开发建设项目土壤侵蚀模数预测方法分析

车腾腾，应恩宇

（江西省水土保持科学研究院，江西 南昌 330029）

1 引言

在我国社会主义现代化建设过程中，铁路、公路、矿山、电厂、码头等开发建设项目的建设，对地表土壤、植被和水土保持设施的破坏，已成为加剧水土流失的主要因素。编制《开发建设项目水土保持方案》能够有效地促进预防和控制在工程建设过程中新增的水土流失，同时使项目区原有的水土流失得到治理[1]。水土流失预测作为水土保持方案编制的重要内容之一，是水土保持措施布局和设计的基础，是对主体设计提出修正意见以及评价开发建设项目对周边生态环境影响和编制水土保持方案的重要依据，同时也是项目区水土保持动态监测与分析评价的一项重要内容[2]。因此，本文从当前水土流失预测存在的主要问题出发，对水土流失量关键因子——土壤侵蚀模数背景值和扰动地表后土壤侵蚀模数的预测方法进行了分析探讨。

2 水土流失预测存在的问题

水土流失预测一般是在主体工程设计功能的基础上，根据自然条件、施工扰动特点等进行预测。土壤侵蚀模数的确定是水土流失预测的核心所在，而如何准确确定土壤侵蚀模数一直以来是实际工作中面临的困难。

2.1 土壤侵蚀模数背景值不易确定

土壤侵蚀模数背景值通常可以根据自然条件、当地水文手册、库坝工程淤积观测、土壤侵蚀模数等值线图以及相关试验研究等资料确定。然而，在开发建设项目水土流失预测过程中，一是基础资料匮乏，二是人为主观因素对结果影响大，预测的结果缺乏足够的依据。

2.2 扰动后土壤侵蚀模数方法选用单一

目前，多数开发建设项目预测扰动后土壤侵蚀模数通常采用类比法。然而，目前关于开发建设项目水土流失规律和特点的研究还非常匮乏，并且实际开展监测的开发建设项目的比例仍较低，在运用类比法预测时，相关参数的确定缺乏足够的依据。因此，在预测时，人为因素的影响非常大。这不但使得利用该方法难以确定土壤侵蚀强度，同时，预测的结果也缺乏可信性和严谨性。就具体的开发建设项目来说，在确定类比项目和相关参数时，随意性很大。此外，受人为因素的影响，不同的人在预测同一区域时，结果常常也是迥然不同。

3 土壤侵蚀模数背景值确定

开发建设项目扰动前的土壤侵蚀模数称为土壤侵蚀模数背景值[1]。土壤侵蚀模数背景值是否准确，直接影响水土流失预测成果的准确性，进而影响到水土保持措施布局、设计等一系列问题。因此，土壤侵蚀模数背景值应选用受外界干扰较小的地表所测得的数据。根据项目区特点，土壤侵蚀模数背景值通常可采用以下几种方法确定：采用土壤侵蚀等级分类统计法进行测算；结合径流小区的观测资料、野外调查、河流输沙资料、水文调查资料、专家估判等多种方法进行测算。在资料匮乏的情况下，一般可采用专家评估判别法进行确定。

4 扰动后土壤侵蚀模数确定

扰动后土壤侵蚀模数的确定在水土流失预测中起着举足轻重的作用。预测方法选用得是否科学和规范将直接影响扰动后土壤侵蚀模数的测算值，进而影响水土保持方案的质量和水土流失防治的效果。目前常用的预测方法主要有以下5种。

4.1 数学模型法（USLE）

通用土壤流失方程（USLE）是表示坡地土壤流失量与其主要影响因子间（降雨、土壤、坡度、坡长、植被等）定量关系的数学侵蚀模型[3，4]。通用土壤流失方程适用于一定耕作方式和经营管理制度条件下，面蚀产生的年平均土壤流失量的计算。其表达式为：

式中：A为单位面积的年平均土壤流失量；R为降雨侵蚀力因子；K为土壤可蚀性因子；L为坡长因子；S为坡度因子；C为植被覆盖和经营管理因子；P为水土保持措施因子。

该方程可以直接用于自然坡面或相近地貌条件下的年平均土壤流失量的预测，但若将其直接用于开发建设项目的水土流失预测则常会因无法满足方程适用条件而出现不宜使用的情况。此外，利用该方程进行土壤侵蚀模数计算时，各项指标一般要通过试验方法获得，确定难度较大，实际运用较少。

