一种便携式水土保持效益评价装置及评价方法

摘要

本发明提供一种基于水土流失计算方程的便携式水土保持效益评价装置，其包括壳体、设置在壳体内部的控制单元以及远程数据服务器，控制单元通过无线网络将获得的数据上传至远程数据服务器；所述控制单元包括数据处理单元、存储有数据库的存储单元、无线通讯单元以及用于导航的GPS导航单元，存储单元、无线通讯单元以及GPS导航单元与所述数据处理单元分别通讯连接。本发明将水土流失量计算方程与水土保持效益评价结合起来，通过计算地块的不同水土措施之下的水土流失量获得地块的水土流失评价值，可以科学规范地对水土流失情况进行定量评价；并且能够在三种情况下对地块的水土保持措施进行评价。

说明书

技术领域

本发明涉及水土流失评价监测领域，具体涉及一种便携式水土保持效益评价装置及评价方法。

背景技术

水土保持是我国的一项基本国策，关系到国家粮食安全和经济社会的可持续发展。改革开放以来，我国长期坚持“以小流域为单元、全面规划、综合治理”的方针进行水土保持措施部署，在水土保持工作方面取得了巨大成就。

水土保持措施的概念是为防治水土流失，保护、改良与合理利用水土资源，改善生态环境所采取的工程、植物和耕作等技术措施与管理措施的总称。水土保持措施对于减弱和预防水土流失、保护和改良水土资源、促进生态系统良性循环和社会经济系统健康发展的贡献即为水土保持效益。

为了分析水土保持措施对实施区域的影响，查明其在实施过程中存在的问题，并为下一步的水土保持工作提供参考依据，需要对水土保持措施效益进行科学合理的评价，将其称为水土保持效益评价。水土保持效益评价是对水土保持措施贡献的计算和分析。

通过效益评价可查明水土保持措施实施过程中存在的问题,认识理解水土保持措施对水土流失的影响机理及其区域适宜性,为制定修编进一步的治理规划方案提供依据，因而水土保持效益评价具有重大的理论和实践意义。

1995年，水利部发布了“水土保持综合治理效益计算方法”国家标准，将水土保持效益划分为基础效益、经济效益、社会效益和生态效益4大类，规范了水土保持效益的计算方法。

随着人民生活水平的提高，生态环境意识逐渐增强，水利部于2008年对此版国标进行了修订，明确了基础效益为调水保土效益，并增加了“改善坡面排水”和“调节小流域径流”两项效益内容；突出了水资源和土地资源的重要性。新版国标虽然详细描述了水土保持措施的各类效益的计算 方法，但是对具体措施实施前后土壤流失量以及前后土壤流失量之差(保土量)的准确计算方法却未曾介绍。

目前在水土保持效益评价中较为常见的调水保土量的计算方法是水土保持分析法和水文分析法。水土保持分析法简称水保法，通过实际观测各水土保持措施分别的调水保土作用，同时观测流域水沙在汇集过程中的冲淤变化及治理期间人类活动新增的土壤侵蚀量,从而计算得出水土保持措施的保水保土量,并粗估水土保持对下游的减淤作用。它能直观区分各项措施对水沙变化的作用,预测水沙变化趋势。但是,尚未考虑作物秸秆覆盖等措施的影响。水文分析法简称水文法,即通过统计分析水文站的径流量、输沙量观测资料,建立水文统计模型,分析区域调水保土量的一种方法。其原理是一个流域，如果下垫面不变，在一定的降雨条件下，将会产生一定的水量和沙量。具体有经验公式法、不同时间系列对比法、双累积曲线相关法等计算方法。水文法的突出问题是只反映了综合调水保土作用，很难区分水土保持措施的拦蓄效益和其他人为活动对水沙的影响。另外,当计算期内流域同时存在治理和破坏时,这种方法有可能使实际的拦蓄效益偏小。

此外，获得土壤流失量后，需要对地块的水土保持措施进行评价，以判断是否继续进行该种水土保持措施，另外，在对地块进行建筑施工或植物种植之前，也需要对后期的水土保持效益进行评价，而现有的评价方式都是采取直接评价的方式，评价方法不全面且不准确，为水土保持效益评价的进行造成了困难。

