri——月降雨侵蚀力[(MJ·mm)/(hm2·h·a)];

Pi——月降雨量(mm)。

根据2010年各雨量站的多年日雨量数据计算站点978-7-111-60030-5-Part05-49.jpg后,通过IDW插值法进行空间内插,可得到每个月降雨侵蚀力栅格图层(图略)。

2010年川滇生态功能区降雨侵蚀力随季节的推进,降雨侵蚀力因子的高值区由南部逐渐向北部推进,2~5月份高值区主要集中在功能区的西南部,7~8月份高值区主要集中在功能区的南部和东部,9月份之后高值区又返回到功能区南部。

2000年和2005年各月降雨侵蚀力栅格图层获取方法同2010年。2000年、2005年降雨侵蚀力因子分布图(略)。

(2)土壤可蚀性因子K

土壤可侵蚀因子K是指土壤潜在的可侵蚀度量,反映的是土壤的抗侵蚀能力。其大小受土壤理化性质的影响。K值的计算采用William等用EPIC模型提出的基于土壤有机质和土壤颗粒分析的方法

K=0.1317×{0.2+0.3×exp[-0.0256×Sd×(1-S1/100)]}×[S1/C1+S1)]0.3×

{1.0-0.25×C/[C+exp(3.72-2.95×C)]}×

{1.0-0.7×(1-Sd/100)/[(1-Sd/100)+exp(-5.51+22.9×(1-Sd/100))]}

式中 K——土壤可蚀性因子,为英制单位,乘以0.1317后转换成国际制单位[(t·h)/(MJ·mm·a)];

Sd——砂粒含量百分比;

S1——粉粒含量百分比;

C1——黏粒含量百分比;

C——有机碳含量百分比。

川滇生态功能区土壤可蚀性较大的区域主要分布在功能区的西北部,最高达0.25[(t·h)/(MJ·mm·a)];功能区的中部和南部也有部分区域土壤可侵蚀性较大。

(3)地形因子LS

地形因子LS是指在其他条件相同的情况下,特定坡面(特定坡度和坡长)的土壤流失量与标准径流小区土壤流失量的比值。其值为坡长因子L与坡度因子S的乘积。地形因子的计算采用Arcgis的水文分析模块和地形分析模块进行,通过汇流计算可以得到坡长l,利用坡度分析工具可以得到坡度θ,之后在栅格计算器Raster calculator中采用下列公式计算得到地形因子LS。其计算公式为

LS=(1/22)0.3×θ/5.16)1.3

l=m×cosθ

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式中 l——坡长,(m);

θt——角度坡度和百分比坡度;

m——地表面沿流向的水流长度。

川滇生态功能区总体上地形因子分布表现为东北、西南较高,其他区域较低,尤其是川滇生态功能区西北部的石渠县地形因子整体偏低。

(4)植被覆盖因子C

植被覆盖因子C是USLE方程中最重要的参数,无纲量,在特定情况下它可以决定土壤侵蚀强度的大小,其大小取决于植被类型、植被长势和植被覆盖度。MODIS250m分辨率植被覆盖度产品,取其每月中旬数据作为C因子参数,利用下列公式计算植被覆盖度因子,由此分别计算出每个月的植被覆盖度因子,即

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fv=(NDVI-NDVImin)/(NDVImax-NDVImin

式中 C——作物管理及植被覆盖因子,无量纲;

fv——年均植被覆盖度(%);

NDVImin、NDVImax——整个植被生长季节归一化植被指数NDVI的最小值和最大值。

2000年、2005年、2010年C值计算结果分布图(略)。

2010年川滇生态功能区植被覆盖因子在4~9月普遍较低,10月份之后逐渐升高;植被覆盖因子较高的月份为12月至次年4月,主要分布在川滇生态功能区的西北部。由植被覆盖因子计算公式可以看出,植被覆盖度与C因子成反比例关系。总体而言,川滇生态功能区的西北部地区植被覆盖率低,而植被覆盖因子则处于较高水平。川滇生态功能区的南部和东部地区植被覆盖率较高,而植被覆盖因子则处于较低水平。

(5)水土保持因子P

水土保持因子P是一个无纲量,它指的是特定水土保持措施下的土壤流失量与相应未采取措施进行顺坡耕作的土壤流失的比值,取值在0~1,值越低,代表采取措施的水土保持效果越好,而1则代表没有采取任何保持措施。P值的大小可参阅大量文献中试验成果,结合功能区实际情况来确定。

P=0.2+0.03α

式中 P——土壤保持措施因子,无量纲;

α——坡度百分比。

2000年和2005年、2010年P值计算结果分布图略。

川滇生态功能区的水土保持因子普遍较高,说明采取措施的水土保持效果不够好。水土保持因子较低的区域出现在川滇生态功能区西北部石渠县的北部区域;川滇生态功能区东部的康定县与泸定县、宝兴县、天全县交界处及小金县、汶川县与理县的交界处;以及川滇生态功能区西部的贡山独龙族怒族自治县和德钦县的中部地区,说明这些地区采取措施后水土保持效果越好。