.水土保持中文课件3土壤侵蚀及水蚀

1、水土保持中文课件水土保持中文课件3 3土壤侵蚀土壤侵蚀及水蚀及水蚀Conceptsv土壤侵蚀土壤侵蚀(soil erosion) ：在水力、风力、冻融、重力等外营：在水力、风力、冻融、重力等外营力作用下，土壤、土壤母质被破坏、剥蚀、转运和沉积的全力作用下，土壤、土壤母质被破坏、剥蚀、转运和沉积的全部过程。部过程。v流域产沙量流域产沙量(watershed sediment yield)：在特定时段内，通过：在特定时段内，通过小流域出口某一观测断面的泥沙总量。小流域出口某一观测断面的泥沙总量。江泽民与黄河江泽民与黄河风力侵蚀风力侵蚀重力侵蚀崩塌重力侵蚀崩塌云南东川泥石流云南东川泥石流冻融侵蚀冻融

2、侵蚀冰川侵蚀冰川侵蚀v土壤侵蚀程度土壤侵蚀程度(degree of soil erosion)：是指任何一：是指任何一种土壤侵蚀形式在特定外营力种类作用和一定环境条种土壤侵蚀形式在特定外营力种类作用和一定环境条件影响下，自其发生开始，截至到目前为止的开展状件影响下，自其发生开始，截至到目前为止的开展状况。况。v土壤侵蚀强度土壤侵蚀强度(intensity of soil erosion)：是指某种土：是指某种土壤侵蚀形式在特定外营力种类作用和其所处环境条件壤侵蚀形式在特定外营力种类作用和其所处环境条件不变的情况下，该种土壤侵蚀形式发生开展可能性的不变的情况下，该种土壤侵蚀形式发生开展可能性的大

3、小。大小。vv 问题问题:v 土壤侵蚀程度高，侵蚀强度是不是也大？土壤侵蚀程度高，侵蚀强度是不是也大？v二者成正比吗？相关吗？二者成正比吗？相关吗？v土壤侵蚀量土壤侵蚀量(amount of soil erosion) ：指土壤、母质及：指土壤、母质及地表地表v散松物质在外营力的破坏、剥蚀作用下产生别离和位移散松物质在外营力的破坏、剥蚀作用下产生别离和位移的的v物质量。物质量。 是土壤侵蚀作用的数量结果。是土壤侵蚀作用的数量结果。v土壤侵蚀模数土壤侵蚀速率速度土壤侵蚀模数土壤侵蚀速率速度(soil erosion rate)：单位时间单位面积内产生的土壤侵蚀量。单位时间单位面积内产生的土壤侵蚀

4、量。v水流挟沙力：在一定的水流条件下，能够挟运泥沙的数量。水流挟沙力：在一定的水流条件下，能够挟运泥沙的数量。三、水力侵蚀三、水力侵蚀.溅蚀溅蚀splash erosion：裸露的坡地受到雨滴的击溅而引起的土壤侵蚀现象。：裸露的坡地受到雨滴的击溅而引起的土壤侵蚀现象。雨滴特性：雨滴特性：雨滴形状、大小及分布：雨滴形状、大小及分布： 形状：圆形、纺锤性、扁平形形状：圆形、纺锤性、扁平形 大小：小雨滴：大小：小雨滴：D0.25mm 稳定雨滴：稳定雨滴： D5.5mm时，雨滴形状很不稳定，极易破裂或变形时，雨滴形状很不稳定，极易破裂或变形 雨滴分布：雨滴分布： D50 ：不同直径雨滴所占比例曲线，累

5、计体积为：不同直径雨滴所占比例曲线，累计体积为50%所对应的雨滴直径。所对应的雨滴直径。 一般雨强越大，一般雨强越大， D50越大。越大。雨滴速度与能量雨滴速度与能量：雨滴终点速度越大，对地表的冲击力越大。：雨滴终点速度越大，对地表的冲击力越大。雨滴侵蚀力雨滴侵蚀力：是降雨引起土壤侵蚀的潜在能力。其大小完全：是降雨引起土壤侵蚀的潜在能力。其大小完全取决于降雨性质，即雨量、雨强、雨滴大小等。取决于降雨性质，即雨量、雨强、雨滴大小等。溅蚀分为个阶段：溅蚀分为个阶段：干土溅散阶段：降雨初期，先溅起干土干土溅散阶段：降雨初期，先溅起干土湿土溅散阶段：降雨历时长，溅起湿土湿土溅散阶段：降雨历时长，溅起湿

