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文檔簡介
1、第一章土壤侵蝕的危害及其后果:土壤侵蝕直接影響到水、土資源的開發(fā)、利用和保護問題,水土資源是人類生存的基本條件。土壤侵蝕和荒漠化的危害可以從三個層次上來認識,從全球來看,土壤侵蝕和荒漠化對生態(tài)系統(tǒng)中的氣候因素造成不利影響,破壞生態(tài)平衡,引起生物物種的損失并導致政治上的不穩(wěn)定;從一個國家來看,土壤侵蝕和荒漠化會引起國家經(jīng)濟損失,破壞能源及食物生產(chǎn)、加劇貧困、社會的不安定;對一個局部地區(qū)來說,土壤侵蝕和荒漠化破壞土地資源及其他自然資源,使土地退化,妨礙經(jīng)濟及社會的發(fā)展。土壤侵蝕的具體危害主要表現(xiàn)在以下幾個方面:1、破壞土地吞食農(nóng)田;2、降低土壤肥力,加劇干旱發(fā)展;3、淤積抬高河床,加劇洪澇災害;4
2、、淤塞水庫湖泊,影響開發(fā)利用。第二章土壤侵蝕:土壤及其母質在水力、風力、凍融、重力等外營力作用下,被破壞、剝蝕、搬運和沉積的過程。土壤侵蝕量:土壤在外營力作用下產(chǎn)生位移的物質量,稱土壤侵蝕量。土壤侵蝕速度(或土壤侵蝕模數(shù)):單位面積單位時間內(nèi)的土壤侵蝕量 。水土流失:是在水力、重力、風力等外營力作用下,水土資源和土地生產(chǎn)力的破壞和損失,包括土地表層侵蝕及水的損失,亦稱水土損失。 明顯差別:即水土流失中包括了在外營力作用下水資源和土地生產(chǎn)力的破壞與損失,而土壤侵蝕中則沒有。水土保持:就是防治水土流失,保護、改良與合理利用山丘區(qū)和風沙區(qū)水土資源,維護和提高土地生產(chǎn)力,以利于充分發(fā)揮水土資源的經(jīng)濟效
3、益和社會效益,建立良好生態(tài)環(huán)境的事業(yè)。 石漠化綜合治理措施:1、生態(tài)修復工程:封山育林、退耕還林、人工造林。2、水利水保與基本農(nóng)田建設工程。3、喀斯特水資源開發(fā)工程4、農(nóng)村能源建設工程5、生態(tài)移民工程6、其它:培訓、旅游、效益監(jiān)測等。導致土壤侵蝕的營力:內(nèi)營力(地殼運動、巖漿活動、地震);外營力(風化、剝蝕、搬運、堆積作用)。地殼運動:地殼運動使地殼發(fā)生變形和變位,改變地殼構造形態(tài),因此又稱為構造運動。可分為垂直、水平、褶皺、斷裂運動。使地表形態(tài)發(fā)生改變,從而直接影響侵蝕基準面的抬升或者下降,從而使侵蝕速率加快或者減慢。外營力:外營力作用總的趨勢是通過剝蝕、堆積(搬運作用則是將二者聯(lián)系成為一個
4、整體)使地面逐漸夷平。風化作用:就是指礦物、巖石在地表新的物理、化學條件下所產(chǎn)生的一切物理狀態(tài)和化學成分的變化,是在大氣及生物影響下巖石在原地發(fā)生的破壞作用。分為物理和化學風化作用。剝蝕作用:是各種外營力作用(包括風化、流水、冰川、風、波浪等)對地表進行破壞,并把破壞后的物質搬離原地。搬運作用:是指風化、侵蝕后的碎屑物質隨著各種不同的外營力作用轉移到其它地方的過程。方式有懸移、拖曳、溶解等。堆積作用:被搬運的物質由于介質搬運能力的減弱或搬運介質的物理、化學條件改變,或在生物活動參與下發(fā)生堆積或沉積。內(nèi)、外營力作用對土壤侵蝕的發(fā)生、發(fā)展的影響是:內(nèi)、外營力是相互作用、相互影響、相互制約地形成地表
5、形態(tài),并直接決定著土壤侵蝕的發(fā)生及發(fā)展過程。內(nèi)營力形成了地表的起伏,外營力則對地表進行塑造加工,也即是不斷地進行夷平,內(nèi)營力產(chǎn)生隆起和沉降,外營力則將隆起部分的物質剝離,搬運到低地、湖盆或海盆中堆積下來。內(nèi)外營力的這種相互影響、彼此消長的過程,實際上也就是地表形態(tài)與土壤侵蝕發(fā)生、發(fā)展和演化的過程。土壤侵蝕類型:水力侵蝕類型、風力侵蝕類型、重力侵蝕類型、凍融侵蝕類型、冰川侵蝕類型、混合侵蝕類型、化學侵蝕類型和生物侵蝕類型等8種類型。按時間分為古代、現(xiàn)代侵蝕。加速侵蝕、正常侵蝕(土壤侵蝕速率小于等于土壤形成速率)。土壤侵蝕形式:是指在一定土壤侵蝕外營力種類作用下(或稱在同一種土壤侵蝕類型中),由于