4.2 经验估算法（土壤侵蚀强度分级法）

经验估算法是指依据《土壤侵蚀分类分级标准》，在现场直接判读出土壤侵蚀等级的方法。该方法人为因素影响大，误差较大。为了提高此方法的使用精度，可多参考几位有经验的专家及水保工作者的判断并估计侵蚀模数，将等级进一步细化，使其预测结果更趋于合理。

4.3 类比法

类比法就是利用同类地区、同类开发建设项目扰动后土壤侵蚀模数的实际观测数据和资料，通过两个项目可比性、被类比项目代表性分析，修正预测的相关参数，对扰动后土壤侵蚀模数进行预测的方法[5]。当预测项目与类比项目在地理位置上邻近，而且属于同类型项目，建设内容相近时，可以利用此方法。该方法最主要的特点是简单实用，但是在使用过程中，类比项目的选择以及修正系数的确定对其结果的影响较大。

4.4 专家预测法

专家预测法是指利用专家的知识和经验，根据预测项目所在地的自然地理环境和水土流失特点进行水土流失量预测的一种方法。该方法一般应用于水土流失资料较缺乏，同时，其他预测方法不宜使用的开发建设项目的水土流失量预测。专家预测一般是基于土壤侵蚀模数背景值，通过专家分析、判断，预测出扰动后的土壤侵蚀模数将可能达到土壤侵蚀模数背景值的倍率，据此确定扰动后土壤侵蚀模数。显而易见，利用此法确定的土壤侵蚀模数受人为主观因素影响较大。

4.5 实地测试法

实地测试法是通过试验、观测等方法进行水土流失预测，在项目区设立土壤侵蚀观测场和监测小区（或径流小区），采用人工模拟或天然降雨试验，获得不同预测单元的土壤侵蚀模数[3]。实地测试法的适用范围是已建成的项目和正在建设的项目，是最科学、最可靠的一种预测方法。但由于此方法周期长、操作复杂，在开发建设项目水土流失预测中实际使用较少。

5 结论与展望

从确定土壤侵蚀模数的各种方法来看，考虑到实际操作的便捷性和实用性，往往选用类比法的比较多。然而，现阶段我国水土保持监测工作仍处于起步阶段，大多数开发建设项目并没有开展水土保持监测，大型项目只有部分开展了水土保持监测工作，而中小型项目开展水土保持监测工作的更是寥寥可数。水土保持方案编制单位往往因缺乏监测资料，在使用工程类比法预测时，常出现项目间可比性不强、方案类比方案等现象。

伴随着新技术的发展，为了更加方便快捷地获取土壤侵蚀模数，可以引入新的技术。目前，在这方面已经做了一些研究，例如，早在1999年，游松财等[6]就开展了GIS支持下的江西省泰和县灌溪乡土壤侵蚀量估算的研究。2000年，杨存建等利用遥感和地理信息系统技术，对重庆市不同背景条件下的土壤侵蚀情况进行了分析，揭示出了土壤侵蚀与其背景的空间关系。2010年，马玉凤等[8]开展了题为“三维激光扫描仪在土壤侵蚀监测中的应用——以青海省共和盆地威连滩冲沟监测为例”的研究。随着新技术的日趋成熟，土壤侵蚀模数的确定将更加便捷，结果将更加准确可靠。

[1]刘艳军，田立生，吴立军，等.开发建设项目施工期水土流失预测方法研究[J].水土保持研究，2005，12（6）：271～272.

[2]高旭彪.浅谈开发建设项目水土流失预测存在的问题及建议[J].水力发电，2008，34（1）：9～10.

[3]汪仁杰，黄荣珍.开发建设项目土壤侵蚀模数确定初探[J].亚热带水土保持，2010，22（3）：72～74.

[4]徐永年，孙秋来.谈开发建设项目扰动面土壤流失量的预测[J].中国水土保持，2004，3：25～27.

[5]王中华，马志朋.建设项目水土流失预测类比法及其应用[J].南水北调与水利科技，2012，10（2）：139～141.

[6]游松财，李文卿.GIS支持下的土壤侵蚀量估算——以江西省泰和县灌溪乡为例[J].自然资源学报，1999，14（1）：62～67.

[7]杨存建，刘纪远，张增祥.重庆市土壤侵蚀与其背景的空间分析[J].水土保持学报，2000，14（3）：84～87.

[8]马玉凤，严 平，时云莹，等.三维激光扫描仪在土壤侵蚀监测中的应用——以青海省共和盆地威连滩冲沟监测为例[J].水土保持通报，2010，30（2）：177～179.