水土保持与荒漠化防治概论

第一章1、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的生态效益、经济效益和社会效益，建立良好生态环境的一门应用技术科学。2、水土流失的特点：（1）分布范围广、面积大（2）流失成因复杂，区域差异明显，治理难度大（3）流失强度大，侵蚀严重区比例高。3、水土流失的危害：（1）导致土地退化，毁坏耕地，威胁国家粮食安全；（2）导致江河湖库淤积，加剧洪涝灾害，对我国防洪安全构成巨大威胁；（3）恶化生存环境，加剧贫困，成为制约山丘区经济社会发展的重要因素；（4）削弱生态系统的调节功能，加重旱灾损失和面源污染，对我国生态安全和饮水安全构成严重威胁；（5）影响航运，破坏交通安全4、水土流失发生因素：（1）自然因素——潜在因素：包括气候、地形、土壤、质地、植被等（2）人为不合理活动——主导因素：包括对土地资源的不合理利用、对水资源的不合理利用、开发建设过程中产生的水土流失5、水土保持策略：（1）坚持与时俱进的思想，积极调整工作思路，不断探索加快防止水土流失的新途径（2）预防为主，依法防治水土流失（3）以小流域为单元，科学规划，综合治理（4）坚持治理与开发利用相结合，生态效益、经济效益与社会效益相统一（5）优化配置水资源，合理安排好生产、生活与生态用水的关系（6）依靠科学技术，提高治理的水平和效益（7）建立政府行为和市场经济相结合的运行机制（8）广泛宣传，提高全民水保意识。土壤侵蚀的类型土壤侵蚀：土壤及其母质在水力、风力、冻融、重力等外营力作用下，被破坏、剥蚀、搬运和沉积的过程。水土流失：在水力、重力、风力等外营力作用下，水土资源和土地生产力的破坏和损失，包括土地表层侵蚀及水的损失，亦称水土损失。土地表层侵蚀：在水力、风力、冻融、重力以及其他外营力作用下，土壤、土壤木质及岩屑、松软岩层被破坏、剥蚀、转运和沉积的全部过程。土壤侵蚀量：土壤在外营力作用下产生位移的物质数量。土壤侵蚀模数：单位面积单位时间内的土壤侵蚀量。土壤侵蚀的基本营力：内营力（由地球内部引起）有：地壳运动，岩浆活动，地震。外营力（主要能源来于太阳能）：风化，剥蚀，搬运，沉积。土壤侵蚀类型：（1）按土壤侵蚀发生的速率划分，分为正常侵蚀和加速侵蚀（2）按土壤侵蚀的时间划分，分为古代侵蚀和现代侵蚀（3）按引起土壤侵蚀的外营力种类划分，分为水力侵蚀类型、风力侵蚀类型、重力侵蚀类型、冻融侵蚀类型、混合侵蚀类型、冰川侵蚀类型和化学侵蚀类型，生物侵蚀类型等土壤侵蚀形式：在一定土壤侵蚀外营力的作用下（或称在同一侵蚀类型中），由于影响土壤侵蚀的自然因素、土地利用方式和土壤侵蚀发生的条件不同，因而所造成的侵蚀外部特征、作用方式和过程也不同。一、水力侵蚀：指在降雨、地表径流和地下径流作用下，土壤、土壤母质及其他地面组成物质被破坏、剥蚀、搬运和沉积的全部过程。常见的水力侵蚀形式主要有雨滴击溅侵蚀、面蚀、沟蚀、山洪侵蚀、库岸波浪侵蚀和海波浪侵蚀。雨滴击溅侵蚀过程：干土溅散阶段、湿土溅散阶段、泥浆溅散阶段和地表板结面蚀过程：蓄渗阶段1、植物截留2、土壤入渗3、填洼坡面漫流阶段坡面径流形成阶段：一是坡面漫流阶段二是全面漫流阶段侵蚀沟的组成：沟沿、沟头、沟坡、沟底、水道、沟口、冲击堆二、重力侵蚀：是一种以重力作用为主引起的土壤侵蚀形式。重力侵蚀的发生，是与其他外营力，特别是在水力侵蚀及下渗水分的共同作用下，以重力为其直接原因所导致的地表物质移动根据引起重力侵蚀发生的原因及其表现方式，可分为陷穴、泻溜、崩塌、滑坡、山剥皮、地爬、崩岗、岩层蠕动三、冻融侵蚀：当温度在零摄氏度左右变化时，对土体或岩石所造成的机械破坏作用。四、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，包括刨蚀、掘蚀刮蚀等形式。五、混合侵蚀：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。六、风力侵蚀是指土壤颗粒或砂砾在气流冲击作用下脱离地表，被搬运和堆积的过程，以及随风运动的土砂砾对地表物质的吹蚀和磨蚀作用。七、化学侵蚀：土壤中的营养物质在下渗水分作用下发生化学变化和溶解损失，导致土壤肥力降低的过程。