一,水土保持原理二,水土保持学定义及研究内容1,水土保持---防止水土流失,保护,改良与综合利用“三区”(山区丘陵区风沙区),维护和提高土地生产力及充分发挥水土资源的效益,建立良好生态环境的事业。效益1.生产效益2,,经济效益3.社会效益2,水土保持学;研究水土流失的形成,发生原理和规律,阐明水土保护的基本原理,以指定水土保持规划和组织运用措施,达到防止水土流失,保护,改良和合理利用水土资源,维护和提高土地生产力,为发展农业生产,治理江河和风沙的应用技术学科。三,研究内容1,表现形式,发展规律,分布,特征,危害。2,水土保持综合防治措施,治理途径,方案。3,治理措施及效益分析治理措施:①生物措施②工程措施③农业耕作措施4,探寻水土保持的新理论,新技术。一,历史状况㈠世界状况水土流失总面积2500万平方公里占地球面积16.8%世界每年600亿吨中国每年235亿吨世界有2100公顷不能作为农业用地㈡美国1.法规建设2.机构建设成立水土保持局㈢中国水保历史及现在我国是一个多山国家山区丘陵区占总面积三分之二国家规定大于25o坡面禁止开荒要求退耕还林还草土壤侵蚀面积492万平方公里占总面积51%其中风力侵蚀188万平方公里水利侵蚀179万平方公里冻融侵蚀125万平方公里长江流域总面积180万平方公里水土流失面积56万平方公里黄土高原60万平方公里43万平方公里土壤侵蚀28万平方公里严重侵蚀内蒙古总面积118万平方公里土壤侵蚀面积85.28万平方公里占74.65%风力侵蚀64.28万平方公里我国水土保持记载最早是、商代西汉即有梯田我国被称为梯田之父早期水保工程主要治理大江大河;黄河长江淮河松花江嫩江等1991年6月27日第七届人大通过《中华人民共和国水土保持法》㈣,水土保持发展阶段1.启蒙探索阶段上世纪20—40年代建立水土保持实验区进行水土保持初步探索2.示范推广发展阶段50—70年代1957邓子恢大力支持3.以小流域为单元进行综合治理,生态效益和经济效益紧密结合阶段1979—1989,由防护型治理转向开发型治理4.以预防为主,依法防治水土流失和深化水土保持改革,发展小流域经济阶段90年代至今中国特色水土保持道路;以大流域主力为依托,以小流域为单元,第二章土壤侵蚀的类型和表现第一节土壤侵蚀与水土流失的关系一.相关概念1.土壤侵蚀:土壤及母质和其他地表组成物质在水力,风力,冻融及重力等外营力作用下,被破坏,剥蚀,搬运和沉积的过程。2.水土流失:在水力,风力,重力等外营力作用下,陆地表面的水资源和土地生产力的破坏和损失土壤侵蚀只突出土地资源的损失,而水土流失包括水资源和土地资源的损失及土地生产力的下降3.荒漠化:包括气候变化和人类活动造成的干旱,半干旱,亚湿润干旱地区的土地退化二,土壤侵蚀类型㈠外营力侵蚀类型①水力侵蚀类型②冰川侵蚀类型③风力侵蚀类型④混合侵蚀类型⑤重力侵蚀类型⑥化学侵蚀类型⑦冻融侵蚀类型⑧生物侵蚀类型㈡,速率1.正常侵蚀在不受人类活动影响下的自然环境中,所发生的土壤侵蚀速率,其小于或等于土壤形成速率。2.加速侵蚀;土壤的侵蚀速率超过正常侵蚀速率。★土壤侵蚀模数:单位时间,单位面积流域内土壤在外营力作用下,所产生位移物质数量。吨每平方公里每年三,时间古代侵蚀;人类出现前,地址历史时期地球上所发生的侵蚀现代侵蚀;人类出现后由于自然因素和人为因素共同作用下发生的侵蚀第二节引起土壤侵蚀的营力一,引起土壤侵蚀的内营力作用㈠,地壳运动使地壳发生变形和变位,改变地壳构造形态1.垂直运动2.水平运动3.褶皱运动4.断裂运动㈡岩浆运动㈢地震二,外营力作用1,风化作用2.剥蚀作用3.搬运作用4.堆积作用第三节土壤侵蚀的表现土壤侵蚀的形式:在一定种类土壤侵蚀外营力作用下,由于影响土壤侵蚀的自然因素和土壤侵蚀发生的条件不同,是地表形态产生变化而导致地表形态的差异。一,水力侵蚀指在降雨雨滴击溅,地表径流冲刷和下渗水作用下,土壤,土壤母质及其他组成物质被破坏,剥蚀,搬运和沉积的全部过程。