生產(chǎn)建設(shè)項(xiàng)目區(qū)土壤侵蝕研究進(jìn)展

張樂濤，高照良

(1.中國(guó)科學(xué)院 水利部 水土保持研究所，712100，陜西楊凌;2.中國(guó)科學(xué)院大學(xué)，100049，北京;3.西北農(nóng)林科技大學(xué)水土保持研究所，712100，陜西楊凌)

生產(chǎn)建設(shè)活動(dòng)擾動(dòng)并重塑了地表物質(zhì)形態(tài)，改變了侵蝕營(yíng)力環(huán)境，導(dǎo)致了項(xiàng)目區(qū)土壤侵蝕發(fā)生基礎(chǔ)條件的深刻變化，加劇了項(xiàng)目區(qū)土壤侵蝕進(jìn)程。

生產(chǎn)建設(shè)項(xiàng)目造成的土壤侵蝕作為生產(chǎn)建設(shè)條件下集不同環(huán)境因子控制、人為因素影響及下墊面條件為一體的綜合環(huán)境影響體現(xiàn)，在改變?cè)械乇砦镔|(zhì)組成及水沙規(guī)律的同時(shí)，也導(dǎo)致了周邊環(huán)境的破壞、水文狀況改變和非點(diǎn)源污染源擴(kuò)散?；谏a(chǎn)建設(shè)項(xiàng)目區(qū)土壤侵蝕與傳統(tǒng)農(nóng)耕地土壤侵蝕基本范疇上的區(qū)別，其在時(shí)空分布、侵蝕方式、特征及危害，防治原則、目標(biāo)和技術(shù)體系、效益分析等方面的特征與傳統(tǒng)農(nóng)耕地土壤侵蝕也不盡相同［1］。

從生產(chǎn)建設(shè)實(shí)踐看，生產(chǎn)建設(shè)項(xiàng)目區(qū)土壤侵蝕在其基本概念、劃分方案、動(dòng)力機(jī)制、土壤侵蝕預(yù)報(bào)模型等方面的研究還存在諸多亟待解決的問題。

1 基本內(nèi)涵

生產(chǎn)建設(shè)項(xiàng)目區(qū)土壤侵蝕屬加速侵蝕的范疇，其內(nèi)涵較傳統(tǒng)農(nóng)耕地土壤侵蝕更為豐富，其作用營(yíng)力是以人類生產(chǎn)建設(shè)活動(dòng)為主的外營(yíng)力，主要人為活動(dòng)包括地表土體及地下巖土層擾動(dòng)、廢棄物堆置、人工邊坡的構(gòu)筑及各類有毒有害物質(zhì)的排放等，其作用結(jié)果是造成水土資源破壞、土地生產(chǎn)力下降乃至喪失［1］。近年的研究有將其概念細(xì)化的趨勢(shì)。王治國(guó)等［2］首次提出“巖土侵蝕”的概念，并以黃土區(qū)大型露天礦排土場(chǎng)為例，探討了巖土侵蝕的基本特征、形成原因、潛在危害，提出了巖土侵蝕的控制技術(shù)體系;李夷荔等［3］提出“工程侵蝕”的概念，認(rèn)為其侵蝕類型主要包括水力巖土侵蝕、工程建設(shè)誘發(fā)的重力侵蝕、泥石流、風(fēng)蝕和其他特殊侵蝕類型，并開展了相關(guān)方面的初步研究，凸顯了其區(qū)別于傳統(tǒng)農(nóng)耕地土壤侵蝕的特殊性，增強(qiáng)了概念的科學(xué)性，拓寬了土壤侵蝕的內(nèi)涵。