6、土泥浆溅散阶段：土壤团粒结构被破坏，泥浆阻塞土壤泥浆溅散阶段：土壤团粒结构被破坏，泥浆阻塞土壤孔隙，影响水分下渗，促使地表径流产生。孔隙，影响水分下渗，促使地表径流产生。地表板结：土壤表层结构破坏，降雨后板结。地表板结：土壤表层结构破坏，降雨后板结。在奥地利在奥地利elk修道院修道院附近的葡萄园，出现附近的葡萄园，出现了土壤表层板结。了土壤表层板结。原因原因? ?对策对策? ?把苜蓿把苜蓿(alfalfa)引进葡萄园引进葡萄园v影响溅蚀的因素影响溅蚀的因素？气候因素：雨强、雨型、风力气候因素：雨强、雨型、风力短阵雨短阵雨大面积普通降雨：雨滴直径大，来势猛。大面积普通降雨：雨滴直径大，来势猛。降

7、雨期间保持固定方向的大风降雨期间保持固定方向的大风地形因素：坡度地形因素：坡度土壤因素：土壤种类团粒结构、粘土含量土壤因素：土壤种类团粒结构、粘土含量植被因素：植被及枯枝落叶层能防治溅蚀植被因素：植被及枯枝落叶层能防治溅蚀截留降雨，防止雨滴直接打击土壤外表；截留降雨，防止雨滴直接打击土壤外表；防止了不利于水分下渗的土壤板结；防止了不利于水分下渗的土壤板结；渗透水分增加，减少径流。渗透水分增加，减少径流。v.面蚀面蚀surface erosion：由于分散的地表径流冲走坡：由于分散的地表径流冲走坡面表层土粒的一种侵蚀现象。面表层土粒的一种侵蚀现象。v面蚀是土壤侵蚀最常见的一种形式，主要发生在没有

8、植面蚀是土壤侵蚀最常见的一种形式，主要发生在没有植被覆盖或植被稀少的土地上，对农业生产危害很大。被覆盖或植被稀少的土地上，对农业生产危害很大。v两阶段：蓄渗阶段植被截留和下渗两阶段：蓄渗阶段植被截留和下渗v坡面漫流阶段全面漫流坡面漫流阶段全面漫流vv 面蚀分为层状面蚀、鳞片状面蚀、沙砾化面蚀和细沟状面蚀分为层状面蚀、鳞片状面蚀、沙砾化面蚀和细沟状面蚀种。面蚀种。哪种水力侵蚀哪种水力侵蚀?v层状面蚀：均质土坡面上农耕地，降雨形成层状面蚀：均质土坡面上农耕地，降雨形成薄层分散的地表径流，把土壤可溶性物质及比较薄层分散的地表径流，把土壤可溶性物质及比较细小的土粒带走，使土层变薄，肥力下降。细小的土粒

9、带走，使土层变薄，肥力下降。1层状面蚀层状面蚀我国东北黑土区坡耕地我国东北黑土区坡耕地v鳞片状面蚀：在非均质土坡面上非农耕地的鳞片状面蚀：在非均质土坡面上非农耕地的坡面，植被遭到破坏，在有植被处和无植被处受坡面，植被遭到破坏，在有植被处和无植被处受冲蚀的程度不同，局部面蚀呈鱼鳞状斑点分布。冲蚀的程度不同，局部面蚀呈鱼鳞状斑点分布。2鳞片状面蚀鳞片状面蚀v沙砾化面蚀沙砾化面蚀：即在：即在土石山区农耕地土石山区农耕地上发生的层状上发生的层状面蚀，土壤表层细粒被冲蚀后，土壤质地明显变面蚀，土壤表层细粒被冲蚀后，土壤质地明显变粗，表土中沙砾含量过高。粗，表土中沙砾含量过高。命运命运弃耕！弃耕！3沙砾化

10、面蚀沙砾化面蚀贵州坡耕地贵州坡耕地v细沟状面蚀细沟状面蚀： 在在较陡的坡耕较陡的坡耕地上地上，暴雨暴雨过过后，坡面被分后，坡面被分散的小股径流散的小股径流冲成许多细密冲成许多细密小沟。小沟。耕作能耕作能平复平复。4细沟状面蚀细沟状面蚀美国的坡耕地美国的坡耕地坡面侵蚀的影响因素坡面侵蚀的影响因素气候因素：雨强、前期降雨气候因素：雨强、前期降雨为什么降雨量大而强度小的降雨对面蚀影响为什么降雨量大而强度小的降雨对面蚀影响不大？不大？地形因素：坡度、坡长、坡形、坡面粗糙地形因素：坡度、坡长、坡形、坡面粗糙度度有利于雨水聚集。有利于雨水聚集。土壤因素：抗蚀性和抗冲性土壤因素：抗蚀性和抗冲性质地、结构、水