此外，在传统的植物覆盖因子C不区分林地、草地和灌木仅根据覆盖面积计算，这种方法不能真实反映林地、草地和灌木对水土保持的实际影响。例如，林地情况下，当林木超过一定高度，但地表无草地灌木覆盖的情况下，林木不能阻止雨水对地表的击打，水土保持效果远不及同等覆盖面积下草地和灌木的情况，但是以传统植物覆盖因子获取方法来获取的林地情况下的C因子却会与同等面积下草地和灌木情况下的C因子相同。

发明内容

本发明为了解决上述提到的现有的水土保持效益评价方法考虑因素不全面且结果不准确的缺点，结合土壤侵蚀模型，提供一种基于水土流失计算方程的便携式水土保持效益评价装置，实时获得土壤流失的具体数 量，并进行水土保持效益评价。将土壤侵蚀模型应用到水土保持效益评价，不仅具有统一、规范、定量和易操作的特点，而且对实际工作也有较好的理论指导意义。

具体地，一种便携式水土保持效益评价装置，其包括壳体、设置在壳体内部的控制单元以及远程数据服务器，控制单元通过无线网络与远程数据服务器进行数据交换；

所述壳体的外表面设置有触摸屏、液晶显示屏、数据端口以及摄像装置，所述触摸屏、液晶显示屏、数据端口、摄像装置分别与控制单元通讯连接；

所述控制单元包括数据处理单元、存储单元、无线通讯单元以及用于导航的GPS导航单元，存储单元、无线通讯单元以及GPS导航单元与所述数据处理单元分别通讯连接；

所述存储单元用于存储地块的地形图和遥感图像、地块所属降雨区域的多年降雨量数据库、工程措施因子数据库以及耕作措施因子数据库；

所述数据处理单元包括降雨侵蚀力因子获取单元、土壤可蚀性因子获取单元、地形因子获取单元、郁闭度/盖度获取单元、植被覆盖与生物措施因子获取单元、工程措施因子获取单元、耕作措施因子获取单元以及水土流失评价值计算单元；

所述降雨侵蚀力因子获取单元用于根据存储单元存储的地块内多个降雨区域的多年降雨量数据库，计算获取地块的降雨侵蚀力因子R；

土壤可蚀性因子获取单元用于采集地块土壤的沙粒含量、粉砂含量、粘粒含量以及有机碳含量，计算获取地块的土壤可蚀性因子K；

地形因子获取单元用于采集地块的坡长和坡度计算获取每个地块的坡长因子L以及坡度因子S；

所述郁闭度/盖度获取单元根据盖度照片及郁闭度照片获得盖度以及郁闭度，其中所述盖度照片及郁闭度照片可由所述摄像装置获得；

所述植被覆盖与生物措施因子获取单元、工程措施因子获取单元以及耕作措施因子获取单元分别用于获取地块的植被覆盖与生物措施因子B、工程措施因子E以及耕作措施因子T；

水土流失评价值计算单元用于计算无水土保持措施状态或当前实际状态下的地块的土壤流失量A₀以及比较状态下地块的土壤流失量A₁，并计算得出地块的水土流失效益评价值P，其中

A₀＝R*K*L*S*B₀*E₀*T₀

A₁＝R*K*L*S*B₁*E₁*T₁

P＝(A₁-A₀)*100％/A₀

所述触摸屏用于获取用户的触摸操作；

所述液晶显示屏用于显示仪器工作状态和地块的水土流失效益评价值，液晶显示屏的显示过程通过与控制单元通信连接的显示单元得以实现，由于已是众所周知的技术，本申请不再赘述。

优选地，无水土保持措施状态下植被覆盖与生物措施因子B的值为1、工程措施因子E的值为1、耕作措施因子T的值为1；当前实际状态下或比较状态下的植被覆盖与生物措施因子B通过植被覆盖与生物措施因子获取单元进行计算获得、工程措施因子E通过工程措施因子获取单元从工程措施因子数据库获得、耕作措施因子T通过耕作措施因子获取单元从耕作措施因子数据库获得。

