《水土保持》教案

1、第一章绪论一、水土保持的定义北京林学院森林改良土壤教研组编著的我国第一部水土保持学（农业出版社，1961）中指出：“水土保持学是研究水土流失原因和发展过程，以及运用综合性技术措施，防治水土流失等自然灾害从而保障生产发展的一门新的自然科学”。辛树臶与蒋德麒主编的中国水土保持概论（农业出版社，1982）中，水土保持学的定义为：“水土保持学是在劳动人民防治水土流失灾害，发展农业生产实践中产生和发展起来的一门科学，它的主要任务是研究地表水土流失的形式、发生和发展规律与控制水土的基本原理、治理规划、技术措施及其效益等，以达到合理利用水土资源，为发展农业生产、治理江河与风沙，保护生态环境服务”。该书还特别

2、强调了“水土流失”和“土壤侵蚀”的区别。中国大百科全书水利水土保持分支中明确指出：水土保持学是一门研究水土流失规律和水土保持综合措施，防治水土流失，保护、改良与合理利用山丘区和风沙区水土资源，维护和提高土地生产力以利于充分发挥水土资源生态效益、经济效益和社会效益的应用技术科学。从这个定义可以看出以下几个方面的含义：水土保持是对水及土两种自然资源的保护、改良与合理利用，水土保持不等同于土壤保持。保持的含义不仅限于保护，而是保护、改良与合理利用。水土保持的目的在于充分发挥山丘区和风沙区水土资源的生态效益、经济效益和社会效益，改善当地农业生态环境，为农业生产和建设服务。水土保持学是近年来才形成的一门

3、综合性很强的应用技术科学。二、水土流失现状、趋势、危害水土流失现状我国是世界上水土流失最严重的国家之一，土壤侵蚀遍布全国，而且成因复杂，强度高，尤其以西北的黄土、南方的红壤和东北的黑土水土流失最为强烈。据水利部遥感中心1990年调查统计，全国土壤侵蚀面积达492万km2,占国土面积的51%,其中轻度以上的水蚀面积179万km2，风蚀面积188万km2,冻融侵蚀125万km2。水土流失的发展趋势水土流失，除自然因素外，主要原因是人类不合理的活动造成的。经过几十年综合治理，取得了一定的成效，但由于人口膨胀，粮食和能源危机导致的毁林开荒等难以有效制止，加上一些经济建设部门开矿、修路和基本建设不注意水

4、土保持，使得现有的土地资源遭受到严重破坏。因此，我国的水土流失程度在局部近期有加剧的趋势。水土流失的危害水土流失损坏了大量的水土资源，破坏了生态平衡，恶化了农业生产和人类生活环境，影响了社会经济的发展和人民生活水平的提高。具体来说体现在以下几个方面：（1）.破坏土地资源，吞食农田，威胁群众生存（2）.削弱地力，加剧干旱发展（3）.泥沙淤积河床，加剧洪涝灾害（4）.泥沙淤积水库湖泊，降低其综合利用功能（5）.影响航运，破坏交通安全（6）土地沙化（7）.水土流失与贫困恶性循环，同步发展三、水土保持的原则（1）把防止与调节地表径流放在首位（2）提高土壤抗蚀能力（3）重视植被的环境保护作用（4）把保护

5、土地与改良土地结合起来（5）采用综合措施防治水土流失（6）因地制宜（7）生态经济效益兼优的原则（8）以“持续发展”的理论指导区域的综合整治与经营四、水土保持的措施体系1、规划经营措施2、水土保持林草措施3、工程措施4、水土保持农牧业技术措施5、水土保持法律性措施五、国外水土保持的发展状况与趋势欧洲由于欧洲阿尔睥斯山区各国山地森林覆盖率大，植被好，农业利用主要是牧业，土壤面蚀作用较轻微，而山洪、泥石流、滑坡侵蚀作用强烈，危害作用大。在欧洲，水土保持工作与防治山洪、泥石流、滑坡等自然灾害联系在一起，称为荒溪治理。欧洲文艺复兴以后，围绕因滥砍乱伐而引起的山地荒废，欧洲阿尔睥斯山区各国开展了以恢复森林

6、为中心的森林恢复工程。奥地利在15世纪就出现了以防治山洪为目的的拦沙坝。欧洲各国的山区水土保持工作与山区流域综合治理是紧密结合的。各国政府农林部林业司下设荒溪治理处或山区流域治理处主管全国山区水土保持工作。政府每年拨款资助各州具有山洪、泥石流发生危险的流域开展综合工作。美国美国从中央到地方有一套完整实施水土保持的机构，而且有专门的经费渠道。美国农业部中设有土壤保持局，它有三个方面的任务：水土保持；自然资源调查；乡镇资源普查的保护与开发。由于美国国家掌握了相当数额的水土保持经费，所以国家可以通过国会每隔几年列一专项，进行一些小流域的治理。美国的水土保持措施分为坡面治理与沟壑治理措施两大类，其中坡

7、面治理措施主要有：水土保持农业耕作措施、田间工程措施、造林草措施；沟壑治理措施主要有：草皮排水道、封沟育林草、沟头防护、削坡填沟、坝库工程等。美国水土保持十分重视技术推广工作，包括：提供设备、技术标准、技术资料、信息；帮助水土保持规划与实施；组织参观先进治理样板或技术；出版技术手册、规范；举办培训班或讲座。日本日本的水土保护事业主要是作为社会公益事业而实施的，农林部和建设部负责主持水土保持工作。在日本，水土保持的目的是控制山地侵蚀、搬运，并防治山区流域荒废，发生泥沙灾害，水土保持措施包括山腹工程、溪流工程、滑坡防止工程等。四、水土保持与其他学科的联系与气象学、水文学的关系各种气候因素和不同的气