2 研究現(xiàn)狀

2.1 研究方法

鑒于自然條件下基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的獲取所需時(shí)間較長(zhǎng)，近年來(lái)生產(chǎn)建設(shè)項(xiàng)目區(qū)土壤侵蝕的研究工作，多以人工降雨［4］、放水沖刷［5］或二者組合［6］及天然降雨［7］條件下小區(qū)尺度上的短期定位觀測(cè)或模擬試驗(yàn)為主，研究范圍包括采礦工程［8］、公路工程［9］、水電站工程［10］等建設(shè)類型，涉及礦區(qū)復(fù)墾地［11］、排土場(chǎng)［12-13］、建筑工地［14］、路堤及路塹邊坡［15-17］、棄土棄渣堆置體［18-19］、礦區(qū)原生及擾動(dòng)地面［20-21］、非硬化道路［22-23］、施工營(yíng)地及施工便道［4］等下墊面條件，通過(guò)數(shù)理統(tǒng)計(jì)方法概化生產(chǎn)建設(shè)項(xiàng)目區(qū)不同下墊面在降雨及水動(dòng)力條件下的土壤侵蝕過(guò)程，構(gòu)建一定的數(shù)學(xué)或經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ鸵阅M其水沙過(guò)程，探討土壤侵蝕過(guò)程的影響因素和侵蝕產(chǎn)沙機(jī)制。

2.2 土壤侵蝕影響因子

按其基本屬性進(jìn)行劃分，生產(chǎn)建設(shè)項(xiàng)目區(qū)土壤侵蝕的影響因素大致可以分為主導(dǎo)因素、原動(dòng)因素和從動(dòng)因素3 種類型［24］。這3 類因素在RUSLE(修正的通用土壤流失方程)中均有其量化體現(xiàn)。其中，第1.06 版在計(jì)算礦區(qū)、建筑工地及復(fù)墾土地的土壤流失量方面較準(zhǔn)確，第2 版更是不因土地利用類型而受限制;因此二者在生產(chǎn)建設(shè)特殊條件下的土壤侵蝕量計(jì)算、環(huán)境影響評(píng)價(jià)、制訂復(fù)墾計(jì)劃及復(fù)墾土地的評(píng)價(jià)等方面均有著較為廣泛的應(yīng)用［25］。RUSLE2 的基本結(jié)構(gòu)為

式中:A 為礦區(qū)、建筑工地及復(fù)墾土地的年均土壤流失量，t/(hm2·a);S 為坡度因子，量綱為1;ri為侵蝕力因子，MJ·mm/(hm2·h);ki為土壤可蝕性因子，t·hm2·h/(hm2·MJ·mm);li為坡長(zhǎng)因子，量綱為1;ci為覆蓋與管理因子，量綱為1;pi為水土保持措施因子，量綱為1;i 為一年中的第i 天。RUSLE2 基于因子的日變化計(jì)算日均土壤流失量，然后求和作為年均土壤流失值［26］。

2.2.1 主導(dǎo)因素 人為因素是土壤侵蝕產(chǎn)生和發(fā)展的主導(dǎo)因素:負(fù)面影響主要是生產(chǎn)建設(shè)活動(dòng)破壞了項(xiàng)目區(qū)原生地質(zhì)地貌、生態(tài)水文、土壤植被等，為土壤侵蝕的發(fā)生創(chuàng)造了條件;正面影響主要是項(xiàng)目區(qū)部分有意無(wú)意的人為活動(dòng)抑制了土壤侵蝕的發(fā)生，如人為使用地被物覆蓋降低雨滴及徑流對(duì)地表的打擊破壞、特殊擾動(dòng)方式造就的土壤重構(gòu)體可能會(huì)降低相關(guān)侵蝕因子的作用等(表1［27］和表2)。

RUSLE2 中，ci表征植被覆蓋、糙率、土壤生物量及擾動(dòng)活動(dòng)對(duì)土壤侵蝕速率的復(fù)合效應(yīng)［28］，不同擾動(dòng)方式下的ci因子見表3;pi反映水土保持措施的作用，受人為作用的影響顯著，歸為主導(dǎo)因素。在有保護(hù)措施條件下，pi＜1，pi減少土壤流失量的程度取決于坡度，坡度過(guò)緩(≤1%)或者過(guò)陡(≥21%)，水土保持措施的意義不大，即pi=1［26］。C.E.Israelsen等［29］對(duì)生產(chǎn)建設(shè)項(xiàng)目中建筑工地及擾動(dòng)土地的典型ci因子值進(jìn)行了量化(表2)，提出以侵蝕控制因子(等同于ci與pi的復(fù)合因子，量綱為1)表示ci和pi2 個(gè)因素的綜合影響，以表征不同措施條件下的土壤侵蝕防護(hù)程度，其更容易反映由生產(chǎn)建設(shè)背景下地表?xiàng)l件的多樣性，侵蝕控制因子值的變化范圍為0.01(土壤表層為植被覆蓋)～1(新翻松土15 ～20 cm)［28］。

