A. 如何计算水土流失预测时段
根据施工时序和施工期的不同,施工期水土流失预测时段按各工程区的具体施工时段分别进行计算,同时将产生水土流失的季节按最不利的时段确定预测时段。建设过程中,施工期跨越雨季的,预测时段按照1年考虑;未跨越雨季的,预测时段按占雨季时段比列确定。
雨季为6、7、8、9月份,则2013年6~8月的预测时段可按照0.75年考虑;2~5月的预测时段可确定为0.25年;9~12月的预测时段可确定为0.5年;10月的预测时段可确定为0.08年;8~9月的预测时段可确定为0.5年;2~12月的预测时段可确定为1年。
水土流失与当地自然条件和人类活动密切相关,水土流失的影响因素包括自然因素和人为因素两个方面,其中自然因素主要有气候(降雨强度)、地形(坡长、坡度)、植被状况、地质构造和土壤类型等诸因素,人为因素主要表现为在工程建设过程中改变原有地形(坡长、坡度),破坏原有植被,使地表裸露,削弱其原有的蓄水保土功能,并产生新的水土流失,从而增加水土流失量。水土流失作为一项世界性的研究课题,一直受到世界各国的重视,长期以来,在其基础理论方面开展了水量的研究,并取得子有益的成果水土流失预测是水
土流失问题研究中很重要的内容,其预测方法也很多,常用的有通用土壤流失方
程法、类比法、分类分级法、流失系数法等。在我省由于各地方自然条件、地理
环境等存在很大差异,采用各种预测方法对水土流失进行预测时,必须确定该方
法是最符合本地v实际情况的,这将直接影响到水土流失量数据的精确性,因此
对预测方法和计算公式的选择至关重要。
1水土流失预测常用计算公式
1.1通用土壤流失方程
通用土壤流失方程USLE(Universal Soil Loss Equation)是美国研制的用于定量预报农地或草地坡面多年平均年土壤流失量的一个经验性土壤侵蚀预报模型。它是从20世纪30年代开始土壤侵蚀试验和定量研究基础上不断发展完善的,最终于1965年正式出版,期间又分别在70年代和90年代进行了二次修订。自模型研制以来,已在水土保持规划和土地资源管理方面得到了广泛应用。模型在发展过程中形成的思想和方法,对于各国经验性土壤侵蚀模型的建立具有很好的借鉴作用。我国自80年代开始引入该模型,进行模型的订正和应用研究,取得了重要成果。USLE方程式如下:
W=R·KLS-C·P(通常将L、S合并为LS考虑)
式中:W-土壤流失量,t/ha:
R-降雨侵蚀力因子:
K一土壤可蚀性因子:
LS-坡长坡度因子:
C-植被和作物管理因子:
P-土壤保持措施因子。
1)降雨侵蚀力因子R
①Wischmeier经验公式:
式中:R-降雨侵
Pi-各月平均降雨量(mm);
P-年平均降雨量(mm)。
②年R值的估算:R=0.207(P-160100)1205
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式中:R-年降雨侵蚀力:
P一年降雨量(mm):
160-年最大60min降雨量(mm)。
③多年平均R值的估算:R=0.009×p0.564.1601455.I14400560
式中:R一多年平均降雨侵蚀力:
P-年降雨量(mm);
160-平均年最大60min降雨量(mm):
I1440-平均年最大1440min降雨量(mm)。
B. 土壤侵蚀模数如何计算求高人指导
土壤侵蚀模数计算方法如下:
1、先求出第i单元的侵蚀量。
第i单元土壤侵模数*第i单元面积=第i单元侵蚀量(i从1到n)
2、求和得n个单元的侵蚀总量,然后除以n个单元的总面积,即可得平均侵蚀模数。
