土壤侵蝕與水土保持

第七章土壤侵蝕與水土保持土壤侵蝕概念；土壤侵蝕過程；土壤侵蝕計(jì)算；水土保持?！?土壤侵蝕的概念一、土壤侵蝕(soilerosion)

土壤及其母質(zhì)在水力、風(fēng)力、凍融、重力等外營(yíng)力的作用下，被破壞、剝蝕、搬運(yùn)和沉積的過程。簡(jiǎn)單的說，侵蝕是土壤物質(zhì)從一個(gè)地方移動(dòng)至另一個(gè)地方的過程。按速度正常侵蝕按時(shí)間加速侵蝕古代侵蝕現(xiàn)代侵蝕土壤侵蝕量土壤在外營(yíng)力作用下產(chǎn)生位移的物質(zhì)量。土壤流失量土壤侵蝕量中被輸移出特定地段的泥沙量。流域產(chǎn)沙量在特定時(shí)段內(nèi)，通過小流域出口某一觀測(cè)斷面的泥沙總量。土壤的侵蝕模數(shù)單位面積上的土壤侵蝕量。導(dǎo)致土壤侵蝕的基本營(yíng)力

促使土壤侵蝕發(fā)生的基本營(yíng)力有內(nèi)營(yíng)力和外營(yíng)力的作用。內(nèi)營(yíng)力作用地球內(nèi)部能量地殼運(yùn)動(dòng)巖漿活動(dòng)地震水平運(yùn)動(dòng)垂直運(yùn)動(dòng)外營(yíng)力作用太陽(yáng)能風(fēng)化剝蝕搬運(yùn)堆積水力侵蝕風(fēng)力侵蝕凍融侵蝕重力侵蝕混合侵蝕等

植物侵蝕層狀土壤侵蝕正常侵蝕加速侵蝕水力侵蝕濺蝕面蝕鱗片沙礫化細(xì)溝狀溝蝕淺溝切溝沖溝山洪侵蝕重力侵蝕陷穴瀉溜崩塌滑坡凍融侵蝕冰川侵蝕混合侵蝕風(fēng)力侵蝕二、土壤侵蝕形式

1.水力侵蝕由于大氣降水，尤其是降雨所導(dǎo)致的侵蝕過程及其一系列土壤侵蝕形式稱為水力侵蝕。（1）濺蝕(splasherosion)（2）面蝕(surfaceerosion)面蝕是指由于分散的地表徑流沖走坡面表層土粒的一種侵蝕現(xiàn)象。根據(jù)面蝕發(fā)生的地質(zhì)條件、土地利用現(xiàn)狀的不同及其表現(xiàn)的形態(tài)差異，又可以分為以下四種：面蝕層狀面蝕鱗片狀面蝕沙礫化面蝕細(xì)溝狀面蝕層狀面蝕鱗片狀面蝕坡面徑流將細(xì)小的土壤顆粒以懸移的方式帶走，造成土層減薄，質(zhì)地變粗放牧種植等不合理沙礫化面蝕細(xì)溝狀面蝕面蝕反復(fù)進(jìn)行，表土中的細(xì)粒減小，留下的是粗砂礫耕地砂礫化面蝕

鱗片狀面蝕

細(xì)溝狀面蝕（3）溝蝕(gullyerosion)溝蝕是指由匯集在一起的地表徑流沖刷破壞土壤及母質(zhì)，形成切入地表以下溝壑的土壤侵蝕形式。根據(jù)溝蝕程度及表現(xiàn)形式，可分為以下三種類型：淺溝侵蝕沒有形成明顯的溝頭跌水，正常的耕翻已不能復(fù)平，不妨礙耕犁通過，但已感到不便，由于耕犁作用，溝壁斜坡與坡面無明顯界面。淺溝侵蝕淺溝侵蝕切溝侵蝕：淺溝侵蝕繼續(xù)發(fā)展，沖刷力量和下切力量增大，溝深切入母質(zhì)中，有明顯的溝頭，并形成一定高度的跌水。

特點(diǎn)橫斷面呈“V”字形，溝頭有一定高度的跌水，長(zhǎng)寬深三方面的侵蝕同時(shí)不同程度地進(jìn)行，加之重力作用，溝岸不斷坍塌。這種侵蝕在質(zhì)地疏松、透水性好和具有垂直節(jié)理的地區(qū)，發(fā)展非常迅速。沖溝侵蝕