表1 擾動(dòng)土地覆蓋條件下的ci 因子值［27］Tab.1 ci factor values for mulch under disturbed-land conditions

綜上所述，人為作用對(duì)生產(chǎn)建設(shè)項(xiàng)目區(qū)土壤侵蝕的影響有正負(fù)之分，不可一概而論，人為因素在生產(chǎn)建設(shè)區(qū)土壤侵蝕發(fā)生過(guò)程中的作用及地位要視生產(chǎn)建設(shè)項(xiàng)目的性質(zhì)、擾動(dòng)類型及程度、人文社會(huì)經(jīng)濟(jì)條件而做出因時(shí)因地制宜的劃分，以衡量各類因素在土壤侵蝕過(guò)程中的重要性。這是生產(chǎn)建設(shè)區(qū)水土保持工作需要解決的基本問題，否則，在水土保持實(shí)踐中可能會(huì)產(chǎn)生錯(cuò)誤的導(dǎo)向。

目前我國(guó)僅定性描述了生產(chǎn)建設(shè)活動(dòng)的危害程度及其與土壤侵蝕強(qiáng)度、范圍間的關(guān)系［24］，對(duì)于ci、pi值，如何定義符合我國(guó)國(guó)情的測(cè)算標(biāo)準(zhǔn)，到目前尚未有統(tǒng)一的結(jié)論［30］，不同擾動(dòng)類型對(duì)土壤侵蝕強(qiáng)度、侵蝕速率貢獻(xiàn)方面的研究仍需加強(qiáng)。

生產(chǎn)建設(shè)中土壤侵蝕規(guī)律及其防治的研究實(shí)際

也是圍繞著人為活動(dòng)在不同層次上對(duì)土壤侵蝕的影響而展開的，從生產(chǎn)實(shí)踐的角度，基于對(duì)不同生產(chǎn)建設(shè)項(xiàng)目類型、特性、擾動(dòng)方式及擾動(dòng)程度的劃分，對(duì)比分析不同擾動(dòng)條件下下墊面土壤侵蝕特征的差異，以此作為不同生產(chǎn)建設(shè)項(xiàng)目生產(chǎn)工藝合理優(yōu)化的依據(jù)，對(duì)于全面合理規(guī)劃項(xiàng)目區(qū)的水土保持工作具有重要的生產(chǎn)和指導(dǎo)意義。

2.2.2 原動(dòng)因素 降雨/徑流侵蝕力因子屬原動(dòng)因素，次降雨引起的土壤凈分離量與EI30成正比，是RUSLE2 在計(jì)算侵蝕力的基本假設(shè)，EI30為次降雨總動(dòng)能(E，MJ/hm2)與最大30 min 降雨強(qiáng)度(I30，mm/h)之積，降雨侵蝕力的月值及年值可以通過(guò)次降雨EI30值的求和得到［31］。在RUSLE2 中，次降雨總動(dòng)能按下式計(jì)算:

表2 建筑工地及擾動(dòng)土地典型ci 因子值［28］Tab.2 Typical ci factor values for construction sites and disturbed landss

表3 建筑工地區(qū)裸地的ci 因子值［27］Tab.3 ci values for bare soil at construction site

式中:ek為單位降雨量的動(dòng)能，MJ/(hm2·mm);ΔVk為第k 時(shí)段內(nèi)的降雨量，mm;k 為降雨過(guò)程中降雨強(qiáng)度可近似看作恒定的某一時(shí)段;m 為時(shí)段數(shù)。ek的計(jì)算公式為