6、影響土壤侵蝕的自然因素和土壤侵蝕發(fā)生的條件不同,使地表形態(tài)產(chǎn)生變化而導致的地表形態(tài)差異。水力侵蝕:是指在降雨雨滴擊濺、地表徑流的沖刷和下滲水分作用下,土壤、土壤母質及其他地面組成物質被破壞、剝蝕、搬運和沉積的全部過程。水力侵蝕形式:濺蝕、面蝕、溝蝕、山洪侵蝕、海岸浪蝕及庫岸浪蝕。濺蝕:是指在雨滴擊濺作用下土壤結構破壞和土壤顆粒產(chǎn)生位移的現(xiàn)象稱為雨滴擊濺侵蝕。濺蝕可分為三個階段:即干濺階段、濕土濺散階段、泥漿濺散階段。 蝕會破壞土壤表層結構,堵塞土壤孔隙阻止雨水下滲,并為面蝕創(chuàng)造了條件。面蝕:分散的地表徑流沖走地表土粒稱為棉蝕。產(chǎn)生機制:降雨時,斜坡上的降雨不能完全被土壤吸收時在地表產(chǎn)生積水,由
7、于重力作用形成地表徑流,開始形成的地表徑流處于未集中的分散狀態(tài),分散的地表徑流就可沖走地表土粒,發(fā)生面蝕。 分為層狀面蝕、沙礫化面蝕、鱗片狀面蝕、細溝狀面蝕。層狀面蝕:在土層較為深厚的黃土地區(qū),地表徑流剛剛形成時一般呈膜狀,由于雨滴的擊濺、振蕩和浸潤,膜狀水層與土體混合形成泥漿狀態(tài),泥漿順坡流動將土粒帶走,使地表均勻損失一層土壤的過程。沙礫化面蝕:在富含粗骨質或石灰結核的山區(qū)、丘陵區(qū)的農(nóng)地上,在分散地表徑流作用下,土壤表層的細粒、粘粒及腐殖質被帶走,沙礫等粗骨質殘留在地表,耕作后粗骨質翻入深層,如此反復,土壤中的細粒越來越少,石礫越來越多,土地肥力下降,耕作困難,最后導致棄耕。鱗片狀面蝕:在非
8、農(nóng)業(yè)用地上,如草場、灌木林地、茶園、果園等,由于人或動物的嚴重踩踏破壞,地被物不能及時恢復,呈鱗片狀禿斑或踏成呈網(wǎng)狀的羊道,植被呈鱗片狀分布,暴雨后,植物生長不好或沒有植物生長的局部有面蝕或面蝕較嚴重,植物生長較好或有植物生長的局部無面蝕或面蝕較輕微,這種面蝕稱之為鱗片狀面蝕。細溝狀面蝕:在坡地上,當分散的地表徑流集中成片狀小股流水時,速度加快、侵蝕能力變大,就可帶走小溝中的土壤或母質,在地表出現(xiàn)許多許多近于與地表徑流流線方向平行的細溝,這些細溝的深度和寬度均不超過20cm,稱之為細溝狀面蝕。溝蝕:在面蝕的基礎上,尤其細溝狀面蝕進一步發(fā)展,分散的地表徑流由于地形影響逐漸集中,形成有固定流路的水
9、流,稱作集中的地表徑流或股流。集中的地表徑流沖刷地表,切入地面帶走土壤、母質及基巖,形成溝壑的過程稱之為溝蝕。由溝蝕形成的溝壑稱為侵蝕溝。一條完整的侵蝕溝由溝頂、溝沿、溝坡、溝岸、溝底、溝口和沖積扇等部分組成。分為淺溝、切溝、沖溝侵蝕。山洪侵蝕:指在山區(qū)、丘陵區(qū)富含泥沙的地表徑流、經(jīng)過侵蝕溝網(wǎng)的集中,形成突發(fā)洪水,沖出溝道向河道匯集,山區(qū)河流洪水對溝道堤岸的沖淘、對河床的沖刷或淤積過程稱之為山洪侵蝕。受山洪沖刷的河床稱為正侵蝕,被淤積的稱為負侵蝕。風力侵蝕:指土壤顆?;蛏沉T跉饬鳑_擊作用下脫離地表,被搬運和堆積的一系列過程,以及隨風運動的沙粒在打擊巖石表面過程中,使巖石碎屑剝離出現(xiàn)擦痕和蜂窩的
10、現(xiàn)象。包括石窩(風蝕壁龕)、風蝕蘑菇、風蝕柱、風蝕壟槽(雅丹)、風蝕洼地、風蝕谷、風蝕殘丘、風蝕城堡(風城)、石漠與礫漠(戈壁)、沙波紋、沙丘(堆)及沙丘鏈(新月形沙丘鏈、格狀沙丘鏈)和金字塔狀沙丘等形式。 重力侵蝕:是指坡面表層土石物質及中淺層基巖,由于本身所受的重力作用(很多情況還受下滲水分、地下潛水或地下徑流的影響),失去平衡,發(fā)生位移和堆積的現(xiàn)象。多發(fā)生在大于25度的山地和丘陵。分為陷穴、瀉留、滑坡、崩塌、地爬、崩崗、巖層蠕動、山剝皮等形式?;拢浩旅鎺r體或土體沿貫通剪切面向臨空面下滑的現(xiàn)象稱為滑坡(slope slide)?;碌奶卣魇腔麦w與滑床之間有較明顯的滑移面,滑落后的滑坡體
