辽宁省重点防治区土壤侵蚀估算方法对比及优化

作     者：胡盘凤 

作者单位：沈阳农业大学 

学位级别：硕士

导师姓名：贾燕锋

授予年度：2017年

学科分类：082802[工学-农业水土工程] 090707[农学-水土保持与荒漠化防治] 0907[农学-林学] 08[工学] 0828[工学-农业工程] 09[农学] 0815[工学-水利工程] 

主      题：土壤侵蚀 三因子模型 USLE 遗传算法 

摘      要：精准估算一定区域内土壤侵蚀状况是开展区域水土保持工作的基础,也是有效防治水土流失的关键。而当前一定区域范围内的水土流失量不能直接测量,往往需要借助遥感、土壤流失模型、抽样调查等方法间接实现。为了提高区域土壤侵蚀调查工作的精确度,本研究以辽宁省国家重点治理区和重点预防区典型县为研究对象,分别按三因子模型和六因子模型(USLE)提取因子并进行土壤侵蚀量计算,将不同土壤侵蚀模型计算结果与径流小区实测数据对比分析,并采用遗传算法进行优化,找到适合辽宁省重点防治区土壤侵蚀估算的方法。主要结论如下:(1)三因子模型中,从土地利用因子提取结果看,西丰、朝阳土地利用类型主要为林地、旱地,宽甸土地利用类型主要为林地;从植被覆盖度因子提取结果看,西丰、宽甸高覆盖、中高覆盖面积较大,朝阳高覆盖、中高、中覆盖面积较大;从坡度因子的提取结果可见,西丰、朝阳坡度分布主要集中在8-25°之间,宽甸坡度主要在15°以上。USLE中,西丰、朝阳降雨侵蚀力较低,宽甸降雨侵蚀力较高;各县土壤可蚀性因子最大值主要集中在林地、旱地;坡长坡度因子最大值主要集中在林地。(2)运用三因子模型计算得出,西丰县土壤侵蚀面积1051.71km延续修改,占西丰总面积的39.89%,以轻度侵蚀为主;朝阳县土壤侵蚀面积1629.98km,占朝阳总面积的43.36%,以中度和强烈侵蚀为主;宽甸土壤侵蚀面积1546.78km,占宽甸总面积的25.29%,以轻度和中度侵蚀为主。(3)运用USLE计算得出,西丰县土壤侵蚀面积616.40km,占西丰总面积的22.96%,以轻度和中度为主;朝阳土壤侵蚀面积1918.72km,占朝阳总面积的50.99%,以轻度和中度为主;宽甸土壤侵蚀面积2685.69km,占宽甸总面积的43.92%,以轻度和剧烈为主。西丰平均土壤侵蚀模数为1469.93t/km.a,朝阳平均土壤侵蚀模数为1496.84t/km.a,宽甸平均土壤侵蚀模数为1667.29t/km.a,土壤侵蚀强度分级均属于中度侵蚀。(4)从土壤侵蚀强度及模数比较,治理区(朝阳与西丰)采用USLE的计算结果更接近实测数据,均以轻度和中度为主。预防区宽甸采用三因子土壤侵蚀模型的计算结果更接近实测数据,均以轻度和中度为主。可见,USLE更适合治理区,而三因子模型更适合预防区。(5)利用USLE计算的土壤侵蚀估算值(西丰与朝阳)与研究区的径流小区实测值进行比较,建立了辽宁典型治理区模型估算值和实测值之间的差异函数:Y = 1×10X,+ 0.666X + 0.0896 X + 0.0001 X-2.6864X。从优化函数输出的结果可以看出,水土保持措施因子对实测值与模型估算值的影响最大。通过对USLE的优化,将研究区实测值与采用USLE计算的土壤侵蚀估算值之间的差异由优化前的平均23.48%缩减到优化后的8.57%。