式中I 為降雨強(qiáng)度，mm/h。

年均降雨侵蝕力是M 年內(nèi)降雨侵蝕力的算術(shù)平均值，計(jì)算公式為

式中:Rj為年均降雨侵蝕力;EI30為次降雨侵蝕力;j為每一次降雨，Jm'為第m'年的降雨次數(shù)。

Yoon K.S.［28］在對(duì)韓國(guó)沿海流域建筑工地的土壤侵蝕進(jìn)行估算時(shí)，采用式(5)計(jì)算了1996—2000年的降雨侵蝕力

式中:E'為降雨動(dòng)能，J/(m2·cm);Rd為降雨量，cm;I'為降雨強(qiáng)度，cm/h;采用謝爾曼法運(yùn)用式(6)對(duì)1、2、3 h 降雨強(qiáng)度的外推插值確定最大30 min 降雨強(qiáng)度I'30。

式中:z、n 為由區(qū)域條件決定的常數(shù);t 為降雨歷時(shí)，min。

目前的研究尚未很好地闡明次降雨過(guò)程中降雨強(qiáng)度的時(shí)空分布特征對(duì)土壤侵蝕的貢獻(xiàn)，影響了對(duì)坡面土壤侵蝕過(guò)程的理解，并對(duì)次降雨事件中土壤侵蝕預(yù)報(bào)模型的開發(fā)形成了一定的障礙，加強(qiáng)雨型對(duì)土壤侵蝕過(guò)程影響的研究尤為必要。

D.C.Flanagan 等［32］在保持總降雨量一致的條件下比較了次降雨過(guò)程恒定降雨強(qiáng)度與非恒定降雨強(qiáng)度對(duì)入滲、徑流及土壤流失量等的差異，指出雨型是決定徑流及土壤流失的重要因素，然而其效應(yīng)可能會(huì)被不同的土壤前期條件及某一特定雨型的普遍性掩蓋，認(rèn)為對(duì)次降雨過(guò)程中非恒定降雨強(qiáng)度作用的考慮會(huì)改善土壤侵蝕的預(yù)測(cè)結(jié)果。B.Frauenfeld等［33］討論了非恒定降雨強(qiáng)度對(duì)徑流及細(xì)溝間侵蝕的影響，認(rèn)為次降雨過(guò)程中降雨強(qiáng)度的不同變化對(duì)總徑流量及總?cè)霛B的影響不大，對(duì)最大徑流量、產(chǎn)流時(shí)間及不同土壤的流失量等均具有重要影響，而這種影響因土壤類型而異，指明了此類研究的重要價(jià)值。S.I.Ahmed 等［34］研究了次降雨事件中降雨強(qiáng)度的時(shí)間分布特征對(duì)土壤侵蝕速率的影響，建立了三參數(shù)及四參數(shù)的降雨功率方程，討論了使用降雨功率模型描述降雨侵蝕力的可能性。

黃土高原地區(qū)高強(qiáng)度次降雨對(duì)侵蝕產(chǎn)沙的主導(dǎo)作用及股流的強(qiáng)烈侵蝕效應(yīng)［35-36］，導(dǎo)致RUSLE 及其各改進(jìn)版本無(wú)法直接應(yīng)用于我國(guó)的生產(chǎn)實(shí)際，限于當(dāng)前的研究水平、數(shù)據(jù)可獲取性及有效性等方面的不足，RUSLE 在生產(chǎn)建設(shè)領(lǐng)域的可推廣性仍值得商榷。從上述角度研究不同雨型的土壤侵蝕效應(yīng)對(duì)于改善降雨侵蝕力因子的計(jì)算理論及提升土壤侵蝕預(yù)報(bào)精度具有重要意義。