8、候类型对水土保持都有直接或间接的影响，并形成不同的水文特征；另一方面，通过综合治理，改变大气层下垫面形状，对局部地区的小气候及水文特征加以调节与改善。与地貌学的关系地形是影响水土流失的重要因素之一，而水土流失过程又对地形进行在塑造。与地质学的关系许多水土流失的形式的发生与地质条件有关，水土保持工程的设计与施工涉及地基、地下水等方面的问题，需要运用水文地质学及工程地质学的知识。与土壤学的关系土壤是水蚀和风蚀的主要对象，土壤的物理性状与水土流失有密切的关系。第二章水土保持理论基础第一节生态经济学理论教学目的与要求：通过对本节内容的学习，使学生了解生态经济学的观念；流域生态经济系统的概念和组成；流域

9、生态经济系统的平衡。掌握流域生态经济系统的结构和功能。教学重点：流域生态经济系统的结构和功能。教学内容：生态经济学的概念；流域生态经济系统的概念和组成；流域生态经济系统的结构和功能；流域生态经济系统的平衡。教学方法和手段：多媒体教学。教学具体内容：一、生态经济学的观念生态经济学以生态学原理为基础，经济学理论为主导，以人类活动为中心，围绕着人类经济活动与自然生态之间相互发展关系这个主题，研究生态系统和经济系统相互作用所形成的生态经济符合系统，研究其矛盾运动中发生的生态经济问题，阐明它们产生的生态经济原因及解决的理论原则，从而揭示生态经济运动的发展的客观规律。将流域作为一个开放的生态经济系统进行分

10、析、评价、调控和经营管理，是生态经济学理论在流域整治与管理中的具体运用。二、流域生态经济系统的概念和组成概念流域生态经济系统是由流域生态系统和流域经济系统相互交织而成的复合系统。它具有独立的特征和结构，有其自身运动的规律性，与系统外部有着千丝万缕的联系，是一个能够经过调控，优化利用流域内各种资源，形成生态经济合力，产生生态经济功能和效益的开放系统。组成要素（1）.人口（2）.环境（3）.资源（4）.物资（5）.资金（6）.科学技术3.组成要素的结合（1）.结合的动力人类的需求人类的要求大体经历了三个阶段：即单纯生存需求阶段、物质需求阶段和包括优美环境在内的全面需求阶段。（2）.结合渠道流域生态

11、经济系统内部各要素的相互结合，不但要有需求作动力，而且还必须通过生态经济系统投入产出渠道，才能完成各要素之间的相互结合。（3）.结合的手段流域生态经济系统内部各要素经过投入产出渠道相互结合，并不是自发进行的，而是运用一定的科学技术手段交织连接的结果。三、流域生态经济系统的结构有序的耗散结构流域生态经济系统是一个远离平衡状态的开放系统，由于远离平衡状态，系统就需要不停的物质、能量、信息的交换来趋于或维持一定的动态平衡，在这一复杂的运动变化中，系统内部不同元素之间存在着非线形的机制。因此，流域生态经济结构是一种典型的有序的组织结构耗散结构。网络结构流域生态经济系统各要素之间的相互结合，不仅是点的结

12、合和单链条上的结合，而且是纵横交织的网络结合。立体结构流域生态经济系统的结构，有明显的三维空间特征。如：云南的茶胶人工森林。四、流域生态经济系统的功能物质循环流域生态经济系统的物质循环是流域自然生态系统的物质循环与流域社会经济系统的物质循环的有机结合和统一，是流域生态经济系统中自然物质与经济物质相互渗透、互相转化、不断循环的运动过程。能量流动流域生态经济系统的能量是指做功的能力，包括正在做功的能量和未做功但具有潜在做功能力的能量。生态系统的太阳能、生物能、矿化能和各种潜能称为自然能量。自然能量投入经济系统中，按照人类经济活动的意图，沿着人们的经济行为、技术行为所规定的方向传递和变换，成为经济系

13、统中经济能量。价值增殖在物质循环和能量流动过程中，劳动者在劳动过程中消费着活劳动和物化劳动，在创造出新的使用价值的同时，不但转移了旧价值，而且创造了一定数量的新价值，实现了价值的增殖。信息传递人类控制生态系统，是通过获得信息流控制能流和物流来实现的，生态经济管理就是科学地调节物流、能流和价值流。五、流域生态经济系统的平衡流域生态经济系统的平衡，是保持生态平衡条件下的经济平衡，是生态平衡与经济平衡有机结合、相互矛盾的统一体，是在“自然选择”与“人工选择”的化过程中，流域综合治理的生态目标和经济目标统一的平衡状态。基本特性流域生态经济平衡是客观存在的，具体表现在流域生态经济系统的结构平衡、机制平衡

14、和功能平衡三个方面。流域生态经济系统的平衡是具有客观性、相对性和动态性。平衡的模式由于流域所处的地理位臵、自然环境、社会经济等方面的差异，使不同类型的流域生态经济系统或同类系统在不同的时序上呈现出不同的流域生态经济平衡状态。根据生态目标和经济目标的不同组合，可归纳为3种典型的生态经济平衡模式。（1）.稳定的生态经济平衡模式在这种平衡状态下，系统自我调节力因抵偿外部不当的干预力而减弱，但能勉强维持系统原来的功能和结构，生态系统和经济系统处于保持原有水平和规模的在生产运动，在运动中不出现非正常的异变。（2）.自控的生态经济平衡模式在这种模式下，由于各种内外因的激发使生态经济系统出现各种异变时，系统