㈠雨滴击溅侵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水土流失地区土壤干旱的原因①土壤结构差是主要原因②降雨少,雨季来临时以暴雨为主,大部分降雨变成地表径流流失掉③山区,丘陵区由于大量水土流失,地形切割严重,导致地下水位下降,土壤得不到地下水补充④伴随大面积的地形切割,增加了地面的褶皱程度,扩大了蒸发面积㈡面状侵蚀斜坡上的降雨不能完全被土壤吸收时在地表产生积水,由于重力作用形成地表径流,开始形成的地表径流处于未集中的分散状态,然后冲走地表土粒的过程1.层状面蚀降雨超过渗透,蒸发,洼蓄后,地表分布着不均匀层状水流,这种层状水流对地表的冲刷称层状面蚀。层状面蚀大多发生在质地均匀的农耕地及农闲地上,或者是作物生长初期2.细沟状面蚀分散的地表径流集中成股流,冲刷力加大,带走更多的土粒,形成细毛沟,股流进一步集中,在地表形成与地表径流平行的细沟。深度和宽度小于等于20厘米3.沙砾化面蚀在富含粗骨质或石灰结核严重的坡面上,在地面径流作用下,土壤表层的细粒,粘粒,团聚体流失,粗粒,沙砾由于无法搬运而残存,复耕之后,如此反复,细粒越来越少,粗砾愈来愈多,直到弃耕为止。4.鱼鳞状面蚀在非农业用地坡面上,人或动物践踏的路线,导致植被生长不良或死亡,暴雨后,植被稀少处面蚀严重,有植被处面蚀轻微,从外表看象鱼鳞状,因此称为鱼鳞状面蚀。㈢沟状面蚀(线状面蚀)在面蚀的基础上,向深向长向宽发展,集中股流冲刷土壤及其母质,并潜入地下形成沟壑的过程。由沟状侵蚀形成的沟壑——侵蚀沟深,宽均超过20厘米类型黄土区侵蚀沟①浅沟:侵蚀沟最初阶段的体现耕作层至心土层“V“字型②切沟深度接近母质或基岩③冲沟“U“字型④河沟侵蚀沟的外形及组成部分沟壑密度每平方公里土地上侵蚀沟的总长度㈣山洪侵蚀较大的地表径流,经过沟网向河沟集中,并从坡面挟带大量固体物质,这些水流流入河道,河沟之中,形成高含沙水流。上游沟道比较窄沟底有一定坡度以冲刷为主中游地形更开阔,断面更大,导致流速减小,形成支沟,水流方向向对面冲刷,形成侧面侵蚀。下游水流不断冲刷,在对岸形成淤积,遇到坚硬边岸改变方向,形成曲流。二风力侵蚀土壤颗粒或沙粒在气流作用下,脱离地表被搬运和堆积的过程。三,重力侵蚀在其他作用力,特别是水力侵蚀共同作用下,重力为其直接原因,所引起的地面物质崩塌,移动的现象。㈠陷穴黄土地区侵蚀沟附近的塌洼地,沟掌地,沟坡及沟岸地带出现的近于圆柱形土体垂直向下滑落的现象。㈡滑坡坡面整体或部分向坡下滑动。其坡面的地物地貌上下间的层次基本没有改变㈢崩塌整个山体或以一部分岩体块石,土体突然向下崩落,翻转,滚落的现象。其地物地貌上下层次发生颠倒。坠石发生在悬崖陡坡上单个块石发生崩落的现象。㈣泻溜由于风化,温度,风力等原因,山地表层岩石碎屑在重力作用下时断时续的沿斜坡坡面或沟坡坡面下泻的现象㈤山剥皮土石山区陡峭坡面在雨后或土体解冻后,山体的部分土壤层及部分母质层发生剥落,露出岩基的现象。四混合侵蚀在水流冲力和重力共同作用下而产生的一种特殊侵蚀类型。具体而言指固体径流处于超饱和状态时的一种急流,生产上称为泥石流。根据含固体物质种类分类1.泥流黄土区和土质山区,以细粒,粘粒,土粒为主石洪,土石山区和石质山区,以大的砂,砾,石为主。五冻融侵蚀土壤或母质基岩在水的冰结与消融作用下发生的一种特殊水蚀。六化学侵蚀土壤中的多种营养物质在下渗水分作用下发生化学变化和溶解损失,导致土壤肥力下降的过程。①水的化学侵蚀通过大气和水对岩体的破坏,使岩石土体发生化学变化。喀斯特地貌可溶性岩层在水的作用下发生的以化学侵蚀为主伴随坍塌,沉积等物理过程而形成的一种独特地貌景观的过程。三个条件⑴存在可溶性岩石以碳酸岩硫酸岩为主⑵可溶性岩具备透水性⑶大量水存在③垂直侵蚀土壤中的液体由于重力作用或毛细管作用在土体内移动过程中,引起土壤的理化性质改变,结构破坏,使土壤肥力下降。两种表现④⑴淋溶侵蚀可溶性矿物随着下渗水进入土层,形成钙积层⑵土地盐渍化可溶性矿物由于水分蒸发在土壤表层积盐的现象。