土壤侵蚀模数单位面积土壤及土壤母质在单位时间内侵蚀量的大小,是表征土壤侵蚀强度的指标,用以反映某区域单位时间内侵蚀强度的大小。土壤侵蚀模数的单位通常有两类:
1)表征单位面积年度侵蚀量大小的单位为t/(km2·a)或m3/(km2.a)。
2)表征某区域某次降雨条件下单位面积侵蚀量大小的单位为t/km2或m3/km2。
C. 补偿额度估算方法
监督区水土保持生态补偿额度不能够低于生产建设活动防治水土流失的投入成本,生产建设活动引发水土流失损失生态价值应该作为补偿额度的上限。如下图所示。在确定水土保持生态补偿额度范围以后,补偿主体与对象应结合区域经济发展水平等因素,协商确定补偿方案。
图10-1监督区水土保持生态补偿额度的取值范围
一、水土流失综合防治成本
生产建设活动水土流失综合防治措施主要有工程措施、生物措施。其成本为各单项措施成本的算数加和。各单项措施成本为各单项措施量乘以生产建设当期物质资料(或)价格(劳务费)的值。即
水土保持生态补偿研究
式中:C为监督区水土流失综合防治的投入成本;Ki为单项工程措施量,Pi为生产建设活动当期单项工程措施价格;Tj为单项生物措施量,Pj为生产建设活动当期单项生物措施价格。
二、水土流失损失生态价值
水土流失损失生态价值主要考虑上游水土流失引发土壤流失、水源涵养功能损失和下游江河湖库淤积损失,其损失如下式所示:
水土保持生态补偿研究
式中:L为水土流失损失生态价值;Ls为土壤流失价值;Lw为水源涵养功能损失价值;Ln为江河湖库淤积损失。
(一)土壤流失价值
1.土壤流失量
土壤流失量是计算水土流失各类损失的基础,土壤流失量可用下式计算:
水土保持生态补偿研究
式中:SL为土壤流失量,Ai为单元年平均土壤侵蚀强度,Si为该单元的面积。
Ai可采用通用土壤流失方程(USLE)计算得出。该方程考虑了降雨、土壤可蚀性、作物管理、坡度坡长和水土保持措施5大因子,具体如下:
水土保持生态补偿研究
其中,A为年平均土壤流失强度(t/hm2),R为降雨和径流侵蚀因子,K为土壤可蚀性因子;LS为地形因子,其中L为坡长因子,S为坡度因子;C为作物管理因子,P为治理措施因子。
然而,目前尚难以获取该公式计算所需的全国气候、地形以及植被覆盖等海量数据,所以采用下面近似公式替代:
水土保持生态补偿研究
式中:SL为土壤流失量,Ssj为各单元各类水土流失的面积,Sej为各类水土流失的强度;Sejmax和Sejmin分别为各侵蚀强度分级标准的上下限,Ti为各单元土壤容许流失量值。
按照《土壤侵蚀分类分级标准》(SL 190—96),Sejmax、Sejmin和Ti取值标准如下表所示。
表10-1各侵蚀类型区土壤容许流失量表
表10-2土壤侵蚀分类分级标准(SL 190—96)
2.土壤流失经济损失
根据毛志峰等人的观点,在测算出土壤流失量的基础上,可采用市场价值法、防护成本法、恢复成本法分别计算出土壤损失的经济价值。
(1)市场价值法
流失的土壤可作为建筑材料、陶瓷等原材料。因此具有直接使用价值,可应用市场价值法进行计量,计算公式如下:
水土保持生态补偿研究
式中:ELs为土壤流失经济损失,Psi为各流失区泥沙的资源价格,SLi为流失区土壤流失量。
(2)防护成本法
可以通过防护工程的建设成本来衡量泥沙流失的损失。以不同的防护措施为基准进行测算,得出的损失大小也不同。泥沙的流失能够通过修建梯田和建设防护林等措施来加以控制。如以梯田为基准来测算,其防护成本为修建梯田的投资费用,亦即某地泥沙流失的经济损失就是该地的土壤流失量(m3/a)与拦截每m3泥沙工程的投资费用(元/m3)之乘积:
