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1、幻燈片1第三章土壤侵蝕原理第四節(jié)土壤侵蝕規(guī)律幻燈片4幻燈片5一氣候因素(一) 降雨(precipitation)降雨諸要素包括降雨量,降雨強(qiáng)度,降雨類型,降雨歷時(shí),雨滴大小及其下降速度等.它們都與土壤侵蝕量及其侵蝕過程有著密切的關(guān)系.1降雨強(qiáng)度:單位時(shí)間內(nèi)的降雨量稱為降雨強(qiáng)度。常用mm/h表示。根據(jù)其強(qiáng)度的大小.降雨可分為小雨、中雨、大雨、暴雨、大暴雨和特大暴雨等。一般暴雨以上就能造成嚴(yán)重的水力侵蝕,而且降雨強(qiáng)度是降雨因素中對(duì)土壤侵蝕影響最大的因子。幻燈片6一氣候因素()降雨(precipitation)1降雨強(qiáng)度:N.H.Neal與P.C.Ekern通過大量實(shí)測(cè)與實(shí)驗(yàn)資料研究,得到降雨強(qiáng)度與
2、土壤侵蝕量間的關(guān)系為E土壤侵蝕量A與土壤性質(zhì)和地表坡度有關(guān)的系數(shù)1一降雨強(qiáng)度b指數(shù)(b>1)幻燈片7降雨強(qiáng)度對(duì)徑流量和侵蝕量的影響降雨日期降雨量(mm)降雨歷時(shí)(分)平均降雨強(qiáng)度(mm/h)徑流量(m3/hm2)侵蝕量(t/hm2)某年7/343.48053.246.680.60某年/7/2240.02928.22103.0222.36某年/8/849.315019.74292.13139.82幻燈片8一氣候因素()降雨(precipitation)2雨滴質(zhì)量大質(zhì)量的雨滴具有較大的落地終點(diǎn)速度,對(duì)土壤造成影響也較大根據(jù)W.D.Ellison的試驗(yàn),雨滴降落于地表時(shí)的終點(diǎn)速度與其半徑之間的
3、關(guān)系為v雨滴終點(diǎn)速度c系數(shù)水取1334冰取1246R雨滴半徑P空氣的密度S雨滴的比重水二1口幻燈片9一氣候因素()降雨(precipitation)2雨滴質(zhì)量W.D.Ellison還實(shí)測(cè)得到30min降雨的土壤侵蝕量,隨降雨終點(diǎn)速度的4.33次方成正比,與雨滴直徑的1.07次方亦成正相關(guān)關(guān)系。其表達(dá)式Sp土壤沖刷量(g/30min)Vk雨滴終點(diǎn)速度(m/s) d雨滴直徑(mm)i降雨強(qiáng)度(cm/h)K取決于土壤條件的參數(shù)幻燈片10一氣候因素()降雨(precipitation)3降雨的類型與降雨歷時(shí)降雨類型系指降雨強(qiáng)度隨時(shí)間的變化過程.在一場(chǎng)降雨中,由于降雨強(qiáng)度及其峰值出現(xiàn)的時(shí)間不同,而形成不
4、同的降雨類型.充分的前期降雨是導(dǎo)致暴雨形成較大地表徑流和產(chǎn)生嚴(yán)重沖刷的重要條件之一均勻型、超前型、中間型、延后型降雨歷時(shí)是指一場(chǎng)降雨所經(jīng)歷的時(shí)間歷時(shí)長(zhǎng),侵蝕強(qiáng)幻燈片11雨強(qiáng)與歷時(shí)的倒數(shù)關(guān)系幻燈片12一氣候因素()降雨(precipitation)4降雨總量一般來說,隨著降雨總量的增大,土壤侵蝕也增大,但實(shí)際中并不完全是這樣.據(jù)觀測(cè)低于10-30mm/h的降雨不至于導(dǎo)致土壤侵蝕的發(fā)生.如果一個(gè)地區(qū)多以低強(qiáng)度形式出現(xiàn).即使其年降雨量較大,也不會(huì)導(dǎo)致土壤侵蝕量的增加。但這種情況會(huì)為下一步的土壤侵蝕創(chuàng)造條件具體來說有以下幾個(gè)方面入滲的水分消除了顆粒之間的吸附力 水溶解了顆粒之間的膠結(jié)物,使顆粒喪失了粘
