第一章引言
1.1研究目的及意义
水土流失已经成为全球的一个重大的环境问题之一，引起了人们的广泛关注（FuT， NiJP等，2001)。水土流失是指在水力、重力、风力等外营力以及人类活动作用下，水土资源和土地生产力遭受的的破坏和损失。广义的水土流失包括两层含义：一是土壤侵蚀，即土损失；二是水的流失，即水损失。狭义的水土流失特指水力侵蚀。一般在自然状态下，单纯的由自然因素引起的地表侵蚀过程是非常缓慢的，常常与土壤的形成过程处于相对平衡的状态。因此像坡地这些易产生水土流失的地方土地表层仍可以保持完整。这种侵蚀称为自然侵蚀，也称为地质侵蚀。由于人类活动的影响，尤其是人类为了满足自身的需求，严重地破坏了坡地植被层，致使由自然因素引起的地表土壤的破坏和移动过程加快，远远超过了土壤的形成过程，从而导致水土流失过程加速，即发生水土流失（王礼先等，1995)。水土流失问题是全球性的环境问题，同样也是我国的道大环境问题之一。目前中国是世界上水土流失最严重的国家之一（祁生林，杨进怀等，2006)。
2002年全国第二次水土流失遥感调查成果显示：截止至上个世界末，我国水土流失面枳为356万km2,我国国上总面积约为96%水十流火面枳占总面积的37%,其中，水蚀面积165万km2，风蚀面积191万km2,水饨风饨交错区面积26万km2 (袁奇峰，2001)。严重的水土流失不仅导致了生态环境日趋恶化，加剧了千旱灾害，而且极大地破坏了工农业生产条件，同时给人民的生活带来了很大的危害，已成为我国山丘区农业生产和经济发展的瓶颈，同时严重制约着我国社会、经济的可持续发展（李占斌等，2008;吴佩林等，2004;张超，2008)。湖南省的山丘区面积占全省土地总面积的80%，水土流失情况比较严重，80年代末期其水土流失面积近4.7万km2，年土壤侵蚀量1.57亿吨（郑培民，1994)。而湘西北石灰土地区因气候环境和土壤特征的原因，每年随澧水进入洞庭湖的泥沙量占洞庭湖每年的流入的泥沙含量较大，是湖南省水土流失的靈点治理。
近年来，随着地方经济的快速发展和人民生活水平的不断提高，该区域幵发建设项日益增加。由于石灰土结构较为松散，抗蚀能力较弱，一旦扰动，松散的七壤随地表径流冲刷流火，而且石灰质而枬被比较闲难，一旦破坏不容易恢，这样就会产严的水土流火，影响当地的生态环境建设和经济发展。目前主要两种方法进行区域水土流失调査：一种是人工调S法；一种是遥感调查法。人工调杏法工作量比较大，而且精度较低，对水十流火的变化不能及时反馈，这样在较大的区域进行普查就比较困难。而遥感调杏法就避免了这缺点，工作较小，并且有较高的精度，对研究区的水土流失状况可以及时反馈，目前最先进的调杏水十流失的方法，这种方法已经广泛应用二区域水土流火调査工作（蔡崇法等，2000)。建国以来，我国共进行了两次全范围内的土壤侵蚀遥感普巧，国家尺度的水十流火情况已港本了解。似是针对不同地区，精确到小流域尺度的十壤侵蚀调杏研究作开展比较缓慢。但是，土壤侵烛存在广泛性和复杂性的特点，而且应用于模型的参数具有空间变异性的特点，传统的定点监测的方法工作量较大，而且很难确定流域内不同地理舉元的土壤侵蚀量，也无法动态监测该地区的水土保持措施的效果，这样就加大了水分保持工作的难度。怎样全面考虑土壤侵蚀预测模型中的各个影响因子，建立适合大流域土壤侵蚀预测评估的模型，对于研究流域土壤侵蚀具冇非常重要的意义。
将遥感（GPS)和地理信总系统（GIS)技术引入土壤侵蚀模中好解决了这个难题。遥感技术主要川于空问数据得采集与分类；地理信息系统技术主要用于高效快速的管理各类地理信息数据，并且能够从大量空间数据中挖掘、生成新的信息。遥感和地理信息系统技术与20世纪80年代引入我国，目前已广泛应用于土壤侵烛研究中，并且发挥着越来越大的作用。因此，将遥感和地理信息系统与土壤流失方程结合在一起，能够高效快捷准确的预测大尺度范围的动态十壤侵蚀状况，这对于我水土流失防治工作和土地整治工作具有重要的推动作用。本文以湖南澧水流域中上游地区为研究区域，应用土壤学、生态学、水土保持学等相关理论与方法，基于地理信息系统（GIS)、遥感（RS)和全球定位系统（GPS)等技术平台，通过野外实地调查和室内测定幵展土壤侵蚀环境因子调査，运用RUSLE模型进行土壤侵烛分级，并在此基础上提出控制该地区土壤侵蚀的措施，研究结果可应用于湘两北土石山的生态建设规划、小流域综合治理、农业规划、十.地利用规划等领域。
1.2国内外土壤侵蚀的研究现状
从宏观观角度出发，对区域较大面积的水十.流火情况进行系统的、整体的综合研究，对于相关的政府部门和水十保持机构制定和做出一些宏观的规划、方案、决策，并揭示区域的环境变化规摔、灾情的快速调査等有十分重要的现实意义，而可以有效地避免十壤侵饨的研究因尺度的局限性而使研究的结果具—定的力限性。从宏观的角度研究区域水土流失，在内容和方法上均区别于传统的坡面的微观尺度的水土流失研究，也不是简单的将数个微观结果加在一起。长久以来，对土壤侵蚀进行定量研究已成为国内外专家学者研究与讨论的重点。近年来，国内外专家学者越来越重视区域土壤侵蚀的研究。我国将地理信息系统（GIS)技术应用于土壤侵烛研究已有二十多年的时间，对过去的研究成果进行总结并进行改进对于我国开展区域尺度的土壤侵蚀研究意义重大。
