水土保持学课件

水土保持基本原理第一章第一节水土流失带性规律一、自然地理环境的地域分异规律（一）全球性的地域分异规律地带性分异因素:即太阳能按纬度分布不均。非地带性分异因素:即地球内能引起的海陆分布是造成全球性地域分异规律的基本原因。由于这种分异的规模是全球性的，故称为全球性的分异规律，它的表现有：1、海陆对比地球表面具有4个大洋和6个大陆之分，这是自然地理环境的基本分异，他除表现为海与陆的强烈对比外，还构成两种明显不同的陆地生态环境与海洋生态环境，并通过其间的相互影响，造成次一级的地域分异。2、热力分带太阳辐射随地理纬度不同而发生的热力分带性具有全球规模，是一种全球性的地域分异规律。无论是在大陆还是在海洋，这种热力分带性都有明显的表现，它决定着气温、气压、湿度、降水、风向等要素在地表呈带状分布。（二）大陆和大洋的地域分异规律1、大陆地域分异规律大陆的地域分异规律是贯穿整个大陆的。可分为纬度地带和经度省性两类。（1）纬度地带性分异规律纬度地带性规律是指自然地理环境组成成分及自然综合体，大致按纬线方向延伸而按纬度方向有规律的变化。这是太阳能按纬度呈带状分布所引起的温度、降水、蒸发、气候、风化和成土过程、植被等呈带状分布的结果。当它的延伸遇到海洋时，就会被切断，并为大洋地带性规律所代替。（2）经度省性经度省性是指自然地理环境各组成成分和整个自然综合体从沿海向内陆按经度方向发生有规律的更替。从海岸到大陆内部，气候状况、植被群落及土壤类型都有规律的变化。在大陆东岸、大陆西岸和大陆内部各有自己独特的地带组合。

2、大洋地域分异规律（1）大洋表层纬向自然带大洋表层是指大洋表面以下200m深的范围。由于太阳能按纬度方向分布不均引起的大洋温度、盐度和含氧量不同，以致海洋生物也有相应的区别，从而引起该层自然综合体按纬线方向延伸而按纬度方向有规律的变化。这一分布规律虽受寒流、暖流影响而与纬线略有偏斜，但与大陆相比还是比较平直的。（2）大洋低层自然区大洋底层自然区域随海底地形及距岸远近，发生有规律的更替，底栖生物有机体和海底软泥也发生有规律的变化。由于大洋底层太阳能的影响微弱，所以它不表现地带性规律，而海底地形是大洋底层自然区域分异的直接因素。（三）区域性的地域分异规律1、地带段性地带段性是地带性分异规律受海陆分布影响及大地构造――地貌规律的作用在大陆东岸、大陆西岸和大陆内部的区域性表现2、地区性地区性是由海陆分布带来的经度省性与大地构造――地势单元同热量带的相互作用形成的大陆内部、大陆东岸内部、大陆西岸内部的区域性的分异规律

3、垂直带性垂直带性是指自然地理综合体和它的组成成分大致沿等高线方向延伸，而随山势高度发生带状更替的规律。

四姑娘山的垂直地带性（四）地方性的分异规律地方地形的垂直分化、地面组成物质和地方气候的差异是造成地方性分异规律的主要原因。地方性分异规律主要表现为：①系列性②微域性③坡向的分异作用上述各等级的地域分异规律，相互间存在着密切的关系，如图1－1所示。海陆对比性海陆对比性经度省性纬度地带性（大洋区域性）（大洋自然带）地区性地带段性垂直带性（大地构造地貌规律性）地方性微域性坡向的分异作用系列性非地带分异因素地带性分异因素基本的全球的整个大陆的（整个大洋的）派生的区域的地方性的地方的图1－1地域分异规律相互关系二、土壤侵蚀的地理分布（一）地表水、热状况与外营力的关系图1－2侵蚀形式与水、热关系图1－3侵蚀与降水量关系（二）侵蚀的地带性规律1、冰雪气候侵蚀带（erosionzoneofglacierandsnowclimate气候特点是降雪量大于消融量，形成冰川，或融水下渗，结成冻土。它包括两个侵蚀亚带：极地和终年积雪的高山，为冰川侵蚀亚带；冰川外缘，在森林线以上的山地为冻融侵蚀亚带。2、湿润气候侵蚀带(erosionzoneofthemoistclimate)湿润气候侵蚀带又称常态侵蚀带，其气候特点是，气温较高，降水量大于蒸发量，多余的水渗入地下成为潜水或地下径流，未渗入地下的水形成地表径流。所以，以水力侵蚀为主。本带根据水、热差异和侵蚀形式又分为：湿润气候侵蚀亚带和湿热气候侵蚀亚带。3、干旱气候侵蚀带(erosionzoneofthedryclimate)湿润与干旱图1－4降雨侵蚀地理分布简图图1－5风蚀分布简图第二节水、沙平衡原理水、沙平衡是水土保持措施布设的主要理论依据之一，概括起来主要包括了水量平衡、容许土壤流失量和冲淤平衡3个方面。一、水量平衡

（一）水分循环（watercirculation）地球表面的广大水体，在太阳辐射作用下，大量水分被蒸发，上升到空中，被气流带动送到各地。在这个过程中，遇冷凝结而以降水形式落到地面上，再从河道或地下流入海洋。水分这样往返循环不断转移交替的现象称为水分循环或水循环。它一般包括3个阶段，即降水、径流和蒸发，又可分为两大部分，即水气阶段和降水阶段，以及径流阶段与蒸发阶段。（二）水量平衡（waterbalance）水量平衡是指对于任一自然区域（或某一水体），在给定的时段内，各种形式的输入水量应等于各种形式的输出水量与区域内在该时段的储量的增量之和。通常用下式表示：

I=O+（W2-W1）=O+△W

（1-1）式中：I为给定时段内输入区域的各种水量之和；O为给定时段内输出的各种水量之和；W1、W2为区域内给定时段始、末的储水量；△W为时段内储水量的增量，△W=W2-W1△W>0，区域内储水量增加，反之减少。（三）区域水量平衡方程区域水量平衡方程也称通用水量平衡方程，它是假定在陆地上任取某一区域，区域的地面和地下边界有河道和地下水流，可以进出水量，区域内有湖泊、水库、河道和地下含水层等蓄水体。设想沿区域的边界作一个垂直的柱体，柱体底部为地面以下的某一水平面，假设在该水平面上下的水量不进行交换，则在计算时段内区域的水量平衡方程为：

（四）流域水量平衡方程对于一个天然流域，如果地面分水线与地下分水线一致（称为闭合流域），则不可能有水从外流域经地表或地下流入，故式（1-2）中的Rs、Rg均为0，再令流出的总水量为R=+，则式（1-2）可写为P=E+R+qa+△W

二、容许土壤流失量（一）概念容许土壤流失量是指在维持土地高生产力水平的前提下，最大的土壤侵蚀速率，或与岩石的化学风化成土率保持平衡的侵蚀速度。容许流失量是发展持续农业的重要条件。因之，可以简称为维持土地持续高生产力的最大侵蚀量，又称T值。该量值决定于某地的风化成土速度W和土壤可溶物质移动速度D。可用公式表示为：

W=T+D则T=W-D

（1-8）式中：T为侵蚀率。若用Ps表示风化成土原地保存率，即（1-8）式表示基岩减少量与物质移动总量相等，（1-9）式表示基岩表面正以成土速率在降低。将（1-9）式代入（1-8）式，得则T=WPsD=W-T=W（1-Ps）（1-9）（二）美国确定的T值根系层深度（cm）T（t/ha）可更新土壤不可更新土壤0～252.22.225～504.52.250～1006.74.5100～1509.06.7>15011.211.2表1-1不同根系土壤深度的T值范围大小T（t/ha）范围大小T（t/ha）

