土壤侵蚀模型研究进展及发展方向

土壤侵蚀及其模型的研究,长期以来一直是国内外学者研究的重点。文中概述了土壤侵蚀模型的发展历程,分析了土壤侵蚀模型研究存在的问题,指出了未来的研究方向。

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第 3总第 1 1 )期( 6期 20 06年 8月

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土壤侵蚀模型研究进展及发展方向宋颖 (山西省水文水资源勘测局，原 0 0 0 )太 3 0 1摘要：土壤侵蚀及其模型的研究，长期以来一直是国内外学者研究的重点。文中概述了土

壤侵蚀模型的发展历程，分析了土壤侵蚀模型研究存在的问题，出了未来的研究方向。指 关键词：土壤侵蚀模型；究进展；研发展方向中图分类号：17 S 5文献标识码： B

土壤侵蚀是自然景观发展的一种正常现象，由侵蚀所产生的泥沙以及由泥沙输移对水生生态系统及与水生生态系

蚀性、植被、度、坡坡长和雨强的关系进行了经验性的描述，

此方程在美国东部各州农业和林地的片蚀和细沟侵蚀预测中得到了应用。 9 5年 W. Wi h i和 D Sm h在对美 16 H. s me r c e .it国东部地区 3 0个州近 3 0年 10 0多万个径流小区的观测 0

统相互作用的其他系统所造成的影响，日益受到人类的关注，对土壤侵蚀产沙和泥沙输移的定量研究长期以来一直是国内外学者研究的重点。在众多定量化研究的方法中，对泥

资料进行系统分析后，出了著名的经验模型——通用土壤提流失方程 ( nvr l o os q a o, S E)该方程全面考 U ie a Sil s E ut n U L。 s l i

沙的产生和输移进行数学模拟是一种有效的手段，也是土壤侵蚀学科的前沿研究领域。按照数学模型的建模手段和方法，土壤侵蚀模型一般分为经验统计模型和物理过程模型。

虑了影响土壤侵蚀的自然因素，通过降雨侵蚀力、土壤可蚀性、度坡长、物覆盖和水土保持措施五大因子进行定量坡作计算。通用土壤流失方程所依据的资料丰富、涉及区域广泛， 因而具有较强的实用性，在世界范围内得到了广泛的推广。 经验统计模型并不是在这一阶段后就不发展了，相反，由于该类模型所具有的结构简单、数据处理简便、需费用所

1土壤侵蚀模型发展历程 土壤侵蚀的定量研究最早可以追溯到 17

8 7年德国土壤学家 E adWon w l l y的研究。此后的一个多世纪以来， l在各国学者的努力下，随着对土壤侵蚀基本规律认识的不断发展，土壤侵蚀模型研究取得了丰硕的成果。根据研究的历程，可

较低等优势，直到目前仍被众多学者所关注。 9 8年， H 17 W. . Wi h ee和 D D S i s m ir e . . mt h针对应用中存在的问题， U L 对 SE进行了修正， U L使 S E更具普遍性。由于 U L S E是以年侵蚀资料为基础建立起来的，无法进行次降雨土壤侵蚀的预报。 为此，国土壤保持局于 18开始了对 U L美 9 5年 S E的修正，于 19 9 2年颁布了 U L S E的修正版 R S E,用于长期平均土壤 UL流失量的预报，同时也可进行次降雨的土壤侵蚀预报。 第二阶段从 2 0世纪 6 0年代末到 8 0年代中期。这一阶段，随着实验技术的进步，土壤侵蚀的物理机理有了进一对

将土壤侵蚀模型的研究大致划分为 3个阶段，即经验统计模型研究阶段、以土壤侵蚀机理为基础的概念性模型研究阶

段、将 G S R I、 S等技术手段应用于各类土壤侵蚀模型阶段。 这三个阶段并不是时间上的严格划分，主要是根据模型研究的重点不同进行划分的。

第一阶段从 17年一直到 2世纪 6 87 0 0年代末。这一时期的研究工作主要集中于侵蚀量与简单因子的关系，围绕影响水土流失的单个因子，如坡度、坡长、被覆盖度等展开。植大量径流小区的建立和观测，促进了统计模型的发展。1 1 97

步的认识，模型研究主要以具有物理基础的过程模型为主。 该类模型最早出现于 6 0年代末，是从产沙、水流汇流及泥沙输移的物理概念出发，利用各种数学方法，结合气象学、水文学、水力学、土壤学和泥沙运动力学等相关学科的基本原理，

年美国学者 M.. l r其同事们在密苏里农业实验站布 FMie及 l设小区开展农作物及轮作对侵蚀和径流的影响研究，提供了大量的数据和依据。 0世纪 2 2 0年代，国农业部 ( S A)美 U D土壤调查专家贝纳特 ( e nU等建立土壤侵蚀试验站，将 Bne )并 Mie的径流、侵蚀研究方法进行推广应用。1 3, L lr l 9 6年 H. . Co o k对大量径流小区资料进行系

统分析后，提出了定量描述土壤侵蚀的三大因子——土壤可蚀性、降雨侵蚀力及植被

经过一定的简化，以数学的形式总结出土壤侵蚀过程与影响因子之间的关系。预报给定时段内土壤侵蚀量，能模拟土壤并

的侵蚀过程。由于基于质量守恒、牛顿第二运动定律等物理基本规律，使得模型可在其他地区推广应用。但模型大多还不是完全意义的物理模型，而是基于物理基础的概念模型。

覆盖。为土壤侵蚀预报技术发展提供了思路。14 9 0年， . A w. Zn s建立了土壤侵蚀速率与坡度、 ig坡长间的定量关系，一年后 D. m t A W. i g研究的基础上增加了作物因子和 Si h在 . Zn g

16 9 7年 N gv就提出了一个具有物理基础的产沙模型。 ee 该模型考虑了雨滴击溅、面流输移及细沟和冲沟中水流侵坡蚀和输移过程。但各侵蚀子过程的侵蚀量和输沙量由经验关系确定。由于认识到土壤侵蚀分为降雨分散、径流分散、降雨输移和径流输移 4个基本的侵蚀过程，9 9年 M yr对 16 ee等

水土保持措施因子，从而为通用土壤流失方程的的建立奠定了基础。14 9 7年提出的 Mugae srv方程将土壤侵蚀与土壤可

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