水力侵蚀的发展过程及特点

1、 水力侵蚀的发展过程与特点 水土保持学 水力侵蚀的定义 水力侵蚀是指地表土壤或地面组成物质在降水、水力侵蚀是指地表土壤或地面组成物质在降水、 径流作用下被剥离、冲刷、搬运和沉积的过程。径流作用下被剥离、冲刷、搬运和沉积的过程。 击 溅 分 散径 流 冲 刷 分 散 颗 粒 分 散 阶 段 降 雨 击 溅 搬 运径 流 搬 运 颗 粒 搬 运 阶 段 坡 耕 地 侵 蚀 过 程 水蚀机制概述 目 录 一 、 水流作用 二 、 溅蚀 三 、 面蚀 四 、 沟蚀 五 、 山洪侵蚀 六 、 海岸、湖岸及库岸浪蚀 水流作用 (1)冲刷：水流的侵蚀作用 下蚀（下切侵蚀、切蚀） 侧蚀 （旁蚀） 溯源侵蚀 (

2、2) 搬运（输移）：搬运方式 悬移 悬移质 水流挟沙能力 推移 推移质 (3 ) 泥沙堆积（沉积） (4 ) 侵蚀、搬运、沉积的关系 水流剥蚀作用 水流剥蚀也就是地表泥沙被水流带走，沙粒可以呈滑动 或滚动形式运动。是否发生剥蚀可根据泥沙起动条件来判断。 起动流速：水流能够冲刷推动泥沙运动的最小流速，又 称为临界流速。 泥沙的搬运形式可分为推移和悬移两大类。这两种形式运 动的泥沙分别称为推移质及悬移质。 v泥沙搬运方式 (流速分布，推移质与悬移质的相互转化) 水流搬运作用 在一定的水流条件下，能够挟运泥沙的数量，称为挟沙 力。它的单位与含沙量s(kg/m3)相同，以符号0 表示。 水流挟沙力应该

3、包括推移质和悬移质的全部沙量。 但在天然河流中，悬移质一般成了全部运动泥沙的主体， 因此，对于平原冲积性河流一说，常以悬移质输沙率代替水 流的全部挟沙力。 v水流挟沙力 泥沙的堆积 当泥沙的来量大于水流的挟沙力时，多余的泥沙就要 沉积下来。 当摩阻流速相当于泥沙的沉速时，泥沙悬移运动才有 可能产生。 （水流摩阻流速* ，其中0为作用在床面上的 水流切应力）。 0 溅 蚀 雨滴特性 （一）雨滴的形状、大小及分布 形状：小雨滴为圆形，大雨滴为纺锤形和扁平形，两侧微向上弯曲。 稳定雨滴 雨滴直径5.5mm时，降落过程中比较稳定的雨滴； 暂时雨滴 雨滴直径 5.5mm时，雨滴形状很不稳定，极易发生碎

4、裂或变形。 大小：对于直径0.25mm的雨滴称为小雨滴。 对于直径 0.25mm的雨滴称为大雨滴。 分布：大小不同雨滴所占的比例，一般用雨滴累积体积百分曲线来 表示。累积体积为50%所对应的雨滴直径称为中数直径D50。不同 的雨滴分布，降雨强度不同。通常雨强愈大，D50愈大，降雨强度 变小，D50也相应减小。 (二) 雨滴的速度与能量 终点速度主要取决于雨滴的直径，随雨滴直径的增大而增 加。由于雨滴的动能受雨滴的直径及终极速度决定，故雨滴的 大小实际上就决定了雨滴的动能 （三）降雨侵蚀力 降雨雨滴的侵蚀力是降雨引起土壤侵蚀的潜在能力。它是 降雨物理特征的函数，降雨雨滴侵蚀力的大小完全取决于降雨