次生盐渍化地下水位浅而蒸发强大的地区,在人为因素下(漫灌,只灌不排而引起的土地盐渍化。七冰川侵蚀由于冰川运动对地表土石体造成机械破坏作用的一系列现象。八生物入侵指动植物在生命过程中引起的土壤肥力降低和土壤颗粒迁移的一系列现象。第四节土壤侵蚀各类型之间的相互关系一各种侵蚀的形式都是根本性侵蚀⑴溅蚀,面蚀,化学侵蚀;经常发生,面积大,侵蚀数量不大,容易被忽视,侵蚀是土壤中的细粒,粉粒,养分,导致土壤肥力差,土壤能力下降,是根本性侵蚀。处于土壤侵蚀第一类,也称先期侵蚀⑵沟蚀,重力侵蚀,冻融侵蚀;发生在带状,片状,块状地带,一旦发生,在量上,质上,都是对土壤的彻底破坏,应当引起重视。这种侵蚀是先期侵蚀发展的结果,讲这类侵蚀归为第二类侵蚀,也成为中期侵蚀⑶山洪,泥石流;发生在沟道或河流中,这些侵蚀速度快,危害大,对下游造成及其严重的危害。划归为第三类侵蚀,也称末期侵蚀。二各种侵蚀的形成因素受多种因素制约,同时或交替发生。三,各种侵蚀是互为因果的恶性循环关系第一类溅蚀导致→土体结构被破坏→土壤可蚀性增加→面蚀易发生→细沟状面蚀→发展为第二类沟状侵蚀(浅沟→切沟→冲沟→河沟)→导致沟岸不稳定增加→发生重力侵蚀→产生固体物质+沟蚀产生的径流→形成第三类侵蚀,山洪,泥石流→第二类侵蚀,径流冲刷沟道→沟谷变陡→易于重力侵蚀→为沟状侵蚀开拓新的流路→径流集中→第一类侵蚀面蚀加剧→土壤进一步被破坏→易于溅蚀→水土保持治理原则;①综合治理②集中治理③连续治理第三章土壤侵蚀规律一溅蚀裸露地表,雨滴降在干燥的地表上→雨滴击溅→团聚体离散→雨滴再冲击→团聚体解体→形成粉末状土壤→此时未吸水,再冲击→粉末状土壤被溅到空中,大粒的降落【干土溅散阶段】→降雨继续→表层土吸水,变湿润→雨滴冲击→湿润土被溅散【湿土溅散过程】→降雨继续→表层土变为泥浆状,被溅散【泥浆溅散阶段】→降雨→泥浆形成结皮层→堵塞孔隙→阻止水分下渗【地表板结】→面蚀300mm等降雨线是雨滴击溅最严重地区二地表径流X0=Y0+Z0+S0X0多年平均降雨量Y0多年平均径流量Z0多年平均蒸发量S0多年平均下渗量㈠径流蓄渗阶段降水开始后,首先损耗于植被截留,下渗,填洼与蒸发㈡坡面产流侵蚀阶段坡面上的水流由漫流到股流,有股流到径流。流域蓄渗→进入坡面漫流阶段【层状面蚀】→相互株连,形成股流→坡面上相互串联,形成细沟【细沟状面蚀】→汇成地表径流→发生发展→沟蚀从坡面分析上部漫流雨滴击溅侵蚀,层状面蚀中部股流层状面蚀,细沟状面蚀下部径流细沟状面蚀,沟状侵蚀任何一条侵蚀沟都是从坡面下部开始向上部逐渐延伸,侵蚀最弱的是坡面上部,最严重的是坡面下部侵蚀沟示意图1.沟顶;侵蚀沟最顶端,具有一定深度呈峭壁状2.沟沿;侵蚀沟与斜坡的交界3.侵蚀沟底;侵蚀沟横切面最低部分连成的面4.沟坡;以沟沿为上界,沟底为下界的侵蚀沟斜坡部分5.沟口;侵蚀沟口是集中地表径流流出的侵蚀沟的出口6.冲积扇;当挟带泥沙的水流流出沟口后,由于坡度变缓,流路变宽使得径流流速降低,所挟带泥沙在沟口周围呈扇形沉积。㈢沟壑径流侵蚀阶段细沟状面蚀向长,向宽,向深发展为沟状侵蚀。⒈向长发展阶段-沟头前进阶段【溯源侵蚀】侵蚀沟形成的开始特点;①向长发展最快②此阶段为溯源侵蚀阶段③侵蚀沟横断面为“V”型⒉向深发展阶段――沟底下切阶段特点;①主沟头形成天然跌水墙,是划分向长发展还是向深发展阶段的主要依据②侵蚀沟向中下游形成支沟沟头③侵蚀沟以纵向下切为主④侵蚀沟发展最为剧烈阶段,防治最困难⑤侵蚀沟由于向深发展,横断面呈“U”型侵蚀基准面;任何一条侵蚀沟下切深度都有一定限度,其极限是不能超过其所流入河流河床深度。将侵蚀沟纵断面的最低点称为侵蚀基准点,通过侵蚀基准点的面称为侵蚀基准面。⒊向宽发展阶段-沟岸扩展阶段特点;①向宽发展为该阶段主要方向→横向侵蚀②侵蚀量最大③横断面呈“U”型⒋停止发展阶段形成次生侵蚀沟,失去利用价值㈣荒沟剧烈侵蚀阶段土石山区,沟底分布坚硬的基岩,沟长,沟深,沟宽发展相当慢,抗冲性不同.土壤细