本發明提出了一種基于改進的K?RUSLE模型與成土速率計算土壤侵蝕的方法，包括如下步驟：①獲取數據；②計算降雨侵蝕力；③計算侵蝕模數；④裁剪巖性；⑤計算喀斯特成土速率；⑥檢驗土壤侵蝕模數；⑦校正土壤侵蝕模數。本發明將喀斯特與非喀斯特土壤侵蝕量分別進行處理，對降雨侵蝕力因子進行喀斯特化，能夠有效地剔除未產生侵蝕的降雨量，使降雨侵蝕力的結果更加精確；基于成土速率的閾值，對理論土壤侵蝕模數進行有效性檢驗同時，亦進行錯誤校正，能夠顯著的提升土壤侵蝕結果的準確率。

技術領域

本發明涉及一種基于改進的K-RUSLE模型與成土速率計算土壤侵蝕的方法，屬于水土保持和生態環境監測領域。

背景技術

準確的定量土壤侵蝕的時間和空間分異規律，明確其發生強度，區域類型，對有效地實施水土保持工作和預防水土流失具有重要科學價值。特別是在喀斯特生態敏感脆弱區，對土壤侵蝕進行準確量化是非常缺乏的。

首先，基于RULSE土壤侵蝕模型和GIS、RS技術，獲取土壤侵蝕各因子，研究土壤侵蝕模數、侵蝕量、侵蝕強度的時間和空間演變特征是土壤侵蝕常用的研究方法。但是在傳統的RULSE模型算法中，降雨侵蝕力的計算有著很大的局限性。因為在實際的降雨過程中并不是每一場的降雨都會產生土壤侵蝕，只有在降雨達到一定的閾值時土壤侵蝕才會發生，而閾值的大小由下墊面的地質背景特征所決定。因此，針對不通的地質背景對傳統的RULSE模型進行改進是非常必要的。

其次，就喀斯特地區而言，由于其巖石的可溶性，使得喀斯特地區比非喀斯特地區具有更多的空隙，在降雨產流的過程中，消耗在填洼上的雨量遠遠大于非喀斯特區域，因而在喀斯特地區產生有效侵蝕的降水閾值要遠大于非喀斯特地區。在現有的涉及到喀斯特區域的土壤侵蝕研究中，前人研究雖然認識到喀斯特有別的非喀斯特的特殊地質背景，但在實際的土壤侵蝕研究過程中仍然未能提出有效的解決措施，仍是借用非喀斯特土壤侵蝕的研究方法進行喀斯特土壤侵蝕研究，這種計算方法會造成研究結果的錯判和誤判，針對上述的問題，本發明首先對降雨侵蝕力因子進行了改進。

再次，在對土壤侵蝕結果分析時，大部分的研究并未考慮研究區土壤侵蝕可承受閾值即成土速率的大小，并未對研究結果進行檢驗與校正，研究結果的可靠性難以確定，因而不能充分表征土壤侵蝕對生態環境的脅迫性，特別是不能精準地對土壤侵蝕的風險進行有效評估。

發明內容

為解決上述技術問題，本發明提供了一種基于改進的K-RUSLE模型與成土速率計算土壤侵蝕的方法，該方法通過將喀斯特與非喀斯特日降水量分別以不同閾值進行初步篩選，對降雨侵蝕力因子進行不同的地質差異化處理，能夠有效地剔除未產生侵蝕的降雨量，使降雨侵蝕力的結果更加精確。

本發明通過以下技術方案得以實現。

本發明提供的一種基于改進的K-RUSLE模型與成土速率計算土壤侵蝕的方法，包括如下步驟：

①獲取數據：從數據庫中提取日降水量數據、土壤質地與有機質含量、數字高程模型、歸一化植被指數、土地利用類型以及巖性矢量數據、碳酸鹽巖溶蝕速率、酸不溶物含量百分比、碳酸鹽巖含量百分比、碳酸鹽巖密度、非碳酸鹽巖成土速率，并將上述數據投影到統一坐標系中；

②降雨侵蝕力改進計算：對獲取的全年日降水量數據以預定閾值篩選并計算，通過插值得到不同地質背景區域的降雨侵蝕力柵格圖層；

③理論侵蝕模數計算：將不同地質背景區域的降雨侵蝕力柵格圖層帶入RULSE模型之中，計算出不同地質背景區域的理論侵蝕模數；

④巖性裁剪：利用巖性矢量數據對土壤侵蝕模數圖層進行裁剪，分別得到喀斯特區域的土壤侵蝕模數圖層和非喀斯特區域的土壤侵蝕模數圖層；

⑤喀斯特成土速率計算：針對喀斯特區域的土壤侵蝕模數圖層對應的數據，利用碳酸鹽巖溶蝕速率，酸不溶物含量百分比，碳酸鹽巖含量百分比，碳酸鹽巖密度，非碳酸鹽巖成土速率，計算巖石風化成土速率圖層；