CN103808908A - 一种水蚀造成的土壤流失量的计算方法 - Google Patents

Abstract

本发明提出了一种利用降雨水滴速度、坡面角度等要素来计算土壤因降雨而流失的土壤侵蚀量，记录坡面角度和降雨的落地速度，通过相关的数学模型计算得土壤侵蚀，解决了土壤侵蚀量难以估算和预测的难题。

Description

一种水蚀造成的土壤流失量的计算方法

一、技术领域

本发明涉及一种水蚀造成的土壤流失量的计算方法。

二、技术背景

土壤侵蚀模型作为了解土壤侵蚀过程与强度，掌握土地资源发展动态，指导人们合理利用土地资源，管理和维持人类长期生存环境的重要技术工具，对小流域的综合治理以及水土保持规划有着重要的理论依据。本研究通过对北京市林业小斑数据的分析和对国内外土壤侵蚀模型的研究，并结合研究区实地地形地貌以及气候条件，构建起适用于北京市的土壤侵蚀模型，为各部门的生态治理工作提供科学依据。

本发明通过记录降雨速度、坡面角度、土壤流失量数据，通过一定的数学运算的方法使得降雨速度和坡面角度与土壤流失量建立一定的关系模型，从而对未来降雨造成的土壤侵蚀量可以预测和评估。

三、发明内容

为了解决在降雨过后土壤流失量计算的问题，针对降雨速度和坡面角度对土壤侵蚀量的影响，本发明提供了水蚀土壤流失量计算方法，特征如下：

对调查数据降雨速度、坡面角度进行数据处理，获得土壤流失量，具体步骤如下：

(1)已知一块长为b米，宽为a米，坡度角为θ的坡地，同时该坡地看作由若干边长为Δ正方形单元构成，且Δ趋于0；

(2)雨水从高度为H处降下，降雨时长为T小时，降雨次数为n次，降落在坡地上的平均高度为h_雨，则每个坡地正方形单元的降水质量为：

雨水降落在坡地瞬间初速度为：沿坡度方向初速度为：V₀=V_雨sinθ；

(3)由于水蚀作用造成坡地土壤流失，已知平均土壤流失高度为h_土，则每个正方形单元内造成土壤流失的质量为m_土=h_土·Δ²·ρ_土，其中ρ_土为该坡地土壤种类密度，则土壤沿坡面方向流失的起始初速度

(4)则总的土壤流失量为

Q=V_土 ^α·L^β·S^γ+ε，

Q—土壤流失量，t/ha；L-侵蚀控制措施因子；S—植物措施因子；α、β、γ、ε均为常数项。

本项发明与现有方法相比具有以下优点：

(1)可以对未来的降雨造成的土壤流失量进行预测，对已经发生的区域降雨可以进行简单评估，从而减少外业调查工作。

(2)更加精准地模拟降雨和土壤流失量的关系，为未来水土保持工作提供参考依据。

四、附图说明

图1为降雨初速度计算示意图

图2为坡地水蚀土壤流失量测算示意图

五、具体实施方式：

(1)皮尺测量坡地，长为b米，宽为a米，再用罗盘仪测量坡地的坡角为θ，把该坡地无限划分为n个Δ正方形单元，所以Δ边长趋于0；

(2)假设雨水从高度为H处降下，用雨量计记录降雨时长为T小时，降雨次数为n次，降落在坡地上的平均高度为h_雨，则每个坡地正方形单元的降水质量为：

雨水降落在坡地瞬间初速度为：

沿坡度方向初速度为：V₀=V_雨sinθ；

(3)用土槽承接雨水冲蚀下来的土壤，然后计算土壤流失量Q。Q÷S(坡面面积)=平均土壤流失高度为h_土，则每个正方形单元内造成土壤流失的质量为m_土=h_土-Δ²·ρ_土，其中ρ_土为该坡地土壤种类密度，则土壤沿坡面方向流失的起始初速度

(4)调查土壤侵蚀控制措施因子和植物措施因子，则总的土壤流失量为

Q=V_土 ^α·l^β·S^γ+ε，将上面的V_土代入此式，得

Q—土壤流失量，t/ha；L-侵蚀控制措施因子；S—植物措施因子；α、β、γ、ε均为常数项。

Claims (1)

1.一种水蚀造成的土壤流失量的计算方法，其特征是：通过测量在时间T内降雨量，利用相关数学模型，精确测算由于降水的水蚀影响所造成的土壤流失量，具体步骤如下：

(1)已知一块长为b米，宽为a米，坡度角为θ的坡地，同时该坡地看作由若干边长为Δ正方形单元构成，且Δ趋于0；

(2)雨水从高度为H处降下，降雨时长为T小时，降雨次数为n次，降落在坡地上的平均高度为h_雨，则每个坡地正方形单元的降水质量为：

雨水降落在坡地瞬间初速度为：沿坡度方向初速度为：V₀=V_雨sinθ；

(3)由于水蚀作用造成坡地土壤流失，已知平均土壤流失高度为h_土，则每个正方形单元内造成土壤流失的质量为m_土=h_土·Δ²·ρ_土，其中ρ_土为该坡地土壤种类密度，则土壤沿坡面方向流失的起始初速度

(4)则总的土壤流失量为

Q一土壤流失量，t/ha；L-侵蚀控制措施因子；S—植物措施因子；α、β、γ、ε均为常数项。