优选地，所述液晶显示屏用于显示地块的多个水土流失效益评价值。

优选地，植被覆盖与生物措施因子获取单元用于计算获得植被覆盖与生物措施因子的方式如下所述：

A1)如果水土保持措施为耕地、居民点、工矿用地、交通运输用地或者水域用地时，则植被覆盖与生物措施因子B的值为1；

A2)如果水土保持措施属于园地、林地或草地，且待恢复植被地块的植被只有植被盖度时，则通过下述方法计算植被覆盖与生物措施因子B的值：

①调用存储单元所存储的郁闭度/盖度数据库，从待恢复植被地块的24个半月的植被郁闭度/盖度数据库中获取待恢复植被地块中24个植被盖度的取值，结合水土保持措施，得到24个时段的植被覆盖与生物措施因子Bi值，i＝1、2、...或24；

②在存储单元内存储的降雨量数据库中获取待恢复植被地块中24个降雨侵蚀力取值以及全年降雨侵蚀力值，根据下面公式计算待恢复植被地块最终的植被覆盖与生物措施因子B值：

$B=\frac{\underset{i=1}{\overset{24}{\Sigma }}{B}_i\times R_i}{\underset{i=1}{\overset{24}{\Sigma }}{R}_i}$

式中，B_i为第i个半月的生物措施因子值，R_i为第i个半月的降雨侵蚀力占全年降雨侵蚀力的比率；

A3)如果水土保持措施属于园地、林地或草地，且植被同时具有植物盖度和郁闭度，则通过下述方法计算植被覆盖与生物措施因子B的值：

①调用存储单元所存储的郁闭度/盖度数据库，从待恢复植被地块的24个半月的植被郁闭度/盖度数据库中获取待恢复植被地块中24个植被盖度的取值，并将植被盖度值当作植被郁闭度值，结合水土保持措施，得到24个时段的植被覆盖与生物措施因子B_i值，i＝1、2、...或24；

②在存储单元内存储的降雨量数据库中获取待恢复植被地块中24个降雨侵蚀力取值以及全年降雨侵蚀力值，根据下面公式计算待恢复植被地块最终的植被覆盖与生物措施因子B值：

$B=\frac{\underset{i=1}{\overset{24}{\Sigma }}{B}_i\times R_i}{\underset{i=1}{\overset{24}{\Sigma }}{R}_i}$

式中，B_i为第i个半月的生物措施因子值，R_i为第i个半月的降雨侵蚀力占全年侵蚀力的比率。

优选地，B_i值通过以下方式计算，式中x表示植物盖度值，y表示B_i值：

a当水土保持植物措施为草地时，当盖度<40％时，y＝0.498e^-0.03x；当盖度>＝40％时，y＝1.780e^-0.03x；

b当水土保持植物措施为灌木时，当盖度<40％时，y＝0.516e^-0.04x；当盖度>＝40％时，y＝1.543e^-0.06x；

c当水土保持植物措施为林木时，根据盖度和下式c1、c2、c3分别计算出三个B_i值，并对郁闭度和B_i值的关系进行线性拟合，从而计算出某郁闭度值下的B_i值，

c1当水土保持植物措施为林木且林木的郁闭度为25％时，当盖度<40％时，y＝0.424e^-0.03x；当盖度>＝40％时，y＝1.511e^-0.06x；

c2当水土保持植物措施为林木且林木的郁闭度为50％时，当盖度<40％时，y＝0.392e^-0.03x；当盖度>＝40％时，y＝1.395e^-0.06x；

c3当水土保持植物措施为林木且林木的郁闭度为75％时，当盖度<40％时， y＝0.392e^-0.03x；当盖度>＝40％时，y＝1.283e^-0.05x。

优选地，一种基于所述的水土流失效益评价装置的水土流失评价方法，其包括以下步骤：

S1、选定拟进行水土流失评价的地块；

S2、降雨侵蚀力因子获取单元根据存储单元存储的地块内多个降雨区域的多年降雨量数据库，计算获取地块的降雨侵蚀力因子R，土壤可蚀性因子获取单元采集地块土壤的沙粒含量、粉砂含量、粘粒含量以及有机碳含量，计算获取地块的土壤可蚀性因子K，地形因子获取单元采集地块的坡长和坡度计算获取每个地块的坡长因子L以及坡度因子S；

S3、植被覆盖与生物措施因子获取单元、工程措施因子获取单元以及耕作措施因子获取单元分别获取无水土保持措施状态下或当前实际状态下地块的植被覆盖与生物措施因子B₀、工程措施因子E₀以及耕作措施因子T₀；

