一种矿山整治坡面水土流失风险评估系统技术方案

本发明专利技术公开了一种矿山整治坡面水土流失风险评估系统，基于RUSLE模型，土壤侵蚀模式模型，沟蚀强度评价模型，为水土流失评价指标搭建了一个系统的体系平台。该系统从三个尺度面进行选择，进行微地形尺度水土流失评估，坡面尺度水土流失评估和流域尺度水土流失评估。系统中的RUSLE模型采用新技术进行重新评估，各要素相互关联，相互作用，使RUSLE模型具有高评价精度和实用性。WEPP模型主体采用模块化结构，将土壤侵蚀分成不同的过程并用不同的自模型加以模拟，从而建立一个发展的整体框架。沟蚀土壤流失分析了土壤从细沟侵蚀—浅沟侵蚀—切沟侵蚀—冲沟侵蚀的演变机理,分析出侵蚀沟径流冲刷是土壤侵蚀的主要来源。对科学地指导水土保持措施配置有重要的实践意义。指导水土保持措施配置有重要的实践意义。

【技术实现步骤摘要】
一种矿山整治坡面水土流失风险评估系统


[0001]本专利技术属于水土流失领域，特别涉及一种矿山整治坡面水土流失风险评估系统。

技术介绍

[0002]近几年，我国各个区域已经纵深推进了各项水土保持生态修复工程，取得的效果小有成绩，这也有力的推动了水土保持生态修复综合效益的评价指标体系以及研究方法得到了高速的发展。现如今对于水土流失的评估多在淮河、黄土与高原地区。而对于不同的地点也需要从不同的角度出发，使用不同的方法、不同的解决思路去解决土壤的侵蚀问题。因此我们需要利用水土流失评估系统，针对于土壤保持生态修复的实际效益进行科学合理的检测评价，目前没有基于三种尺度不同模型对水土流失进行评估的系统方法研究。