11、稳性、土壤孔隙、剖面质地、结构、水稳性、土壤孔隙、剖面构造、土层厚度、湿度、土地利用类型构造、土层厚度、湿度、土地利用类型植被因素：蓄水、渗透植被因素：蓄水、渗透植被残体进入土壤，提高土壤有机质含植被残体进入土壤，提高土壤有机质含量；植物毛根固结网络，也可以提高土壤量；植物毛根固结网络，也可以提高土壤抗蚀性。抗蚀性。人为因素：土地利用不合理人为因素：土地利用不合理黑土地滥垦主要产生哪种的水蚀黑土地滥垦主要产生哪种的水蚀?v以东北漫岗丘陵区为例以东北漫岗丘陵区为例v在我国，以水蚀为主的类型区中，东北低山丘陵和漫岗丘在我国，以水蚀为主的类型区中，东北低山丘陵和漫岗丘陵区主要分为：大兴安岭区、小兴安

12、岭区、低山丘陵区和陵区主要分为：大兴安岭区、小兴安岭区、低山丘陵区和漫岗丘陵区。其中东北黑土侵蚀的代表性类型为东北漫岗漫岗丘陵区。其中东北黑土侵蚀的代表性类型为东北漫岗丘陵区。丘陵区。v哈尔滨市所在的东北漫岗丘陵区具有较缓的波状起伏地形。哈尔滨市所在的东北漫岗丘陵区具有较缓的波状起伏地形。这一带原来是繁茂的草甸草原，近六七十年来进行开垦，这一带原来是繁茂的草甸草原，近六七十年来进行开垦，垦殖指数达垦殖指数达70以上。以上。v东北漫岗丘陵区土壤侵蚀严重的原因东北漫岗丘陵区土壤侵蚀严重的原因？1东北漫岗丘陵的坡度多小于东北漫岗丘陵的坡度多小于2-4度，但坡面较长，汇水面度，但坡面较长，汇水面积很大

13、，使流量和流速增大，从而增强了径流的冲刷能力。积很大，使流量和流速增大，从而增强了径流的冲刷能力。2黑土在多年旧耕作方法影响下，在固定的耕层以下形成一黑土在多年旧耕作方法影响下，在固定的耕层以下形成一个厚为个厚为56厘米的犁底层，异常坚实，且心土层及母质层多厘米的犁底层，异常坚实，且心土层及母质层多为深厚的黄土性粘土，透水缓慢，表土含水量接近饱和时，为深厚的黄土性粘土，透水缓慢，表土含水量接近饱和时，就容易发生面蚀和沟蚀。就容易发生面蚀和沟蚀。3冬季长而寒冷，有保持半年的冻土层，深冬季长而寒冷，有保持半年的冻土层，深2米左右，在土米左右，在土层中形成隔水层，春季积雪的融冻及夏季的大量雨水，一时

14、层中形成隔水层，春季积雪的融冻及夏季的大量雨水，一时来不及下渗，就往往在坡面上造成较大的地表径流，从而引来不及下渗，就往往在坡面上造成较大的地表径流，从而引起土壤流失。起土壤流失。4降水多集中在夏季，且多暴雨，这种降雨特性也助长降水多集中在夏季，且多暴雨，这种降雨特性也助长了黑土地区的土壤侵蚀。了黑土地区的土壤侵蚀。5黑土含有较多的有机质，耕垦以后表土比较疏松，特黑土含有较多的有机质，耕垦以后表土比较疏松，特别是冬季干旱和冰冻后，表土更为细碎，春季干旱多风，别是冬季干旱和冰冻后，表土更为细碎，春季干旱多风，常引起严重的风蚀。常引起严重的风蚀。6生态环境的破坏，也致使土壤的水蚀、风蚀强烈发生。生

15、态环境的破坏，也致使土壤的水蚀、风蚀强烈发生。钙积层：在土壤剖面的某一层位上碳酸钙、碳酸氢钙淀积，形钙积层：在土壤剖面的某一层位上碳酸钙、碳酸氢钙淀积，形成有特殊结构和特征的土壤层。成有特殊结构和特征的土壤层。钙积层在我国华北、西北地区土壤中广泛存在。钙积层在我国华北、西北地区土壤中广泛存在。枯枝落叶层枯枝落叶层腐殖质层腐殖质层 耕作层耕作层表土层犁底层表土层犁底层古熟化层古熟化层底土层心土层粘化层底土层心土层粘化层钙积层钙积层 母质层母质层母质层母质层森林土森林土 西北娄土西北娄土土壤剖面分层示意图钙积层钙积层.沟蚀沟蚀gully erosion由聚集在一起的地表径流冲刷、破坏土壤及由聚集在