化学侵蚀包括水的化学侵蚀、垂直侵蚀。第三章一、水力作用：1.降水侵蚀力：是降水引起土壤侵蚀的潜在能力，是降水物理特征的函数，而与土壤性质无关。计算：R=EI30（E该次降水总动能.J/m2*mm；I30该次暴雨中出现的最大30min降雨强度，mm/h）2.水流的侵蚀作用：水流的搬运作用：搬运方式：悬移、推移（水流的挟沙力）水流挟沙能力：在一定水流条件下，能够搬运泥沙的最大量称为水流挟沙能力或饱和挟沙量。若上游来水含沙量<其挟沙能力，则冲刷；若>，则沉积；若=，则不冲不淤。泥沙启动的方式：滑动、滚动；条件：泥沙起动流速：1.滑动起动vd=k1√d（k1为系数）；2.滚动起动vd0=k2√d（k2为系数）二、水力侵蚀的影响因素1.气候因素:①降水量与土壤侵蚀的直线关系不明显；②降水强度是造成土壤侵蚀的重要因子，与土壤侵蚀量呈正相关；③前期降雨多，土壤含水量大，渗透作用下降，易产生径流；前期干旱，侵蚀弱；④雨滴质量：土壤侵蚀随雨滴质量的增大而增大；⑤降雨类型与降雨历时：前者指降雨强度随时间变化的过程，雨型不同，雨滴大小分布不同；后者指一场降水自始至终所经历的时间。2.水文因素：主要指降水及冰雪融水形成的坡面径流的侵蚀作用。3.地质因素①岩性（岩石的风化性、坚硬性、透水性）与地面组成物质；②新构造运动：引起侵蚀基准变化的根本原因。4.地貌因素①坡度②坡长③坡形④坡向5.土壤因素①土壤渗透性②抗蚀性③抗冲性6.植被因素7.人类活动三、植被的蓄水保土作用：拦截降水、调节地表径流、固结土体、改良土壤形状、降低风速防止风害。四、侵蚀沟的发育过程（外形指标）：1.水蚀沟阶段（溯源侵蚀作用为主）2.侵蚀沟顶的切割阶段（纵向侵蚀为主）3.平衡剖面阶段（横向侵蚀为主）4.停止阶段五、产生风蚀必须具备的两个基本条件：一是要有强大的风力，二是要有干燥的土壤六、风及风沙流特征（1）近地层风的特征：气流在近地层中运动时，由于受下垫面摩擦和热力的作用，具有高度的紊流性，促进气流间的能量的传递与交换，因此受地表摩擦力的影响，在地表摩擦阻力的影响下，愈接近地表风速愈小。六、沟壑治理工程（谷坊、淤地坝工程、小型水库工程、崩岗）1.谷坊：山区沟道内为防止沟床冲刷及泥沙灾害而修筑的横向挡拦建筑物。（一般<3m）作用：①固定和抬高侵蚀基准面，防止沟床下切；②抬高沟床，稳定山坡坡脚，防止沟岸扩张及滑坡；③减缓沟道纵坡，减小山洪流速，减轻山洪或泥石流灾害；④使沟道逐渐淤平，形成坝阶地，为发展农林生产创造条件。2.淤地坝：是指在沟道里为了拦泥、淤地所建的横向建筑物，坝内所淤成的土地。组成：坝体（作用：拦泥、淤地）、放水建筑物（拦洪的清水及长流水放走）、溢洪道(将多余洪水排放到下游安全地带)淤地坝的作用：①拦泥保土，有效的减少了入黄泥沙；②淤地造田，促进农业生产；③蓄水利用，解决人畜饮水和农业生产用水；④增加农民收入，发展农村经济；⑤促进退耕还林，改善生态环境；⑥提高防洪减灾能力，保护下游安全；=7\*GB3⑦以坝带路，改善交通；=8\*GB3⑧拉动内需，带动区域经济发展。3.小型水库工程组成：挡水坝、溢洪道、放水建筑物。4.崩岗：是在水力和重力共同作用下产生的沟道下切，沟坡崩塌、滑塌的侵蚀形式。5.崩岗的形态：瓢形崩岗、条形崩岗、爪形崩岗、弧形崩岗、混合形崩岗6.崩岗的整治：上截、中削、下堵、护岸固脚护坡与内外绿化。第五章一、水土保持生物措施：是指为保护、改良与合理利用水土资源，在水土流失地区采用的人工或飞播造林种草、封山育林育草等措施。又称水土保持林草/植物/林业措施。黄土高原不同地貌的实施不同水土保持措施：“山顶草灌戴帽，山坡梯田缠腰系带，地埂见缝插针钉扣，沟台林果穿裙锁边，沟底坝库林草穿靴“说的是山顶种混交林和柴花苜蓿草带，山坡梯田水不出田，土不下山，地埂种树种草，沟台种经济林，沟底种防冲林，不同的地段实施不同的保护措施，针对性强。二、林种有五大类：防护林（包括水源涵养林，水土保持林，防风固沙林，农田、牧场防护林，护岸林，护路林）、用材林、经济林、薪炭林、特种用途林。