15、可凭借自身的自我调节机制，迅速恢复生态经济系统的稳定状态，保证生态经济系统的正常运行和生态经济功能的正常发挥，保持原来的生态经济平衡状态。（3）.优化的生态经济平衡模式在这种平衡状态下，系统中各要素以及结构与功能之间都处于融洽协调的关系中，生态经济系统在自控、稳定的同时，不断完善和进化。复习思考题：什么是生态经济学？什么是流域生态经济系统？流域生态经济系统的组成要素有哪些？其结合的动力、手段、渠道是什么？流域生态经济系统的结构和功能是什么？流域生态经济系统的平衡特性及模式有哪些？第二节大系统控制原理教学目的与要求：通过对本节内容的学习，使学生了解大系统控制论的概念；掌握大系统控制论在流域生态系

16、统控制中的应用。教学重点：大系统控制论在流域生态系统控制中的应用。教学内容：大系统控制论的概念；大系统控制论在流域生态系统控制中的应用。教学方法和手段：多媒体教学。教学具体内容：一、概念大系统控制论是控制论的一个新的学科分支，它研究各种不同领域（生物生态、社会经济、工程技术）中，大系统的控制过程的共同规律和方法。大系统控制论是在系统科学与计算机科学等有关学科相结合的基础上，形成的一门横向交叉学科，是关于大系统分析与综合，大系统控制、管理和决策的方法学。所谓“分析”，是对已有的大系统，进行定性、定量与静态、动态的分析，对系统现有运行状态进行评价，对系统未来发展趋势进行预测，从而为改善系统的品质和

17、性状，提供科学的依据。所谓“综合”，是对待建的大系统，进行结构和参数综合，包括总体方案设计、控制方法优选、管理决策制订、控制作用实施等。实现系统的最优化、稳定化、协调化与智能化。从控制论观点来看，许多系统都可以认为是由“控制者”与“被控制对象”所组成的闭环系统。二、大系统控制论在流域生态系统控制中的应用1“人流域”系统的可控性“可控性”是指系统是否具有从现有的初始状态控制到预期的目标状态的可能性。“可控性”理论研究可控系统应当满足的结构和参数条件，以及系统的可控性程度问题。应用“可控性”理论来研究“人流域”系统，有助于确定为控制污染、改善环境所需要的控制和治理手段。“人流域”系统的最经济控制“

18、最经济控制”是指在给定的技术约束条件下，如何设计控制系统，使所需付出的经济代价最小，而所获得的经济效益最大。如：环境污染的控制。“人流域”系统的可观测性“可观测性”是指能否利用物理上可测的输出量，对系统的全部对象进行观测的可能性。它研究可观测系统应满足的结构和参数条件及系统的可观测程度问题。“人流域”系统的最经济观测“最经济观测”是指在给定的技术约束条件下，如何设计状态观测系统，使所付出的经济代价最小,而所获得的经济效益最大。如：设计最经济的环境监测网。“人流域”系统的稳定化“稳定化”是使失去稳定平衡的系统，恢复稳定平衡。为此，要对系统的稳定性进行分析，找出失去稳定的原因，寻求恢复稳定的办法。

19、“人流域”系统的协调化“协调化”是指通过“协调控制”过程，使系统维持协调平衡状态，在各子系统局部优化的基础上，实现打系统的全局优化。如：在局部系统环境改善与生态平衡的基础上，实现全局系统的环境改善与生态平衡。“人流域”系统的智能化人是“主动的”控制者，不同于通常的机器“被动的”控制者。复习思考题：什么是大系统控制论？大系统控制论在流域生态经济系统中有哪些应用？第三节景观生态学原理教学目的与要求：通过对本节内容的学习，使学生了解景观生态学的概念和一般原理；掌握景观生态学的属性。教学重点：景观生态学的属性。教学内容：景观生态学的概念；景观生态学的属性；景观生态学的一般原理。教学方法和手段：多媒体教

20、学。教学的具体内容：一、概念景观生态学是由生态学和地理学相互渗透，交叉而形成的，它是用生态学的概念、理论和方法去研究景观，景观是景观生态学的研究对象。景观生态学是一门应用性很强的学科。它不仅包括自然景观，还包括有人文景观。二、景观生态学的属性景观是一个整体，一定具有特有的属性，有比生态系统更高层次上的概括。景观的异质性（1）.景观异质性的来源景观异质性的来源，除了本身的基质地球化学背景外主要来自自然的干扰、人类的活动、植被的内源演替以及所有这3个来源在特定景观里的发展历史，也表现在时间上的动态变化，也就是已经被广泛研究的演替。（2）.景观异质性的内容空间组成该区域内生态系统的类型、种类、数量及

21、其面积的比例。空间的构型各生态系统的空间分布、斑块的形状、斑块的大小以及景观对比度和连接度。空间相关各生态系统的空间关联程度、整体或参数的关联程度、空间的剃度和趋势度以及空间尺度。景观的格局（1）景观格局的定义景观的格局是指大小或形状不同的斑块，在景观空间上的排列。它是景观异质性的具体表现，同时又是包括干扰在内的各种生态过程在不同尺度上作用的结果。（2）.景观空间格局的分类点格局线格局网格局平面格局立体格局干扰干扰在景观生态学中具有特殊的重要性。（1）.一般认为干扰造成景观异质性和改变景观格局的重要原因。（2）.干扰在异质的景观上如何扩散？尺度景观的结构、功能和变化都受尺度所制约，空间格局和异

22、质性的测量势取决于测量的尺度。尺度可分为空间尺度和时间尺度。一个景观在一个尺度上是同质的，在另外一个尺度是异质的，在一个尺度上是稳定的，在另外一个尺度是动态的。三、景观生态学的一般原理景观的结构和功能原理每一个独立的生态系统可看作一个宽广的镶嵌体、狭窄的走廊或背景基质生物多样性原理生物多样性、景观异质性和镶嵌体的情况物种流原理不同生境之间的异质性，是引起物种移动和其他流动的基本原因。养分再分配原理能量流动原理景观的变化原理景观的稳定性原理复习思考题：景观生态学的属性是什么？景观生态学的一般原理有哪些？第四节可持续发展理论教学目的与要求：通过对本节内容的学习，使学生了解可持续发展的概念；可持续发