中等范围（农田）深厚肥沃土壤6-11（农田）土层深度50-100cm5-7薄层易蚀土壤2-5土层深度100-1507-9很深厚的土壤13-15土层深度>15011土层深度0～25cm2大范围（流域）2土层深度25～50cm2-5小范围（试验场地）25表1-2不同范围的T值

（三）我国采用的T值我国根据有效土层厚的抗蚀年限，划分出土壤潜在侵蚀危害程度（见表1-3）表1-3土壤侵蚀潜在危险程度分级指标级别抗蚀年限（a）Ⅰ′无险型>1000Ⅱ′较险型100-1000Ⅲ′危险型20-100Ⅳ′极险型<20Ⅴ′毁坏型裸岩、明沙、土层不足5cm者三、冲淤平衡冲淤平衡包括了纵向平衡、断面平衡和平面平衡，是治沟、治河和灌溉设计的依据。（一）纵向平衡纵向平衡就是来水含沙量与河（沟）段或渠段挟沙能力①的平衡问题，一般包括不冲不淤平衡和冲淤平衡两种情况。①挟沙能力是指某一特定的水流条件，挟运某一定型泥沙的能力。

1、不冲不淤平衡不冲不淤平衡是指来水的含沙量，通过河（沟）段或渠段，既不发生冲刷，又不产生淤积的平衡状态。2、冲淤平衡冲淤平衡的河（沟）段或渠段，即有冲刷，又有淤积，但是在一定时间内（一年），它的冲刷量应等于它的淤积量，也就是处于一种动态平衡状态。（二）断面平衡断面平衡就是床面上水流的作用流速，与床面土质的抗冲能力，以及断面内的横向输沙，都能互相平衡，不致引起断面形状的改变。

图1－6稳定河槽示意图a（三）平面平衡平面平衡主要指的是游荡型河流的稳定问题。1、稳定河槽指谷线位置不变，而且没有流动沙滩的河槽。稳定河槽的谷线，平面上常呈一系列凹凸的曲线；曲线的转向点间，由一公切线（直线R=∞）连结而成，见图1-6

2、要使浅滩上保持一定的水深，这段浅滩切线的长度L和它与上段浅滩切线交的外角α（转角的外角），应有一定的数值，过大过小都是不相宜的。见图1-7。图1－7稳定河槽示意图3、一个有规则的稳定河槽，河线不是简单的圆弧形；而是从转向点开始，弯曲半径由无究大（即R=∞）逐渐缩小，到弯曲中心为最小值，然后再向下游转向点逐渐增大。图1－8稳定河槽示意图

c第三节生态系统平衡原理一、生态系统的概念生态系统（Ecosystem）就是在一定空间中共同栖居着的所有生物（即生物群落）与其环境之间由于不断地进行物质循环和能量流动过程而形成的统一整体。一般认为，构成系统至少有3个条件：①系统是由许多成分组成的；②各成分间不是孤立的，而是彼此互相联系，互相作用的；③系统具有独立的、特定的功能。二、生态系统的组成成分与结构（一）生态系统的组成成分非生物环境、生产者、消费者和分解者4种基本成分生物成分主要是为生物成分提供生存的场所和空间，以及能量与物质。生产者（producer）是能用简单的无机物制造有机物的自养生物（autoph），包括所有的绿色植物和某些细菌，是生态系统中最基础的成分；生产者消费者（consumer）是不能用无机物质制造有机物质的生物，他们直接或间接地依赖于生产者所制造的有机物质。因此，为异养生物（heterotroph）；分解者（decomposer），均属于异养生物，如细菌、真菌、放线菌、土壤原生动物和一些无脊椎动物

消费者真菌（二）生态系统的结构1、整体性整体性（holism）是指系统的有机整体，其存在的方式、目标、功能都表现出统一的整体性。它是生态系统最重要的一个特征。整体性是生态系统要素与结构的体现。它有3个特点：①整体大于它的各部分之一；②一旦形成了系统，各要素就不能分解成独立的要素而孤立存在；③各个要素的性质和行为对系统的整体性是起作用的，这种作物是在各要素的相互作用过程中表现出来的。各要素是整体性的基础。系统整体如果失去其中一些关键性要素。那么，也难以成为完整的形态而发挥作用。2、有序性生态系统是一个全方位开放的开放系统。系统的各组分间，以及与环境之间，都不断地进行互相作用和交流，使生态系统本身的结构和功能得到发生和发展。生态系统本身处于非平衡状态，并具有通过与外界的交换试图向平衡目标发展的趋势。生态系统的各要素之间存在着复杂的非线性（non-linear）相互作用的机制，这说明生态系统各要素之间并不完全产生简单的因果关系，或线性依赖关系，而是存在着正反馈的倍增效应，也存在着限制成员增长的饱和效应，即负反馈。3、时空结构生态系统在结构的布局上具有一致性。上层阳光充足，集中分布着绿色植物的树冠或藻类，有利于光合作用，故称为绿带（greenbelt）或光合作用层。在绿带以下为异养层或分解层，又常称为褐带（brownbelst）。如草地生态，上层绿草稀疏，而且喜阳光；下层绿草稠密，较耐荫；最下层有的就匍匐在地面上。生态系统中的分层有利于生物充分利用阳光、水分、养料和空间。4、营养结构生态系统的营养结构主要体现为食物链（foodchains）结构和食物网（foodwebs）两个方面，它们是生态系统中非生物成分和生物成分的纽带，控制着系统的结构和功能发挥。的营养联系，形成一系列猎物与捕食者的锁链现象。象“大鱼吃小鱼，小鱼吃虾米”就是食物链的形象描述。但是，自然界中很少有一种生物完全依赖于另一种生物，而生物食物链有捕食食物链（放牧食物链）、碎食食物链、寄生食物链和腐生食物链之分。生存，常常是一种动物可以多种生物为食物，同一种动物可以占据几个营养层次，这就形成了食物网结构。食物链是生态系统中，由食性关系所建立的各种生物之间三、生态系统的功能(一）物质循环生态系统从大气、水体和土壤等环境中获得营养物质，通过绿色植物吸收，进入系统，被其他生物重复利用，最后，再归还于环境中的过程，称为物质循环（cycleofmaterial）或生物地球化学循环（biogeo-chemicalcycle）。氮循环图1－9生态系统的物质交换土壤和岩石矿物质剩余有机体（活的和死的）大气溶于水和土壤气象的气象的生物的地质的地质的生物的生态系统（二）能量流动

能量流动(energyflow)是生态系统的重要功能之一，它符合热力学第一和第二定律。“在自然界发生的所有现象中，能量既不能消失也不能凭空产生，它只能以严格的当量比例由一种形式转变为另一种形式”，这就是所谓的热力学第一定律。封闭系统中，一切过程都伴随着能量的改变，在能量的传递和转化过程中，除了一部分可以继续传递和作功的能量（自由能）外，总有一部分不能继续传递和作功，而以热的形式消散，这部分能量使系统的熵和无序性增加。即热力学第二定律。生态系统中的能量流动