11、層次雖受到嚴重擾動,但其上下之間的層次未發(fā)生改變。崩塌:在陡峭的斜坡上,整個山體或一部分巖體、塊石、土體及巖石碎屑突然向坡下崩落、翻轉和滾落的現(xiàn)象稱為崩塌。崩落向下運動的部分稱為崩落體,崩塌發(fā)生后在原來坡面上形成的新斜面稱為崩落面。崩塌的特征是崩落面不整齊,崩落體停止運動后,巖土體上下之間層次被徹底打亂,形成猶如半圓形錐體的堆積體,稱之為倒石錐。發(fā)生在山坡上大規(guī)模的崩塌稱山崩,在雪山上發(fā)生的崩塌稱為雪崩。發(fā)生在海岸或庫岸的崩塌稱坍岸,發(fā)生在懸崖陡坡上單個塊石的崩落稱墜石?;旌锨治g:是指在水流沖力和重力共同作用下的一種特殊侵蝕類型。有石洪、泥流、泥石流。泥石流:是一種飽含大量泥沙石塊和巨礫的固液
12、兩項流體。是山區(qū)嚴重土壤侵蝕的標志。凍融侵蝕:當溫度在0上下變化時,巖石孔隙或裂縫中的水在凍結成冰時,體積膨脹(增大左右),因而它對圍限它的巖石裂縫壁產(chǎn)生很大的壓力,使裂縫加寬加深;當冰融化時,水沿擴大了的裂縫更深地滲入巖體的內(nèi)部,同時水量也可能增加,這樣凍結、融化頻繁進行,不斷使裂縫加深擴大,以致巖體崩裂成巖屑,稱凍融侵蝕。化學侵蝕:土壤中的多種營養(yǎng)物質在下滲水分作用下發(fā)生化學變化和溶解損失,導致土壤肥力降低的過程稱為化學侵蝕。進入土壤中的降水或灌溉水分,當水分達到飽和以后受重力作用沿土壤孔隙向下層運動,使土壤中的易溶性養(yǎng)分和鹽類發(fā)生化學作用,有時還伴隨著分散懸浮于土壤水分中的土壤粘粒、有機
13、和無機膠體(包括他們吸附的磷酸鹽和其它離子)沿土壤孔隙向下運動等,這些作用均能引起土壤養(yǎng)分的損失和土壤理化性質惡化,導致土壤肥力下降。巖溶地貌:碳酸鹽類巖石在一定的地質、氣候和水文條件下,經(jīng)地表水和地下水的溶蝕及一系列化學反應而形成的一種地欲貌類型。又稱喀斯特地貌。生物侵蝕:實際上是指由于生物風化作用而加速其它侵蝕類型的發(fā)生。生物風化作用是包括生物在其生命過程中對巖石產(chǎn)生的機械破壞作用(物理風化)和生物的新陳代謝過程中產(chǎn)生的有機酸類物質對巖石和土壤的化學風化作用。土壤侵蝕量:通常把土壤、母質及地表散松物質在外營力的破壞、剝蝕作用下產(chǎn)生分離和位移的物質量,稱為土壤侵蝕量。流域產(chǎn)沙量:土壤侵蝕物質
14、以一定的方式搬運,并被輸移出特定地段,這些被輸移出的泥沙量稱為流域產(chǎn)沙量。土壤侵蝕程度:是指任何一種土壤侵蝕形式在特定外營力種類作用和一定環(huán)境條件影響下,自其發(fā)生開始,截止到目前為止的發(fā)展狀況。土壤侵蝕強度:所指的是某種土壤侵蝕形式在特定外營力種類作用和其所處環(huán)境條件不變的情況下,該種土壤侵蝕形式發(fā)生可能性的大小。一般按照允許流失量與最大流失量值之間進行內(nèi)插分級。允許土壤流失量:是指小于或等于成土速度的年土壤流失量。影響土壤侵蝕的因素:自然因素(土壤侵蝕發(fā)生發(fā)展的潛在條件,有氣候、水文、地形、地貌、巖性、土壤、植被因素等)和人為因素(加快或控制土壤侵蝕發(fā)生發(fā)展的外在條件,有積極和消極作用,如亂
15、砍濫伐、毀林開荒、陡坡開墾、陡坡耕種、過度放牧、工業(yè)交通基本建設造成的水土流失、人工造林、封山育林、退耕還林、林農(nóng)混作)。1、氣候因素:直接影響(暴雨、大風)和間接影響(溫度、濕度、日照、巖石風化等)。所謂可蝕性降雨指的是侵蝕模數(shù)1t/km2.年的降雨。若降雨量及降雨強度大、持續(xù)時間短,易形成暴雨,則侵蝕量大,反之則小。就一定雨強來說,局部地區(qū)短陣性雨型比大面積的普通雨型更易引起土壤侵蝕。雨滴形狀、大小、分布、降落速度和接地時的沖擊力等也影響著水力侵蝕的發(fā)生及強弱大小。侵蝕的形成往往是與可蝕降雨集中程度相一致。一年中,侵蝕主要發(fā)生在雨季。降雨量的年際變化也對土壤侵蝕造成影響,一般情況下,豐水年
16、侵蝕強烈,干旱年侵蝕微弱。一般而言,前期降雨使土壤水分飽和,再繼續(xù)降雨就很容易產(chǎn)生徑流而造成水土流失。溫度的變化可引起含有一定水分的巖體或土體的凍結和解凍,從而間接地對土壤侵蝕產(chǎn)生影響。風是造成土壤風蝕和風沙流的動力。風速的大小、風的持續(xù)時間對風蝕的強弱起著很大的作用。地形因素對土壤侵蝕的影響表現(xiàn)為隨坡度、坡長、坡形及相對高差的不同,則影響程度不一。當坡面其他條件一致時,徑流速度一般隨著坡長的增加而增加,匯集的徑流量也愈大,因此土壤侵蝕量增加。從受雨量方面看,當降雨量相等時,隨著坡面坡度的增加,單位坡面上的受雨量減少,地表徑流量有可能減少。但是,坡度大滲透量減小,因此,徑流量又隨坡度的增大而增