5、結(jié)力水進(jìn)入巖土孔隙,增加了單位體積的重量使?jié)撍嫔?,孔隙水壓力?duì)潛在破裂面以上的土石體起著浮托作用.大量雨水下滲將使巖層軟化幻燈片13一氣候因素()降雨(precipitation)4降雨總量降水量與侵蝕量:降水量大,發(fā)生侵蝕的潛在危險(xiǎn)大;同一地區(qū)正相關(guān);不同地區(qū)相關(guān)性不明顯 日降雨量世界紀(jì)錄:非洲尼旺島1870mm。 臺(tái)灣為我國日降雨量最大的地方:阿里山1104mm,百新1248mm,新寮1672mm。 大陸大多數(shù)省區(qū)出現(xiàn)過日降雨量100200mm的大暴雨,超過400mm的很少。我國最大兩場(chǎng)暴雨: 1963.8.4河北省內(nèi)丘縣950mm; 1975.8.7河南省方城縣1054.7mm,泌陽
6、縣12小時(shí)954.4mm。幻燈片14降雨歷時(shí),降水量,降雨強(qiáng)度歷時(shí)min降水量mm雨強(qiáng)mm/min53.90.78105.50.55156.70.45309.50.326013.40.2212018.70.1618022.80.1372042.80.06144055.00.04幻燈片15一氣候因素(二)降雪氣溫溫度引起結(jié)冰和解凍溫度溫度引起巖石的分化溫度影響植被恢復(fù)幻燈片16一氣候因素風(fēng)力風(fēng)是土壤侵蝕和風(fēng)沙流動(dòng)的動(dòng)力。風(fēng)蝕的強(qiáng)弱首先取決于風(fēng)速。受地面摩擦阻力的影響,距地面越近,風(fēng)速越小,紊流和渦動(dòng)作用越強(qiáng),距離地面越高,風(fēng)速越大,氣流也較穩(wěn)定。風(fēng)速:首要因素持續(xù)時(shí)間:第二因素風(fēng)的次數(shù)風(fēng)向嚴(yán)重風(fēng)
7、蝕的兩個(gè)條件:土地集中、地面廣闊平坦干燥的土壤幻燈片17二地形因素(一)坡度坡度是決定徑流沖刷能力的基本因素之一。坡度越大,徑流的流速越大,土壤的侵蝕量也較大。但在陜西綏德的試驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn),在徑流量一定的條件下,隨坡度的增加,沖刷量增加;當(dāng)增加到一定的坡度后,隨著坡度的增加,沖刷量減少;在黃土溝壑丘陵區(qū),這個(gè)轉(zhuǎn)折坡度大致是25°28.5°?;脽羝?8二地形因素()坡度1影響入滲和徑流入滲量與坡度成反比滲透率很大時(shí),徑流量與坡度成正比滲透率很小時(shí),徑流量與坡度成反比2影響徑流速度與產(chǎn)流時(shí)間坡度增大,徑流速度指數(shù)增加V=khmJnk系數(shù),h徑流深,J坡度,m,n指數(shù)坡度增大,提早