图1－10一个普适的生态系统能流模型（引自李博，2001）图1－10是美国生态学家E.P.Odum1959年概括的生态系统能量流动模式，从中可以看出外部能量的输入情况以及能量在生态系统中的流动路线及其归宿。（三）信息传递生态系统中的信息可划分为营养信息、化学信息、物理信息和行为信息等。他们通过多种方式使种群与种群之间、种群内部个体与个体之间，甚至生物与环境之间取得联系，并象能流、物流一样，把生态系统各组分联系成一个整体，并具有调节系统稳定性的作用。动物的交流四、生态系统平衡“生态平衡”（ecologicalbalance）是生态系统在一定时间内结构与功能的相对稳定状态，其物质和能量的输入、输出接近相等，在外来干扰下，能通过自我调节（或人工控制）恢复到原初稳定状态。（一）生态能量学特征幼年期生态系统（总生产量P/群落呼吸量R>1，而成熟稳定的生态系统中P／R接近于1。由此可见，P／R比率是表示生态系统相对成熟的最好的功能性指标。在发展早期，如果R大于P被称为异养演替（heterotrophicsuccesion）；相反，如果早期的P大于R，也就称为自养演替（autotrophicsuccesion）。但是从理论上讲，上述两种演替中，P／R比率都随着演替发展而接近于1。换言之，在成熟的或“顶极”的生态系统，固定的能量与消耗能量趋向平衡。（二）食物网特征幼年期生态系统的食物链结构简单，往往是直线的，随后发展成为以放牧食物链为主，到成熟期，食物链结构十分复杂，大部分通过腐食物链途径。成熟系统复杂的营养结构，使它对于物理环境的干扰具有较大的抵抗能力。这也是处于平衡的动态系统自我调节能力的表现。（三）营养物质循环上的特征在生态系统发展的过程中，主要的营养物质，如：N、P、K、Ca，当生态系统中生物地球化学循环，向着更加稳定的方向发展，成熟系统具有更大的网络和保持住营养物质的功能。营养物质丧失量少，输入量和输出量接近平衡。磷循环氮循环（四）群落结构的特征在演替过程中，一般认为物种多样性趋向于增加，某一物种或少数类群占优势的情形减少，即均匀性有增加的趋势。但到达顶极时期，多样性指数可能有所下降。物种多样性增加，营养结构复杂化，种间竞争更为激烈，导致生态分化，物种生活史更为复杂化。兴安岭北部针叶林的垂直结构（五）选择压力岛屿生态学研究证明，在生物移植早期，即物种数少而不拥挤时期，具有高增殖潜力的物种（即r选择者）有较大生存的可能性。相反，在系统接近平衡的晚期，选择压力有利于低增殖潜力具有较强竞争力的物种（即K选择者）。因此，量的生产是幼年期生态系统特征，而质的生产和反馈控制则是成熟生态系统的标志。（六）稳态成熟期的生态系统的稳态，主要表现在系统内部的生物间相互联系或内部共生发达，保持住营养物质能力的提高，对外界干扰抵抗力较大和具有较大的信息和较低的熵值。开放系统要保持其功能的稳定性，就必须具备有系统对环境的适应能力和自我调节能力。图1－11就是对这一机制的概括。系统输入输出(a)系统输入输出反馈环环境(b)负反馈＋偏离置位点－偏离输出输入正反馈正反馈稳态时期(c)图1－11(a)开放系统，表示系统的输入和输出（b）具有一个反馈环的系统，使系统成为控制论系统（c）具有一个位置点的控制论系统五、生态经济系统及平衡（一）流域生态经济系统的一般特征

流域生态经济系统是由人口、环境、资源、物资、资金和科学技术等6大要素所组成。流域生态经济系统的生产和再生产过程是物流、能流、信息流、价值流的交换和融合过程。因此，流域生态经济系统具有物质循环、能量流动、价值增值和信息传递4大功能。（二）生态经济系统的平衡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，但能够勉强维持系统原来的结构功能，生态系统和经济系统都处于保持原有水平和规模的再生产运动，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平衡状态下，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。生态系统与经济系统同步协调发展，并进行良性循环。六、受损生态系统的恢复生态系统的受损，主要来自于干扰。按干扰来源，可分为自然干扰和人为干扰。自然干扰如火、冰雹、洪水、干旱、泥石流等等，它对环境的影响是局部的和偶然发生的。而人为干扰的影响可以涉及到从种群乃至整个生物圈。正常的生态系统是生物群落与自然环境取得平衡的自我维持系统，各种组分的发展变化是按照一定规律并在某一平衡位置作一定范围的波动，从而达到一种动态平衡的状态。昌都地区的水土流失但是，生态系统的结构和功能也可以在自然干扰和人为干扰的作用下发生位移(displacement),位移的结果打破了原有生态系统的平衡状态，使系统的结构和功能发生变化和障碍，形成破坏性波动或恶性循环，这样的生态系统称之为受损生态系统（damagedecosystem）。西藏日喀则地区的水土流失受损生态系统的恢复可通过恢复、改建和重建来完成，如图1－12。

初始状态改建恢复重建现状态进一步恶化图1－12自然生态系统管理的几种策略受损生态系统的恢复可依据2个模式途径进行：当生态系统受害不超过负荷并没有发生不可逆的变化，压力和干扰被移去后，恢复可在自然过程中发生。如退化草场的围栏保护。另一种是生态系统的受害是超负荷的，并发生不可逆变化，只依靠自然过程并不能使生态系统恢复到初始状态，必须依靠人的帮助，必要时需用非常特殊的方法，至少要使受害状态得到控制。天保工程沙障自然压力社会压力各种干扰初始状态的生态系统干扰存在受害严重的生态系统（不可逆的）受害轻微的生态系统（可逆的）保持受害状态的生态系统进一步恶化的生态系统干扰的调控治理措施综合评判改进的生态系统人类的帮助加自然过程再造的生态系统自然过程科学研究对策研究经济学研究法律责任社会需要超负荷不超负荷重建改建生态系统的恢复和重建是一项很复杂的工作。它是包含各种规律的研究，自然、社会经济条件评判和合理措施实施的一个综合过程。图1－13可供工作时参考。第四节景观生态学原理景观生态学（landscapeecology）是研究景观单元的类型组成、空间配置及其与生态学过程相互作用的综合性学科。虽其理论体系还在完善中，但它在环境保护、土地利用规划和资源管理等方面得到了广泛应用。一、景观生态学的几个重要概念（一）景观景观（landscape）的定义有狭义和广义两种。狭义景观是指在几十千米至几百千米范围内，由不同类型生态系统所组成的、具有重复性格局的异质性地理单元。对反映气候、地理、生物、经济、社会和文化综合特征的景观复合体则称为区域（region）。广义景观则包括出现在从微观到宏观不同尺度上的，具有异质性或斑块性的空间单元。它强调空间异质性，景观的绝对空间尺度随研究对象、方法和目的而变化。这体现了生态系统中多尺度和等级结构特征，有助于多学科的研究。（二）格局、过程、尺度格局（pattern）是指空间格局，广义地讲，它包括景观组成单元的类型、数目以及空间分布与配置。与格局不同，过程强调事件或现象的发生、发展的动态特征，如种群动态等等。尺度（scale）是指在研究某一物体或现象时所采用的空间或时间单位，同时又可指某一现象或过程在空间和时间上所涉及到的范围和发生的频率。尺度可分为空间尺度和时间尺度。华山景观张家界森林公园景观（三）空间异质性空间异质性（spatialheterogeneity）是指某种生态学变量在空间分布上的不均匀性及复杂程度。空间异质性依赖于尺度（粒度和幅度）的同时，还与数据类型有关。（四）干扰干扰是指发生在一定地理位置上，对生态系统结构造成直接损伤的、非连续性的物理作用或事件。干扰直接改变生态学系统结构。干扰的判别依赖于尺度、事件强度以及系统的本质。（五）斑块－廊道－本底斑块（patch）泛指与周围环境在外貌或性质上不同，并具有一定内部均质性的空间单元。它可以是植物群落、湖泊、草地或居民区等。廊道（corridor）是指景观中与相邻两边环境不同的线性或带状结构，如林带、河流、道路等等。本底（matrix）则是指景观中分布最广、连续性最大的背景结构，如森林本底、草原本底、农田本底、城市用地本底等。二、景观生态学应用原理Dranstad等（1996）将这些原理具体化，按斑块、边缘、廊道和镶嵌体4个部分总结出了55个比较具体而明确的原理。（一）有关斑块的原理斑块的大小：①边缘生境和边缘种原理②内部生境和内部种原理③大斑块－物种绝灭率原理④小斑块－物种绝灭率原理⑤生境多样性原理⑥干扰障碍原理⑦大斑块效益原理⑧小斑块效益原理斑块的数目：9.生境损失原理10.复合种群动态原理11.大斑块数量原理12.斑块群生境原理斑块的位置：13.斑块位置－物种绝灭率原理14.物种再定居原理15.斑块选择原理（二）有关边界的原理边缘结构：16边缘结构多样性原理17边缘宽度原理18行政边界和自然生态边界原理19边缘过滤原理20边缘陡度原理边界形状：21自然和人工边缘原理。22平直边界和弯曲边界原理24边缘曲折度和宽度原理25凹陷和凸出原理26边缘种和内部种原理27斑块与本底相互作用原理28最佳斑块形状原理29斑块形状和方位原理廊道和物种运动：30廊道功能的控制原理31廊道空隙影响原理32结构与区系相似性原理33踏脚石连接度原理34踏脚石间距原理35踏脚石消失原理36踏脚石群原理道路和防风林带37道路及另外的槽形廊道原理38风蚀及其控制原理。河流廊道：39河流廊道和溶解物原理40河流主干道廊道宽度原理41河流廊道宽度原理42河流廊道连接度原理（三）有关廊道和连接度的原理第五节环境保护与可持续发展一、生物多样性保护（一）生物多样性的概念生物多样性（biodiversity）是指“生命有机体及其赖以生存的生态综合体的多样性和变异性”。生物多样性可从遗传多样性，物种多样性和生态系统与景观多样性3个层次上去认识。1、遗传多样性遗传多样性（geneticdiversity）是指所有生物个体中所包含的各种遗传物质和遗传信息，既包括了同一种的不同种群的基因变异，也包括了同一种群内的基因差异。