17、加 。在一定的地形和降雨條件下,地表徑流的大小以及土壤侵蝕的程度和強度則取決于土壤的性質。土壤的特性包括透水性(土壤質地、土壤結構、空隙率、土壤濕度)、抗蝕性(土壤抵抗雨點打擊分散和抵抗徑流懸浮的能力)和抗沖性(土壤抗沖性系指土壤抵抗地表徑流對土壤的機械破壞和推動下移的能力)等。植被防治土壤侵蝕主要是通過攔截降雨、調節(jié)地表徑流、固結土體和改良土壤性狀等實現(xiàn)的。這些作用又是通過植被的“三個水文層次”來實現(xiàn)的。即林冠層、枯枝落葉層、林地土壤層。第三章地表徑流:指降雨時沿著地面以坡面流形式流出某一出口斷面的水流。包括地面水流和溝谷水流,其作用包括剝蝕、搬運、堆積。水流剝蝕作用:也就是地表泥沙被水流帶
18、走的現(xiàn)象。泥沙在水流的作用下可以呈滑動或滾動形式運動,這也是泥沙運動的兩種方式。泥沙在水流的作用下發(fā)生滑動或滾動的速度與泥沙的粒徑呈正相關。泥沙的搬運形式:可分為推移和懸移兩大類。以這兩種形式運動的泥沙分別稱為推移質(離河床一定范圍內(nèi)運動的泥沙)及懸移質(懸浮在水中的泥沙)。懸移質被水流搬運的過程:泥沙起動以后,在水流上舉力作用下跳離床面,與速度較高的水流相遇,被水流挾帶前進。但泥沙顆粒比水重,它又會逐漸落回到床面,并對床面上的泥沙產(chǎn)生一定沖擊作用。泥沙對床面作用的大小取決于顆粒的跳躍高度和水流流速。如果沙粒跳躍較低,由于水流臨底處流速較小,泥沙自水流中取得的動量也較小,在落回床面以后就不會再
19、繼續(xù)跳動;如果沙粒跳躍較高,自水流中取得的動量較大,則落于床面以后還可以重新跳起。流速繼續(xù)增加,紊動進一步加強,水流中充滿著大小不同的旋渦,這時泥沙顆粒自床面躍起后,有可能被旋渦帶入離床面更高的流區(qū)中,并隨著水流以相同速度向前運動,這樣的泥沙稱為懸移質。水流挾沙力:在一定的水流條件下,水流能夠挾運泥沙的數(shù)量,稱為挾沙力。如果上游來的水含沙量小于該水流的挾沙力,水流就有可能從本段河床上獲得更多的泥沙,造成床面的沖刷。反之,就有可能發(fā)生沉積。如果來水的含沙量等于這一段河床水流的挾沙力,那么來沙量可以全部通過,河床不沖不淤。這種不沖不淤的含沙量,就是當時水流條件和泥沙條件下的挾沙力。摩阻流速*、臨界
20、摩阻流速V*c和泥沙下沉速度:當* V*c 時:河床發(fā)生沖刷或泥沙沉積。當* V*c以及* 時:泥沙沉積。當 * V*c 時:泥沙以懸移方式通過河段。中數(shù)直徑:累計體積為50%所對應的雨滴直徑稱為中數(shù)直徑,用D50表示。雨滴侵蝕力:降雨雨滴的侵蝕力是降雨引起土壤侵蝕的潛在能力。濺蝕過程:降雨雨滴動能作用于地表土壤而作功,導致土粒分散,濺起和增強地表薄層徑流紊動等現(xiàn)象稱為雨滴濺蝕作用。或擊濺侵蝕。雨滴濺蝕主要表現(xiàn)在以下幾個方面:A、破壞土壤結構,分散土體或土粒,造成土壤表層孔隙減少或者堵塞,形成“板結”引起土壤滲透性下降,利于地表徑流形成和流動。B、直接打擊地表,導致土粒飛濺并沿坡面向下遷移。C
21、、雨滴打擊增強了地表薄層徑流的紊動強度,導致降雨侵蝕和地表徑流輸沙能力增大。分為4個階段(濺蝕機理):干土濺散階段:降雨初期由于地表土壤水分含量較低,雨滴首先濺起的是干燥土粒;濕土濺散階段:隨降雨歷時延長,表層土壤顆粒逐漸被水分所飽和,此時濺起的是水分含量較高的濕土顆粒;泥漿濺散階段:土壤團粒受雨滴擊濺而破碎,隨著降雨的繼續(xù),地表呈現(xiàn)泥漿狀態(tài)阻塞了土壤孔隙,影響了水分下滲,促使地表徑流產(chǎn)生;地表板結階段:地表板結階段:由于雨滴擊濺作用破壞了土壤表層結構,降雨后地表土層將由此而產(chǎn)生板結現(xiàn)象。面蝕:降雨時,斜坡上的降雨不能完全被土壤吸收時在地表產(chǎn)生積水,由于重力作用形成地表徑流,開始形成的地表徑流