S4、水土流失评价值计算单元计算得到无水土保持措施状态或当前实际状态下地块的土壤流失量A₀，其中A₀＝R*K*L*S*B₀*E₀*T₀；

S5、植被覆盖与生物措施因子获取单元、工程措施因子获取单元以及耕作措施因子获取单元根据比较状态下地块的植被覆盖与生物措施、工程措施以及耕地措施，分别获取比较状态下地块的植被覆盖与生物措施因子B₁、工程措施因子E₁以及耕作措施因子T₁，其中所述比较状态是实施或去除了某种或某些水土保持措施的状态；

S6、水土流失评价值计算单元计算得到比较状态下地块的土壤流失量A₁，其中A₁＝R*K*L*S*B₁*E₁*T₁；

S7、水土流失评价值计算单元根据无水土保持措施状态或当前实际状态下地块的土壤流失量A₀和比较状态下地块的土壤流失量A₁计算得到地块的水土流失效益评价值P，其中P＝(A₁-A₀)*100％/A₀。

优选地，其中无水土保持措施状态下植被覆盖与生物措施因子B的值为1、工程措施因子E的值为1、耕作措施因子T的值为1；当前实际状态下或比较状态下的植被覆盖与生物措施因子B通过植被覆盖与生物措施因子获取单元进行计算获得、工程措施因子E通过工程措施因子获取单元从工程措施因子数据库获得、耕作措施因子T通过耕作措施因子获取单元从耕作措施因子数据库获得。

优选地，还包括以下步骤：

S8、根据多种比较状态，水土流失评价值计算单元计算出地块的相应多个 水土流失效益评价值P，用以确定地块合适的水土保持措施方案。

优选地，植被覆盖与生物措施因子获取单元计算获得植被覆盖与生物措施因子的方法如下所述：

A1)如果水土保持措施为耕地、居民点、工矿用地、交通运输用地或者水域用地时，则植被覆盖与生物措施因子B的值为1；

A2)如果水土保持措施属于园地、林地或草地，且待恢复植被地块的植被只有植被盖度时，则通过下述方法计算植被覆盖与生物措施因子B的值：

①调用存储单元所存储的郁闭度/盖度数据库，从待恢复植被地块的24个半月的植被郁闭度/盖度数据库中获取待恢复植被地块中24个植被盖度的取值，结合水土保持措施，得到24个时段的植被覆盖与生物措施因子Bi值，i＝1、2、...或24；

②在存储单元内存储的降雨量数据库中获取待恢复植被地块中24个降雨侵蚀力取值以及全年降雨侵蚀力值，根据下面公式计算待恢复植被地块最终的植被覆盖与生物措施因子B值：

$B=\frac{\underset{i=1}{\overset{24}{\Sigma }}{B}_i\times R_i}{\underset{i=1}{\overset{24}{\Sigma }}{R}_i}$

式中，B_i为第i个半月的生物措施因子值，R_i为第i个半月的降雨侵蚀力占全年降雨侵蚀力的比率；

A3)如果水土保持措施属于园地、林地或草地，且植被同时具有植物盖度和郁闭度，则通过下述方法计算植被覆盖与生物措施因子B的值：

①调用存储单元所存储的郁闭度/盖度数据库，从待恢复植被地块的24个半月的植被郁闭度/盖度数据库中获取待恢复植被地块中24个植被盖度的取值，并将植被盖度值当作植被郁闭度值，结合水土保持措施，得到24个时段的植被覆盖与生物措施因子B_i值，i＝1、2、...或24；

②在存储单元内存储的降雨量数据库中获取待恢复植被地块中24个降雨侵蚀力取值以及全年降雨侵蚀力值，根据下面公式计算待恢复植被地块最终的植被覆盖与生物措施因子B值：

$B=\frac{\underset{i=1}{\overset{24}{\Sigma }}{B}_i\times R_i}{\underset{i=1}{\overset{24}{\Sigma }}{R}_i}$