2、物种多样性物种多样性（speciesdiversity）是指多种多样的生物类型及种类，强调物种的变异性，物种多样性代表着物种演化的空间和对特定环境的生态适应性，是进化机制的最主要产物，故物种被认为是最适合研究生物多样性的生命层次。3、生态系统多样性和景观多样性生态系统多样性（ecosystemdiversity）是指生态系统中生境类型、生物群落和生态过程的丰富程度.景观多样性（landscapediversity）是指与环境和植被动态相联系的景观斑块的空间分布特征，它包含了所有其他层次的多样性。

（二）物种和群落或生态系统水平上生物多样性的测定由于生物多样性的复杂性，目前还没有一种较为权威的测定方法。这里仅介绍R.H.Whittake方法，以及其他学者对其的修改建议。既是这样，在使用时还要针对研究对象进行认真思考和检验，以正确地反映生物多样性本质。R.H.Whittaker总结出3种类型的生物多样性：α为多样性即群落内（或生境内）生物多样性；β为多样性即群落间（或生境间）生物多样性；γ为多样性即地理区域的生物多样性。α多样性是用于测量群落内生物种类数量以及生物种类间相对多度的一种测量。它反应了群落内物种间通过竞争资源利用同种生境而产生的共存结果。其可分为物种丰富度指数（speciesrichnessindex）、物种均匀度指数（speciesevennessindex）、物种相对多度分布（speciesabundancedistribution）等。（1）物种丰富度指数物种丰富度指数是对一个群落中所有实际物种数目的测量（D）。

D＝S／N

（1－11）式中：S为物种数目；N为所有物种个体数的总和。1、α多样性：（2）Shannon-Wiener指数（H）

H＝－Σ|ni/Nlg(ni／N)|

（1－13）式中：ni为第i个种的个体数目；N为群落中所有种的个体总数。上述亦可表示成：

H＝－ΣPilg(Pi)（1－14）式中：Pi=ni/N,表明第i个种的相对多度。Shannon-wiener指数来源于信息理论。它的计算公式表明，群落中生物种类增多代表了群落的复杂程度增高，即H值愈大，群落所含的信息量愈大。（3）Simpson指数（D）

D=1-ΣP2i，Pi=ni/N（1－15）式中：Pi与Shannon-Wiener指数中的Pi相同英国生态学家M.O.Hill验证了许多常用的生物多样性指数，包括Shannon-Wiener指数和Simpson指数，发现它们均可归结到一个指数系列中：Nα=(P)/(P1+P2+P3+…＋Pn)式中：－∞＜α＜＋∞，

Nα是Hill指数，

Pn表示样本中第n个种的相对多度。2、β多样性用来表示生物种类对环境异质性的反应。β生物多样性是一个比较复杂的测度，它不仅描述生境内生物种类的数量，同时也考虑到这些种类的相同性及其彼此间的位置。通常β多样性被表示为群落间相似性指数或是同一地理区域内不同生境中生物物种的周转率。不同生境间或某一生境梯度上不同地段间生物种类组成的相似性越差，β生物多样性越高。（1）Whittaker指数（βw）其计算公式为：

βw＝S／（mα-1）（1－17）式中：S为研究群落中的物种总数；mα为样方的平均物种数。（2）Cody指数（βc）其计算公式为：

βc=[g（H）＋I（H）]／2

（1－18）式中：g（H）为沿生境梯度H而增加的物种数目；I（H）为沿生境梯度H而减小的物种数目。（3）Wilson和Shmida指数（βT）是上述两种指数的结合，其计算公式为：βT＝[g（H）＋I（H）]／mα

（1－19）（4）Bray-Curtis指数（CN）：上述多样性指数均利用二元属性数据，具有算法简单的优点。但是，它们没有考虑到种的相对多度。因此，更常用的是：CN＝2Nj／（Na+Nb）（1－20）式中：Na为样地A的物种数；Nb为样地B的物种数；Nj为样地A和B共有种中个体数目较少者。3、多样性：多样性高（即地理区域生物多样性高）的地区一般出现在地理上相互隔离但彼此相邻的生境中。在这类生境中常常可以发现一些生态特征相近但分类特征极不相近的生物种类生活在一起。多样性主要用于描述生物进化过程中的生物多样性。