第二章研究内容 ....................16-22
2.1 研究目标 ....................16
2.2 研究内容 ....................16
2.3 研究方法 ....................16-19
2.3.1 水土流失预测模型 ......................16-17
2.3.2 地信息系统(GIS)运行平台 ....................17-18
2.3.3 坐标投影的转换 ....................18
2.3.4 数据格式的统 ....................18
2.3.5 空间叠加分析 ....................18
2.3.6 数字高程模型(DEM) ....................18-19
2.4 技术路线 ....................19-22
第三章研究区概况 ....................22-32
3.1 地理位置 ....................22-24
3.2 地质地貌 ....................24-25
3.3 河流水系 ....................25-26
3.4 土壤 ....................26-27
3.5 植被 ....................27
3.6 气候特征 ....................27-28
3.7 土地利用现状 ....................28-30
3.8 社会经济状况 ....................30-32
第四章土壤侵蚀模型参数计算 ....................32-44
4.1 降雨侵蚀力因子计算 ....................32-33
4.2 土壤可侵蚀性因子计算 ....................33-35
4.3 地形因子计算 ....................35-37
4.3.1 坡度因子 ....................35-36
4.3.2 坡长因子 ....................36-37
4.4 植被覆盖度因子和水土保持因子计算 ....................37-44
4.4.1 植被覆盖度计算 ....................37-40
4.4.2 土地利用分类 ....................40
4.4.3 CP因子计算 ....................40-44
第五章土壤侵蚀特征分析 ....................44-52
5.1 水土流失总体现状分布 ....................44-45
5.2 不同土地利用类型土壤侵蚀状况分布 ....................45-46
5.3 研究区潜在上壤侵蚀量的计算 ....................46-47
5.4 澧水流域中上游地区上壤侵蚀控制措施 ....................47-52
5.4.1 土石山区的水土流失防治措施 ....................48-49
5.4.2 丘陵与岗地区的水土流失防治措施 ....................49-50
5.4.3 平原丘岗区水土流失防治措施 ....................50-52
结论
本文以湖南澧水流域中上游地区为研究区，以该地区的气象、水文、地质地貌等数据为基础，应用土壤学、生态学、水土保持学等相关理论与方法，基于地理信息系统（GIS)、遥感（RS)和全球定位系统（GPS)等技术平台，通过野外实地调查和室内测定开展土壤侵蚀环境因子调查，运用修正版通用土壤流失方程（RUSLE)模型进行土壤侵蚀分级，并在此基础上提出控制该地区土壤侵蚀的措施，研究结果可应用于湘西北山区的生态建设规划、小流域综合治理、农业规划、土地利用规划等领域。本文得到结论如下：
(1)利用地理信息系统（GIS)技术，以修正版通用土壤流失方程（RUSLE)为基础，能够快捷有效的获取研究区的土壤侵蚀因子，并对该地区的实际土壤侵蚀量和潜在土壤侵饨量进行计算。研究所采用的计算公式和参数都是根据研究区的实际情况确定的，研究方法基本合理，计算结果有一定的参考价值。
(2)经过分析与计算，澧水流域中上游地区平均十壤侵蚀模数是867t/km2_a，是轻度侵烛，大于水利部颁布的南方红壤丘陵区土壤允许侵烛模数500t/km2_a。研究区土壤侵蚀等级在强度侵蚀以上的土地面积其总面积的2.94%，但其年土壤侵蚀量却为总土壤侵蚀量的22.58%，主要是人类活动造成的，例如陡坡耕作及对土地不合理的开发建设。另外，中度侵蚀和轻度侵蚀所在区域的面积较大，主要原因是对旱地不合理的开发利用，这部分也需要进行重点治理。