① 通用水土流失方程式形式如下:
A=R×K×L×S×C×P
式中:A — 侵蝕模數(shù),是單位面積單位時間的平均水土流失量,單位是t/(ha·a);
R — 降雨侵蝕力指數(shù),反映降雨侵蝕力的大?。?BR> K — 土壤可蝕性因子,反映土壤易遭受侵蝕的程度;
L — 坡長因子,是水土流失量與特定長度(22.13m)的地塊的水土量的比率;
S — 坡度因子,是水土流失量與特定坡度(9%)的地塊的水土流失量的比率;
C — 作物(植被)經(jīng)營管理因子,是水土流失量與標準處理地塊(順坡犁翻而無遮蔽的休閑地)的流失量的比率;
P — 水土保持措施因子,是水土流失量同沒有水土保持措施的地塊(順坡犁耕的最陡的坡地)的流失量的比率。
② 參數(shù)確定
通用水土流失方程式中的各因子值是從標準小區(qū)中得到的,都是表示實際條件對基本方程式的標準條件的比率。本項目的水土流失參數(shù)是根據(jù)當?shù)氐牡乩砬闆r,并參考類似工程項目的參數(shù)取法,通過工程項目類比法確定的。
降雨量侵蝕力因子
R為兩個暴雨特征值降雨動能與30分鐘降雨強度的乘積,可由降雨侵蝕指數(shù)和各種降雨強度、降雨歷時、降雨頻率資料做相關(guān)分析得出。為簡化計算,便于應用,本次計算采用魯期(Roose.E.)得出的降雨量與降雨侵蝕力指數(shù)之間的關(guān)系式:
R=(0.50±0.05)×H
式中:H為年均降雨量,0.05為誤差。
因濕潤的亞熱帶降雨侵蝕力高,誤差取正。該區(qū)年降水量為1501.1mm,故有R=(0.50+0.05)×1501.1=825.6。
土壤可蝕性因子
土壤可蝕性因子K反映了不同土壤的侵蝕率、滲入率、總持水能、磨蝕、搬運及可蝕性。影響土壤可蝕性的因素有土壤的自然特征與其利用氧狀況。美國科學家的多年研究結(jié)果表明,不同的土壤具有不同的K值。項目區(qū)的土壤主要為紅黃壤,有機質(zhì)含量低于0.5%,查表可得到K=0.27,考慮項目營運期間土壤變松散,結(jié)構(gòu)力弱,抗蝕力變小,K值乘以工程系數(shù)1.30后,K=0.35。
坡長因子與坡度因子
坡長因子L與坡度因子S合并成地形因子LS,可用以下公式計算:
LS=(L/22.13)m×(0.065+4.56sinS+65sin2S)
其中: L — 侵蝕坡面的坡長(m);
S — 侵蝕坡面的坡度(度);
M — 指數(shù):sinS>5%, m=0.5;3.5%<sinS<5%, m=0.4;
1%<sinS<5%, m=0.3;sinS<1%, m=0.2。
由于施工場地表面形狀受人為破壞,會出現(xiàn)凸凹不平,不可能是完全平坦的坡面,所以在形效應是十分復雜的。本項目區(qū)的西部地勢較高于東部,地形坡度約為50°,平均坡長取57米,則m=0.5,代入上式得LS=0.602。
作物(植被)經(jīng)營管理因子
該因子是在相同土壤、坡度和相同的降雨條件下,某一特定作物或植被情況時的土壤流失量與一耕種過后連續(xù)休閑的土地土壤流失量的比值。該因子包括植被、作物種植順序、生產(chǎn)力水平、生產(chǎn)季長短、栽培措施、作物殘余物管理、降雨分布等相互作用。本項目雖然在施工時會保留一小部分植物,但其對地面的直接覆蓋作用較小,因而這些施工坡面按*露地進行處理。根據(jù)魯斯提出的C因子值,對坡面按*露地取C=1。
※ 水土保持措施因子
包含于這一因子中的侵蝕控制措施有:等高耕作、等高帶狀種植、修梯田、土壤保持耕作、輪作等。本項目營運時無上述任何保護措施,P值取1。
③ 水土流失量估算
利用通用水土流失方程式計算項目礦區(qū)侵蝕模數(shù)為:
A=825.6×0.35×0.602×1×1=173.38t/(ha·a)=1.73萬t/(km2·a)
水力侵蝕、重力侵蝕強度分級為:
微度侵蝕:<200t/(km2·a),500t/(km2·a),1000t/(km2·a)(分別指東北黑土區(qū)和北方土石山區(qū)。南方紅壤丘陵區(qū)和西南土石山區(qū)。西北黃土高原區(qū));
輕度侵蝕:200t/(km2·a),500t/(km2·a),1100~2500t/(km2·a)(地域界限同“微度侵蝕” );
中度侵蝕:2500~5000t/(km2·a);
強度侵蝕:5000~8000t/(km2·a);
極強度侵蝕:8000~15000t/(km2·a);
劇烈侵蝕:>15000t/(km2·a)。
考慮本項目選地區(qū)巨大的潛在水土流失量,項目施工時應采取相應的水土保持措施。