2.2.3 從動(dòng)因素 從動(dòng)因素指的是下墊面的基本條件，包括地質(zhì)結(jié)構(gòu)及組成、地形因子(坡型、坡度、坡長(zhǎng)、坡向等)、土壤理化性質(zhì)(土壤質(zhì)地、密度、孔隙度、團(tuán)聚體等)、植被覆蓋因子(覆蓋度、郁閉度、植被種類及分布格局等)，生產(chǎn)建設(shè)項(xiàng)目區(qū)工程堆積體具有土壤結(jié)構(gòu)缺失，砂礫、石塊含量豐富，地表硬化，缺乏植物根系及有機(jī)質(zhì)等特點(diǎn)［37-38］，由此導(dǎo)致擾動(dòng)區(qū)的土壤侵蝕特征與傳統(tǒng)農(nóng)耕地有所不同。

在RUSLE2 中l(wèi)i、S、ki屬?gòu)膭?dòng)因素，其中，ki包括2 部分，一是土壤可蝕的固有屬性，二是受管理措施影響的可蝕性。

關(guān)于坡度因子，S.A.Schroeder［39］以露天礦區(qū)棄土為例，探討了坡度因子對(duì)USLE 在預(yù)測(cè)礦區(qū)棄土侵蝕速率方面的影響，認(rèn)為在坡度＜9%時(shí)，USLE會(huì)“低估”坡度的影響，坡度＞9%時(shí)，則會(huì)“高估”坡度的作用。C.F.Mclsaac 等［40］對(duì)擾動(dòng)土地的研究也得出了類似的結(jié)論，并發(fā)現(xiàn)在試驗(yàn)區(qū)土壤流失率與坡度間的關(guān)系變動(dòng)性很大。M.A.Nearing［41］、C.J.Sheridan 等［42］在總結(jié)前人研究成果的基礎(chǔ)上建立了計(jì)算坡度因子的單一連續(xù)函數(shù)，其表達(dá)通式為

式中:θ 為坡度，(°)，a、b、K、p 為由土壤性質(zhì)及其侵蝕特征決定的回歸系數(shù)，其適用范圍較廣，幾乎包羅研究中所可能涉及到的全部坡度。Liu Baoyuan等［43］在黃土高原陡坡(坡度55%)的研究成果亦符合上式。

基于對(duì)坡度、坡型、細(xì)溝侵蝕及細(xì)溝間侵蝕(面蝕)的綜合考慮，RUSLE2 中的坡長(zhǎng)因子

式中:Li為不規(guī)則坡面第i 坡段的坡長(zhǎng)因子;xi為從坡頂?shù)降趇 段底端的坡長(zhǎng);λu為標(biāo)準(zhǔn)小區(qū)坡長(zhǎng)，22.1 m;α 為第i 坡段的坡長(zhǎng)指數(shù)，由下式確定:

式中β 為第i 坡段細(xì)溝侵蝕與細(xì)溝間侵蝕之比。

W.H.Wischmeier 等［44］提出坡長(zhǎng)坡度因子

式中:l 為坡長(zhǎng)，m;S 為坡度，%;x 為指數(shù)(S ＜1%，x=0.2;1%＜S ＜3%，x=0.3;3.5%＜S ＜4.5%，x=0.4;S≥5%，x=0.5)。

當(dāng)前生產(chǎn)建設(shè)項(xiàng)目區(qū)地形因子的概化多以式(10)為基礎(chǔ)進(jìn)行修正［29］，以增強(qiáng)使用效果、提高結(jié)果的準(zhǔn)確度。

基于對(duì)土壤結(jié)構(gòu)因子的調(diào)整，RUSLE2 給出的土壤可蝕性因子ki的計(jì)算方法［45］為

式中:M=(fsilt+fvfs)(100-fclay):fsilt為粉砂粒質(zhì)量分?jǐn)?shù)，mg/g;fvfs為極細(xì)砂粒(0.05 ～0.1 mm)質(zhì)量分?jǐn)?shù)，mg/g;fclay為黏粒質(zhì)量分?jǐn)?shù)，mg/g;O 為土壤有機(jī)質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)，mg/g;s 為結(jié)構(gòu)系數(shù);P 為滲透性等級(jí)。