8、產(chǎn)流幻燈片19二地形因素(一)坡度3影響徑流量和侵蝕量坡度增大,徑流量和侵蝕量增加坡度與土壤侵蝕的關(guān)系試驗(yàn)坡度5°10°15°20°降雨雨量(mm)46.7歷時(shí)(min)36.0雨強(qiáng)(mm/min)1.3侵蝕量(g/m2)1210237057206310比例()100196472521幻燈片20坡度與土壤侵蝕的關(guān)系坡度年徑流量(L/hm2)年侵蝕量(mm土層)5°31305.80.217°40262.30.3014°182.40.4717°160.50.56幻燈片21二地形因素(一)坡度4侵蝕轉(zhuǎn)折坡度臨界坡度(cr
9、iticalslope):坡地侵蝕量隨地面坡度增加而增加的關(guān)系超過一定坡度時(shí)就不存在,即超過該坡度后侵蝕量反而減少,這個(gè)極限坡度稱臨界坡度或侵蝕轉(zhuǎn)折坡度。在黃土溝壑丘陵區(qū),這個(gè)轉(zhuǎn)折坡度大致是25°28.5°。我國觀測(cè)結(jié)果045°,侵蝕量隨坡度增加而增加;4590°,侵蝕量隨坡度增加而減少。5坡度與其它侵蝕影響濺蝕影響溝蝕發(fā)育影響重力侵蝕幻燈片22二地形因素(二)坡長(zhǎng)一般來說坡長(zhǎng)與徑流量、沖刷量成正比但應(yīng)結(jié)合降雨條件進(jìn)行考慮1在特大和較大暴雨情況下,坡長(zhǎng)與徑流量、沖刷量均成正相關(guān)。2在降雨強(qiáng)度較小,或降雨強(qiáng)度大,但持續(xù)時(shí)間短的情況下,坡長(zhǎng)與徑流量成反比,與
10、沖刷量成正比。3強(qiáng)度很小,歷時(shí)也很短的情況下,坡長(zhǎng)與徑流量、沖刷量均成負(fù)相關(guān)?;脽羝?3二地形因素坡形坡形一般來說,可以分為四種:直線型、凸形坡、凹形坡、階梯形坡。 直線型嚴(yán)重侵蝕僅在坡面下部出現(xiàn)平行排列的細(xì)溝、淺溝幻燈片24二地形因素(三)坡形凸型 坡長(zhǎng)增加,坡度增加,侵蝕量增加下部侵蝕嚴(yán)重幻燈片25二地形因素(三)坡形 凹型 中部侵蝕較劇烈下部出現(xiàn)堆積幻燈片26二地形因素(三)坡形階梯型(復(fù)合型)臺(tái)階緩沖徑流增加下滲,臺(tái)階前沿侵蝕最大減小徑流量和流速,降低侵蝕幻燈片27地形因素對(duì)土壤侵蝕的影響幻燈片28地形對(duì)土壤侵蝕的影響(地表或巖石表面)沖蝕而成的水溝溪谷;(雨水沖擊而成的)溝渠幻燈片2
11、9二地形因素(四)坡向坡向不同,所接受的太陽輻射不,從而影響土壤濕度,溫度,植被狀況等環(huán)境因子的不同,其侵蝕過程也有明顯差異。1陽坡(南坡)溫度高、風(fēng)化快、堆積物厚冰雪融化快,徑流大蒸發(fā)快,土壤含水量低,植物生長(zhǎng)不好2迎風(fēng)坡濺蝕機(jī)會(huì)多植被較好幻燈片30坡向與土壤侵蝕的關(guān)系幻燈片31三地質(zhì)因素(一)巖性巖石本身的特性對(duì)風(fēng)化過程、風(fēng)化產(chǎn)物、土壤類型及抗蝕能力都有重要影響。巖石的風(fēng)化性石漠化巖性巖石的堅(jiān)硬性河谷侵蝕巖石的透水性重力侵蝕幻燈片32三地質(zhì)因素(二)巖石的新構(gòu)造運(yùn)動(dòng)構(gòu)造運(yùn)動(dòng):由地球內(nèi)動(dòng)力引起巖石圈地質(zhì)體變形、變位的機(jī)械運(yùn)動(dòng)。構(gòu)造運(yùn)動(dòng)是由地球內(nèi)力引起地殼乃至巖石圈的變位、變形以及洋底的增生、