三、水土保持林草措施工程分类：（地形+防护性能/生产性能）分水岭防护林草工程、塬面防护林草工程、侵蚀沟道防护林草工程、坡面防护林草工程、水库河岸防护林草工程。四、水土保持林草措施的作用：（一）林草的水文效应：1.林冠截留的水文效应：①降雨的滞后效应②降雨历时延长效应③降雨总量减少和降水强度减弱；2.下层植被截留；3.枯枝落叶层截留。（二）枯枝落叶层水文效应：1.截留降水，吸收和减少地表径流；2.防止地面结皮形成，阻延减缓流速，促进入渗，减少径流；3.抑制土壤蒸发，延缓土壤变干过程。（三）固持和改良土壤，提高土壤的抗蚀性和抗冲性。（四）防风及防风蚀效应（五）改善生态环境：1.调节小气候；2.碳氧平衡效应；3.净化环境效应；4.对生物多样性的影响。五、森林培育技术（树种草种选择、人工结构设计（纯林、混交林）、造林整地、造林方法、幼林抚育管理、造林典型设计、集水造林技术）立地：是指具有一定环境条件综合的空间位置。立地条件：是指造林地上，凡是与林草生长发育有关的自然环境因子的综合。各种环境因子也可叫做立地因子。立地条件类型：同一类立地条件上所采取的的森林培育措施及生长效果基本相近，我们把这种归并的类型，称为立地条件类型。进行森林立地类型划分与立地质量评价时，一般采用的立地因子包括三大类：1.物理因子（气候、地形、土壤、水文）；2.森林植被因子（植被类型、指示植物种/种组、建群种/优势种森林优势高、生物量、收获量）；3.森林立地主导因子。树种选择必须依据两条基本原则：一是树种的各项性状（经济效益和生态效益性状）必须符合既定的培育目标，即定向原则；二是树种的生态学特性与立地条件相适应，即适地适树的原则。（定向要求的是林木培育的效益，适地适树则是现实效益和手段）。还有两条非常重要的辅助原则：1.生物学稳定性原则2.可行性原则。混交林与纯林比较，优点：1.充分利用造林立地条件或营养空间；2.能有效的改善和提高土地生产力；3.具有较好的景观、美学和旅游价值，具有较好的净化空气、吸毒滞尘、杀菌隔音等环境保护功能；4.混交林具有抵御病虫害及火灾的作用。六、农田防护林：是以抵御自然灾害，改善农田小气候，促进作物生长发育和高产稳产为主要目的，将一定组成和结构的树种或带状或网状配置在田块四周所形成的复合生态系统。七、农田防护林的规划设计原则：因地制宜，因害设防，宜带则带，宜网则网。（一）林带结构的选择：紧密型，透风型，疏透型（二）林带走向（取决于主害风的方向）原则上主林带应与主害风方向垂直，副林带则与之平行，起辅助作用。（三）林带间距的确定（主、副）（四）林带宽度和横断面林带宽度符合梯田结构要求及选择树种的生物学特性和疏密度为标准，同时尽量少占耕地，发挥最大防护效果。横断面：紧密结构以不等边三角形断面形状，背风面坡度小的林带防护距离最远；疏透结构以矩形林带的防护距离最远；透风结构以层脊形状林带的防护距离最远。八、水土保持生态修复：是指对生态系统停止人为干扰，以减轻负荷压力，依靠生态系统的自我调节能力与自组织能力使其向有序的方向进行演化，或者利用生态系统的这种自我恢复能力，辅以人工措施，使遭到破坏的生态系统逐步恢复或使生态系统向良性循环方向发展。九、水土保持生态修复的有效人工措施：1.严防继续破坏；2.选择水土条件较好处人工引种；3.对侵蚀强烈地段，实施单个强化的辅助治理；4.适时引进对路的好种好苗；5.及时捕杀有害生物。十、生态修复试点工程经验：1.以建促修2.以草定畜3.以改促修4.以移促修5.能源替代十一、水土保持生态修复的区域布局：适宜地区大致是：1.人口稀少，土地承受力小的地区；2.流域上游边缘深山区，山高坡陡不适于做农作和果林基地的地区；3.土层瘠薄，水肥条件差，但耐旱耐贫的草灌木尚可生长的地区；4.风蚀水蚀程度虽严重，侵蚀物却不多，且不对下游产生迁移性二次危害的地区；5.年均降水量约在300mm以上，雨季中地表土层含水量在8%以上的地区；6.表土丧失殆尽，但裸岩裂隙发育且以泥岩或者碎屑岩类为主的地区；7.盐碱地修复应选择含盐量小于3g/kg的地区；8.没有严重滑坡，崩岗及泥石流发生的地区，或者有但对人类及下游环境不产生严重威胁与危害的地区。第六章一、水土保持农业技术措施：是在水蚀和风蚀的农田中，采取各类改变微地形，或增加地面植物被覆