23、展评价的内容。掌握可持续发展评价的原则。教学重点：可持续发展评价的原则。教学内容：可持续发展的概念；可持续发展评价的内容；可持续发展评价的原则。教学方法和手段：多媒体教学。教学的具体内容：一、可持续发展的概念可持续发展是指满足当代人的需求，不以牺牲后代人的需求为代价。它强调公平性、公正性和持续性三个原则。二、可持续发展评价的内容区域空间的准确划分区域可持续发展的战略目标制定区域可持续发展评价的指标体系进行区域可持续发展潜力的评估各类利益集团之间的协调与互补区域内外重大自然改造工程的专门评估估计区域内可持续发展的综合效益进行区域细部的结构设计建立区域可持续发展管理的监控系统三、评价的原则1.区域

24、系统的整体性原则2.要素贡献的最小限制原则系统在空间分布上的连续过度原则区域的相似性与差异性互补的原则区域系统的演进趋势的趋稳性原则区域过度的振荡节律原则要素功能的递减原则复习思考题：1.什么是可持续发展？2.可持续发展评价的原则是什么？3.可持续发展评价第的内容三是什章么？土壤侵蚀原理第一节土壤侵蚀的概念及导致土壤侵蚀的基本营力教学目的与要求：通过对本节内容的学习，使学生了解导致土壤侵蚀的基本营力；掌握土壤侵蚀、土壤侵蚀量、土壤流失量、土壤侵蚀模数的概念。教学重点：土壤侵蚀、土壤侵蚀量、土壤流失量、土壤侵蚀模数的概念。教学内容：土壤侵蚀、土壤侵蚀量、土壤流失量、土壤侵蚀模数的概念；导致土壤侵

25、蚀的基本营力。教学方法与手段：以讲授为主。教学的具体内容：一、土壤侵蚀的概念美国土壤保持学会（1971）关于土壤侵蚀的解释是：土壤侵蚀是水、风、冰或重力等营力对陆地表面的磨损，或者造成土壤、岩屑的分散与移动。在中国大百科全书水利卷对土壤侵蚀所下的定义是：土壤及其母质在水力、风力、冻融、重力等外营力的作用下，被破坏、剥蚀、搬运和沉积的过程。按照土壤侵蚀发生的速度，可分为正常侵蚀和加速侵蚀；按土壤侵蚀发生的时间，可分为古代侵蚀和现代侵蚀。土壤侵蚀量：土壤在外营力作用下产生位移的物质量。土壤流失量：土壤侵蚀量中被输移出特定地段的泥沙量。流域产沙量：在特定时段内，通过小流域出口某一观测断面的泥沙总量。

26、土壤的侵蚀模数：单位时间单位面积上的土壤侵蚀量。二、导致土壤侵蚀的基本营力1.内营力作用内营力作用是由地球内部能量所引起的，它的主要表现是地壳运动、岩浆活动和地震等。地壳运动使地壳发生变形和变位，改变地壳构造形态，因此又称为构造运动。根据地壳运动的方向，可分为垂直运动和水平运动。（1）.垂直运动:隆起和下沉等（2）.水平运动：褶皱运动；断裂运动；（3）.岩浆活动（4）.地震2.外营力作用外营力作用的主要能源来自于太阳能，它的作用形式很多，如：流水、地下水、冰川、风沙等等。外营力作用总的趋势是通过风化、剥蚀、搬运和堆积对地形进行再塑造。第二节土壤侵蚀的分类、形式教学目的与要求：通过对本节内容的学

27、习，使学生了解土壤侵蚀的分类；掌握水力侵蚀、重力侵蚀、冻融侵蚀、冰川侵蚀、混合侵蚀、风力侵蚀、植物侵蚀的主要形式和特点。教学重点：水力侵蚀、重力侵蚀、冻融侵蚀、冰川侵蚀、混合侵蚀、风力侵蚀、植物侵蚀的主要形式和特点。教学内容：土壤侵蚀的分类；水力侵蚀、重力侵蚀、冻融侵蚀、冰川侵蚀、混合侵蚀、风力侵蚀、植物侵蚀的。教学的方法和手段：多媒体教学。教学的具体内容：根据土壤侵蚀产生的主要外营力种类，可以将土壤侵蚀划分为多种类型，在每种土壤侵蚀类型种，根据不同的外部形态，又分为不同的形式。一、土壤侵蚀的分类外营力的种类以水的损失为主蚀以降雨为主营力为主层状面蚀以集中股流为主以重力为主以水力和重力为主以空

28、气流动为主我国现在通用的分类,见下表：土壤侵蚀的类型空气干旱和旱风坡地干旱坡地土壤渗漏损失垂直侵肥力侵蚀土壤结构的破坏土壤养分的流失以坡面径流细沟状面蚀沙砾化面蚀鳞片状面蚀沟蚀山洪侵蚀坠石、滑坡、崩塌等石洪、泥流害风、风蚀、沙尘暴二、土壤侵蚀形式由于大气降水，尤其是降雨所导致的侵蚀过程及其一系列土壤侵蚀形式称为水力侵蚀。水力侵蚀（1）.溅蚀溅蚀是指裸露的坡地受到雨滴的击溅而引起的土壤侵蚀现象。它是一次降雨中最先导致的土壤侵蚀。它产生的危害有：破坏土壤表层结构；堵塞土壤孔隙；阻止雨水下渗；为产生坡面径流和层状侵蚀创造条件。（2）.面蚀面蚀是指由于分散的地表径流冲走坡面表层土粒的一种侵蚀现象。根据

