適用于華北地區(qū)降雨侵蝕力因子R的計算公式探究

蘇小娟

（山西水利職業(yè)技術學院）

降雨侵蝕力因子R是通用水土流失方程中的首要基礎因子，其計算結(jié)果的準確度，對土壤侵蝕量估算起著重要作用。國內(nèi)外的專家學者針對R的計算，提出了許多不同的公式。但這些公式的區(qū)域性較強，不能通用。因此，探尋研究最適用于華北地區(qū)土壤侵蝕量估算的降雨侵蝕力因子R的計算公式，可為準確進行土壤侵蝕量估算，搞好水土流失防治和生態(tài)環(huán)境建設，提供理論基礎和現(xiàn)實指導。

1 降雨侵蝕力因子R的計算公式

美國通用土壤流失方程：W=R·K·L·S·C·P·A，是目前世界上應用最廣泛的土壤侵蝕量估算公式。其中，W為土壤侵蝕量，R為降雨侵蝕力因子，K為土壤可蝕性因子，L為坡長因子，S為坡度因子，C為植被與作物管理因子，P為土壤保持措施因子。這些因子中，R的計算方法，國內(nèi)外的專家學者提出了不同的公式。本文研究將應用下列三個公式。

（1）Wischemeier等[1]得出的公式：

式中：P為年降雨量，mm；Pi為各月降雨量，mm；P為年降雨量，mm。

（2）劉秉正[2]得出的公式：

式中：P為年降雨量，mm；P6-9為同年6-9月降雨量之和，mm。

（3）高克昌等[3]提出的公式：

R=0.685X3-67.17X2+2 178.6X-21 347

X=（0.94x4+0.52x5+3.9x6+6.96x7+6.42x8+2.07x9+0.46x10）/100

式中：X為年有效降雨量，mm；x4、x5……x10為當年4-10月的月降雨量，mm。

2 研究區(qū)概況

為了探尋適用于華北地區(qū)的降雨侵蝕力因子R的計算公式，本文研究采用灤河重點預防區(qū)、永定河重點治理區(qū)、太行山重點治理區(qū)和伊洛河三門峽庫區(qū)治理區(qū)為研究對象。

灤河重點預防區(qū)包括河北省承德縣和隆化縣，總土地面積9 123 km2。調(diào)查表明，該區(qū)域土地利用以林地、草地和耕地為主，分別占總土地面積65.65%、16.00%和13.98%。地形以山地為主，地面坡度15°-25°面積占總土地面積34.67%。水土流失面積3 236.2 km2，占總土地面積35.47%。土壤侵蝕方式主要為水力侵蝕。

永定河治理區(qū)包括河北省懷來縣、懷安縣和山西大同縣，總土地面積5 008 km2。調(diào)查表明，該區(qū)域土地利用以耕地、林地和草地為主，分別占總土地面積32.56%、27.37%和18.63%。地形以盆地和低山為主，地面坡度15°-25°面積占總土地面積7.31%。水土流失面積1 565.28 km2，占總土地面積31.26%。土壤侵蝕方式主要為水力侵蝕。

太行山重點治理區(qū)包括河北省平山縣、涉縣和山西省襄垣縣、潞城市、五臺縣和昔陽縣，總土地面積10 423 km2。調(diào)查表明，該區(qū)域土地利用以林地、耕地和草地為主，分別占總土地面積46.29%、22.74%和20.57%。地形以山地為主，地面坡度15°-25°面積占總土地面積27.58%。水土流失面積4 975.92 km2，占總土地面積47.74%。土壤侵蝕方式主要為水力侵蝕。

伊洛河三門峽庫區(qū)治理區(qū)包括河南省洛寧縣和山西省垣曲縣，總土地面積3 915 km2。調(diào)查表明，該區(qū)域土地利用以林地和耕地為主，分別占總土地面積64.52%和23.00%。地形以丘陵、山地為主，地面坡度8°-15°面積占總土地面積23.22%。水土流失面積2 187.91 km2，占總土地面積的55.89%。土壤侵蝕方式主要為水力侵蝕。

3 數(shù)據(jù)來源與研究方法

3.1 研究數(shù)據(jù)來源

本項研究用到的水土流失監(jiān)測數(shù)據(jù)（見表1-表4），均來自于山西省水土保持監(jiān)測中心及河北省水土保持監(jiān)測中心；同年降雨數(shù)據(jù)來自中國氣象數(shù)據(jù)網(wǎng)（由于篇幅限制省略）。

表1 灤河重點預防區(qū)2016年水土流失監(jiān)測數(shù)據(jù)

表2 永定河重點治理區(qū)2016年水土流失監(jiān)測數(shù)據(jù)

表3 太行山重點治理區(qū)2016年水土流失監(jiān)測數(shù)據(jù)

表4 伊洛河三門峽庫區(qū)治理區(qū)2016年水土流失監(jiān)測數(shù)據(jù)

3.2 研究方法

具體研究的方法步驟如下：

（1）將本項研究4個區(qū)域的降雨侵蝕力因子R分別用前文提到的三個公式計算出來。

（2）利用土壤可蝕性因子諾莫圖，結(jié)合每個區(qū)域的土壤種類，確定土壤可蝕性因子。

（3）利用公式L=（λ/22.13）m，m=β/（1+β），β=（sinθ/0.089 6）/［3.0×（sinθ）0.8+0.56］[4]計算坡長因子。

計算坡度因子。

（5）根據(jù)植被覆蓋率取值植被與作物管理因子在0.06-0.6之間，沒有植被覆蓋取值1.0。

（6）根據(jù)地表的土地利用狀況，確定土壤保持措施因子。地表無防護措施時，取值1.0；平整、夯實及采取邊坡防護等工程措施后，取值0.5-0.8。

（7）計算得出4個區(qū)域的土壤侵蝕估算量，和同時期的監(jiān)測數(shù)據(jù)對比，找出適用于華北地區(qū)的降雨侵蝕力因子計算公式。

4 計算結(jié)果與結(jié)論

計算結(jié)果與監(jiān)測結(jié)果詳見表5。為便于直觀，將計算結(jié)果與監(jiān)測結(jié)果對比繪制成圖1。

表5 土壤侵蝕量估算成果與監(jiān)測成果對比表

圖1 不同公式估算土壤侵蝕量結(jié)果對比圖

從表5結(jié)合圖1可以明顯看出：應用Wischemeie公式，估算的年度土壤侵蝕量低于監(jiān)測結(jié)果；應用高克昌公式，估算的年度土壤侵蝕量高于監(jiān)測結(jié)果；只有應用劉秉正公式，估算的年度土壤侵蝕量與監(jiān)測結(jié)果相接近。

由此我們可以得出結(jié)論，在華北地區(qū)應用降雨侵蝕力因子R進行土壤侵蝕量估算時，采用劉秉正提出的公式更為合理。