（三）濒危生物的评估与分级濒危生物的评估和分级是生物多样性保护前题，非常重要。这里仅介绍两种广泛应用的评估物种受胁迫程度的评估系统：Mace和Lande评估系统和世界自然保护协会（TNC）的全球评估系统。1、Mace和Lande评估系统Mace和Lande评估系统是在国际保护联盟（InternationalConservationUnion，即IUCN）所发表的红皮书（RedDataBook）中所采用的评估系统的基础上提出来的。表1－4提出了评估系统简单且易掌握，能够提供有关物种灭绝危险程度的综合信息。国家一类保护动物---东北虎领域优先级高优先级低地理小范围的地理分布地区特有种大范围的地理分布非地区特有种分类较高等级分类单位（如科、属）小科／属，可能是孑遗种较低等级分类单位（亚种、变种）大科／属，非孑遗种生境处于危险的生境中环境脆弱特定狭窄处于演替过程中处于非危险生境中环境具抵抗力范围广处于顶极状态生活型一年或短命多年生长命多年生种群小且少大且多生物学很少开花特定传粉者雌雄异株专性异型杂交差的等级结构（年龄等级不匀称）差的无性繁殖力常开花非特定传粉者雌雄同株稳定的自花授精良好的等级结构（种群按年龄级分布）良好的无性繁殖力其他可收获高特有现象出现地区不可收获低特有现象出现地区表1－4确定濒危种保护优先等级的方法2、世界自然保护协会系统根据生物多样性元素在自然界的分布状况，该系统分为五个等级G1――全球极度危机的物种。通常此级物种是指那些在其整个分布区仅有5次或更少的出现记录，或者是少于1000个成熟个体的物种。例如我国的大熊猫就是一个典型的G1种。G2――全球危机的物种。这些物种在其整个分布区内有6到20次出现记录，或者是仅有1000到3000个成熟个体存在。G3――不常见但不危机的物种。这些物种在其分布区的出现记录为21到100次，或3000到10000个个体。G4――较常见且非濒危的物种。从长远的观点看，这些物种也应受到考虑。G5――已证明的在其分布区内具高丰富度、没有濒危危险的物种。虽然这些物种通常较为常见，但它们亦可是稀有种。（四）生物多样性保护生物多样性保护包括了生物多样性的就地保护和迁地保护，此外，还有离体保护等。这里仅就地保护和迁地保护作一介绍1、生物多样性的就地保护生物多样性就地保护（inSituconservation）的主要途径就是建立自然保护区，通过对自然保护区的建设和有效管理，使生物多样性切实得到保护。2、生物多样性的迁地保护迁地或易地保护（exSituconservation）是指将濒危动植物迁移到人工环境中或易地实施保护。它的最终目标是为被保护物种在原生环境的正常生存提供支持，即建立自然状态下可生存种群。二、可持续发展（一）可持续发展概述可持续发展（sustainabilitydevelopment）:指“既满足当代的需求，又不危及后代满足需求能力的发展”。此概念内涵以下5个原则：1、发展原则2、公平性原则3、可持续性原则4、主权原则5、共同性原则（二）可持续发展框架1、全球《21世纪议程》的结构框架全球《21世纪议程》是1992年联合国环发大会形成的一个重要文件，它反映了关于环境与发展的全球共识和最高级别的政治承诺。它是可持续发展的战略框架，提出了一系列全球走向可持续发展的政策、措施和行动方案，见图1－14。社会与经济国际合作与国内政策消除贫困改变消费模式人口与可持续能力实施手段财政资源和机制环境无害化技术的转化、合作与能力建设科学促进可持续发展教育、公众意识和培训国家机制与国际合作法律决策与信息资源与环境保护大气层保护陆地资源规划与管理森林被毁的防治脆弱生态系统管理农业和农村可持续发展生物多样性保护生物技术的环境无害化管理固体废弃物的环境无害化管理防沙治旱山区可持续发展有毒化学品的环境无害化管理危险废弃物的环境无害化管理固体废弃物的环境无害化管理放射性废弃物的安全与环境无害化管理公众参与妇女参与可持续发展儿童和青年参与可持续发展土著居民和社团的作用非政府组织的作用地方当局的参与工人与工会的作用全球《21世界议程》框架保护和增进人类健康人类住区可持续发展将环境与发展纳入决策过程淡水资源利用与保护海洋利用与保护商业和工业的作用科学和技术界的作用农民的作用2、地球生命支持系统全球可持续发展●替代方案，消费模式，文化自治●经济增长，收入分配，环境质量，协调平衡●管理政策和制度，规划，示范与推广人力资本自然资本社会资本人造资本基本的生命支持资源水能源环境食物和农业知识基础自然科学和数学工程和技术社会与人文科学健康与医学图1－15地球生命支持系统百科全书结构3、跨千年全球发展预测研究报告序号问题解决问题最有效且可行的政策与行动1世界人口增长已处于高峰期，而且仍保持继续增长，粮食、水、教育、住房、医疗保障都必须同步增长鼓励研制和开发新的有效节育措施鼓励开发以生态技术为核心的高产可持续农业利用市场机制促进计划生育2世界一些地区的淡水资源越来越匮乏制定水资源保护政策迅速组织研究、开发从海水中廉价提取淡水的技术鼓励新的作物品种与海水灌溉农业的开发3生活水平的贫困差异日益扩大建立小型信贷机构，促进小型商业的发展制定并实行新的马歇尔计划，作为高、低收入国家之间的合作形式鼓励低收入国家在公共教育中加强经营和商业的课程设置4新老疾病和免疫性微生物对人类的威胁正在增加扩大世界卫生组织合作实验室的全球网络，建立一个有全球性的对流行病毒及其感染有效监测的系统加强对全球疫苗计划的资金投入及技术支持增加对安全供水研究的资金投放序号问题解决问题最有效且可行的政策与行动5在这个不确定性和风险不断增加的世界，人们对于日趋全球化和复杂化问题的认识和决策能力正在下降将“如何学会学习”纳入教育系统和职业培训计划，这是认识社会性、技术性复杂问题的前提将对未来的规划和非线性思考纳入教育系统在如何做出有效决定，包括做决定的道德标准、危险的性质及如何对付不确定性等方面进行培训6恐怖活动的强度、规模都在不断增加，并严重威胁着人类对核原料制定严格的法规条例及检查制度销毁现存所有生物武器增加反恐怖活动保护措施7人口和经济的增长与环境质量和自然资源保护之间相互冲突对有污染的产品、技术实行税收，将其收入用于开发安全的生态技术，利用同样的方法减少不合理的环境技术、产品与设备的进口将环境成本计入自然资源及产品价格之中建立一个由国家提供基金的国际技术银行，使环境条件差的国家能够得到易于使用的绿色技术5在这个不确定性和风险不断增加的世界，人们对于日趋全球化和复杂化问题的认识和决策能力正在下降将“如何学会学习”纳入教育系统和职业培训计划，这是认识社会性、技术性复杂问题的前提将对未来的规划和非线性思考纳入教育系统在如何做出有效决定，包括做决定的道德标准、危险的性质及如何对付不确定性等方面进行培训序号问题解决问题最有效且可行的政策与行动8妇女的地位正发生变化进一步强调降低妇女，特别是农村、移民、难民、失业和残疾妇女的文盲率鼓励为儿童和母亲们服务的项目的实施在所有国家颁布和实施旨在保护妇女权利的法令，反对就业中的性别岐视9宗教、民族和种族冲突日趋严重重新评估学校的课程，强调同情心和社会公德协调可能发生的冲突，促进双方的和解建立早期预警系统，以处理文化、种族和宗教问题及可能导致的冲突10信息技术在给人类创造了机会的同时，也带来了风险为公众提供更多的免费的互联网络途径加快发展中国家引入计算机通讯和机器设备的步伐，促进网络的全球化，为外国投资者提供优惠的条件制定为避免超负荷通讯而增大网络容量的措施11团体犯罪正在发展成为手段高超、组织严密的全球性黑社会问题完善搜捕国际犯罪的国际协议通过电视和互联网活动建立可持续几十年的全球人类价值和风俗对话以确认和统一全球伦理对可能出现的犯罪威胁建立早期国际预警系统序号问题解决问题最有效且可行的政策与行动12经济增长既带来希望，也带来可怕后果通过国际和国内建设社区的努力为经济向可持续发展提供范例对那些对环境有严重影响的活动建立税收或收费制度通过实施对外部环境作用及影响的经济核算，达到能源的较好平衡13全球许多核电站正趋于老化增加电力替代性生产资源的开发基金建立信贷发展计划以资助拆除危险核电站在计算电价时考虑电站拆除和放射性物质贮存的费用14艾滋病将继续蔓延对艾滋病科学研究加倍投资加强教育投入，教育公众正确对待性推广免费使用避孕套计划15工作、失业、休息和不充分就业的内涵正发生实质变化在发展中国家利用信息、通讯技术，增加社会就业机会，提高生产力增加公众、个人用于研究与开发学习技术的基础设施将激励机制用于系统，以提高教育水平4、《中国21世纪议程》由国家计划委员会（现国家发展计划委员会）和国家科学技术委员会（现国家科学技术部）牵头，组织国务院52个部、委、办公室、公众团体等共300余名政府工作人员和专家，历经两年时间，完成《中国21世纪议程》的制定工作，于1994年3月25日在国务院第16次常务会议上通过。这是我国走向21世纪的可持续发展战略框架，是制定我国国民经济和社会发展中长期计划的指导性文件，也是我国政府认真履行1992年联合国环境与发展大会文件的原则立场和实际行动的体现。这是国际社会出台的第一部国家级21世纪议程，也是我国第一个可持续发展战略框架（见图1－16）。2.1土壤侵蚀及其与水土流失关系2.2导致土壤侵蚀的营力2.3土壤侵蚀类型及类型划分2.4土壤侵蚀形式第一节土壤侵蚀及其与水土流失关系