29、面蚀发生的地质条件、土地利用现状的不同及其表现的形态差异，又可以分为以下四种：层状面蚀沙砾化面蚀鳞片状面蚀细沟状面蚀（3）沟蚀沟蚀是指由汇集在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式。面蚀产生的细沟，在集中的地表径流侵蚀下继续加深、加宽、加长，当沟壑发展到不能为耕作所平复时，变成沟蚀，形成侵蚀沟。根据沟蚀程度及表现形式，可分为以下三种类型：浅沟侵蚀：在细沟面蚀的基础上，地表径流进一步集中，由小股径流汇集成较大的径流，既冲刷表土又下切底土，形成横断面为宽浅槽形的浅沟。特点是：没有形成明显的沟头跌水，正常的耕翻已不能复平，不妨碍耕犁通过，但已感到不便，由于耕犁作用，沟壁

30、斜坡与坡面无明显界面。切沟侵蚀：浅沟侵蚀继续发展，冲刷力量和下切力量增大，沟深切入母质中，有明显的沟头，并形成一定高度的跌水。其特点是：横断面呈“V”字形，沟头有一定高度的跌水，长宽深三方面的侵蚀同时不同程度地进行，加之重力作用，沟岸不断坍塌。这种侵蚀在质地疏松、透水性好和具有垂直节理的地区，发展非常迅速。冲沟侵蚀切沟侵蚀进一步发展，水流更加集中，下切深度越来越大，沟壁向两侧扩展，横断面呈U”形并逐渐定型，沟底纵断面与原坡面有明显的差异，上部较陡，下部已日渐接近平衡断面。冲沟侵蚀形成的侵蚀沟是侵蚀沟发育的末期，但没有达到相对稳定的程度，这时沟底下切虽已缓和，但沟头的溯源侵蚀和沟坡沟岸的崩塌还在

31、发生。（4）.山洪侵蚀山洪侵蚀是指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。具有流速高、冲刷力大和暴涨暴落的特点，破坏力很大，能搬运和沉积泥沙石块。受山洪冲刷的河床称为正侵蚀，被淤积的称为负侵蚀。自然陡坡的存在，其稳定性是由土体内的内摩擦力和凝聚力以及其生长的自然植被的固持作用来维持的。当受到外营力的作用时，其稳定被打破。重力侵蚀重力侵蚀是一种以重力作用为主引起的土壤侵蚀形式。以重力为主要外营力的侵蚀形式主要有：陷穴泻溜崩塌滑坡见下图：滑坡和崩塌的区别：（1）崩塌主要出现在地势高差大，有临空面高山地区，特别是河流侵蚀地带，滑坡一般发生在1232度范围内。（2）滑坡发生后，可以看见明

32、显的滑动面，滑坡体的层次未大乱，而崩塌没有明显的滑动面，层次被打乱。（3）滑坡的堆积物有明显的分选性，而崩塌的堆积物则没有。冻融侵蚀冻融侵蚀在我国北方寒温带较为广泛。其特点是：（1）.冻融使边坡上的土体含水量增大，加重了土体的不稳定性。（2）.冻融使土体发生机械变化，破坏了土壤内部的凝聚力。（3）.土壤解冻的时空差异性，形成不透水层。冰川侵蚀由于现代冰川的活动对地表造成的机械破坏作用称为冰川侵蚀。可分为剥蚀和拔蚀两种。混合侵蚀混合侵蚀是指在水流冲力和重力共同作用下的一种特殊侵蚀形式，在生产上常称混合侵蚀为泥石流。根据其所含固体物质的比例，可分为泥石流、石洪和泥流。风力侵蚀主要包括空气干旱和害风

33、，风沙流、沙尘暴等。植物侵蚀土壤理化性质的恶化、肥力下降和土壤干化。土壤干化的严重后果：土壤退化：土壤的化学性质和物理性质；植被生长衰退；使天然植被发生逆向演替。土壤干化的原因：（1）植被类型选择失当在干旱少雨的山西北部，大面积的栽植喜水湿的杨树，在民勤地区营造但面积人工乔木林和耗水性较大的灌木林都是明显的植被选择不当的离子。此外在降水量400mmm以下地区大规模营造乔木林也是植被类型选择。有写地区出于经济效益的考虑，在适合灌木生长的地区栽种乔木林，在只适宜栽植耐旱乔木树种的地段栽植耗水性强的速生树种。（2）为能适当控制群落生产力在黄土高原一些地区大面积种植沙打旺。（3）群落密度过大复习思考题

34、：我国现在通用的分类，在以外营力作为主要依据的同时，还考虑侵蚀的形式和防治的特点，把土壤侵蚀分为哪些类型？水力侵蚀主要有哪些类型，其主要特点是什么？滑坡和崩塌的主要区别是什么？冻融侵蚀的特点是什么？什么是冰川侵蚀、混合侵蚀？土壤干化的主要原因是什么？第三节土壤侵蚀类型分区根据我国的地形特点和自然界某一外营力在一较大的区域里起主导作用的原则，水利水电部颁发了关于土壤侵蚀类型区划分和强度分级标准的规定，把全国区分为三大土壤侵蚀类型区。一、水力侵蚀为主的类型区这一类型区大体分布在我国大兴安岭阴山贺兰山青藏高原东缘一线以东，包括西北黄土高原、东北的低山丘陵和漫岗丘陵、北方山地丘陵、南方山地丘陵、四川盆