RUSLE2 對(duì)某些計(jì)算公式的修正使之更加適用于生產(chǎn)建設(shè)項(xiàng)目擾動(dòng)區(qū)土壤侵蝕量的預(yù)測(cè)，因而極大地?cái)U(kuò)展了RUSLE2 的適用范圍;然而，由于受到人為不均一的劇烈擾動(dòng)，生產(chǎn)建設(shè)項(xiàng)目區(qū)的下墊面條件具有極大的不均一性，土壤可蝕性的變化也趨于復(fù)雜，加之k 值的計(jì)算方法爭(zhēng)議性極大［46］，限制了RUSLE2 在生產(chǎn)建設(shè)項(xiàng)目區(qū)的推廣。

從土壤抗沖性研究的角度看，土壤抗沖性是土壤的固有屬性，是土壤對(duì)徑流機(jī)械性破壞和推移的抵抗能力［47］，20 世紀(jì)90 年代中后期，黃土高原土壤抗沖性的研究取得了突破性進(jìn)展［48］，從土壤抗沖性的評(píng)價(jià)指標(biāo)、研究方法到土壤抗沖性的機(jī)制、分異規(guī)律及改善途徑等方面的研究日臻完善［49］，研究的下墊面條件涉及草地、林地、農(nóng)耕地、撂荒地以及土質(zhì)道路等不同土地利用類型［50］，揭示了黃土高原土壤抗沖性的形成機(jī)制，卻未關(guān)注生產(chǎn)建設(shè)區(qū)不同擾動(dòng)方式下不同土體類型的土壤抗沖性研究?；谏a(chǎn)建設(shè)項(xiàng)目區(qū)下墊面條件的改變，其基本概念宜在新的背景下得到延伸或重新刻畫。土壤抗沖性包含一定的水動(dòng)力條件及土壤抗沖響應(yīng)過(guò)程2 個(gè)基本的不同層面，因而探討特定水動(dòng)力條件下不同擾動(dòng)類型(如挖方、填方、堆墊、埋壓等)造成的各類擾動(dòng)土壤的抗沖性差異、形成過(guò)程及其對(duì)生產(chǎn)建設(shè)項(xiàng)目區(qū)土壤侵蝕過(guò)程的影響，建設(shè)期不同階段土壤抗沖特征及其在項(xiàng)目區(qū)恢復(fù)階段內(nèi)的演變過(guò)程具有重要的生產(chǎn)價(jià)值。從深化土壤抗沖性理論研究的角度出發(fā)，上述有關(guān)土壤可蝕性的問題可能會(huì)得到某種程度上的解決。

2.3 水沙規(guī)律及其過(guò)程模擬

產(chǎn)流產(chǎn)沙規(guī)律的研究多以生產(chǎn)建設(shè)項(xiàng)目區(qū)排土場(chǎng)、棄土棄渣體和路堤及路塹等作為主要研究對(duì)象。前者屬人工松散堆積物，土壤可侵蝕性比自然坡面高出10 ～100 倍［12］，其侵蝕產(chǎn)沙量一般是自然裸露荒坡的10 倍以上［19］;后者屬人工構(gòu)筑邊坡，作為道路建設(shè)施工期形成的重要地形單元，挖方坡(路塹)及填方坡(路堤)是道路建設(shè)工程土壤侵蝕的重要來(lái)源［51-52］。

研究主要通過(guò)模擬一定的降雨或徑流水動(dòng)力條件，在小區(qū)尺度上，探討不同擾動(dòng)方式下重塑下墊面的土壤侵蝕過(guò)程，以通用土壤流失方程(USLE)的經(jīng)典模型框架進(jìn)行侵蝕因子的分析，歸納侵蝕過(guò)程的水沙演變規(guī)律，并試圖建立不同的預(yù)報(bào)方程［51-55］。