22、處于未集中的分散狀態(tài),分散的地表徑流就可沖走地表土粒,發(fā)生面蝕。 坡面徑流的形成:分為蓄滲階段(植被截留、下滲、填洼)和漫流階段(降水強度超過土壤的入滲率,又分為坡面漫流階段和全面漫流階段)。面蝕產(chǎn)生機理:最初的地表徑流沖力并不大,但當徑流順坡而下,水量逐漸增加,流速增大,徑流的沖力也隨之增大,當?shù)乇韽搅鞯臎_力土壤的抗蝕能力時,即地表徑流產(chǎn)生的剪切應力土壤的抗剪應力時,土壤表面在地表徑流的作用下就產(chǎn)生面蝕,這就是面蝕產(chǎn)生的機理。坡面徑流能量的大小主要取決于流速、徑流量。坡面侵蝕過程:初期產(chǎn)生層狀面蝕、漫流、洗溝狀面蝕。溝蝕:在面蝕的基礎上,尤其細溝狀面蝕進一步發(fā)展,分散的地表徑流由于地形影響逐
23、漸集中,形成有固定流路的水流,稱作集中的地表徑流或股流。在集中的地表徑流或股流的侵蝕下,細溝繼續(xù)加深、加寬、加長,發(fā)展為溝蝕。侵蝕溝的形成:侵蝕溝是在水流不斷下切、側蝕,包括由切蝕引起的溯源侵蝕和沿程侵蝕,以及侵蝕物質隨水流懸移、推移搬運作用下形成的。坡面降水經(jīng)過復雜的產(chǎn)流和匯流,順坡面流動,水量增加、流速加大,出現(xiàn)水流的分異與兼并,形成許多切入坡面的線狀水流,稱為股流或溝槽流。當股流形成集中后,侵蝕能量增強,下切侵蝕劇烈,并不斷旁蝕和溯源侵蝕,改變溝槽形態(tài)。在溝谷的深、寬達到不能為生產(chǎn)和其他活動所消除時,地面上就留下永久的溝槽,成為溝谷。侵蝕溝的發(fā)育:侵蝕溝由小變大,由淺變深,由窄變寬,由發(fā)
24、展到衰退的過程,就表現(xiàn)為侵蝕溝向長、深、寬的發(fā)展和停頓的過程。1、侵蝕溝縱斷面的形成:侵蝕溝開始形成的階段,向溝長方向發(fā)展最為迅速,這是因為股流沿坡面平行方向的分力大于土壤抵抗力的結果。由于在溝頂處坡度有時局部變陡,水流沖力加大,結果在溝頂處形成溝頭跌水。跌水一旦形成,溝頭破壞和前進的速度明顯加劇,因為此時溝頂股流的沖刷作用一方面表現(xiàn)為股流對溝頂土體的直接沖刷破壞。另一方面表現(xiàn)為水流經(jīng)過跌水下落而形成旋窩后有力的沖淘溝頂基部,從而引起溝頂土體的坍塌,促使溝頂逆源侵蝕的加速進行。2、侵蝕溝的發(fā)育階段:依據(jù)侵蝕溝外形的某些指標判斷侵蝕溝的發(fā)育程度和強度,侵蝕溝的發(fā)育分四個階段:水蝕溝階段、侵蝕溝頂
25、的切割階段、平衡剖面階段、停止階段。(1)水蝕溝階段:侵蝕溝的第一階段是屬于沖刷范圍的,形成的水蝕穴和小溝通過一般耕作不能平復,此階段向長度方向發(fā)展最快,向寬度方向發(fā)展最慢。尚未形成明顯的溝頭和跌水,溝底的縱剖面線和當?shù)氐孛嫫露鹊男逼碌目v斷面線相似。(2)侵蝕溝頂?shù)那懈铍A段:由于溝頭繼續(xù)前進,侵蝕溝出現(xiàn)分支現(xiàn)象,集水區(qū)的地表徑流從主溝頂和幾個支溝頂流入侵蝕溝內(nèi),因此,每一個溝頂集中的地表徑流就減少了,侵蝕溝長的發(fā)展速度減緩。另外由于溝頂陡坡,侵蝕作用加劇,其結果在溝頂下部形成明顯跌水。(3)平衡剖面階段:發(fā)展到這一階段由于受侵蝕基底的影響,不再激烈的向深沖刷,而兩岸向寬發(fā)展卻成為主要形式,溝底
26、縱坡雖然較大,但溝底下切作用已經(jīng)甚微。(4)停止階段:在這一階段,溝頂接近分水嶺,溝底縱坡接近于或相當接近于臨界侵蝕曲線,溝岸大致接近于自然傾角,因此溝頂已停止朔源侵蝕,溝底不再下切,溝岸停止擴張。在溝底沖積土上開始生長草類或灌木,這一階段的侵蝕溝轉變?yōu)榛南?。綜上所述,侵蝕溝的發(fā)生、發(fā)展,經(jīng)歷了一個由短變長、由淺變深、由窄變寬、由發(fā)展迅速到發(fā)展停止、衰退的過程。影響溝谷發(fā)育的因素:溝谷的發(fā)育主要受地形及水流形態(tài)的影響,而匯水面積的大小影響到徑流量,坡度、坡長影響到徑流流速及溝谷的發(fā)育空間,在不同水流的情況下,發(fā)育不同的溝谷。 山洪:山洪是山區(qū)地表徑流溝網(wǎng)向河溝集中后形成的強大洪流,具有較大沖擊