切溝侵蝕進(jìn)一步發(fā)展，水流更加集中，下切深度越來越大，溝壁向兩側(cè)擴(kuò)展，橫斷面呈“U”形并逐漸定型，溝底縱斷面與原坡面有明顯的差異，上部較陡，下部已日漸接近平衡斷面。沖溝侵蝕沖溝侵蝕形成的侵蝕溝是侵蝕溝發(fā)育的末期，但沒有達(dá)到相對(duì)穩(wěn)定的程度，這時(shí)溝底下切雖已緩和，但溝頭的溯源侵蝕和溝坡溝岸的崩塌還在發(fā)生。沖溝侵蝕沖溝侵蝕（4）山洪侵蝕(torrentialflooderosion)山洪侵蝕是指山區(qū)河流洪水對(duì)溝道堤岸的沖淘、對(duì)河床的沖刷或淤積過程。山洪侵蝕2.重力侵蝕(gravitationalerosion)重力侵蝕是一種以重力作用為主引起的土壤侵蝕形式。以重力為主要外營(yíng)力的侵蝕形式主要有：重力侵蝕瀉溜陷穴滑坡崩塌陷穴瀉溜由于地表水匯集到黃土裂隙中，下滲水流進(jìn)行機(jī)械侵蝕，并將可溶性鹽類帶走，致使下邊掏空。崩塌崩塌滑坡滑坡和崩塌的區(qū)別：發(fā)生的坡度不同崩塌主要出現(xiàn)在地勢(shì)高差大，有臨空面高山地區(qū)，特別是河流侵蝕地帶，滑坡一般發(fā)生在12～32度坡度范圍內(nèi)有無滑動(dòng)面滑坡發(fā)生后，可以看見明顯的滑動(dòng)面，滑坡體的層次未大亂，而崩塌沒有明顯的滑動(dòng)面，層次被打亂堆積物滑坡的堆積物有明顯的分選性，而崩塌的堆積物則沒有。3.凍融侵蝕(freeze-thawerosion)也稱冰劈作用凍融侵蝕在我國(guó)北方寒溫帶較為廣泛。凍融侵蝕（1）.凍融使邊坡上的土體含水量增大，加重了土體的不穩(wěn)定性。（2）.凍融使土體發(fā)生機(jī)械變化，破壞了土壤內(nèi)部的凝聚力。（3）.土壤解凍的時(shí)空差異性，形成不透水層。4.冰川侵蝕(glaciererosion)由于現(xiàn)代冰川的活動(dòng)對(duì)地表造成的機(jī)械破壞作用稱為冰川侵蝕?？煞譃閯兾g和拔蝕兩種。5.混合侵蝕（mixederosion）混合侵蝕是指在水流沖力和重力共同作用下的一種特殊侵蝕形式，在生產(chǎn)上常稱混合侵蝕為泥石流。根據(jù)其所含固體物質(zhì)的比例，可分為泥石流、石洪和泥流?；旌锨治g泥石流石洪泥流固體物質(zhì)以粘土和粉沙等細(xì)顆粒為主，并含有一定量的礫石

僅含有少量石塊、且粘度較大的稱為泥流

泥石流中固體物質(zhì)主要是質(zhì)地堅(jiān)硬的大塊石，泥漿濃度很稀時(shí)稱為石洪

石洪堆積泥流流動(dòng)6.風(fēng)力侵蝕(winderosion)主要包括空氣干旱和害風(fēng)，風(fēng)沙流、沙塵暴等。風(fēng)力侵蝕風(fēng)沙流沙塵暴沙塵暴§2土壤侵蝕過程當(dāng)土壤侵蝕發(fā)生時(shí)，其演進(jìn)過程大致均可被分為四個(gè)階段，即土體的破碎、松散、位移及停止。一、雨滴擊濺引起的土壤侵蝕雨滴的特性與土壤侵蝕雨滴特性包括雨滴形態(tài)、大小、降落速度、接地時(shí)的沖擊力、降雨量、降雨強(qiáng)度和降雨歷時(shí)等。雨滴的大小與濺蝕成正相關(guān)；雨滴降落的速度與濺蝕成正相關(guān)；濺蝕過程：破壞土壤表層結(jié)構(gòu)；堵塞土壤孔隙；阻止雨水下滲；為產(chǎn)生坡面徑流和層狀侵蝕創(chuàng)造條件；干土濺散濕土濺散階段泥漿濺散階段地表板結(jié)濺蝕的危害：

2.濺蝕形成過程（1）.雨滴勢(shì)能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能（2）.降雨動(dòng)能的經(jīng)驗(yàn)公式