水土保持生态补偿研究
式中:Ppi为各流失区单位梯田工程的造价;SLi为各流失区的土壤流失量。
(3)恢复成本法
泥沙流失对流失区造成损失,通过一定方式对流失区进行恢复,则可弥补该损失。据此,可以用恢复措施的成本来衡量泥沙流失的损失。从别处运进(购买)同品质泥沙,然后通过人工措施把泥沙分配固定,通过这种措施可以恢复流失区的泥沙量。由此,恢复成本法的计算公式如下:
水土保持生态补偿研究
式中:Psi为各流失区泥沙的市场价格,Li为各流失区恢复单位土壤的所需劳动力,Pi为劳动力价格,SLi为流失区土壤流失量。
(二)水源涵养损失测算
1.水源涵养损失量测算
土壤的水源涵养量由土壤结构、土层厚度、地面坡度、降雨量和频率等因素决定。中雨以下的降水一般不会形成明显的地表径流,而在大雨及以上降水天气中,土壤的含水量达到饱和状态,土壤涵养水源的功能得以最大发挥。基于此,土壤水源涵养损失量的计算公式可以写成以下形式:
水土保持生态补偿研究
式中:WL为土壤水源涵养损失量,Si为单元i的土壤侵蚀面积,ΔHi为平均土壤侵蚀厚度,Ci和ci分别为土壤饱和含水量与一般含水量,fi为大雨以上降水频率。
2.水源涵养经济损失测算
(1)影子工程法
水源涵养功能的损失可以通过修建水库来弥补,据此,水源涵养损失可用下式测算:
水土保持生态补偿研究
式中:ELw为水源涵养经济损失,Ppi为各流失区单位水库工程的造价,WLi为各流失区的水源涵养损失量。
(2)防护成本法
为了防止土壤涵养水源功能的下降,修建防护林可以起到防护作用,则土壤涵养水源损失可以用修建相应防护林的成本支出来衡量:
水土保持生态补偿研究
式中:Ppi为各流失区单位防护林工程的造价,WLi为各流失区的水源涵养损失量。
(三)江河湖库淤积损失测算
泥沙从上游流失区被搬运到江河湖库重新分配,造成淤积,可通过某些工程措施或生物措施防止泥沙进入江河湖库区。如可以修建拦蓄水沙坝阻挡上游泥沙,在上游流失区修建梯田或者增加植被减少泥沙流失量,对于河流还可以裁弯取直减少泥沙的淤积。采用修建拦沙坝的方法进行测算,公式为:
水土保持生态补偿研究
式中:ELm为江河湖库泥沙淤积造成的经济损失,Ppi,为各流失区单位拦沙工程的造价;SLi为江河湖库的土壤淤积量。
水库泥沙淤积导致水库库容缩小,其供水、灌溉、防洪、发电等利用功能减弱。在理论上,如果水库淤积废弃后,可以建设新水库来替代原水库的各种功能。故可以采用影子工程法评估水库的泥沙淤积损失,即以新建同样库容的水库所需要的投资来衡量水库泥沙淤积造成的经济损失。
水土保持生态补偿研究
式中:Ppi,为各流失区单位水库工程的造价,CLi为由于淤积造成的库容损失。
D. 土壤的K-值是什么意思
土壤的K值就是土壤的可蚀性值。是评价土壤被降雨侵蚀力分离、冲蚀和搬运难易程度的一项指标,也是监测土壤流失量的美国通用流失方程(USLE)中的一项重要因子值。在USLE中定义K为标准小区春天顺坡耕翻一次裸土状态下,单位降雨侵蚀力的土壤年流失量,所以K值有量纲。国际单位制中为t*hm^2*h/(MJ*mm*hm^2)
E. 估算的水土流失量怎么计算
水土流失量估算模式
预测模型采用美国通用的水土流失程式(USLE).
预测方程为:
A=R·K·LS·C·P
式中:A—侵蚀强度,即单位面积(hm2)单位时间(a)流失量;
R—侵蚀因子;
K—土壤因子;
LS—地形因子;
C—生物因子;
P—水土保持因子.