16、一起的地表径流冲刷、破坏土壤及母质，形成切入地表以下沟壑的土壤侵蚀形母质，形成切入地表以下沟壑的土壤侵蚀形式。式。 耕作不能平复。耕作不能平复。分为浅沟侵蚀、切沟侵蚀和冲沟侵蚀种。分为浅沟侵蚀、切沟侵蚀和冲沟侵蚀种。浅沟侵蚀：细沟状面蚀浅沟浅沟侵蚀：细沟状面蚀浅沟冲刷表土，下切底土，沟道的横断面为宽冲刷表土，下切底土，沟道的横断面为宽浅槽形，一般浅槽形，一般宽深。耕作不能平复，但未形成明显的沟宽深。耕作不能平复，但未形成明显的沟头跌水。头跌水。内蒙古兴安盟境内的侵蚀沟内蒙古兴安盟境内的侵蚀沟切沟侵蚀：浅沟切沟，冲刷力，下切力，切沟侵蚀：浅沟切沟，冲刷力，下切力， 切入母质。切入母质。有一定高度

17、的沟头跌水。有一定高度的沟头跌水。横断面横断面“字形。字形。侵蚀强度大，破坏耕地，是最难治理的阶段。侵蚀强度大，破坏耕地，是最难治理的阶段。开展方式包括沟头前进、沟底下切和沟岸扩张。开展方式包括沟头前进、沟底下切和沟岸扩张。在黄土高原开展迅速？在黄土高原开展迅速？大兴安岭山区出现切沟大兴安岭山区出现切沟黄土丘陵土壤质地疏松，透水性好，具有垂直节理。黄土丘陵土壤质地疏松，透水性好，具有垂直节理。溯源侵蚀：流水经沟顶形成跌水进入沟道，它是侵蚀沟开展最为活泼的局部，其开展方向与径流方向相反，因此称为溯溯源侵蚀：流水经沟顶形成跌水进入沟道，它是侵蚀沟开展最为活泼的局部，其开展方向与径流方向相反，因此称

18、为溯源侵蚀。源侵蚀。侵蚀基准面：侵蚀沟所能到达的最低水平面。在沟口与河流交汇处。侵蚀基准面：侵蚀沟所能到达的最低水平面。在沟口与河流交汇处。沟头跌水沟头跌水冲沟侵蚀：切沟冲沟，下切深度，沟冲沟侵蚀：切沟冲沟，下切深度，沟壑向两侧扩展，横断面呈壑向两侧扩展，横断面呈“形。是侵蚀沟形。是侵蚀沟发育的末期，但还未到达稳定，沟底下切变缓，发育的末期，但还未到达稳定，沟底下切变缓，沟头的溯源侵蚀和坡岸坍塌还在发生。沟头的溯源侵蚀和坡岸坍塌还在发生。侵蚀沟内的水道侵蚀沟内的水道荒溪荒溪WildbacheWildbache山洪v20212021年年6 6月月1010日，江西省婺源县沱川村，洪水漫过日，江西省

19、婺源县沱川村，洪水漫过村中石桥。据气象部门监测，村中石桥。据气象部门监测，6 6月月8 8日日8 8时到时到1010日日1010时，婺源县沱川乡降水量达时，婺源县沱川乡降水量达327.3mm327.3mm。v. .山洪侵蚀山洪侵蚀torrent erosiontorrent erosionv 山区河流洪水对沟道堤岸的冲淘、山区河流洪水对沟道堤岸的冲淘、对河床的冲刷或淤积过程。对河床的冲刷或淤积过程。v特点：流速快、冲刷力大、特点：流速快、冲刷力大、暴涨暴落暴涨暴落v山洪破坏力大，能搬运和沉积泥沙山洪破坏力大，能搬运和沉积泥沙石块，冲毁建筑物和交通设施、掩埋石块，冲毁建筑物和交通设施、掩埋农田和