土壤侵蚀

《中国大百科全书·水利卷》（1992.3）对土壤侵蚀(soilerosion)的定义为：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

水土流失（waterandsoilloss）在《中国水利百科全书·第一卷》（1990.12）中定义为在水力、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。

水土流失与土壤侵蚀关系

从土壤侵蚀和水土流失的定义中可以看出，二者虽然存在着共同点，即都包括了在外营力作用下土壤、母质及浅层基岩的剥蚀、运搬和沉积的全过程；但是也有明显差别，即水土流失中包括了在外营力作用下水资源和土地生产力的破坏与损失，而土壤侵蚀中则没有。

水土保持

从土壤侵蚀和水土流失的定义中可以看出，二者虽然存在着共同点，即都包括了在外营力作用下土壤、母质及浅层基岩的剥蚀、运搬和沉积的全过程；但是也有明显差别，即水土流失中包括了在外营力作用下水资源和土地生产力的破坏与损失，而土壤侵蚀中则没有。

内营力内营力作用是由地球内部能量所引起的。其主要表现是地壳运动、岩浆活动、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(tectonicmovement)。其运动形式有垂直运动、水平运动、褶皱运动和断裂运动四种形式。第二节导致土壤侵蚀的营力

岩浆活动是地球内部的物质运动（地幔物质运动）。

地震也是内营力作用的一种表现。它往往是与断裂、火山现象相联系，世界主要火山带、地震带与断裂带分布的一致性是这种联系的反映。地壳：厚度为5～35km地幔：厚度为35～2900km地核：厚度为2900～5120km

地壳的上部为疏散沉积物,中部为沉积物和玄武岩，下部为硅镁层。

地幔分为上地幔和下地幔两层。上地幔由橄榄岩质的超基性岩石组成，为岩浆源地，下地幔含有更多的铁。地核主要由铁和镍组成。地球内部构造

外营力作用

外营力作用的主要能源来自太阳能。包括风化作用、剥蚀作用、搬运作用和堆积作用等形式。

风化（weathering）作用就是指矿物、岩石在地表新的物理、化学条件下所产生的一切物理状态和化学成分的变化，是在大气及生物影响下岩石在原地发生的破坏作用。

各种外营力作用（包括风化、流水、冰川、风、波浪等）对地表进行破坏，并把破坏后的物质搬离原地，这一过程或作用称为剥蚀(denudation)作用。风化、剥蚀后的碎霄物质，随着各种不同的外营力作用转移到其它地方的过程称为搬运(transportation)作用。水力搬运

被搬运的物质由于介质搬运能力的减弱或搬运介质的物理、化学条件改变，或在生物活动参与下发生堆积或沉积，称为堆积作用或沉积(deposition)作用。

土石山区河道沉积黄土地区河道沉积土石山区堆积第三节土壤侵蚀类型及类型划分

根据土壤侵蚀研究和其防治的侧重点不同，土壤侵蚀类型（thetypeofsoilerosion）的划分方法也不一样。最常用的方法主要有按导致土壤侵蚀的外营力种类来划分、按土壤侵蚀发生的时间划分和按土壤侵蚀发生的速率划分三种。

按导致土壤侵蚀的外营力种类划分

在我国引起土壤侵蚀的外营力种类主要有水力、风力、重力、水力和重力的综合作用力、温度(由冻融作用而产生的作用力)作用力、冰川作用力、化学作用力等，因此土壤侵蚀类型就有水力侵蚀、风力侵蚀、重力侵蚀、冻融侵蚀、冰川侵蚀、混合侵蚀、化学侵蚀和生物侵蚀等类型。水力侵蚀类型冰川侵蚀类型风力侵蚀类型冻融侵蚀类型重力侵蚀类型土壤侵蚀类型混合侵蚀类型化学侵蚀类型生物侵蚀类型

按土壤侵蚀发生时间划分

以人类在地球上出现的时间为分界点，将土壤侵蚀划分为两大类，一类是人类出现在地球上以前所发生的侵蚀，称之为古代侵蚀(ancienterosion)；另一类是人类出现在地球上之后所发生的侵蚀，称之为现代侵蚀(modernerosion)。

按土壤侵蚀发生速率划分

依据土壤侵蚀发生的速率大小和是否对土资源造成破坏，将土壤侵蚀划分为加速侵蚀(acceleratederosion)和正常侵蚀(normalerosion)。

非人为活动影响时人类出现后土壤侵蚀古代侵蚀加速侵蚀地质侵蚀加速侵蚀现代侵蚀正常侵蚀正常侵蚀人类出现前按土壤侵蚀发生时间和土壤侵蚀发生速率划分的土壤侵蚀类型关系古代正常侵蚀-洼地现代加速侵蚀-侵蚀沟现在人们研究的土壤侵蚀（或水土流失），均是指加速侵蚀（或现代侵蚀）而言的。按侵蚀营力土壤侵蚀可分为：水力侵蚀、重力侵蚀、冻融侵蚀、冰川侵蚀、混合侵蚀、风力侵蚀、生物侵蚀等。本章将就以上问题逐一讲解。第四节土壤侵蚀形式

一、水力侵蚀形式

水力侵蚀(watererosion)是指在降雨雨滴击溅、地表径流冲刷和下渗水分作用下，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。

（一）、水力作用从动力角度来讲，水力侵蚀是降雨侵蚀力与径流冲刷力共同作用的结果1、降雨侵蚀力降雨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，在下垫面特征相对一致的条件下，降雨侵蚀力越大，引起的土壤侵蚀越剧烈。侵蚀力的计算，经过国内外许多学者的研究，已有很大进展。威斯迈尔，（W.H.Wischmeier）经过大量的寻优计算，找到了用一个复合参数R为指标来表示，其表达式为：R＝EI30

（2－1）式中：E为该次降雨的总动能（英尺·英寸或J/m2·mm），I30是该次暴雨过程中出现的最大30分钟强度（吋／小时或mm/h）。2、水流作用力水体流动，对床面上的泥沙产生作用。作用于泥沙的力既包括水流作用力，也包括泥沙的重力及其分力（如图2－1），其中水流作用力有水流推移和上举力。设一边长为d的正立方体泥沙处于坡面上，并被埋于水体中，水流以速度υ流动，则该泥沙体的受力状况为：图2－1坡面水流作用力

1、（1）、重力及其分力泥沙在水中的重力

（2－2）沿坡面的分力对坡面垂直压力则泥沙与坡面的磨擦力（2）、水流推移力水流推移力为水流对泥沙迎水面的作用力，又称迎面压力，是泥沙迎水面与背水面的压力差产生的。推移力Ft为：

（2－6）式中：为推移力系数，与泥沙颗粒形状有关。

（3）、上举力水流的流速分布总是近表面最大，底部最小，伯努里定律告诉我们，流速的差异产生压力差，水中泥沙上下压力差总是向上的，产生上举力。其值为：（2－7）式中：为上举力系数，为水的密度，是容重和密度的关系式。泥沙的上升除上举力作用之外，还有颗粒间弹性碰撞，以及涡流等的作用，是十分复杂的，我们不再讨论。3、水流侵蚀作用水流破坏地表，并冲走地表物质的作用，称水流侵蚀作用。除水流冲蚀外，还通过挟带物质对床面的撞击和磨蚀。（1）、侵蚀作用方式按侵蚀作用方向，可分为下蚀和侧蚀。水流切深床面的作用，称下切侵蚀，简称下蚀或切蚀。下蚀的强度决定水流动能、含沙量及床面组成物质的抗冲性能。水流的动能愈大、含沙量愈少，地表组成物质愈松散，下切速度愈快；相反，下切愈慢。水流拓宽床面的作用，称侧蚀或旁蚀。它主要发生在水流弯曲处的凹岸，其作用强度受环流离心力大小和水流冲刷力控制。向源侵蚀是沟谷源头的后退侵蚀，指向源头，亦称溯源侵蚀。实质上是下切在源头和床面坡度突变处向上发展的表现，它受水流速度、流量和床面组成物质控制。溯源侵蚀导致沟谷伸长。（2）侵蚀起动流速