Wischmeier和Smith建立的經(jīng)驗(yàn)公式

E—降雨動(dòng)能，J/（M2.CM）

i—降雨強(qiáng)度，CM/H二、地表徑流侵蝕作用1.水流的基本特性（1）層流與紊流層流沒有垂直于水流方向上分力作用，一般不能卷起泥沙；紊流的水質(zhì)點(diǎn)呈不規(guī)則的運(yùn)動(dòng)，并互相干擾，在水層與水層之間夾雜了大小不一的旋渦運(yùn)動(dòng)，易卷起泥沙。（2）坡面水流水流在向下流動(dòng)的過程中，由于雨水和雪水的補(bǔ)充，一般順坡流量會(huì)逐漸增大。當(dāng)流量增大到一定值后，成層的流動(dòng)便不再能夠保持，變成紊流。（3）溝槽水流溝槽水流均屬紊流。2.水流的侵蝕作用水流侵蝕也就是地表泥沙為水流帶走，因此，是否發(fā)生侵蝕可以根據(jù)泥沙啟動(dòng)條件來判斷。例如：礫石三軸長(zhǎng)分別為a、b、d，其上受到三個(gè)方向力的作用。重力:水的推移力:上舉力:礫石啟動(dòng)時(shí)應(yīng)滿足的平衡方程為：f—摩擦系數(shù)整理后滑動(dòng)啟動(dòng)流速為整理后的滾動(dòng)流速為3.水流的搬運(yùn)作用泥沙的搬運(yùn)形式可分為推移和懸移兩大類。（1）泥沙的搬運(yùn)方式推移質(zhì)搬運(yùn)方式:它的運(yùn)動(dòng)行程是間歇的，它被水流搬運(yùn)一段距離后，便在床面上靜止下來，轉(zhuǎn)化為床沙的一部分，然后等待合適時(shí)機(jī)，再一次開始第二個(gè)行程。懸移質(zhì)搬運(yùn)方式：懸浮于水中，隨水流動(dòng)，泥沙分布比較均勻。交換作用：推移質(zhì)和懸移質(zhì)之間，以及它們與河床上的泥沙之間存在著不斷交換現(xiàn)象。各部分泥沙之間的交換作用，使含沙量在垂線上分布成為一條連續(xù)曲線。（2）水流的挾沙能力在一定的水流條件下，能夠挾運(yùn)泥沙的數(shù)量，稱為挾沙力。它包括推移質(zhì)和懸移質(zhì)的全部沙量，如果上游來水的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，將發(fā)生沉積。4.水流的堆積作用（1）泥沙的沉速在下沉的開始，球體的運(yùn)動(dòng)速度較小，重力大于阻力，這時(shí)圓球以加速度前進(jìn)，球體所承受的阻力在行進(jìn)中不斷加大。經(jīng)過一定距離以后，阻力大到和重力相等，此后球體即以等速運(yùn)動(dòng)向下沉降。一般所謂物體的沉速，都是達(dá)到等速運(yùn)動(dòng)以后的下沉速度。因此。在F恒等于G時(shí)，得到沉速公式如下：面蝕的防治面蝕是水土流失的初期階段，采取耕作、林草、工程措施可有效控制水土流失。1、工程措施（1）整治坡面水系，在坡面上開挖排洪溝，順坡改為橫坡.（2）坡改梯2、農(nóng)業(yè)技術(shù)措施（1）等高耕作（橫坡耕作）（2）溝壟耕作（3）間作套作輪作（4）改良輪作制度和草田輪作。3、林草措施三、重力侵蝕作用過程

重力侵蝕形式的發(fā)生，其主要外營(yíng)力是由地心引力而產(chǎn)生的重力作用，但是土體下滲水分、土體性質(zhì)、巖石結(jié)構(gòu)、地形條件等也不可忽視。1.塊體運(yùn)動(dòng)力學(xué)分析坡地上的風(fēng)化碎屑或不穩(wěn)定的巖體、土體在重力為主的作用下，以單個(gè)落石、碎屑或整塊巖體、土體的向下運(yùn)動(dòng)稱為塊體運(yùn)動(dòng)。GNT摩擦阻力：F=N·tgθ平衡條件是：θ≤φ

內(nèi)摩擦角反映了塊體沿坡面下滑剛好起動(dòng)時(shí)的坡角，代表松散物質(zhì)的休止角。巖屑和砂、土的內(nèi)摩擦角隨顆粒大小、形狀和密度而異。粗大并呈棱角狀而密實(shí)的顆粒，休止角大。一般情況下，隨風(fēng)化碎屑離源地愈遠(yuǎn)，其顆粒隨著變小，棱角被磨蝕，圓度增大，摩擦力減小，休止角變緩，因此，愈向坡角，坡度愈趨緩和。土的內(nèi)摩擦角還隨含水量多寡而異。土粒間的孔隙被水充填后增加滑潤(rùn)性，減少摩擦力，因而休止角也相應(yīng)變緩，在同一斜坡上，坡頂遠(yuǎn)離地下水面較干燥，而坡腳接近地下水較潤(rùn)濕，因此，坡度有向坡腳變緩的趨勢(shì)。Φ

