侵蚀产沙的发生、发育、演化过程及侵蚀量与其主要影响因子间定量关系的数学表述。它是对土壤侵蚀量合理测算的有效途径，可以为流域侵蚀产沙预测、水土保持规划、水土流失的动态监测以及土地利用与管理等提供科学依据。

世界各国学者通过科学的实践和总结，提出了大量的土壤侵蚀产沙数学模型。根据建立模型的方法、途径和应用目的，将这些模型大体分为两类：经验性模型和机理性模型。由于计算机技术的发展和遥感（RS）技术在土壤侵蚀研究中的应用，地理信息系统（GIS）开始应用于小流域侵蚀产沙模拟研究，从而出现了基于GIS的侵蚀产沙模型。

经验性模型建立在大量观测和试验数据基础之上，对土壤侵蚀影响因素进行分析，采用数理统计的方法，从大量的试验观测数据中拟合出与土壤侵蚀模型的有关方程和参数。经验性模型在试验模拟地区具有较大的准确性和适用性，能反映出本地区的特点，但在推广和外延时受到较大的限制。世界各国根据本地区的特点建立了大量的经验性土壤侵蚀模型，使用最为广泛的是美国通用土壤流失方程（USLE）。从1953年起，美国对落基山以东近万个土壤侵蚀数据进行了分析，1954年提出了USLE，并于1971年确定了USLE的最终形式。 USLE一经提出，迅速为美国许多地区及世界各国采用，它是土壤侵蚀模型研究的重大进展。USLE模型结构简捷，参数物理意义明确，计算简单，具有很强的实用性和强大的综合能力，应用相当广泛。

机理性模型是从侵蚀的机理出发，建立在坚实的物理试验观测分析和数理分析基础之上，以土壤侵蚀过程试验为依据，推导出侵蚀模型的雏形，并用大量试验观测数据来加以拟合、修正和检验，从而使理论模型有更大的适用性，因此机理性模型也称为理论模型。机理性模型又可分为集总型模型和分布型模型。集总型模型描述流域的总体或平均行为，模型将空间非一致性影响进行综合或平均，使其通过模型等面积点的参数表现整体的侵蚀模数。分布型模型则能反映时空的变化过程，对于侵蚀过程的空间非一致性有很好的表现。分布型模型比集总型模型更能反映侵蚀的时空变异规律，更能拟合出流域的自然侵蚀过程。GREAMS模型（Knisel，1980）、 ANSWERS模型（Beasley，1980）、 MMF模型（Morgan，1984）、水流机制模型（Julien，1985）、WEPP模型（USDA，1989）等都是国际上流行的侵蚀产沙机理性模型。尤其是建立在水文学与土壤侵蚀科学基础之上的WEPP模型，考虑到了侵蚀与沉积过程、水文循环过程、植物生长及残余过程、水的利用过程、水力学过程和土壤过程，是土壤侵蚀机理性模型的典范。

随着GIS技术及RS技术的广泛应用，土壤侵蚀模型具备了强大的空间模拟能力，对侵蚀过程的模拟进一步细化。这类模型充分考虑了流域的非均匀性，流域侵蚀产沙过程和数量的计算最充分地利用了近现代的计算和模拟技术。GIS与土壤侵蚀模型的结合方式主要有3种：GIS与模型分立式结合；GIS与模型部分结合；GIS与模型紧密结合。GIS与土壤侵蚀模型的结合主要是分立式结合和部分式结合。美国于1997年推出了基于WINDOWS的RUSLE模型，并在1998年推出了基于WINDOWS的WEPP模型，以及在GIS支持下建立的用于模拟荷兰土壤流失的ANSWERS模型、LISEM模型等。

由于土壤侵蚀是既受自然因素影响，同时又受到人类活动干扰的过程，并且各种因素之间的交互影响错综复杂，侵蚀产沙中的许多规律尚未得到很好的解释。各种不同尺度的土壤侵蚀模型在模型结构、参数选取和应用对象及范围上都有很大差异。如何选取不同尺度土壤侵蚀模型的参数，并建立不同尺度土壤侵蚀模型之间的定量关系，将成为土壤侵蚀模型研究中亟待解决的问题。