35、地及周围山地丘陵、云贵高原六个二级类型区。1.西北黄土高原这一高原区主要是指青海日月山以东，山西太行山以西，陕北长城以南，陕、甘秦岭以北的广大地区。绝大部分属黄河中游，是我国土壤侵蚀最严重的地区。土壤条件：黄土在本区内分布很广、厚度很大的第四纪粉沙物质。分为新黄土和老黄土两种。前者覆盖在后者之上，总厚度由几十米至100多米，最厚处达200多米。黄土质地匀细，组织疏松，具有大孔隙构造，垂直节理发育，湿陷性和渗透性都较大。颗粒粒径0.05-0.002mm的占50%，渗透速度一般在0.8-1.3mm/min。黄土具有迅速分散的特性，在清水中1一4min即可全部分散。地貌条件：按形态、结构分，除大部分

36、为丘陵沟壑、高原沟壑，还有风沙丘陵、涧地、河谷川地和土石山地。总的来看，沟壑纵横，地形破碎，沟深陡坡是黄土地貌的主要特征。气候条件：属大陆型季风气候，冬寒夏热，气温变化剧烈，年平均降雨量在300600mm，分布集中，7、8、9三个月，降雨量占全年的70%；多以暴雨形式出现，暴雨强度每分钟可达1mm，甚至2mm以上，瞬时暴雨强度更大。一次大暴雨产沙量可占全年总产沙量的40%-86%。植被条件：黄土高原自东南向西北大致可分为：山地森林、森林草原、草原和干旱草原四个带。山地植被带的植被以针、阔叶混交林和灌丛为主，开垦指数低，一般在10%以下，土壤侵蚀轻微；森林草原带植被类型以夏绿阔叶林及禾本科、菊科

37、植物群落为主，开垦指数一般在40%-50%，部分人多地少地区高达6070%，土壤侵蚀严重；干旱草原带的植被以藜科及旱生多刺的植物群落为主，开垦指数为10%20%，土壤侵蚀严重，同时有较强烈的风蚀发生。水土流失状况：除了溅蚀和层状面蚀普遍发生外，2度以上的坡耕地有细沟侵蚀发生；5度以上，则细沟侵蚀较强，并开始发生浅沟侵蚀。25度以上有切沟出现；35以上土壤泻溜；45度-75度陡坡地可发生滑坡；75度以上陡崖和岸壁可发生崩塌。年平均侵蚀模数一般为500010000t/km2,高的可达20000t/km2以上，黄河下游泥沙绝大部分来自于本区。2.东北的低山丘陵和漫岗丘陵区本类型区南界为吉林省南部，西

38、、北、东三面为大、小兴安岭和长白山所围绕。在该区域内，除了大、小兴安岭林区以及三江平原外，其余地方都有不同程度的土壤侵蚀。可分为低山丘陵和漫岗丘陵。这一类型区又可分为低山丘陵和漫岗丘陵。（1）低山丘陵主要分布在小兴安岭南部的汤旺河、完达山西侧的倭肯河上游、牡丹江、张广才岭西部的蚂蚁河、阿什河、拉林河等流域，吉林东部和中部的低山丘陵也属于本区范围。垦植指数在20%左右，大于10度的坡地也有开垦。加之降雨量较大，有很大的侵蚀危险性，但这些地区天然次生林较多，植被覆盖率也较高，就当前的土壤侵蚀情况来看，尚属于轻度和中度的面蚀和沟蚀。（2）漫岗丘陵为小兴安岭山前冲积洪积台地，具有较缓的波状起伏地形。这

39、一带原来有繁茂的草甸草原，近五六十年来进行开垦，垦植指数达70%以上，土壤侵蚀面积大，分布于20多个县，是我国东北黑土侵蚀代表类型。坡度一般在7度以下，并以24度面积居多，但坡面较长，多为10002000米，最长的可达4000米，汇水面积很大，往往使流量和流速增大，从而增加了径流的冲刷能力。土壤侵蚀的形式主要有面蚀、沟蚀和风蚀，由于长期的面蚀、沟蚀和风蚀的影响，黑土层逐渐变薄，有的地方已经露出了心土，出现了黑黄土、黄黑土、“破皮黄”等肥力较低的土壤。3.北方山地丘陵区本类型区是指漫岗丘陵以南，黄土高原以东，淮河以北，包括东北南部，河北、山西、内蒙古、河南、山东等省、自治区范围内有土壤侵蚀现象的

40、山地、丘陵。从地形上讲，这一类型区的特点是（1）山地丘陵都以居高临下之势环抱平原。（2）从高山到低山到丘陵到谷地到平原呈梯级状分布。这两个特点说明山区土壤侵蚀和平原的水患之间的密切关系，对于安排一个较大区域范围内治理措施的配臵，这种地形特点要作为关键因子加以考虑。本区一些浅山的下部和丘陵的上部也广泛覆盖着黄土，但土层没有黄土高原那么厚，凡覆盖有黄土的低山、丘陵，棉蚀、沟蚀的情况与黄土高原地区很类似。南方的山地丘陵本区的范围大致以大别山为北屏，巴山、巫山为西障，西南以云贵高原为界，东南直抵海域，并包括台湾、海南岛及南海诸岛。土壤侵蚀主要集中在长江和珠江中游，以及东南沿海的各河流的中、上游山地丘陵

41、。南方山地、丘陵区温暖多雨，有利于植物生长，植被恢复较容易，一般地面植被覆盖好。但雨量充沛，年雨量通常达1000-2000mm，且多暴雨，最大日雨量超过150mm。因地面径流较大，年径流深在500mm以上，最大打1800mm，加之高温炎热，风化作用强烈，植被遭到破坏的地方，土壤侵蚀相当严重。四川盆地及周围的山地丘陵区四川盆地，大致在北以广元，南以叙永、西以雅安，东以奉节为四个顶点连成的一个菱形地区内，盆地西部为成都平原，其余部分为丘陵。整个四川盆地，平坝仅为7%，丘陵约占52%，低山约占41%。四川盆地气候温和，雨量丰富，大部分地区年平均降雨量在1000mm左右，但季节分配不均匀，夏季降雨集中