由以上水流作用力的分析可知，若要使静止泥沙开始沿坡面滑动，需要满足平衡方程：

（2－8）式中：f为启动摩擦系数，基他符号意义同前。将以上诸式分别代入（2－8）式，整理可得到滑动起动流速：

若要使静止球形泥沙滚动，则应使滚动力柜与反力矩平衡，满足下列方程：图2－2泥沙滚动时的受力情况4、水流搬运作用水流挟带泥沙及溶解质，并推动坡面物质移动的作用，为水流搬运作用。（1）、搬运方式在上举力作用下起动的较细小泥沙，进入水流以与水流相同的速度呈悬浮状态搬动，称为悬移，被搬运的物质称悬移质。它的悬浮主要受紊流的旋涡流影响，悬移质的数量与水流流速、流量及流域的组成物质有关。洛川的水土流失起动泥沙颗粒较大，可在水流中回落到床面上，对床面泥沙有一定冲击作用，使另一部分泥沙跃起进入水流，或起动泥沙沿床面滚动、滑动，称为推移，其搬运物质称推移质。推移质与悬移质之间，以及与河床上泥沙（称床沙质）之间存在着不断的交换现象，这一交换，使水流含水量分布连续，泥沙颗粒较均一。（2）、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水流挟沙能力，或饱和挟沙量。若上游来水含沙量小于其挟沙能力，水流就会侵蚀床面，取得更多泥沙；反之，则发生泥沙沉积；只有来水含沙量等其挟沙能力，就会不冲不淤，来沙全部通过，或处于动态平衡。水流挟沙能力，常以悬移质的数量来度量.图2－3泥沙沉积条件分区(mm)当水流能量降低时，搬动泥沙就要发生沉积，亦称堆积。堆积先从推移质中的大颗粒开始，最后悬移质转化为推移质，继而在床面上停积。5、泥沙堆积（二）、水力侵蚀的分类与分级1、水力侵蚀的分类我国水力侵蚀按侵蚀形式，可划分为溅蚀、面蚀、沟蚀和河沟山洪侵蚀等类型。（1）雨滴击溅侵蚀（溅蚀）在雨滴击溅作用下土壤结构破坏和土壤颗粒产生位移的现象称为雨滴击溅侵蚀(raindropsplasherosion)，简称为溅蚀（splasherosion）。

（2）面蚀

面蚀是指由分散的地表径流冲走坡面表层土粒的一种侵蚀现象，它是土壤侵蚀中最常见的一种形式。

面蚀发生面积大，侵蚀的又都是肥沃的表土层，所以对农业生产的危害很大。根据其发生的地质条件、土地利用现状的不同及其表现的形态差异，又可分为层状而蚀、鳞片面蚀和细沟状面蚀。耕地层状面蚀①层状面蚀在土层较为深厚的黄土地区，地表径流刚刚形成时一般呈膜状，由于雨滴的击溅、振荡和浸润，膜状水层与土体混合形成泥浆状态，泥浆顺坡流动将土粒带走，使地表均匀损失一层土壤的过程称为层状面蚀(layererosion)。

耕地层状面蚀耕地砂砾化面蚀②砂砾化面蚀在富含粗骨质或石灰结核的山区、丘陵区的农地上，在分散地表径流作用下，土壤表层的细粒、粘粒及腐殖质被带走，沙砾等粗骨质残留在地表，耕作后粗骨质翻入深层，如此反复，土壤中的细粒越来越少，石砾越来越多，土地肥力下降，耕作困难，最后导致弃耕，此种过程称为沙砾化面蚀(gravelerosion)。③鳞片状面蚀

在非农业用地上，如草场、灌木林地、茶园、果园等，由于人或动物的严重踩踏破坏，地被物不能及时恢复，呈鳞片状秃斑或踏成呈网状的羊道，植被呈鳞片状分布，暴雨后，植物生长不好或没有植物生长的局部有面蚀或面蚀较严重，植物生长较好或有植物生长的局部无面蚀或面蚀较轻微，这种面蚀称之为鳞片状面蚀(sheeterosion)，有时又称鱼鳞状面蚀。

④细沟状面蚀当分散的地表径流集中成片状小股流水时，速度加快侵蚀能力变大，带走沟中的土壤或母质，在地表出现许多许多近于与地表径流流线方向平行的细沟，这些细沟的深度和宽度均不超过20cm，称之为细沟状面蚀(rillerosion)。基本内容:水土保持工程措施的基本类型、特点及其作用；坡面治理工程规划设计；沟壑治理工程规划设计；治沙工程措施教学重点：斜坡固定工程；山坡截留工程；沟头防治工程；梯田工程；淤地坝工程;工程治沙措施教学目的:熟悉水土保持工程措施的基本类型及其特点;初步掌握水土保持基本工程措施的规划设计一、水土保持工程措施的类型和特点

水土保持工程措施(projectmeasuresofwaterandsoilconservation)是指为达到保持水土，合理利用山区水土资源，防治水土流失危害而修筑的各种建筑物。它是流域水土保持综合治理措施体系的主要组成部分，是改善流域环境的措施之一，它与水土保持生物措施及其他措施同等重要。第一节

水土保持工程措施概述水土保持工程措施根据兴修目的及其应用条件，可以分为以下四种类型：（一）山坡防护工程简单地讲，山坡防护工程是指为防治山坡水土流失而修筑的一些工程措施。这类工程主要有：梯田、拦水沟埂、水平沟、水平阶、水簸箕、鱼鳞坑、山坡截流沟、水窖（旱井）、蓄水池以及稳定斜坡下部的挡土墙等。特点:实施简单;投资少;效果好;易于被群众接受梯田（二）山沟治理工程山沟治理工程是指为固定沟床，拦蓄泥沙，防止或减轻山洪及泥石流灾害而在山区沟道中修筑的各种工程措施。这类工程主要有：沟头防护工程、谷坊工程，以拦蓄调节泥沙为主要目的的各种拦沙坝，以拦泥淤地、建设基本农田为目的的淤地坝及沟道护岸工程等。特点:技术要求高;投资大（三）山洪导排工程山洪导排工程主要是防止山洪、泥石流的危害，保护村庄、道路、工矿企业及生产安全。这类工程主要有：排洪沟、导流堤、泄水建筑物等。特点:在流域水土流失治理中，实施技术要求较高，投资较大。（四）小型水利工程这类工程主要有：小水库、塘坝、淤滩造田、引洪漫地、引水上山等。特点:在流域水土流失治理中，实施技术要求较高，投资较大，在实际应用中往往可以兼有山坡防护工程、山沟治理工程、山洪导排工程的作用，不但能防止和减轻水土流失，而且可有效利用水沙资源。二、水土保持工程的作用（一）山坡防护工程的作用在于用改变小地形的方法防止和减轻坡地土壤流失，将雨水及融雪水就地拦蓄，使其渗入农地、草地或林地，减少或防止形成坡面径流，增加农作物、牧草以及林木可以利用的土壤水分。同时，将未能就地拦蓄的坡地径流引入小型蓄水工程。在有发生重力侵蚀危险的坡地上，可以修筑排水工程或支挡建筑物防止滑坡。（二）山沟治理工程的作用在于防止沟头前进、沟床下切，减缓沟床纵坡、调节山洪洪峰流量，减少山洪或泥石流的固体物质含量，使山洪安全排泄，对沟口冲积锥不造成灾害。（三）山洪导排工程的作用在于防止山洪或泥石流危害沟口冲积锥上的房屋、工矿企业、道路、农田及具有重大意义的防护对象等。（四）小型水利工程的作用在于将坡地径流及地下潜流拦蓄起来，在减少水土流失危害的同时，灌溉农田，提高作物产量。第二节坡面治理工程规划和设计一、坡面治理工程规划（一）规划原则区域性的水土保持规划应从小流域开始，在规划小流域综合治理时，应当考虑水土保持工程措施与生物措施、农业耕作措施之间的合理配置的原则。应全面分析坡面工程、沟道工程、山洪导排工程及小型水利工程之间的相互联系，工程与生物相结合，实行沟道、山坡兼治，上、下游治理相配合的原则。应作到“预防为主、全面规划、综合治理、因地制宜、加强管理、注重效益”的原则。（二）规划目标根据指导思想和规划原则，按照小流域的实际情况，因地制宜地采取各种有效治理措施，最终应达到的目标为：减少水土流失；恢复地表植被；合理利用土地资源；合理利用水资源；实现经济效益、社会效益、环境效益的协调发展的目标。（三）规划内容坡面治理工程规划主要内容为：土地利用规划、灌溉工程规划、排水工程规划、小型水利工程、支挡工程规划、田间道路工程规划等。土地利用规划（landuseplan）是根据小流域的自然条件，按当地的社会、经济、环境条件对土地进行合理的分配，即对耕地、林地、城镇、交通、水面等占地进行规划，其中耕地、城镇、交通、人工水面面积在满足社会、经济发展的条件下，应尽可能小，而林地应尽可能的大。灌溉工程规划（irrigationengineeringplan）是根据耕地灌溉要求来配置的基础设施，规划中应采用节约水资源、节约土地资源、寿命长、管理方便的方法