5、 性质，即该次降雨的雨量、雨强、雨滴大小等，而与土壤性质 无关。 干土溅散 湿土溅散 出现泥浆 部分板结 泥浆溅散 加速径流 溅蚀过程 （一）坡面径流的形成 （二）降水过程 （三）蓄渗过程 （四）坡面漫流过程 三、 面 蚀 坡面侵蚀量的研究很多，但总体上，坡面侵蚀量与径流 量具有指数函数关系 Ms = a Mwb 随着径流量和流速的增大，侵蚀量和侵蚀力增大，指数b 随着各地土壤性质、坡度和植被状况的不同而不同，在黄土 高原该值大于1。 坡面侵蚀量 面蚀过程及面蚀分类面蚀过程及面蚀分类 坡面侵蚀过程坡面侵蚀过程 沿途降雨汇入沿途降雨汇入 降雨降雨入渗入渗 薄层径流薄层径流 层状侵蚀层状侵蚀 斑状

6、侵蚀点斑状侵蚀点 细沟侵蚀细沟侵蚀 (不连续的侵蚀点不连续的侵蚀点) （面蚀结束沟蚀开始）（面蚀结束沟蚀开始） 层状面蚀：地表径流很分散，流速、流量都很小，表层土粒均匀 变薄。 细沟侵蚀：地表凹凸不平和土壤抗蚀性的差异引起的坡面细小的 股流。 鳞片状侵蚀：在植被破坏、弃耕或过度放牧荒地上，由于地表盖 度的不均匀所引起的面蚀不均匀分布。 砂砾化面蚀：土石山区，由于中细土粒被径流冲走，砂砾增多。 土壤侵蚀的发生与演变规律为: 溅蚀 面蚀 细沟侵蚀 浅沟侵蚀 切沟侵蚀 冲沟侵蚀 四、沟 蚀 1、侵蚀沟纵断面形成 侵蚀沟开始形成的阶段，向长发展最为迅速，首先在沟顶处 形成水蚀穴，水蚀穴继续加深扩大，沟

7、顶逐渐形成跌水状。 沟顶跌水形成之后，沟底的纵剖面线与当地的坡面坡度相一 致的状态就明显的表现出来，水流的冲力表现在下切沟底的作 用亦较明显。 侵蚀沟纵剖面的形成过程正是沟顶前进，沟底下切的反复过 程。 （一）降雨因素 1、降雨侵蚀力 2、径流侵蚀力 3、降雨动能和径流位能的综合影响 （二）地质因素 1、地面组成物质 2、新构造运动 3、侵蚀基准面变化 （三）地形因素 1、坡度 2、坡长 3、坡度、坡长的综合影响 4、古代侵蚀地形 五、山洪侵蚀 一、 山区洪水类型 依按照成因不同，可将山洪分为以下几种。 由短历时大暴雨形成的局地性山洪； 由中等历时的一次暴雨过程所形成的区域性山洪； 由长时间大

8、范围的连续淫雨，并有多个地区多次暴雨 组合产生的大范围淫雨性山洪。 一次山洪 在流域面积、降水强度、历时相等的情况下，狭长形坡 度较缓的流域汇流历时长，洪峰流量小，洪水历时长。而 漏斗形坡度较陡的流域汇流历时短，洪峰流量大，洪水历 时短。植被条件较好的流域洪峰流量小。 季节分布 每年春夏之交我国华南地区暴雨开始增多，洪水发生机率 随之加大，受其影响的珠江流域在5、6月易发山洪，6、7 月主雨带北移，受其影响的长江流域易发生山洪。 年际分布 山洪在年际分布上表现为不规律性，很难准确预报。就近 80年的资料来看，山洪在不同时期发生频次也很不均匀， 常在某一时段形成频发期，而在另一时期则很少发生。 六、海岸、湖岸及库岸浪蚀 一、海岸带划分 海洋水体与陆地的接触称为海岸带。海岸带自陆向海可分 为海岸、潮间带和水下岸坡三部分。 二、海浪、湖浪及库浪形成 海洋中的波浪主要是风作用于海面将其能量传递给海水所 发生的现象。 波浪对海岸作用的大小决定于波浪的能量E，其大小与波高 的二次方、波长的一次方成正比，因此，波浪愈大，尤其是波 高愈大，波能就愈大，其对海岸的侵蚀作用也愈强。 波浪在浅水区的变形 波浪到达浅水区后，海底的摩擦使上下层水质点之间产 生速度差，波浪形态将由圆形变为椭圆形，进而变成前坡陡、 后坡缓的不对称形态，最终导