谈水文土壤分组方法及其对生态规划的指导★

张 敏 任仲申

(北京大学，北京 100871)

·园林·绿化·环保·

谈水文土壤分组方法及其对生态规划的指导★

张 敏 任仲申

(北京大学，北京 100871)

以两江新区的土壤数据为例，采用三次样条插值法，将采用国际制土壤级配标准的土壤二次普查数据转换成美国制标准，继而划分出水文土壤组。划分结果表明，两江新区土壤下渗能力较强，适宜进行LID，BMP等生态雨水设施的规划建设，从而可减少城市洪涝灾害。

水文土壤组，生态规划，渗透性

1 概述

早在1955年，美国就开始将土壤作为生态规划的重要考虑因素，美国农业部基于土壤的渗透性等水文特征划分出A，B，C，D四个水文土壤分组，用于指导规划建设。20世纪60年代，麦克哈格在Woodlands生态社区规划中，就参考了美国农业部对当地水文土壤类型的调研报告，依据每类土壤的入渗、产流能力及其上植被状况等因素，判定出适宜建设区域、保护区域及适建区的开发强度，并构建了生态排水设施[1]。该规划方案的实施使Woodlands社区免遭数次洪水灾害[2]。而中国学界对水文土壤的研究近几年才刚刚兴起，大都集中于土壤水文性质的理论研究，尚不能直接指导规划实践。水文分析常用的SCS，SWAT等来自美国的水文模型，虽然都涉及将中国土壤数据划分为相应的水文土壤组，但缺少对分组方法的详细介绍。因此，本文以重庆两江新区土壤普查数据为例，探讨水文土壤组划分方法在中国的应用，推动国内规划设计对土壤水文特征的分析和应用。

2 数据获取与处理

表1 两江新区土壤颗粒分级(国际制)

本文依托北京大学“水体污染控制与治理科技重大专项”课题组，获取重庆市两江新区的土壤二次普查数据。两江新区现有土壤数据按照土壤的发生学类型来分，共有7个亚类，二次普查的土壤颗粒数据如表1所示，采用的是国际制的土壤级配标准。水文土壤组A，B，C，D[3]四个类别的划分标准，采用的是美国制的土壤级配标准，国际制和美国制的区别在于粒径的划分刻度不同(见表2)。关于土壤质地不同制度间的转换目前主要有图解法和数学模型法，数学方法与图解法相比可以避免人为的随意性而更具有客观性[4]。蔡永明对比了应用三次样条插值、二次样条插值、线性插值法等将土壤数据进行转换的结果，表明三次样条插值法最优[4]，因此本文采用三次样条插值法将土壤级配数据转换成美国制。

Matlab软件可方便实现三次样条插值，且操作简单，转换成美国制的土壤级配标准如表3所示。

表2 土壤粒径的国际制和美国制比较

表3 两江新区土壤颗粒分级(美国制)

3 水文土壤分组结果

按照土壤入渗能力的强弱，美国农业部将土壤划分为A,B,C,D四个入渗能力依次减弱的水文土壤组。体现土壤入渗能力的重要特征就是土壤的饱和导水率(K)，以土壤饱和导水率为标准划分的水文土壤组如表4所示。

表4 水文土壤组划分标准

饱和导水率通过经验公式[5]得到:

K=0.056·C+0.016·S+0.231·Om-0.693。

式中：K——饱和导水率，mm/min;C——土壤中粘粒含量，%;S——土壤中砂粒含量，%;Om——土壤中有机质含量,%。

其中的土壤粒级分类标准依照美国制。将两江新区所有的土壤颗粒数据和有机质资料代入公式即可以计算出每种土壤的饱和导水率K，继而得到每种土壤所对应的土壤水文组(如表5所示)。

表5 两江新区水文土壤分组结果

从分组结果来看，两江新区的7种土壤亚类可划分为2种水文土壤A，B，四类水文土壤的性质如下(见表6)。因此，可以整体判断两江新区的土壤渗透性好，产流能力低，适宜进行LID，BMP等生态雨水设施规划。

表6 各类水文土壤组性质

4 结语

本文以重庆两江新区的土壤数据为例，介绍了将采用国际制土壤级配标准的中国土壤数据，转换成美国制标准继而划分出水文土壤组的方法。划分结果表明，两江新区土壤渗透性好，适宜生态雨水设施及其他下渗设施的规划建设，从而可减少洪涝灾害、补给地下水。同时，清晰的水文土壤组划分步骤利于规划师操作，使规划师能够根据土壤的水文特征，在更小的尺度安排更恰当的土地利用方式。为了让土壤数据能更好的为规划所用，建议今后的土壤普查数据采用美国制级配标准。

[1] Wallace,McHarg,Roberts,et al.WOODLANDS NEW COMMUNITY-GUIDELINES FOR SITE PLANNING[R].Philadelphia,Pennsylvania，19103,1973.

[2] Yang B,Li M-H.Assessing planning approaches by watershed streamflow modeling:Case study of The Woodlands;Texas[J].Landscape and Urban Planning,2011,99(1):9-22.

[3] Soil Survey Staff.Soil survey manual.United States Department of Agriculture-Natural Resources Conservation Service.Archived from the original on，2006.

[4] 蔡永明,张科利,李双才.不同粒径制间土壤质地资料的转换问题研究[J].土壤学报,2003(4):511-517.

[5] Chow W D.Handbook of Applied Hydrology.McGraw-Hill，1964：624.

On water soil grouping method and its direction for ecological planning★

ZHANG Min REN Zhong-shen

(BeijingUniversity,Beijing100871,China)

Taking the soil data in Liangjiang New District as the example, the paper adopts the cubic spine interpolation method and transforms the soil secondary census data of the international soil graded standard sand into American standard, classifies the water-soil groupd, and proves by the classification that the soil infiltration capacity is strong and it is suitable for undertaking the planning construction for the ecological rainwater facilities, including LID and BMP, so as to reduce the urban flood disaster.

water-soil group, ecological planning, infiltration

1009-6825(2014)11-0225-02

2014-02-07★：水体污染控制与治理科技重大专项“重庆两江新区城市水系统构建技术研究与示范”(项目编号：2012ZX07307-001-003)

张 敏(1991- )，女，在读硕士； 任仲申(1989- )，男，在读硕士

S159.2

A