27、力和負荷力,其容重一般小于1.3 t/m3。山洪時空分布:1、一次山洪:由于山區(qū)、丘陵區(qū)地面和河床坡降都較陡,降雨后產(chǎn)流和匯流都較快,形成急劇漲落的洪峰,所以山洪具有突發(fā)、水量集中、破壞力強的特點。在某一流域中,發(fā)生山洪時,流域出口處的洪水流量過程線是一條峰形曲線,其最大值即洪峰流量由全部流域面積在T時間內(nèi)的最大凈雨形成。2、季節(jié)分布山洪侵蝕的特征:山洪具有強大的動能,可將沿途的土沙物質侵蝕、搬運到下游,并在溝口開闊部位沉積下來。山洪發(fā)生后,在溝網(wǎng)中有一個匯聚過程。以河溝主溝道為準,可分為上游、中游、下游。第四章重力侵蝕:是指斜坡上的風化碎屑、土體或巖體在重力作用下發(fā)生變形、位移和破壞的一種土
28、壤侵蝕現(xiàn)象。由于坡地重力所移動的物質多系塊體形式,故也稱為塊體運動。邊坡上的巖土體,當受到不利因素影響時,巖土體原有平衡遭到破壞,產(chǎn)生向坡下的滾動和滑移,發(fā)生重力侵蝕。重力侵蝕的主要外營力就是重力作用,但是土體下滲水分、土體性質、巖石結構、地形條件等也有不可忽視的作用。重力侵蝕的發(fā)生:重力是促使斜坡上的物質向下運動的動力。當重力克服了物體的慣性力和摩擦阻力時,物體就要向下移動。在這一過程中,水分也是一種重要的影響因素,因為水可以增大物質的重量,更重要的是水還起著潤滑作用,從而減少松散物質顆粒之間的粘結力以及整個物體和基底之間的摩擦阻力。從而促進塊體運動的發(fā)生。此外,地下水在流動中具有滲透力,這
29、種力作用在它所流經(jīng)的沉積物或巖石顆粒上,其方向與水流方向一致,能促進沉積物或巖石的破壞。另外,塊體運動在地震或人工爆炸時也易于發(fā)生,這是因為震動產(chǎn)生的沖擊力減小摩擦阻力,而觸發(fā)了塊體運動。促進塊體運動的其它因素還有斜坡的負荷超過斜坡所能擔負的重量、流水或波浪的掏蝕使斜坡過陡、水的凍結和融化交替發(fā)生、濫肆開采斜坡下部的巖石等。坡地上的塊體運動主要受重力引起的下滑和巖土塊體的內(nèi)摩擦力及粘結力的相互關系而定。其穩(wěn)定系數(shù)為 :K抗滑阻力/下滑力=N·tg+C·A/T。理論上當K1時,巖體或土體處于極限平衡狀態(tài);當K1時,巖體或土體處于不穩(wěn)定狀態(tài);當K1時,巖體或土體是穩(wěn)定的。崩塌:
30、邊坡上部巖土體被裂隙分開或拉裂后,突然向外傾倒、翻滾、墜落的破壞現(xiàn)象稱為崩塌。分為山崩、塌岸和散落。根據(jù)崩塌體滑動的形式和速度分為散落型崩塌、滑動型崩塌和流動型崩塌。崩塌形成條件:1、地形條件:包括坡度和坡地相對高度,坡度對崩塌的影響最為明顯,斜坡上物體的下滑力和摩擦力是隨著山坡坡度大小而變化的。坡地的相對高度和崩塌的規(guī)模也有關,一般當坡地相對高度超過50m時,就可能出現(xiàn)大型崩塌。2、地質條件:巖石中的節(jié)理、斷層、地層產(chǎn)狀和巖性等都對崩塌有直接影響。在節(jié)理和斷層發(fā)育的山坡巖石破碎,很易發(fā)生崩塌。當?shù)貙觾A向和山坡坡向一致,而地層傾角小于山坡坡度角時,常沿地層層面發(fā)生崩塌。3、氣候條件:氣候可使巖
31、石風化破碎,加快坡地崩塌形成的時間,在日溫差、年溫差較大的干旱、半干旱地區(qū),物理風化作用較強,在較短時間內(nèi)巖石就會風化破碎。4、地震:地震時能形成數(shù)量多而規(guī)模很大的崩塌體。且晃動、波動也易使崩塌體發(fā)生崩塌;5、人為因素:在山區(qū)進行各種工程建設時,如不顧及自然地形條件,任意開挖、常使山坡平衡遭到破壞而發(fā)生崩塌。另外任意砍伐森林和在陡坡上開墾荒地也常引起崩塌。 滑坡:當雨水滲透至土層底部,在不透水層或基巖上形成地下潛流,由于土體不斷吸水增重,當土體下滑力大于抗滑力時,土體便沿著一定滑動面發(fā)生的位移現(xiàn)象,稱為滑坡?;麦w:斜坡上向下滑動的那部分土體或巖體。由于整體下滑,土體大體還保持著原有結構,它以
32、滑動面與下伏未滑地層分割開來,滑坡體與其周圍不動土體在平面上的分界線稱之為滑坡周界?;麦w沿之下滑的面稱為滑坡面?;滦纬傻臈l件:1、地貌特征:斜坡的地貌特征決定了斜坡內(nèi)部應力分布狀態(tài)及地表流水特征,特別是斜坡的高度、陡度和外形是決定滑動力大小的主要因素。2、物質組成與地質結構:不同土體、巖體的工程力學特征不同,它們的抗剪強度、抗風化、抗軟化、抗沖刷的能力也不同,發(fā)生滑坡的頻率也不一樣。3、地下水(地下潛流)的作用:地下水的作用是促使滑坡發(fā)生的極重要的因素,地下水浸濕斜坡上的物質,顯著地降低其抗剪強度。如果地下水在隔水頂板上匯集成層,還會對上覆巖層產(chǎn)生浮托力,降低抗滑力。地下水還能溶解土石中易