式中，B_i为第i个半月的生物措施因子值，R_i为第i个半月的降雨侵蚀力占全年侵蚀力的比率。

优选地，B_i值通过以下方式计算，式中x表示植物盖度值，y表示B_i值：

a当水土保持植物措施为草地时，当盖度<40％时，y＝0.498e^-0.03x；当盖度>＝40％时，y＝1.780e^-0.03x；

b当水土保持植物措施为灌木时，当盖度<40％时，y＝0.516e^-0.04x；当盖度>＝40％时，y＝1.543e^-0.06x；

c当水土保持植物措施为林木时，根据盖度和下式c1、c2、c3分别计算出三个B_i值，并对郁闭度和B_i值的关系进行线性拟合，从而计算出某郁闭度值下的B_i值，

c1当水土保持植物措施为林木且林木的郁闭度为25％时，当盖度<40％时，y＝0.424e^-0.03x；当盖度>＝40％时，y＝1.511e^-0.06x；

c2当水土保持植物措施为林木且林木的郁闭度为50％时，当盖度<40％时，y＝0.392e^-0.03x；当盖度>＝40％时，y＝1.395e^-0.06x；

c3当水土保持植物措施为林木且林木的郁闭度为75％时，当盖度<40％时，y＝0.392e^-0.03x；当盖度>＝40％时，y＝1.283e^-0.05x。

本发明的优点如下所述：

一、本发明将水土流失量计算方程与水土保持效益评价结合起来，通过计算地块的不同水土措施之下的水土流失量获得地块的水土流失评价值，可以科学规范地对水土流失情况进行定量评价；

二、效益评价根据实际情况能够在三种情况下对地块的水土保持措施进行评价，三种情况包括：现有水土保持措施评价、水土保持措施规划评价与开发建设项目的土壤流失评价。(一)现有水土保持措施评价是指对目前已有的水土保持措施产生的效益评价，本地块原来无水土保持措施，拟对其实施水土保持措施，可以假定实施各种水土保持措施用本装置和方法计算出水土流失评价值，根据不同水土保持措施状态下计算出的水土流 失评价值，得到针对本地块合适的水土保持措施方案；(二)水土保持措施规划评价是指对一定范围的区域进行水土保持措施建设规划进行评价，帮助实施者选择最优的措施，本地块原来已经存在水土保持措施，拟对本地块进行改造，可通过本装置和方法计算出去除已有水土保持措施或改变水土保持措施后地块的水土流失评价值，从而得到针对本地块合适的水土保持措施改造方案；(三)开发建设项目的土壤流失评价是指对地表开发扰动前后两种状况下的两种土壤侵蚀状况进行对比评价，拟对本地块进行施工之前，可对其不断进行水土保持监测，可充当电子监理；

三、本发明提出的水土保持流失评价方法中采用了独特的植物覆盖及生物措施因子B的获得方法，能够区分林地、草地和灌木的植物覆盖类型，更真实反映林地、草地和灌木对水土保持的实际影响。

四、本发明便于携带、评价快捷准确，能够在工程中充当电子监理的角色，代替人工监理，降低评价的主观性、降低工程施工准备的成本。

附图说明

图1为本发明的水土保持措施评价装置本体的结构示意图；

图2为本发明的结构示意框图；以及

图3为本发明的数据处理单元的结构示意图。

具体实施方式

下面结合具体实施例及附图对本发明的结构及工作原理做进一步解释：

在进行土壤侵蚀调查时首先会选择一个基本调查单元，并在基本调查单元中进行地块划分，将具有相同的土地利用类型、水土保持措施类型以及郁闭度/盖度的连续空间范围划分为一个地块。本发明中地块即指基本调查单元中划分出的地块。

本发明中的降雨区域指气象局公布的降雨量相同的连续区域，一般情况下，地块的区域小于降雨区域的大小。

如图1及图2所示，本发明提供一种便携式水土保持效益评价装置，其包括壳体1、设置在壳体1内部的控制单元2以及远程数据服务器3，控制单元2通过无线网络将获得的数据上传至远程数据服务器3(图1中未示出)。

壳体1包括设置在壳体1外部的摄像装置100以及设置在壳体1外部的数据端口，数据端口包括RJ45网络端口13、CAN数据接口14、RS485数据端口15以及USB数据端口16，壳体1上还设置有电源指示灯(未示出)、触摸屏11以及液晶显示屏12。

