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土壤侵蚀是危及人类生存与发展的主要环境问题之一,直接导致水土资源破坏,生态环境恶化,进而危及人类生存和发展,是衡量水土资源和生态环境优劣程度的重要指标。进行区域土壤侵蚀的定量评价,才能明确侵蚀严重区,分析造成土壤侵蚀的自然、人为原因,才能更好的为水土保持规划、防治、治理等对策和措施的实施提供科学的依据。黄河流域是我国土壤侵蚀最严重的地区,河龙区间是黄河流域泥沙的主要来源区,本文以河龙区间为研究区,依据CSLE模型,以野外调查单元数据为基础,结合气象、土壤、地形、植被等数据,利用GIS技术建立区域上各因子的计算方法,进行了区域土壤侵蚀的定量计算和分析。 本文的主要研究内容和结论如下: 1.野外调查设计 按1％的抽样密度,共布设野外调查单元858个,以丘陵山地区0.2-3km2闭合小流域或平原区Ikm2网格作为调查区域。通过1:1万地形图制作的调查底图,勾绘调查区域地块,填写地块的土地利用、植被、水保措施等信息,经过室内整理,得到野外调查单元地块数字图。 2.区域土壤侵蚀定量计算方法 ①应用气象数据计算降雨侵蚀力,按高程、坡向进行修正,得到区域降雨侵蚀力因子空间分布图。②应用土壤类型图、土种志中土壤属性,计算区域土壤可蚀性因子空间分布图。③利用野外调查单元1:25万DEM等高线密度、1:1万DEM等高线密度、坡度坡长因子三者的关系,建立以1:25万DEM等高线密度计算区域地形因子的方程,计算区域地形因子空间分布图。④应用遥感影像提取半月尺度植被覆盖度,按侵蚀性降雨季,计算侵蚀性降雨季植被覆盖度。依据土地利用,计算区域植物措施因子空间分布图。⑤利用野外调查单元在有无水保措施情景下土壤侵蚀量的比值,作为每个野外调查单元所代表网格的工程、耕作措施因子值,得到区域工程、耕作措施因子空间分布图。⑥应用CSLE方程,进行了区域土壤侵蚀量计算。 3.区域土壤侵蚀定量计算精度分析 ①以9个站点实测数据计算的降雨侵蚀力为真值,分别与修正前、后降雨侵蚀力计算结果进行对比,平均误差由10.02％提高到9.54％。②皇甫川流域,子洲、绥德县,离石县,安塞县的区域土壤可蚀性K值标准差均较小。离石、安塞两县的实测值在计算K值值域范围内,皇甫川流域与子洲、绥德县与实测值误差分别为21.74％、33.94％,计算K值的结果偏小。③在皇甫川下游选择4个野外调查单元,计算区域地形因子与各单元1:1万DEM计算的地形因子平均值相比,除平原区1个单元外,其他3个单元的精度误差均<10％。④以7个小流域半月/次观测的植被覆盖度为基础,绘制不同土地利用类型的植被覆盖度季节变化曲线,与遥感反演的植被覆盖度季节变化曲线相比,变化趋势、值域范围基本一致。岢岚县植物措施因子的平均减沙效益为88.63％,与文献数据基本吻合。 ⑤以野外调查单元地块水保措施因子值为基础,按土地利用进行扩展的计算结果偏差较大。按县(22个)进行ET因子赋值,土壤侵蚀计算结果的平均误差为6.31％。按全区进行ET因子赋值,土壤侵蚀计算结果的误差为17.05％。⑥在安塞县按4％密度布设野外调查单元,计算得到的土壤水蚀模数为4678 t km2/a,计算的土壤水蚀模数为3861 t km2/a,两者相差17.46％。与2008年水土保持公报数据的水土流失面积基本一致,模拟结果中轻度和极强度侵蚀两个等级略大于公报数据,中度和剧烈等级略小于公报数据,强度侵蚀等级与公报数据基本一致。全区土壤侵蚀量明显高于水文站泥沙数据。 4.区域土壤侵蚀特征分析 ①降雨侵蚀力最大值为1714.34 MJ.mm.hm-2.h-1.a-1,最小值为591.76MJ.mm.hm-2.h-1.a-1,平均值为1049.15 MJ.mm.hm-2.h-1.a-1,呈现出从南到北逐渐降低的规律;②土壤可蚀性K最大值为0.069 t.hm2.h/hm2.Mj.mm,最小值为0.00179 t.hm2.h/hm2.Mj.mm,平均值为0.038t.hm2.h/hm2.MJ.mm。呈现出中间高,向东南和西北两侧逐渐降低的规律;③区域地形因子最大值为4.76,最小值为0.5,平均值为3.24,呈现从西北至东南逐渐降低的规律。将区域地形因子按<2、2-3、3-4、>4的标准划分成4个区域,与草原风沙区、基岩山地区、黄土丘陵区、沙砾丘陵区四种地貌类型基本对应。④7、8两个月是的主要侵蚀性降雨季节,该季全区平均植被覆盖度达到57.23％,植物措施因子B平均值为0.345。植被覆盖度、植物措施因子、降雨侵蚀力三者的分布区域基本一致。全区ET因子平均值为0.875。⑤土壤侵蚀面积79621.55 km2,占总面积的70.46％,平均土壤侵蚀模数为4003.74 t km2/a。轻度、中度、强度、极强度、剧烈5个侵蚀强度等级所占侵蚀区面积分别为32.17％、15.99％、17.09％、31.75％、2.99％。⑥中部为强度土壤侵蚀区,平均土壤侵蚀模数达到6063 t km2/a,面积2.53万kmz,占全区面积的21.5％;强度侵蚀区南、北两侧的广大区域为中度土壤侵蚀区,平均土壤侵蚀模数为3785 t km2/a,面积7.5l万km2,占全区面积的63.81％;研究区东部和西部为轻度土壤侵蚀区,平均土壤侵蚀模数为1993 t km2/a,面积1.62万km2,占全区面积的13.76％;陕西省的黄龙县为微度土壤侵蚀区,平均土壤侵蚀模数仅为945 t km2/a,面积O.11万km2,仅占全区面积的0.93％。⑦植被是造成研究区土壤侵蚀强度分区差别的主要原因。建议在强度侵蚀区减少耕地、加大退耕还林,或对现存耕地增加水土保持措施建设;在中度侵蚀区的现存耕地增加水土保持措施建设,保护好现有林地、草地。