技术实现思路

[0003]本专利技术提供了一种矿山整治坡面水土流失风险评估系统，现如今对于水土流失的评估大多基于一个尺度进行分析，而对于不同的地点也需要从不同的角度出发，使用不同的方法、不同的解决思路去解决土壤的侵蚀问题。因此我们需要利用水土流失评估系统，针对于土壤保持生态修复的实际效益进行科学合理的检测评价，目前没有基于三种尺度不同模型对水土流失进行评估的系统方法研究。
[0004]为实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：一种矿山整治坡面水土流失风险评估系统，包括以下步骤，
[0005]步骤一、系统启动进入用户登录界面，用户根据用户名和密码来进行登录，若密码和用户名错误时系统将无法登录，并且用户也能够实现重新修改密码并且登录注册的操作；
[0006]步骤二、进入系统后，选择不同的模型进行数据输入，包括微地形尺度计算模块、坡面尺度计算模块、流域尺度计算模块三种不同模块的土壤侵蚀；
[0007]步骤三、用户选择微地形尺度计算模块时，页面列举数据库中所有的相关值，包括砂粒含量、粘粒含量、粉粒含量及有机碳含量，同时对于相关值能够进行增加、编辑、计算的功能，用户也能够将数据进行批量导入来实现大量数据的输入操作；
[0008]步骤四、用户选择坡面尺度模块时，页面直接跳转到列举各项地形因子，包括侵蚀沟数量、侵蚀沟截面面积、侵蚀沟长度；同时对于相关值能够进行增加、编辑、计算的功能；
[0009]步骤五、用户选择流域尺度计算模块时，页面列举数据库中所有的相关值，包括土壤侵蚀模数、降雨侵蚀力因子、土壤可侵蚀性因子、坡度坡长因子、植被覆盖因子、水保措施因子，同时对于相关值能够进行增加、编辑、计算的功能，用户在这个模块能够根据不同流域来导入大量流域数据参数因子来进行相应计算；
[0010]步骤六、数据输入完毕后，得出土壤可蚀性因子、沟蚀强度评级、土壤侵蚀模数，并且根据土壤可蚀性因子得出土壤可蚀性评价见表1，根据沟蚀强度评价模型得到沟蚀强度等级见表2，根据土壤侵蚀模数对水土流失风险进行评估见表3；
[0011]表1土壤可蚀性分级标准
[0012][0013]表2沟蚀强度等级
[0014][0015]表3土壤容许流失量
[0016][0017]研究区土壤侵蚀模数大于土壤容许流失量时，则坡面水土流失风险整体较高；
[0018]具体的数据获取和计算方法如下，
[0019]获取方法：在研究区内选取典型整治坡面，布设10m
×
10m的调查样方，调查样方内的侵蚀沟长度，深度及宽度并记录；在所调查的样方内选取3～5个1m
×
1m的小样方，每个样方按“S”形布设采样点位(≥5个)，按5cm分层采集土壤样品，对应层次混合成为1个样品；土壤质地采用马尔文激光粒度分析仪测定；土壤有机质采用重铬酸钾稀释热法；日降雨数据来自国家气象科学数据网；土壤质地、土壤有机碳数据来自中国土壤数据集；
[0020]沟蚀土壤流失计算模型是系统中坡面水蚀评估模块所以依赖的数据模型，根据沟蚀的密度以及裂度，采用数学模型分级方法和侵蚀沟分类的方法对小流域的侵蚀沟进行分类，采用如下公式：
[0021]沟蚀占坡面面积比(％)＝Si/S
×
100％
ꢀꢀꢀ
(1)
[0022]沟蚀密度(km/km2)＝Li/S
ꢀꢀꢀ
(2)
[0023]公式中：Si代表侵蚀沟平均断面面积,S代表坡面面积，此处使用样方总面积100m2， L代表侵蚀沟沟长；系统依赖沟蚀侵蚀模型，在一片区域内的侵蚀沟分布空间中、根据侵蚀沟沟长、截面平均面积、等参数因子为切入点，研究区域内水保规划侵蚀沟水蚀程度，及侵蚀强度的变化；
[0024]土壤可侵蚀性因子反映了模拟地区由于土壤本身特性导致对水土流失的敏感性，用有机质含量、土壤颗粒级配、土壤结构等级以及土壤渗透等级为参数进行对土壤可蚀性因子的计算，公式如下：
[0025][0026]公式中：K为土壤可蚀性因子，SA为土壤砂粒(2000～50um)含量(％)，SI为土壤粉粒(50～2um)含量(％)，CL为土壤粘粒(<2um)含量(％)，C为有机碳含量(％)， SN＝1
‑
SA/100，本式使用美国制单位，换算为国际制单位公式为K＝K本式
×
0.1317；
[0027]计算结果采用以下分级标准：
[0028]表1土壤可蚀性分级标准
[0029][0030]土壤侵蚀模数方程为
[0031]A＝R
·
K
·
L
·
S
·
C
·
P
ꢀꢀꢀ
(4)
[0032]式中：A代表土壤侵蚀模数；R代表降雨的侵蚀力测定值；K代表土壤可蚀性因子； LS代表地形影响的评价值；C代表植被作用的评价值；P代表水保措施作用的评价值；
[0033]降雨侵蚀力因子计算公式如下：