在触摸屏11上能够利用触摸进行操作，从而执行用户指令；通过数据端口能够实现与其余的水土保持效益评价装置或上位计算机的数据通讯。

控制单元2包括数据处理单元21、存储单元22、无线通讯单元23以及用于导航的GPS导航单元24，存储单元22、无线通讯单元23以及GPS导航单元24与数据处理单元21分别通讯连接。

存储单元22用于存储地块的地形图和遥感图像、地块所属降雨区域的多年降雨量数据库、工程措施因子数据库以及耕作措施因子数据库。

如图3所示，数据处理单元21包括降雨侵蚀力因子获取单元211、土壤可蚀性因子获取单元212、地形因子获取单元213、郁闭度/盖度获取单元214、植被覆盖与生物措施因子获取单元215、工程措施因子获取单元216、耕作措施因子获取单元217以及水土流失评价值计算单元218。

降雨侵蚀力因子获取单元211用于根据存储单元22存储的地块内多个降雨区域的多年降雨量数据库，计算获取地块的降雨侵蚀力因子R。

土壤可蚀性因子获取单元212用于采集地块土壤的沙粒含量、粉砂含量、粘粒含量以及有机碳含量，计算获取地块的土壤可蚀性因子K。

地形因子获取单元213用于采集地块的坡长和坡度计算获取每个地块的坡长因子L以及坡度因子S。

郁闭度/盖度获取单元214根据盖度照片及郁闭度照片获得盖度以及郁闭度，其中盖度照片及郁闭度照片可由摄像装置100获得。

植被覆盖与生物措施因子获取单元215、工程措施因子获取单元216以及耕作措施因子获取单元217分别用于获取地块的植被覆盖与生物措施因子B、工程措施因子E以及耕作措施因子T。

水土流失评价值计算单元218用于计算无水土保持措施状态或当前实际状态下的地块的土壤流失量A₀以及比较状态下地块的土壤流失量A₁，并计算得出地块的水土流失效益评价值P，其中

A₀＝R*K*L*S*B₀*E₀*T₀

A₁＝R*K*L*S*B₁*E₁*T₁

P＝(A₁-A₀)*100％/A₀。

下面结合具体实施方式对本发明的工作过程及原理做进一步解释：

土壤可蚀性因子获取单元212根据以下公式得到地块的土壤可蚀性因子K：

$K=\{0.2+0.3\exp [-0.0256S_a(1-\frac{S_i}{100})\left]\right\}{\left(\frac{S_i}{C_l+S_i}\right)}^{0.3}[1-\frac{0.25C}{C+\exp (3.72-2.95C)}][1-\frac{0.7S_n}{S_n+\exp (-5.51+22.9S_n}]$

式中：Sn＝1-Sa/100；Sa为砂粒含量％(2-0.05mm)；Si为粉砂含量％(0.05-0.002mm)；Cl为粘粒含量％(<0.002mm)；C为有机碳含量(％)。

得到地块的土壤可蚀性因子K并存储在存储单元22内部。

降雨侵蚀力是指降雨引起土壤侵蚀的潜在能力，反映了雨滴具有的动能对土壤颗粒的打击分离能力，及其形成径流对被分离土壤颗粒的搬运能力。

具体地，降雨侵蚀力因子获取单元211计算半月降雨侵蚀力多年平均值公式为：

降雨侵蚀力是指降雨引起土壤侵蚀的潜在能力，反映了雨滴具有的动能对土壤颗粒的打击分离能力，及其形成径流对被分离土壤颗粒的搬运能力。降雨侵蚀力R是表示降雨侵蚀力的定量指标，具体采用年降雨侵蚀力多年平均值标定。年降雨侵蚀力多年平均值的计算公式为：

式中，为多年平均年降雨侵蚀力(MJ·mm/hm²·h·a)；k＝1，2，......，24是1年24个半月。

k＝1，2，......，24

其中，为半月降雨侵蚀力多年平均值，表示一年中第k半月的降雨侵蚀力(MJ(mm/hm²(h)，该值通过下方的公式计算：

α＝21.239β^-7.3967

$\beta =0.6243+\frac{27.346}{{\bar{P}}_{d12}}$

${\bar{P}}_{d12}=\frac{1}{n}\underset{i=1}{\overset{n}{\Sigma }}{P}_{\mathrm{di}}$