2.滑坡的力學(xué)機(jī)制

根據(jù)塊體其受力情況，需要求得土坡得穩(wěn)定系數(shù)K為K=總抗滑力矩/滑動(dòng)力矩=（G2·d2+Tf·AB·R)/（G1·d1）當(dāng)K＞1時(shí)，抗滑力大于滑動(dòng)力，斜坡穩(wěn)定；當(dāng)K＜I時(shí)，滑動(dòng)力大于抗滑力，發(fā)生滑動(dòng)當(dāng)K=1時(shí)，滑動(dòng)力與抗滑力相等，斜坡處于極限平衡狀態(tài)。四、凍融及冰川侵蝕作用過程1.凍土作用凍融作用：由于溫度周期性地發(fā)生正負(fù)變化，凍土層中的地下冰和地下水不斷發(fā)生相變和位移，使土層產(chǎn)生凍漲、融沉、流變等一系列應(yīng)力變形。這一復(fù)雜過程稱為凍融作用。它使巖石遭受破壞，松散沉積物受到分選和干擾，凍土層發(fā)生變形，從而塑造出各種類型的凍土地表類型。石環(huán)凍脹丘冰錐2.冰川作用重要有拔蝕作用和剝蝕作用,還有搬運(yùn)作用。（1）刨蝕（磨蝕）作用：冰川滑動(dòng)過程中，其底部所含的巖石碎塊不斷銼磨冰川床，就是刨蝕作用。（2）拔蝕作用：冰川下因節(jié)理發(fā)育而松動(dòng)了的巖塊的突出部分，可能和冰凍結(jié)在一起，冰川移動(dòng)時(shí)把巖石拔出帶走，這就是拔蝕作用。冰川的搬運(yùn)能力是驚人的。大陸冰川可以把大片基巖從原地搬走，波羅的海南部平原上就有冰川從另一岸搬運(yùn)來的4KMx2kmx0.12KM的大巖塊。山岳冰川的搬運(yùn)能力也不小，喜馬拉雅山中即有直徑達(dá)28m，重量超過萬(wàn)噸的大漂礫。五、風(fēng)力侵蝕1、風(fēng)沙流特征含沙的氣流稱為風(fēng)沙流，它是一種氣固兩相流。風(fēng)速達(dá)到一定程度時(shí)，泥沙才能運(yùn)動(dòng)，稱為起沙風(fēng)。起沙風(fēng)速與沙粒粒徑、地表性質(zhì)、沙土含水率等有關(guān)。風(fēng)沙流是一種貼近地面的泥沙搬運(yùn)現(xiàn)象，一般在離地面0－30cm，集中在0－10cm。風(fēng)沙流中含沙量與高度、風(fēng)速有關(guān)。粒徑（mm)不同含水率起動(dòng)風(fēng)速干燥含水率1％2％3％4％2.0～1.09.010.812.0--1.0～0.56.07.09.512.0-0.5～0.254.85.87.512.0-0.25～0.1753.84.66.010.512.02、風(fēng)沙侵蝕作用風(fēng)沙對(duì)地表的侵蝕作用，包括吹蝕作用和磨蝕作用。（一）吹蝕作用風(fēng)吹過地表，產(chǎn)生紊流，使沙粒離開地表，造成地面的破壞，稱為吹蝕作用。吹蝕作用與泥沙粒徑有關(guān)，根據(jù)研究表明，粒徑在0.1mm左右的泥沙最易遭受吹蝕作用。與下墊面條件有關(guān),覆蓋0.5%、15%，風(fēng)蝕強(qiáng)度分分別為4.03g/(cm.min)、0.51g/(cm.min)。（二）磨蝕作用由于風(fēng)沙流緊貼地表，沙粒對(duì)地表物質(zhì)產(chǎn)生的沖擊和磨損作用，稱為磨蝕作用。沙粒集中在距地面30cm，使沙漠區(qū)電線桿下部磨損折斷。3風(fēng)沙搬運(yùn)作用地表松散碎屑物，不斷由源地轉(zhuǎn)移到別處的作用，稱為風(fēng)沙的搬運(yùn)作用。風(fēng)沙的搬運(yùn)作用分為三種形式：懸移（懸?。?、躍移(跳躍）和蠕移（推移）的方式。風(fēng)沙搬運(yùn)量——輸沙率?！?土壤侵蝕的估計(jì)和預(yù)測(cè)土壤侵蝕量的計(jì)算是定量評(píng)價(jià)土壤侵蝕水平的依據(jù)，它是了解和評(píng)估侵蝕環(huán)境影響的重要基礎(chǔ)。