[0034][0035]公式中：R为降雨侵蚀力因子，Pi为月平均降雨量(mm)，P为平均年降雨量(mm)，本公式使用美制单位，转换为国际制单位(MJ
·
mm
·
hm
‑2·
a
‑1)，公式为R＝R本式
×
17.02；
[0036]坡长因子计算方式，公式如下：
[0037]L＝(λ/22.13)
m
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(6)
[0038]式中：L为坡长因子，λ为坡面长(m)，m为坡面指数；
[0039]采用RUSLE中坡面指数m计算方式，公式如下：
[0040]m＝β/(1+β)
ꢀꢀꢀ
(7)
[0041]β＝(sinθ/0.896)/(3.0sinθ
0.8
+0.56)
ꢀꢀꢀ
(8)
[0042]式中：β是钻头侵蚀与钻头间侵蚀的比率，θ为坡度，单位
°
；
[0043]坡度因子反映坡度对坡面水土流失的影响程度，公式如下：
[0044]S＝10.8sinθ+0.03 θ<5...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种矿山整治坡面水土流失风险评估系统，其特征在于：包括以下步骤，步骤一、系统启动进入用户登录界面，用户根据用户名和密码来进行登录，若密码和用户名错误时系统将无法登录，并且用户也能够实现重新修改密码并且登录注册的操作；步骤二、进入系统后，选择不同的模型进行数据输入，包括微地形尺度计算模块、坡面尺度计算模块、流域尺度计算模块三种不同模块的土壤侵蚀；步骤三、用户选择微地形尺度计算模块时，页面列举数据库中所有的相关值，包括砂粒含量、粘粒含量、粉粒含量及有机碳含量，同时对于相关值能够进行增加、编辑、计算的功能，用户也能够将数据进行批量导入来实现大量数据的输入操作；步骤四、用户选择坡面尺度模块时，页面直接跳转到列举各项地形因子，包括侵蚀沟数量、侵蚀沟截面面积、侵蚀沟长度；同时对于相关值能够进行增加、编辑、计算的功能；步骤五、用户选择流域尺度计算模块时，页面列举数据库中所有的相关值，包括土壤侵蚀模数、降雨侵蚀力因子、土壤可侵蚀性因子、坡度坡长因子、植被覆盖因子、水保措施因子，同时对于相关值能够进行增加、编辑、计算的功能，用户在这个模块能够根据不同流域来导入大量流域数据参数因子来进行相应计算；步骤六、数据输入完毕后，得出土壤可蚀性因子、沟蚀强度评级、土壤侵蚀模数，并且根据土壤可蚀性因子得出土壤可蚀性评价见表1，根据沟蚀强度评价模型得到沟蚀强度等级见表2，根据土壤侵蚀模数对水土流失风险进行评估见表3；表1土壤可蚀性分级标准表2沟蚀强度等级表3土壤容许流失量研究区土壤侵蚀模数大于土壤容许流失量时，则坡面水土流失风险整体较高；具体的数据获取和计算方法如下，获取方法：在研究区内选取典型整治坡面，布设10m
×
10m的调查样方，调查样方内的侵蚀沟长度，深度及宽度并记录；在所调查的样方内选取3～5个1m
×
1m的小样方，每个样方按“S”形布设采样点位(≥5个)，按5cm分层采集土壤样品，对应层次混合成为1个样品；土壤质地采用马尔文激光粒度分析仪测定；土壤有机质采用重铬酸钾稀释热法；日降雨数据来自
国家气象科学数据网；土壤质地、土壤有机碳数据来自中国土壤数据集；沟蚀土壤流失计算模型是系统中坡面水蚀评估模块所以依赖的数据模型，根据沟蚀的密度以及裂度，采用数学模型分级方法和侵蚀沟分类的方法对小流域的侵蚀沟进行分类，采用如下公式：沟蚀占坡面面积比(％)＝Si/S
×
100％
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(1)沟蚀密度(km/km2)＝Li/S
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(2)公式中：Si代表侵蚀沟平均断面面积,S代表坡面面积，此处使用样方总面积100m2，L代表侵蚀沟沟长；系统依赖沟蚀侵蚀模型，在一片区域内的侵蚀沟分布空间中、根据侵蚀沟沟长、截面平均面积、等参数因子为切入点，研究区域内水保规划侵蚀沟水蚀程度，及侵蚀强度的变化；土壤可侵蚀性因子反映了模拟地区由于土壤本身特性导致对水土流失的敏感性，用有机质含量、土壤颗粒级配、土壤结构等级以及土壤渗透等级为参数进行对土壤可蚀性因子的计算，公式如下：公式中：K为土壤可蚀性因子，SA为土壤砂粒(2000～50um)含量(％)，SI为土壤粉粒(50～2um)含量(％)，CL为土壤粘粒(<2um)含量(％)，C为有机碳含量(％)，SN＝1

【专利技术属性】
技术研发人员：王冬，张晓霞，梅晓丽，朱若柠，张秀平，查同刚，张泽宇，梁一鹏，贾海元，张富成，周国强，庞东喆，马瑞冬，
申请(专利权)人：中建一局集团第三建筑有限公司中国建筑一局集团有限公司，
类型：发明
国别省市：