小型水利工程（smallwaterconservancyprojects）是根据小流域的自然条件和耕地灌溉要求进行规划，即以蓄水、引水为主的五小水利工程规划。支挡工程规划是根据小流域内的工程地质问题，采取相应的工程措施，防止水土流失和土壤侵蚀进一步扩大，即挡墙、护坡等工程规划。田间道路工程规划是根据小流域的自然条件和农业生产要求进行规划，一般是小型机耕道和生产道的规划。二、坡面治理工程设计坡面治理工程包括斜坡固定工程，山坡截流和沟头防护工程等。（一）斜坡固定工程斜坡稳定性直接关系到斜坡上和斜坡附近的工矿、交通设施和房屋建筑等安全。因此实施必要的工程措施是十分重要的。

斜坡固定工程是指为防止斜坡岩土体的运动，保证斜坡稳定而布置的工程措施，包括挡墙、抗滑桩、削皮、反压填土、排水工程、护坡工程、滑动带加固工程和植物固坡措施等。（1）挡墙挡墙（retainingwall）又称挡土墙，可防止崩塌、小规模滑坡及大规模滑坡前缘的再次滑动。档墙的构造有以下几类：重力式、半重力式、倒T型或L型、扶壁式、支垛式、棚架扶壁式和框架式等（图3－1）。（1）重力式（2）半重力式（3）倒T型（4）支垛式（5）框架扶碧式图3—1挡墙横断面图重力式挡墙可以防止滑波和崩塌，适用于坡脚较坚固，允许承载力较大，抗滑稳定较好的情况。根据建筑材料和形式，重力式挡墙又分为片石垛、浆砌石挡墙、混凝土或钢筋混凝土挡墙和空心挡墙（明洞）等。片石垛可就地取材，施工简单，透水性好，适用于滑动面在坡脚以下不深的中小型滑坡，不适用于地震区的滑坡。浅层中小型滑坡的重力式挡墙宜建在滑坡前，若滑动面有几个且滑坡体较薄，可分级支挡。其他几种类型的挡墙多用于防止斜坡崩塌，一般用钢筋混凝土修建。倒T型因自重轻，需利用坡体的重量，适用于4－6m的高度；扶壁式和支垛式因有支挡，适用于5m以上的高度；棚架扶壁式只用于特殊情况。框架式也称垛式，是重力式的一个特例，由木材、混凝土构件、钢筋混凝土构件或中空管装配成框架，框架内填片石，它又分叠合式、单倾斜式和双倾斜式。框架式结构较柔韧，排水性好，滑坡地区采用较多。加筋土挡墙是由土工合成材料与填土构成的一种新型挡土墙，该种挡土墙不用砂石料和混凝土，对环境有利，施工方便，透水性好，对边坡稳定有利。（3）削坡（scaling）和反压填土削坡主要用于防止中小规模的土质滑坡和岩质斜坡崩塌。削坡可减缓坡度，减小滑坡体体积，减少下滑力。滑坡可分为滑动部分和抗滑部分，滑动部分一般是滑坡体的后部，它产生下滑力；抗滑部分即滑坡前端的支撑部分，它产生抗滑阻力。所以削坡的对象是滑动部分，当高而陡的岩质斜坡受节理缝隙切割，比较破碎，有可能崩塌坠石时，可剥除危岩，削缓坡顶部。当斜坡高度较大时，削坡常分级留出平台。反压填土是在滑坡体前面的抗滑部分堆土加载，以增加抗滑力。填土可筑成抗滑土堤，土要分层夯实，外露坡面应干砌片石或种植草皮，堤内侧要修渗沟，土堤和老土间修隔渗层，填土时不能堵住原来的地下水出口，要先做好地下水引排工程。（4）排水工程排水工程（drainageworks）可减免地表水和地下水对坡体稳定的不利影响，一方面能提高现有条件下坡体的稳定性，另一方面允许坡度增加而不降低坡体稳定性。排水工程包括排除地表水工程和排除地下水工程。①地表水排除工程地表水排出工程（surfacedrainageworks）的作用：一是拦截地表水，二是防止地表水大量渗入，并尽快汇集排走。它包括防渗工程和排水沟工程。防渗工程包括整平夯实和铺盖阻水，可以防止雨水、泉水和池水的渗透。当斜坡上有松散土体分布时，应填平坑洼和裂缝并整平夯实。铺盖阻水是一种大面积防止地表水渗入坡体的措施，铺盖材料有粘土、混凝土和水泥砂浆，粘土一般用于较缓的坡。排水沟布置在斜坡上，一般呈树枝状，充分利用自然沟谷。当坡面较平整，或治理标准较高时，需要开集水沟和排水沟，构成排水系统。排水沟工程可采用砌石、沥青铺面、半圆形钢筋混凝土槽、半圆形波纹管等形式，有时采用不铺砌的沟渠，其渗透和冲刷较强，效果差。排除浅层（约3m以上）的地下水可用暗沟和明暗沟。暗沟分为集水暗沟和排水暗沟。集水暗沟用来汇集浅层地下水，排水暗沟连接集水暗沟，把汇集的地下水作为地表水排走。其底部布置有孔的钢筋混凝土管或石笼，底部可铺设不透水的杉皮、聚已烯布或沥青板，面和上部设置树枝及砂砾组成的过滤层，以防淤塞。明暗沟即在暗沟上同时修明沟，可以排除滑坡区的浅层地下水和地表水。

排水洞的作用是拦截储备疏导深层地下水。排水洞分截水隧洞和排水隧洞。截水隧洞修筑在病害斜坡外围，用来拦截旁引补给水；排水隧洞布置在病害斜坡内，用于排泄地下水。滑坡的截水隧洞洞底应低于隔水层顶板，或在滑坡后部滑动面之下，开挖顶线必须切穿含水层，其衬砌拱顶又必须低于滑动面，截水隧洞的轴线应大致垂直于水流方向。排水隧洞洞底应布置在含水层以下，在滑坡区应位于滑动面以下，