12、消亡的機(jī)械作用和相伴隨的地震活動(dòng),巖漿活動(dòng)和變質(zhì)作用。構(gòu)造運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生褶皺、斷裂等各種地質(zhì)構(gòu)造,引起海、陸輪廓的變化,地殼的隆起和拗陷以及山脈、海溝的形成等。新構(gòu)造運(yùn)動(dòng)是引起侵蝕基準(zhǔn)變化的根本原因。地震,震動(dòng)等幻燈片33新構(gòu)造運(yùn)動(dòng)侵蝕基準(zhǔn)變化幻燈片34幻燈片35四土壤因素土壤是侵蝕作用的主要對(duì)象所以它的特性,尤其是透水性、抗蝕性和抗沖性對(duì)土壤侵蝕有很大影響。(一)土壤的透水性透水性決定著地表徑流的大小。所以土壤對(duì)水分的滲透能力是影響土壤侵蝕的重要因子。土壤透水能力決定于土壤質(zhì)地、結(jié)構(gòu)性、孔隙度、剖面構(gòu)造、土壤濕度等。質(zhì)地越粗,透水越好結(jié)構(gòu)越好,透水性與持水量越大持水量取決于孔隙度透水性與孔隙大小有
13、關(guān)透水性較小的土層距地面越近,越易侵蝕濕度大,透水性差?;脽羝?6單位時(shí)間入滲土壤的水量入滲率i幻燈片37四土壤因素(二)土壤的抗蝕性指土壤抵抗雨滴打擊分散和抵抗徑流懸浮的能力。其大小取決于土粒和水的親和力。用土壤分散率、土壤侵蝕率、土壤的分散系數(shù)來表示。土壤入滲與貯水性能土壤質(zhì)地與孔隙性土壤結(jié)構(gòu)土壤剖面構(gòu)型土壤濕度狀況土地經(jīng)營與作物管理幻燈片38四土壤因素(二)土壤的抗蝕性1土壤分散率土壤在水中的分散程度的指標(biāo)分散率越大,抗蝕能力越差耐蝕性土壤:5.2%15.0%易蝕性土壤:15%66%2分散系數(shù)土壤團(tuán)聚體在水中破壞的指標(biāo)。隨有機(jī)質(zhì)和粘粒含量的增高而降低。東北黑土:11.4,河田侵蝕紅壤41
14、.0。P136,表4-15表明,有機(jī)質(zhì)和黏粒含量較多的黑土分散系數(shù)最低,說明其抗蝕力較強(qiáng)?;脽羝?9四土壤因素(三)土壤的抗沖性抗沖性是指土壤抵抗流水和風(fēng)等侵蝕力的機(jī)械破壞作用和推動(dòng)下移的能力。一般用土體在靜水中的崩解情況作為它的指標(biāo)。土壤的膨脹系數(shù)愈大,崩解愈快,抗沖性愈弱。如有根系纏繞,將土壤固結(jié),可使抗沖性增強(qiáng)。影響因素:結(jié)構(gòu)體的膠結(jié)力緊實(shí)度根系纏繞幻燈片40土壤抗沖性母質(zhì)靜水中流水中和植被崩解速度沖失情況母質(zhì)2'30”隨時(shí)沖走麥田>1hr5'全被沖散草地>1hr1hr被沖失9.7%疏林>1hr1hr被沖失15.2%密林>1hr1hr被沖失9.25%幻燈片41五森林植被因素(一)破壞植被帶來的后果幻燈片42五森林植被因素(二)植被的水土保持作用植被因素是防治土壤侵蝕最積極的因素幾乎在任何條件下都有阻緩水蝕和風(fēng)蝕的作用.具體體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面1. 攔截雨滴植被通過林冠截留和枯枝落葉截留,在減少雨量的同時(shí),能大大削減降雨的動(dòng)能,減少濺蝕及集中股流量。2. 調(diào)節(jié)地表徑流植被中的枯枝落葉層,保護(hù)地表,吸收地表徑流,增加地表粗糙度,分散、滯緩徑流,過濾泥沙。對(duì)到達(dá)地表的降雨進(jìn)行再分
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