表4 所列內(nèi)容體現(xiàn)了生產(chǎn)建設(shè)項(xiàng)目區(qū)不同下墊面在不同試驗(yàn)條件時(shí)的產(chǎn)流、產(chǎn)沙特征，具有一定的代表性，在理論研究及生產(chǎn)實(shí)踐中均有較強(qiáng)的參考意義?？梢钥闯?徑流量、徑流率與降雨強(qiáng)度或放水流量間分別以線性關(guān)系為主;不同下墊面條件時(shí)，侵蝕產(chǎn)沙與產(chǎn)流狀況間的量化關(guān)系則較為復(fù)雜，存在線性函數(shù)、冪函數(shù)及對(duì)數(shù)函數(shù)3 種數(shù)學(xué)關(guān)系，這實(shí)際與生產(chǎn)建設(shè)項(xiàng)目區(qū)存在的多種擾動(dòng)方式和復(fù)雜的地形單元有關(guān)。當(dāng)前的多數(shù)研究大都以某一特定的地形單元(如棄土棄渣等工程堆積體)為主，對(duì)施工營(yíng)地、施工便道等單元的關(guān)注不足，未能系統(tǒng)地研究土壤侵蝕的特征及演變過(guò)程;因而，相關(guān)結(jié)論的局限性很大，成果的運(yùn)用也受諸多現(xiàn)實(shí)條件的限制。

我國(guó)生產(chǎn)建設(shè)項(xiàng)目區(qū)的土壤侵蝕至今尚無(wú)統(tǒng)一的劃分方案［56］，鑒于生產(chǎn)建設(shè)項(xiàng)目區(qū)土壤侵蝕類型的多樣性、復(fù)雜性及其與生產(chǎn)建設(shè)項(xiàng)目自身特性的緊密聯(lián)系［24］，在明確項(xiàng)目建設(shè)特性的基礎(chǔ)上，針對(duì)不同的生產(chǎn)建設(shè)項(xiàng)目類型，按照其擾動(dòng)方式、類型、強(qiáng)度特性及新增土壤侵蝕的不同來(lái)源，進(jìn)行單元?jiǎng)澐?在不同地形單元下，分別研究其土壤侵蝕發(fā)生的形式、強(qiáng)度、范圍及其演變特征等規(guī)律;在此基礎(chǔ)上綜合生產(chǎn)建設(shè)項(xiàng)目區(qū)的土壤侵蝕特征，篩選土壤侵蝕的評(píng)價(jià)因子，構(gòu)建土壤侵蝕評(píng)價(jià)的指標(biāo)體系，建立土壤侵蝕的評(píng)價(jià)模型，依模型評(píng)價(jià)結(jié)果對(duì)項(xiàng)目區(qū)各侵蝕單元進(jìn)行土壤侵蝕危害程度劃分［57］，逐步建立生產(chǎn)建設(shè)項(xiàng)目區(qū)土壤侵蝕的分區(qū)劃分體系。

以動(dòng)力學(xué)為基礎(chǔ)的土壤侵蝕過(guò)程模型開發(fā)的滯后，導(dǎo)致目前生產(chǎn)建設(shè)項(xiàng)目區(qū)土壤侵蝕的研究缺乏對(duì)水沙過(guò)程的數(shù)學(xué)刻畫;因此，經(jīng)典分布式模型在生產(chǎn)建設(shè)項(xiàng)目區(qū)土壤侵蝕領(lǐng)域的適用性亦值得探討，如基于長(zhǎng)時(shí)間序列的土-水平衡模型(CREAMS)與基于單次降雨事件的水沙運(yùn)移過(guò)程模型(KINEROS)。D.M.Hartley［11］以模擬降雨試驗(yàn)為基本手段，基于這2 個(gè)模型分布式參數(shù)的校正及估計(jì)，對(duì)美國(guó)科羅拉多州西北部煤礦開發(fā)區(qū)擾動(dòng)土壤的多重處理措施之間進(jìn)行了對(duì)比研究及分析，取得了良好的效果，證明了此類模型在生產(chǎn)建設(shè)項(xiàng)目區(qū)土壤侵蝕中的適用性。此外，近年來(lái)，SIBERIA 景觀演化模型在礦區(qū)棄土場(chǎng)土壤侵蝕模擬和測(cè)量方面表現(xiàn)出了重要的實(shí)用價(jià)值，其基本過(guò)程為利用激光掃描儀測(cè)量—數(shù)字高程模型選取—SIBERIA 模型參數(shù)確定—土壤侵蝕模擬。G.R.Hancock 等［58-59］的研究表明，模型對(duì)于參數(shù)變化的響應(yīng)極為靈敏，參數(shù)的校正在模型使用過(guò)程中極為重要，在模型參數(shù)選取及校正準(zhǔn)確的前提下，該模型可以準(zhǔn)確模擬礦區(qū)棄土場(chǎng)邊坡細(xì)溝侵蝕的時(shí)空分布特征及預(yù)測(cè)廢棄礦區(qū)的中期(長(zhǎng)達(dá)50 年)土壤侵蝕過(guò)程中的沖溝發(fā)育速率;因此，SIBERIA 景觀演化模型為礦區(qū)開采后的土壤侵蝕預(yù)測(cè)提供了一種新的工具。