式中，

P_dij为统计时段内第i年第k半月第j日大于等于12mm的日雨量；j＝1，2，......，m是第i年第k半月日雨量大于等于12mm的日数；i＝1，2，......，N是统计时段的年数；

P_di表示统计时段内第I个日雨量大于等于12mm的日子的实际日雨量；l＝1，2，......，n是统计时段内所有日雨量大于等于12mm的日数；

表示统计时段内日雨量大于等于12mm的日子的日雨量平均值(mm)。

降雨侵蚀力因子获取单元地块区域的多年日雨量信息获取上述式中的P_dij、P_di、m、N和n的值，从而计算出降雨侵蚀力因子R。

地形因子获取单元213计算得到每个地块的坡长因子L以及坡度因子S，具体计算方法如下所述：

1、根据不同的坡度，将每个地块划分为若干个坡段，并测量每个坡段的坡长和坡度；

2、根据分段坡公式计算坡长因子：

$L_i=\frac{{\lambda }_i^{m+1}-{\lambda }_{i-1}^{m+1}}{({\lambda }_i-{\lambda }_{i-1})*{\left(22.13\right)}^m}$

式中：λ_i和λ_i-1分别为第i个和第i-1个坡段的坡长(m)，m为坡长指数，随坡度θ而变，注意当λ_i＝λ_i-1时，强制坡长因子L_i＝0；

3、根据坡度计算公式计算坡度因子：

当土地利用类型为林、灌或草类型时，采用缓坡的坡度因子公式计算：

S＝10.8sinθ+0.03

当土地利用类型为林、灌或草以外的其它类型时，采用分段坡的坡度因子公式计算：

式中S是坡度因子，θ是坡度；

植被覆盖与生物措施因子获取单元计算获得植被覆盖与生物措施因子的方法如下所述：

A1)如果水土保持措施为耕地、居民点、工矿用地、交通运输用地或者水域用地时，则植被覆盖与生物措施因子B的值为1；

A2)如果水土保持措施属于园地、林地或草地，且待恢复植被地块的植被只有植被盖度时，则通过下述方法计算植被覆盖与生物措施因子B的值：

①调用存储单元所存储的郁闭度/盖度数据库，从待恢复植被地块的24个半月的植被郁闭度/盖度数据库中获取待恢复植被地块中24个植被盖度的取值，结合水土保持措施，得到24个时段的植被覆盖与生物措施因子Bi值，i＝1、2、...或24；

②在存储单元内存储的降雨量数据库中获取待恢复植被地块中24个降雨侵蚀力取值以及全年降雨侵蚀力值，根据下面公式计算待恢复植被地块最终的植被覆盖与生物措施因子B值：

$B=\frac{\underset{i=1}{\overset{24}{\Sigma }}{B}_i\times R_i}{\underset{i=1}{\overset{24}{\Sigma }}{R}_i}$

式中，B_i为第i个半月的生物措施因子值，R_i为第i个半月的降雨侵蚀力占全年降雨侵蚀力的比率；

A3)如果水土保持措施属于园地、林地或草地，且植被同时具有植物盖度和郁闭度，则通过下述方法计算植被覆盖与生物措施因子B的值：

①调用存储单元22所存储的郁闭度/盖度数据库，从待恢复植被地块的24个半月的植被郁闭度/盖度数据库中获取待恢复植被地块中24个植被盖度的取值，并将植被盖度值当作植被郁闭度值，结合水土保持措施，得到24个时段的 植被覆盖与生物措施因子B_i值，i＝1、2、...或24；

②在存储单元22内存储的降雨量数据库中获取待恢复植被地块中24个降雨侵蚀力取值以及全年降雨侵蚀力值，根据下面公式计算待恢复植被地块最终的植被覆盖与生物措施因子B值：

$B=\frac{\underset{i=1}{\overset{24}{\Sigma }}{B}_i\times R_i}{\underset{i=1}{\overset{24}{\Sigma }}{R}_i}$