20、房屋。农田和房屋。年珠江洪水淹没民居年珠江洪水淹没民居v山洪按成因分类山洪按成因分类：暴雨暴雨引起的山洪引起的山洪：是主要类型：是主要类型融雪融雪引起的山洪引起的山洪：高纬度或高山积雪区：高纬度或高山积雪区水库坝体溃决水库坝体溃决引起的山洪引起的山洪：决堤，流量极大，来：决堤，流量极大，来势迅猛，危害极大势迅猛，危害极大v山洪形成的影响因素：山洪形成的影响因素：v暴雨暴雨v地形：地形：v坡度坡度v流域形状流域形状v 圆形、扇形、辐射形流域，支沟多，圆形、扇形、辐射形流域，支沟多，汇流快汇流快v植被：消减洪峰流量，增加枯水流量植被：消减洪峰流量，增加枯水流量v人类活动：森林砍伐、城市化、溃坝人类

21、活动：森林砍伐、城市化、溃坝山洪侵蚀特征：山洪侵蚀特征：山洪具有强大的动能，可将沿途的土沙物质侵蚀、搬山洪具有强大的动能，可将沿途的土沙物质侵蚀、搬运到下游，并在沟口开阔部位沉积下来。运到下游，并在沟口开阔部位沉积下来。上游：径流量小，沟道两侧坡面陡，汇流速度快，沟底纵比上游：径流量小，沟道两侧坡面陡，汇流速度快，沟底纵比降大，流速更大，所以径流以冲力为主，下切侵蚀最明降大，流速更大，所以径流以冲力为主，下切侵蚀最明显。显。中游：汇水面积大，有较多支流的径流聚集于沟道，流量增中游：汇水面积大，有较多支流的径流聚集于沟道，流量增加，因支沟汇流与主沟径流流向不一致，使主沟径流向加，因支沟汇流与主沟

22、径流流向不一致，使主沟径流向此岸流去，形成偏态流动，产生侧蚀，冲淘河岸。此岸流去，形成偏态流动，产生侧蚀，冲淘河岸。下游：坡降缓，但流量更集中，因下游支流汇入主沟道中，下游：坡降缓，但流量更集中，因下游支流汇入主沟道中，同样影响主沟道径流流向，存在侵蚀作用。在冲淘两岸同样影响主沟道径流流向，存在侵蚀作用。在冲淘两岸时，由于曲流和侧蚀作用，形成凹岸和凸岸，河流蛇形时，由于曲流和侧蚀作用，形成凹岸和凸岸，河流蛇形前进。前进。v山洪沉积物特征：包括流路中的沉积和山口的沉积。山洪沉积物特征：包括流路中的沉积和山口的沉积。v1 1流路中的沉积：山洪行进到中下游，河道受流路中的沉积：山洪行进到中下游，河道

23、受曲流和侧蚀，出现凹岸和凸岸，泥沙在凸岸沉积下曲流和侧蚀，出现凹岸和凸岸，泥沙在凸岸沉积下来。来。v2 2山口的沉积：山洪行进到山口地带，地势突山口的沉积：山洪行进到山口地带，地势突然变得开阔，流速很快降下来，所带土沙石块沉积然变得开阔，流速很快降下来，所带土沙石块沉积下来，在山前出现了洪积扇。分选较明显，在近沟下来，在山前出现了洪积扇。分选较明显，在近沟口处组成物质粗，远那么细。口处组成物质粗，远那么细。湖南山洪爆发湖南山洪爆发死亡死亡2222人人 植被破坏造成水土流失图植被破坏造成水土流失图Primary Factors Influencing Water ErosionFactors o

24、f Water ErosionEnvironmental conditions determine the types and rates of erosion operating in a particular area. These conditions consist of four factors: (1) climate, (2) topography, (3) soil, and (4) land cover and use. 1. ClimatevPrecipitation varies throughout the world. vTwo important rainfall

25、variables that determine storm erosivity are rainfall amount and rainfall intensity. RainfallRaindropvForces applied to the soil by raindrop is related to drop size. vThe important geometric variables are slope length, steepness and shape. 2. TopographySlope LengthvErosion increases along uniform sl

26、opes because of the accumulation of runoff along the slope. vErosion is also related to the steepness of the uniform slope. Steeper, more erosion.Slope Steepness vNonuniform slope is different. Sediment delivered from the end of the convex slope is greater than that from the uniform slope, while for

27、 the concave slope, it is opposite. Slope Shape3. SoilvSoil texture is the most important soil property in many applications, especially in erosion. Soil TexturevSoils that are high in clay have low soil erodibility values because these soils are resistant to detachment. Soil TexturevSoils that are high in sand also have low soil erodibility values, since they produce less sediment because of reduced runoff from high infiltration. Soil TexturevMedium-textured so