A=R×K×L×S×C×P
式中:A — 侵蝕模數(shù),是單位面積單位時間的平均水土流失量,單位是t/(ha·a);
R — 降雨侵蝕力指數(shù),反映降雨侵蝕力的大?。?BR> K — 土壤可蝕性因子,反映土壤易遭受侵蝕的程度;
L — 坡長因子,是水土流失量與特定長度(22.13m)的地塊的水土量的比率;
S — 坡度因子,是水土流失量與特定坡度(9%)的地塊的水土流失量的比率;
C — 作物(植被)經(jīng)營管理因子,是水土流失量與標準處理地塊(順坡犁翻而無遮蔽的休閑地)的流失量的比率;
P — 水土保持措施因子,是水土流失量同沒有水土保持措施的地塊(順坡犁耕的最陡的坡地)的流失量的比率。
② 參數(shù)確定
通用水土流失方程式中的各因子值是從標準小區(qū)中得到的,都是表示實際條件對基本方程式的標準條件的比率。本項目的水土流失參數(shù)是根據(jù)當?shù)氐牡乩砬闆r,并參考類似工程項目的參數(shù)取法,通過工程項目類比法確定的。
降雨量侵蝕力因子
R為兩個暴雨特征值降雨動能與30分鐘降雨強度的乘積,可由降雨侵蝕指數(shù)和各種降雨強度、降雨歷時、降雨頻率資料做相關(guān)分析得出。為簡化計算,便于應用,本次計算采用魯期(Roose.E.)得出的降雨量與降雨侵蝕力指數(shù)之間的關(guān)系式:
R=(0.50±0.05)×H
式中:H為年均降雨量,0.05為誤差。
因濕潤的亞熱帶降雨侵蝕力高,誤差取正。該區(qū)年降水量為1501.1mm,故有R=(0.50+0.05)×1501.1=825.6。
土壤可蝕性因子
土壤可蝕性因子K反映了不同土壤的侵蝕率、滲入率、總持水能、磨蝕、搬運及可蝕性。影響土壤可蝕性的因素有土壤的自然特征與其利用氧狀況。美國科學家的多年研究結(jié)果表明,不同的土壤具有不同的K值。項目區(qū)的土壤主要為紅黃壤,有機質(zhì)含量低于0.5%,查表可得到K=0.27,考慮項目營運期間土壤變松散,結(jié)構(gòu)力弱,抗蝕力變小,K值乘以工程系數(shù)1.30后,K=0.35。
坡長因子與坡度因子
坡長因子L與坡度因子S合并成地形因子LS,可用以下公式計算:
LS=(L/22.13)m×(0.065+4.56sinS+65sin2S)
其中: L — 侵蝕坡面的坡長(m);
S — 侵蝕坡面的坡度(度);
M — 指數(shù):sinS>5%, m=0.5;3.5%<sinS<5%, m=0.4;
1%<sinS<5%, m=0.3;sinS<1%, m=0.2。
由于施工場地表面形狀受人為破壞,會出現(xiàn)凸凹不平,不可能是完全平坦的坡面,所以在形效應是十分復雜的。本項目區(qū)的西部地勢較高于東部,地形坡度約為50°,平均坡長取57米,則m=0.5,代入上式得LS=0.602。
作物(植被)經(jīng)營管理因子
該因子是在相同土壤、坡度和相同的降雨條件下,某一特定作物或植被情況時的土壤流失量與一耕種過后連續(xù)休閑的土地土壤流失量的比值。該因子包括植被、作物種植順序、生產(chǎn)力水平、生產(chǎn)季長短、栽培措施、作物殘余物管理、降雨分布等相互作用。本項目雖然在施工時會保留一小部分植物,但其對地面的直接覆蓋作用較小,因而這些施工坡面按*露地進行處理。根據(jù)魯斯提出的C因子值,對坡面按*露地取C=1。
※ 水土保持措施因子
包含于這一因子中的侵蝕控制措施有:等高耕作、等高帶狀種植、修梯田、土壤保持耕作、輪作等。本項目營運時無上述任何保護措施,P值取1。
③ 水土流失量估算
利用通用水土流失方程式計算項目礦區(qū)侵蝕模數(shù)為:
A=825.6×0.35×0.602×1×1=173.38t/(ha·a)=1.73萬t/(km2·a)
水力侵蝕、重力侵蝕強度分級為:
微度侵蝕:<200t/(km2·a),500t/(km2·a),1000t/(km2·a)(分別指東北黑土區(qū)和北方土石山區(qū)。南方紅壤丘陵區(qū)和西南土石山區(qū)。西北黃土高原區(qū));
輕度侵蝕:200t/(km2·a),500t/(km2·a),1100~2500t/(km2·a)(地域界限同“微度侵蝕” );
中度侵蝕:2500~5000t/(km2·a);
強度侵蝕:5000~8000t/(km2·a);
極強度侵蝕:8000~15000t/(km2·a);
劇烈侵蝕:>15000t/(km2·a)。
考慮本項目選地區(qū)巨大的潛在水土流失量,項目施工時應采取相應的水土保持措施。