33、溶物質,使土石成分發(fā)生變化,逐漸降低其抗剪強度。地下水位升高,還會產(chǎn)生很大的靜水與動水壓力,這些都有利于滑坡的產(chǎn)生。 影響重力侵蝕的因素:1、氣候因素:氣候的冷暖、干濕和溫差變化均能對重力侵蝕產(chǎn)生影響。2、地質因素:在節(jié)理和斷層發(fā)育的山坡上,巖石碎屑,很易發(fā)生崩塌。當?shù)貙觾A向和山坡坡向一致,而地層傾角小于山坡坡角時,常沿地層層面發(fā)生崩塌;軟硬巖性相間的地層是互層時,較軟巖層易受風化;形成凹坡,堅硬巖層形成陡壁或突出或懸崖,易發(fā)生崩塌。 3、地貌因素:坡度和高差是影響重力侵蝕的主要地貌因子。4、植被因素;5、人為因素。此外,地震也有利于重力侵蝕發(fā)生;地下水位上升為滑坡形成創(chuàng)造了條件。第五章混合侵
34、蝕:是指在水流沖擊力和重力共同作用下形成的一種特殊侵蝕類型,它的表現(xiàn)形式是泥石流。泥石流:泥石流是一種含有大量泥沙、石塊等固體物質,突然爆發(fā),歷時短暫,來勢兇猛,具有強大破壞力的特殊洪流。泥石流的形成條件:充足的固體碎屑物質是泥石流發(fā)育的基礎之一,充足的水源或降雨、冰雪融化形成的融冰水和融雪水、地下水、湖庫潰決等都是形成泥石流的必要條件,最多的是降雨導致的泥石流。泥石流形成通常決定于河床比降,溝坡坡度和坡向、集水面積和溝谷形態(tài)等。此外,人類不合理的社會經(jīng)濟活動,如開礦棄渣、修路切坡、砍伐森林、陡坡開荒和過度放牧等,都能促使泥石流的形成和發(fā)展。泥石流形成機理:泥石流中水與松散物質之間的相互作用,
35、以及由此而產(chǎn)生的作用力與變化,是泥石流形成不同于高含沙水流的本質。泥石流形成的作用力,一是與固體物質濃度和坡度(含坡面和溝床)有關的重力分力;二是流體中流體水相對于固體物質運動的性質所決定的輸移力。前者是泥石流形成和運動的必要條件,后者是不同性質泥石流運動的差異條件。依據(jù)固體物質參與泥石流運動過程不同,分為兩種類型,即水力侵蝕類型(多稀性和過渡性泥石流)和重力侵蝕類型(多粘性泥石流)。水力侵蝕類型是坡面,溝道中固體風化碎屑物質受坡面和溝道水流的面蝕、溝蝕和各種重力侵蝕作用,固體物質逐漸地不斷地參與泥石流。這類泥石流形成的條件,必須是水體的流動力要大于固體碎屑顆粒間的總阻力。重力侵蝕類型是坡面和
36、溝道中多種成因的固體碎屑物質主要受重力作用形成的。這類情況是水和碎屑物質本身的重力作用而產(chǎn)生運動和攪拌的。應是固體碎屑的剪切力大于其極限應力才能發(fā)生。粘土礦物的影響:粘土礦物顆粒呈薄片狀具有親水特性。由于水化膜厚度在顆粒表面的邊緣處最薄,相互間產(chǎn)生很大吸引力,形成所謂網(wǎng)格結構。泥石流體中含有較多黏土礦物時,網(wǎng)格結構愈緊密,強度也愈大,從而形成粘性泥石流。當流體中含黏土礦物較少時,因黏粒間接觸的點(或面)較少,從而形成松弛的鏈條式結構,該結構強度低,稍受到擾動就被破壞,形成流動性較大的稀性泥石流。過度性泥石流的黏土礦物既可形成網(wǎng)格結構,也有鏈條結構,處于不斷地變動中,故性質居中。第六章喀斯特地貌
37、:是指由可溶性的碳酸鹽類巖石,在一定的地質、氣候和水文等條件下,通過地表水和地下水對這類巖石的溶蝕作用而形成的一系列特殊的地表形態(tài)和地下形態(tài)。多發(fā)育于氣候溫暖濕潤和具有可溶性巖石分布的地區(qū)??λ固氐孛驳男纬桑嚎λ固氐孛驳男纬芍饕怯捎诨瘜W侵蝕的結果,也即是巖溶作用所造成的。巖溶作用是化學侵蝕的一種主要表現(xiàn)形式(另外一種形式是土壤的淋溶作用)。化學侵蝕是以水的化學溶解作用為主的侵蝕作用。巖溶作用:就是指可溶性巖石在水的作用下發(fā)生的化學溶蝕作用為主,伴隨有塌陷、沉積等物理過程而形成獨特的地貌景觀。包括2個過程:化學過程(溶蝕和沉淀)和機械過程(水流侵蝕和沉積、重力崩塌、塌陷、沉積等)。巖溶作用發(fā)生