这个预测模型是美国农业部农业研究所经过40多年实地观察提出的.我国南方各省在该模型应用方面做了不少的工作,许多研究表明,该模型不仅适用山坡地、农地的水土流失估算,同样也适用于公路街道建设.福建省水土保持实验站和福建省农学院士化系在1991年结合我省闽东南气候、土壤、地形、植被等基本条件,对这一模型的基本参数进行计算组合确定.
⑵预测因子的确定
①侵蚀力因子R
R因子是降雨侵蚀的指标,迳流的影响也包括在内.对于常年受到降雨侵蚀的区域来说,R值大小取决于月均降雨量和年降雨量.
计算公式如下:
式中的P为年降雨量(mm),Pi为月均降雨量(mm).
项目区域多年平均降水量为1200mm,根据计算公式可得R为196.4.
②土壤因子K
K因子反应土壤对侵蚀的敏感度;K值越大,敏感度越高,越容易受到侵蚀;K因子大小取决于土壤质地层(粘粒、粉粒、砂粒和有机质含量).
福建省土壤可蚀性因子K取值的经验方程式为:
K=(164.80-2.31X1+0.38X2+2.26X3+1.31X4-14.67X5)×10-3
式中:
X1-细砾(3~1mm)含量,%;
X2-细沙(0.25~0.05mm)含量,%;
X3-粗粉粒(0.05~0.01mm)含量,%;
X4-细粉粒(0.01~0.005mm)含量,%;
X5-有机质含量,%;
项目建设区域,土壤类型属红壤土.综合有关资料分析,项目区水土流失预测土壤可蚀性因子K计算模式,细砾含量X1以3.2%计,细沙X2含量以25%计,粗粉粒含量以20%计,细粉粒X4含量以12%计,有机质X5含量以2%计,由此计算得K值为0.164.
根据有关资料,福建红壤区主要土壤的K值在0.038~0.284之间,因此项目区土壤计算K值为0.164是合理的.
③地形因子LS
LS是地表迳流长度与坡度的函数:
LS=(65.41Sin2S+4.56SinS+0.065)·(L/22.13)m
式中:S——坡度(度);
L——坡长(m).
m——坡长指数,当SinS>5%,m=0.5;
5%,m=0.4;
3%,m=0.3;
F. 土壤可蚀性
土壤可蚀性是表征土壤性质对侵蚀敏感程度的指标,是进行土壤侵蚀和水土流失定量评价的重要依据。土壤可蚀性可采用土壤可蚀性因子K衡量,即标准小区上单位降雨侵蚀力所引起的土壤流失量。总的来看,北方沙漠地区,土壤质地粗,几何平均直径大,土壤颗粒分离能力和搬运能力弱,土壤可蚀性值小;而黄土高原、华北平原和中部地区壤质土分布区,土壤质地变黏重,几何平均直径小,土壤对侵蚀营力分离和搬运作用的敏感性强,相应的土壤可蚀性值大(图3–9)。
图3-9 全国土壤可蚀性因子分布图
(单位:m•t•hm2•h/(hm2•MJ•mm))
从土壤类型来说,东北黑土区的黑土、白浆土和黄土高原地区的黄绵土,以及四川盆地的紫色土为可蚀性值较高的土壤;南方红壤丘陵区的砖红壤、红壤,北方土石山区的粗骨褐土等土类的可蚀性值相对较小[27]。岩溶地区成土物质主要来源于碳酸盐岩酸不溶物(主要由硅酸盐物质组成)及碳酸盐岩层间的薄层泥页岩,碳酸盐岩风化缓慢,风化后残留物又少,因而形成的土壤都十分浅薄,且无半风化碎屑状母质层,土体直接位于基岩之上;碳酸盐岩风化溶蚀存留的成土酸不溶物多为黏土成分,水土流失量低。以省为单元,浙江、广西、海南等3省土壤可蚀性弱;山西、天津、山东、上海、河北、江苏、辽宁、河南、甘肃、陕西、西藏、四川等12省土壤可蚀性强;新疆、内蒙古、宁夏、北京四省土壤质地分布差异较大;西藏、四川、黑龙江、辽宁、山西、重庆、贵州、福建、海南等9省土壤质地差异小。