42、，径流充沛，径流系数为40%50%，因此侵蚀强烈。云贵高原区本区包括云南、贵州及湖南西部、广西西部的高原、山地和丘陵。高原西部横断山脉最显著的特点是：高山和峡谷相间，相对高差达千米以上和由此造成的自然地带的错综配臵和垂直分布。幽谷底部是热带，山岭顶部是寒温带以至寒带。气候：热带雨林气候，高温多雨，雨量一般在1000mm上下，最多达2000mm，雨量集中，510月份降于占到全年的80%，径流量大，径流系数为40%-50%。水土流失形式：滑坡、泥石流。云南东川地区是我国泥石流最发育、危害最严重的地区之一。例如：流经东川市的小江流域，泥石流沟成群分布，其中的蒋家沟流域面积为47.1km2,是东川地区

43、最大的一条泥石流沟，这条泥石流沟活动十分频繁，1965年爆发28次，1966年爆发17次，根据观测，这条沟每年排出的泥石流总量为300500万m3，造成了很大的危害。云贵高原山区滑坡也很发育。贵州西部的水城、六枝、盘县等地是滑坡较多，危害较大的一个地区，云南的滑坡分布是和泥石流的分布交错在一起的，而前者又为后者提供了大量的土沙石块。二、风力侵蚀为主的类型区风力侵蚀主要分布于西北、华北、东北西部，包括新疆、青海、甘肃、宁夏、内蒙古、陕西等省、自治区的沙漠及沙漠周边地区。总面积为109.5万KM2,约占全国总面积的11.4%。我国沙漠地区气候干旱，雨量稀少，大部分年降水量在200MM以下，最少有在

44、10MM以下的。热量丰富，气温变化剧烈，蒸发量大，一般在14003000MM。气候异常干燥，风力强劲。风速经常达到56级以上。再加上植被稀疏低矮，绝大部分为系草本和灌木，河流冲积或湖积的沙质沉积物质深厚广泛，就使得沙漠地区风沙频繁而强烈，风沙日一般每年为20100天左右，最多可达150天，造成强烈的风蚀和风沙迁移、堆积，并形成多种风蚀地貌和广泛分布的沙丘，沙丘高度一般为10-25M，高大者可达100-300M三、冻融侵蚀为主的类型区冻融侵蚀主要分布在我国西部青藏高原、新疆天山等一些高山地区和黑龙江流域、大小兴安岭等一些高寒地区。复习思考题；试分析西北黄土高原区自然地理条件以及水土流失的特点、防

45、治措施。试分析云贵高原自然地理条件以及水土流失的特点、防治措施。第四节土壤侵蚀规律教学目的与要求：通过对本节内容的学习，使学生了解雨滴击溅引起的土壤侵蚀规律；地表径流侵蚀的规律；重力侵蚀的规律；冻融侵蚀及冰川侵蚀的规律。掌握水流挟沙能力的概念；滑坡的力学机制。教学重点：水流挟沙能力的概念；滑坡的力学机制。教学内容：雨滴击溅引起的土壤侵蚀；地表径流侵蚀的规律；重力侵蚀的规律；冻融侵蚀及冰川侵蚀的规律。教学方法和手段：多媒体教学。教学的具体内容：土石体受外营力作用时，若外营力大于土壤或岩石的结合力，其结构即发生破碎和松散现象，若外营力继续增加，超过土壤或岩石的重量和摩擦力时，土壤或岩石可发生移动现

46、象。一、雨滴击溅引起的土壤侵蚀雨滴的特性与土壤侵蚀雨滴特性包括雨滴形态、大小、降落速度、接地时的冲击力、降雨量、降雨强度和降雨历时等。雨滴的大小与溅蚀成正相关；雨滴降落的速度与溅蚀成正相关；溅蚀形成过程（1）.雨滴势能转化为动能（2）.降雨动能的经验公式Wischmeier和Smith建立的经验公式E=210.2+89lgiE降雨动能，J/（M2.CM）I降雨强度，CM/H溅蚀结果（1）干土溅散阶段降雨初期，由于地表土壤水分含量较低，雨滴首先溅起的是干燥的土壤颗粒（2）湿土溅散阶段二、地表径流侵蚀作用水流的基本特性（1）.层流与紊流层流没有垂直于水流方向上分力作用，一般不能卷起泥沙；紊流的水质

47、点呈不规则的运动，并互相干扰，在水层与水层之间夹杂了大小不一的旋涡运动，易卷起泥沙。（2）.坡面水流水流在向下流动的过程中，由于雨水和雪水的补充，一般顺坡流量会逐渐增大。当流量增大到一定值后，成层的流动便不再能够保持，变成紊流。（3）.沟槽水流沟槽水流均属紊流。水流的侵蚀作用水流侵蚀也就是地表泥沙为水流带走，因此，是否发生侵蚀可以根据泥沙启动条件来判断例如：砾石三轴长分别为a、b、d,其上受到三个方向力的作用。重力G二（rr）abdMW其中：rM_砾石的容重rw水的容重水的推移力：上举力:p=九abipV2TOC o 1-5 h zxx2在水流流动时，砾石顶部和底部的水流流速不同，根据伯努里定