38、的基本條件:在巖溶地區(qū),巖石和水是發(fā)育巖溶的基本條件。就巖石而言:它是巖溶發(fā)育的物質基礎。首先,巖石必須是可溶的。否則,水就不可能進行溶蝕,巖溶作用也就無從發(fā)生。其次,巖石必須具有透水性,當巖石具有透水性時,地表水才能滲入地下并轉化為地下水。這樣,地下水才能起主導作用,形成作為巖溶標志的地下溶洞。就水而言:首先,水必須具有溶蝕力,如果水沒有溶蝕力,巖溶作用就很難進行,巖溶也無法發(fā)育。凈水的溶蝕力是微弱的,但當水中含有CO2或其他酸類時,它的溶蝕力就會增大,對可溶性的碳酸鹽類巖石才能產(chǎn)生溶蝕作用。其次,水必須是流動的,因為停滯的水很快就會變成飽和溶液而失去溶蝕力,巖溶作用就會停止,巖溶就得不到發(fā)
39、育。因此,巖石的可溶性、透水性和水的溶蝕性、流動性,就是成為巖溶作用和巖溶發(fā)育的基本條件。此外,氣候、地形、生物和土壤等自然條件,作為巖溶作用和巖溶發(fā)育的外因,也起著不同程度的影響?;哪褪夯哪侵赴夂蜃儺惡腿祟惢顒釉趦?nèi)的種種因素造成的干旱、半干旱和亞濕潤干旱地區(qū)的土地退化。石漠化是荒漠化的一種表現(xiàn)形式。石漠化:是指在喀斯特自然背景下,受人為活動干擾破壞造成土壤嚴重侵蝕、基巖大面積裸露、生產(chǎn)力下降的土地退化過程??λ固厣絽^(qū)生態(tài)環(huán)境及特點:脆弱性:環(huán)境容量小,抗外界干擾,保持系統(tǒng)穩(wěn)定的能力低,受破壞后自我修復的能力差。具體來講,喀斯特山區(qū)生態(tài)環(huán)境現(xiàn)狀及特點可歸納為以下四個方面:1、
40、喀斯特森林生態(tài)系統(tǒng)面積減少、退化、森林的防護效益降低;2、水土流失嚴重??λ固厣絽^(qū)山高坡陡,地形破碎,森林被大面積破壞后,造成嚴重的水土流失。3、土地貧瘠、石漠化日益嚴重。4、自然災害頻繁??λ固厣絽^(qū)由于受自然環(huán)境和人類活動的影響,使生態(tài)環(huán)境惡化,生態(tài)系統(tǒng)抗御自然災害的能力降低,導致自然災害如:干旱、洪澇以及泥石流等頻繁發(fā)生。其中尤以干旱和洪澇災害最為突出??λ固厥纬傻脑颍菏亲匀灰蛩睾腿藶橐蛩鼐C合作用下的產(chǎn)物,也就是自然、人為因素共同作用的結果。一、 自然原因。1、地質因素:碳酸鹽類巖石是石漠化的物質基礎;2、地形地貌因素;3、土壤:喀斯特地區(qū),土壤的特點總的來看是:土被不連續(xù)(
41、基巖出露)、土層淺薄、石礫含量較高,土質貧瘠。4、降雨;5、植被:植被的破壞所導致的土壤侵蝕加劇,從而使石漠化土地不斷擴大,這是貴州喀斯特石漠化產(chǎn)生的重要原因。二、 人為因素。在本身脆弱的自然本底(內(nèi)因)上,又增加了人為破壞的外因,使得石漠化形成的速度成倍加快。所以,在一定尺度下,不合理的人為活動是造成喀斯特石漠化的主要原因。1、人口數(shù)量增多;2、在人口密度高的喀斯特地區(qū),由于人為活動強度大、植被覆蓋率低、荒山禿嶺景觀隨處可見(如長順、畢節(jié)、六盤水及遵義地區(qū)等)。而在人口少的地方,植被覆蓋率高(如東南部)、石漠化較輕。2、貧困導致亂砍濫伐、盲目擴大耕地、陡坡開荒、過渡放牧等不良人為活動,促進了
42、石漠化的形成。綜上所述,導致石漠化的主要因素是喀斯特地質生態(tài)本來就十分脆弱,而加速導致石漠化過程的主要因素則是人為活動。石漠化等級:無石漠化、潛在石漠化、石漠化(輕度、中度、強度、極強度)。石漠化的危害具體表現(xiàn)為:1、資源喪失:石漠化的發(fā)展過程就是喀斯特生態(tài)系統(tǒng)逆向演替的結果,隨著石漠化程度和強度的擴大和加深,人們所能利用的資源量將銳減,大自然自身的資源“造血”功能降低,資源存量銳減。2、生態(tài)環(huán)境惡化,自然災害頻繁。石漠化會反作用于生態(tài)環(huán)境:它使植被因為失去生長的土壤而進一步衰減,而失去植被保護的土壤在濕潤的氣候條件、地勢陡峭、起伏大的地表狀況下更容易流失。同時,隨著森林植被的銳減以及生態(tài)環(huán)境的惡化,
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