经验性模型今后的研究重点在于提高经验模型对所研究区域侵蚀预报的精度，并使经验模型具有更好的开放性、动态性和可移植性。在机理性模型方面，将进一步注重理论分析，尤其是从以侵蚀因子为基础的侵蚀预报转向侵蚀过程的量化研究和理论完善。对于GIS在土壤侵蚀研究中的应用，不仅受制于数学模型的研究水平，而且也受到GIS软件开发、基础数据来源等多方面因素的影响。由于GIS所具有的空间性、动态性，从而使土壤侵蚀模型在GIS的支持下，能够反映和模拟出流域的侵蚀过程和空间分布。基于GIS、RS的土壤侵蚀模型比传统土壤侵蚀模型具有更强大的生命力，是今后研究的重点。

土壤侵蚀强度

地壳表层土壤在自然营力（水力、风力、重力、冻融等）和人类活动作用下，单位面积和单位时段内被剥蚀并发生位移的土壤侵蚀量。通常用土壤侵蚀模数作为衡量土壤侵蚀强度的指标。侵蚀模数中的土壤流失量可以用重量、体积或厚度来表示。

一个国家或一个地区为了了解其土壤侵蚀现状，掌握土壤侵蚀信息，需要在勘测调查的基础上，编绘土壤侵蚀图，作为国家和地区领导部门制定水土保持规划、计划的科学依据。绘制土壤侵蚀图首先要以土壤侵蚀强度分级标准为依据。它是水土流失动态监测、水土保持规划设计与预防治理工作评价的基础数据。同时，对国土整治、环境治理、区域经济开发与维护土地生产力的宏观决策与整体布局也是重要的科学依据。土壤侵蚀强度是根据土壤侵蚀的实际情况，按轻微、中度、严重等分为不同等级。各国土壤侵蚀的严重程度不同，分级标准不尽一致，一般是在允许土壤流失量与最大流失量两极值间内插分级。

中国的土壤侵蚀强度分级标准

中国的土壤侵蚀强度分级按照1997年5月1日水利部颁布的ＳＬ 19０—96《土壤侵蚀分类分级标准》进行。该标准系参照世界各国土壤侵蚀标准资料和中国实际情况拟定的。确定允许土壤流失量与最大流失量两极值，内插分级，内插值照顾到各大流域过去曾经使用过的临界值限，分为微度、轻度、中度、强度、极强度、剧烈等6级（微度侵蚀不计入侵蚀面积）。由于中国地域辽阔，自然条件复杂，各地区成土速率不同，在各侵蚀类型区采用了不同的土壤允许流失量。各侵蚀类型区土壤允许流失量见表1，水力侵蚀的强度分级见表2。

土壤侵蚀强度分级必须以年平均侵蚀模数为判别指标，缺少实测及调查侵蚀模数资料时，可以在经过分析后，运用有关侵蚀方式（面蚀、沟蚀、重力侵蚀）的指标进行分级，各分级的侵蚀模数与土壤水力侵蚀强度分级相同。面蚀、沟蚀、重力侵蚀强度分级指标见表3、4、5。

表1 各侵蚀类型区土壤允许流失量表［单位：t/（km²·a）］

表2 土壤侵蚀强度分级标准表

表3 面蚀强度分级指标表

日平均风速大于或等于5 m/s的年内日累计风速达200 m/s以上，或达到这一风速的天数全年达30 d以上，且平均年降水量小于300 mm（但南方及沿海的有关风蚀区，如江西鄱阳湖滨湖地区、滨海地区、福建东山等，则不在此限值之内）的沙质土壤地区，应定为风蚀区。风蚀强度分级见表6。

表4 沟蚀强度分级指标表

表5 重力侵蚀强度分级指标表

表6 风蚀强度分级表

表7 泥石流侵蚀强度分级表

混合侵蚀（泥石流）强度分级：黏性泥石流、稀性泥石流、泥流的侵蚀强度分级，均以单位面积年平均冲出量为判别指标，见表7。

美国的土壤侵蚀强度分级标准

美国的土壤侵蚀强度分级标准分为面蚀与沟蚀2类，见表8、9。

表8 美国土壤侵蚀强度分级标准表（面蚀）

表9 美国土壤侵蚀强度分级标准表（沟蚀）