48、律,顶部流速高，压力小；底p=Xab-pV2yy2部流速低，压力大.这样所造成的压差产生了上举力，方向朝上，并通过颗粒中心。砾石启动时应满足的平衡方程为：f（Gp）=pyxf摩擦系数整理后滑动启动流速为v=kxdd1整理后的滚动流速为v=kidd02KI,K2是系数；d是泥沙的粒径；水流的搬运作用泥沙的搬运形式可分为推移和悬移两大类。（1）.泥沙的搬运方式推移质搬运方式:它的运动行程是间歇的，它被水流搬运一段距离后，便在床面上静止下来，转化为床沙的一部分，然后等待合适时机，再一次开始第二个行程。悬移质搬运方式：悬浮于水中，随水流动，泥沙分布比较均匀。交换作用：推移质和悬移质之间，以及它们与河床

49、上的泥沙之间存在着不断交换现象。各部分泥沙之间的交换作用，使含沙量在垂线上分布成为一条连续曲线。（2）.水流的挟沙能力在一定的水流条件下，能够挟运泥沙的数量，称为挟沙力。它包括推移质和悬移质的全部沙量，如果上游来水的含沙量小于该水流的挟沙力，水流就有可能从本段河床上获得更多的泥沙，造成床面的冲刷。反之，将发生沉积。在水流挟沙能力条件下，水中的泥沙既不会对河床造成冲刷，也不会造成淤积。水流的堆积作用（1）.泥沙的沉速粒径为D的圆球在静水中因受重力G作用而下沉：G二（rr）咒d2MW6在下沉过程中，要受到水流的阻力F：F=九朋2-p2-x22式中：W球体的运动速度阻力系数在下沉的开始，球体的运动速

50、度较小，重力大于阻力，这时圆球以加速度前进，球体所承受的阻力在行进中不断加大。经过一定距离以后，阻力大到和重力相等，此后球体即以等速运动向下沉降。一般所谓物体的沉速，都是达到等速运动以后的下沉速度。因此。在F恒等于G时，得到沉速公式如下：2=才十MrwD3九px（2）.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。三、重力侵蚀作用过程坡面上的风化碎屑或不稳定岩体、土体在重力作用下导致崩塌、错落、滑坡及蠕动。这些重力侵蚀形式的发生，其主要外营力是由地心引力而产生的重力作用，但是土体下渗水分、土体性质、岩石结构、地形条件等也不可忽视。块体运动力学分析坡地上的风化碎屑或不稳定的岩

51、体、土体在重力为主的作用下，以单个落石、碎屑或整块岩体、土体的向下运动称为块体运动。摩擦阻力：F=Ntga平衡条件是：01时，抗滑力大于滑动力，斜坡稳定；当K1）A.P.Barnett研究显示一次降雨中的60min最大降雨强度与土壤侵蚀量最为密切。其关系式为：E二AI-C60I60次降雨中60min最大降雨强度；C与土壤特性有关的参数；而W.H.Wischmier和D.D.Smith的研究结果显示土壤侵蚀量与一次降雨过程中的最大30min降雨强度紧密相关。（2）雨滴的质量大质量的雨滴具有较大的落地终点速度，对土壤造成影响也较大，根据W.D.Ellison的试验，雨滴降落于地表时的钟点速度与其半

52、径之间的关系为：V二CRS2P-1V雨滴终点速度；c系数，水取1334，冰取1246;R雨滴半径；P空气的密度；W.D.Ellison还实测得到30min降雨的土壤侵蚀量，随降雨终点速度的4.33次方成正比，与雨滴直径的1.07次方亦成正相关关系。其表达式：s=93.56k（v433di.07i0.65）pk（4）.降雨总量一般来说，随着降雨总量的增大，土壤侵蚀也增大，但实际中并不完全是这样，据观测，低于1030mm/h的降雨不至于导致土壤侵蚀的发生，如果一个地区多以低强度形式出现，即使其年降雨量较大，也不会导致土壤侵蚀量的增加。但这种情况会为下一步的土壤侵蚀创造条件：具体来说有以下几个方面：

53、入渗的水分消除了颗粒之间的吸附力；溶解了颗粒之间的胶结物；增加了单位体积的重量；使潜水面升高：水大量进入斜坡内，将使潜水面升高，因而增加孔隙水压力，孔隙水压力对潜在破裂面以上的土石体起着浮托作用。软化岩石：如有节理裂隙发育的比较透水的岩层位于富含粘土的相对隔水的岩层之上，大量雨水沿节理裂隙下渗使后者软化，促使前者下滑。降雪降雪过程本身并不直接引起土壤侵蚀的发生。但一方面降雪后形成冰川冰和冰川；另一方面由于积雪融化产生地表径流导致土壤侵蚀。温度温度的变化可以引起含有一定土体水分的土体及岩石体冻结和解冻。而液态变为固态，其体积将增大约9%，在水分冻结的过程中，会对裂隙两侧的岩石体产生压力。此外，温

54、度变化加快岩石的风化。风力风是土壤侵蚀和风沙流动的动力。风蚀的强弱首先取决于风风速。受地面摩擦阻力的影响，距地面越近，风速越小，紊流和涡动作用越强；距离地面越高，风速越大，气流也较稳定。地面上与人类活动关系密切的一层称为地面空气层，也叫空气下垫面。二、地形因素对土壤侵蚀的影响坡度坡度是决定径流冲刷能力的基本因素之一，坡度越大，径流的流速越大，土壤的侵蚀量越较大。但在陕西绥德的试验研究发现，在径流量一定的条件下，随坡度的增加，冲刷量增加，当增加大一定的坡度后，随着坡度的增加，冲刷量减少，在黄土沟壑丘陵区，这个转折坡度大致是2528.5。坡长一般来说，坡长与径流量、冲刷量成正比，但应结合降雨条件进行考虑：（1）.在特大和较大暴雨情况下，坡长与径流量、冲刷量均成正相关；（2）.在降雨强度较小，或降雨强度大，但持续时间短的情况下，坡长与径流量成反比，与