式中，B_i为第i个半月的生物措施因子值，R_i为第i个半月的降雨侵蚀力占全年侵蚀力的比率。

进一步，B_i值通过以下方式计算，式中x表示植物盖度值，y表示B_i值：

a当水土保持植物措施为草地时，当盖度<40％时，y＝0.498e^-0.03x；当盖度>＝40％时，y＝1.780e^-0.03x；

b当水土保持植物措施为灌木时，当盖度<40％时，y＝0.516e^-0.04x；当盖度>＝40％时，y＝1.543e^-0.06x；

c当水土保持植物措施为林木时，根据盖度和下式c1、c2、c3分别计算出三个B_i值，并对郁闭度和B_i值的关系进行线性拟合，从而计算出某郁闭度值下的B_i值：

c1当水土保持植物措施为林木且林木的郁闭度为25％时，当盖度<40％时，y＝0.424e^-0.03x；当盖度>＝40％时，y＝1.511e^-0.06x；

c2当水土保持植物措施为林木且林木的郁闭度为50％时，当盖度<40％时，y＝0.392e^-0.03x；当盖度>＝40％时，y＝1.395e^-0.06x；

c3当水土保持植物措施为林木且林木的郁闭度为75％时，当盖度<40％时，y＝0.392e^-0.03x；当盖度>＝40％时，y＝1.283e^-0.05x。

郁闭度/盖度获取单元214获取郁闭度值以及盖度值的方法如下所述：摄像装置100对每个地块进行拍摄，获得地块的郁闭度照片以及盖度照片，郁闭度/盖度获取单元214根据郁闭度照片以及盖度照片获得每个地块的郁闭度值以及盖度值。

下面介绍利用该水土流失评价装置对地块进行水土流失评价的方法，其包括以下步骤：

S1、选定拟进行水土流失评价的地块；

S2、降雨侵蚀力因子获取单元211根据存储单元存储的地块内多个降雨区域的多年降雨量数据库，计算获取地块的降雨侵蚀力因子R，土壤可蚀性因子获取单元212采集地块土壤的沙粒含量、粉砂含量、粘粒含量以及有机碳含量，计算获取地块的土壤可蚀性因子K，地形因子获取单元213采集地块的坡长和坡度计算获取每个地块的坡长因子L以及坡度因子S，计算方法如前面叙述。

S3、植被覆盖与生物措施因子获取单元215、工程措施因子获取单元216以及耕作措施因子获取单元217分别获取无水土保持措施状态下或当前实际状态下地块的植被覆盖与生物措施因子B₀、工程措施因子E₀以及耕作措施因子T₀；

S4、水土流失评价值计算单元218计算得到无水土保持措施状态或当前实际状态下地块的土壤流失量A₀，其中A₀＝R*K*L*S*B₀*E₀*T₀；

S5、植被覆盖与生物措施因子获取单元215、工程措施因子获取单元216以及耕作措施因子获取单元217根据比较状态下地块的植被覆盖与生物措施、工程措施以及耕地措施，分别获取比较状态下地块的植被覆盖与生物措施因子B₁、工程措施因子E₁以及耕作措施因子T₁，其中所述比较状态是实施或去除了某种或某些水土保持措施的状态；

S6、水土流失评价值计算单元218计算得到比较状态下地块的土壤流失量A₁，其中A₁＝R*K*L*S*B₁*E₁*T₁；

S7、水土流失评价值计算单元218根据无水土保持措施状态或当前实际状态下地块的土壤流失量A₀和比较状态下地块的土壤流失量A₁计算得到地块的水土流失效益评价值P，其中P＝(A₁-A₀)*100％/A₀。

其中无水土保持措施状态下植被覆盖与生物措施因子B的值为1、工程措施因子E的值为1、耕作措施因子T的值为1；当前实际状态下或比较状态下的植被覆盖与生物措施因子B通过植被覆盖与生物措施因子获取单元进行计算获得，工程措施因子E通过工程措施因子获取单元从工程措施因子数据库获得，工程措施数据库如附表1所示，耕作措施因子T通过耕作措施因子获取单元从耕作措施因子数据库获得，耕作措施因子数据库如附表2所示。

S8、根据多种比较状态，水土流失评价值计算单元218计算出地块的相应多个水土流失效益评价值P，用以确定地块合适的水土保持措施方案。

最后应说明的是：以上所述的各实施例仅用于说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本 领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或全部技术特征进行等同替换；而这些修改或替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

附表1 工程措施因子图层数据库

附表2 耕作措施因子图层数据库

续附表2

续附表2

续附表2

续附表2

续附表2

续附表2