3 研究展望

生產(chǎn)建設(shè)項(xiàng)目區(qū)土壤侵蝕的控制對(duì)于區(qū)域生態(tài)環(huán)境的治理具有重要意義，侵蝕量的預(yù)測(cè)對(duì)生產(chǎn)實(shí)踐也具有較強(qiáng)的指導(dǎo)性。目前已從侵蝕規(guī)律、分布特征、水沙過(guò)程、分區(qū)防治等多方面對(duì)生產(chǎn)建設(shè)項(xiàng)目區(qū)土壤侵蝕進(jìn)行了研究，為項(xiàng)目區(qū)的水土保持規(guī)劃提供了一定的參考;然而，相較于生態(tài)治理項(xiàng)目土壤侵蝕完備的數(shù)據(jù)資料、成熟的理論與方法，生產(chǎn)建設(shè)項(xiàng)目土壤侵蝕的研究以小區(qū)尺度上的短期觀測(cè)為主，在指導(dǎo)生產(chǎn)實(shí)踐方面具有很大的局限性。今后應(yīng)加強(qiáng)長(zhǎng)期、定位觀測(cè)，促進(jìn)侵蝕機(jī)制的研究;加強(qiáng)對(duì)項(xiàng)目區(qū)雨型的土壤侵蝕效應(yīng)研究，深化降雨侵蝕

力計(jì)算的相關(guān)理論;加強(qiáng)對(duì)生產(chǎn)建設(shè)項(xiàng)目區(qū)不同擾動(dòng)方式下土壤抗沖性的研究，在此基礎(chǔ)上對(duì)項(xiàng)目區(qū)的土壤可蝕性進(jìn)行量化;加強(qiáng)RUSLE2 在我國(guó)生產(chǎn)建設(shè)項(xiàng)目土壤侵蝕中的適用性研究加強(qiáng)土壤侵蝕過(guò)程模型的研究，我國(guó)生產(chǎn)建設(shè)項(xiàng)目土壤侵蝕目前的研究主要著眼于局部的情況，并不能從整體上把握其對(duì)生態(tài)環(huán)境的影響，未來(lái)的研究宜從整體出發(fā)，在流域尺度上系統(tǒng)考察其對(duì)流域產(chǎn)沙過(guò)程的影響，探討如何將其整合到已有過(guò)程模型中并提高模型精度，為控制區(qū)域土壤侵蝕提供理論支撐［60］;加強(qiáng)生產(chǎn)建設(shè)項(xiàng)目區(qū)土壤侵蝕防治分區(qū)劃分的研究，并將土壤侵蝕控制納入流域的規(guī)劃及管理體系，綜合調(diào)控流域水沙過(guò)程，促進(jìn)區(qū)域生態(tài)環(huán)境治理。

表4 生產(chǎn)建設(shè)項(xiàng)目區(qū)不同下墊面的產(chǎn)流、產(chǎn)沙規(guī)律Tab.4 Rules of runoff and sediment yield of different underlaying surfaces in production and construction project areas