不同的研究者提出了不同的土壤侵蝕估計(jì)模型，但應(yīng)用最為廣泛的是Wischmeier等提出的通用土壤流失方程（USLE）20世紀(jì)90年代提出的WEPP(WaterErosionPredictionProject)也應(yīng)用比較普遍。土壤侵蝕模型方法的主要任務(wù)是土壤侵蝕因子的參數(shù)化和定量化。3.1USLEUSLE全面的表達(dá)了土壤水蝕的影響因子和流失量計(jì)算方法（主要針對(duì)坡面侵蝕）(UniversalsoilLossEquation)A=RKLSCP式中，A代表侵蝕量；R代表降雨因子，反映了降雨能量對(duì)侵蝕的影響；K代表土壤可蝕性因子，表征土壤自身抵御侵蝕能力的一個(gè)因子，即土壤性質(zhì)對(duì)侵蝕強(qiáng)度的影響；C因子反映了作物的栽培管理對(duì)土壤侵蝕的影響，C代表地表覆蓋因子；LS則是坡長(zhǎng)-坡度復(fù)合因子；P因子反映了水土保持措施對(duì)侵蝕的影響。一、通用土壤流失方程USLE((UniversalSoilLossEquation))的定型模式為A=R×K×L×S×C×P其中:A--代表某一具體農(nóng)地或坡面在特定的降雨、作物管理方法及所采用的水保措施的條件下單位面積上產(chǎn)生的土壤流失量，單位是噸/喵或噸/公頃。R--降雨因子，表示在標(biāo)準(zhǔn)條件下即標(biāo)準(zhǔn)小區(qū)，坡長(zhǎng)=72.6呎，寬=6呎，即L=22.1米，寬為1.82米，坡度為9%，順坡耕種，連續(xù)休閑地（L=S=C=P=1）,降雨對(duì)土壤的侵蝕能力，也稱侵蝕力。研究指出，土壤流失量與降雨特性的乘積--暴雨總能量（E）與該暴雨的最大30分鐘降雨強(qiáng)度（I30）成正比，即EI30，可由降雨資料通過計(jì)算得出。K--土壤可蝕性因子。對(duì)于一定的土壤，它等于單位R因子在為72.6呎、坡度為9%的無草犁耕休閑地產(chǎn)生的土壤流失量。單位是噸/公頃或噸/喵，當(dāng)其它因素不變時(shí)，反映了不同土壤類型的侵蝕速度。它是方程式右邊唯一有單位的因子。K值也可以在其他坡度條件下測(cè)定，但必須用坡度效應(yīng)公式將它校正到9%的標(biāo)準(zhǔn)條件。LS--坡長(zhǎng)坡度因子，也稱地形因子。L是坡長(zhǎng)因子，它表示在土壤和坡度條件相同條件下，從一定坡長(zhǎng)的農(nóng)地中產(chǎn)生的土壤流失量與從相同土壤和坡長(zhǎng)為72.6呎的農(nóng)地下產(chǎn)生的土壤流失量之比值。坡度因子S表示已知坡度與特定坡度（9%）條件下產(chǎn)生的土壤流失量的比值。本來坡長(zhǎng)和坡度可以分別求得，但因坡長(zhǎng)與坡度經(jīng)常是結(jié)合在一起共同對(duì)水土流失產(chǎn)生作用的，因此，在通用土壤流失方程式中，把坡長(zhǎng)與坡度歸并為一個(gè)因子以LS表示。標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下LS=1。C--作物管理因子，表示在相同的土壤、坡度、坡長(zhǎng)及相同的降雨條件下，某種作物和農(nóng)業(yè)措施與標(biāo)準(zhǔn)狀況（裸露休間）下土壤流失量之比值。P--侵蝕防止措施因子，表示水土措施的效果。它是采用了水土保持措施如等高耕作或修筑緩坡梯田的農(nóng)地的土壤流失量與順坡犁耕、連續(xù)休間地的土壤流失量的比值。如果知道了方程式右邊六個(gè)因子的數(shù)值，即可迅速計(jì)算出土壤流失量來。這六個(gè)因子中，P、K因子對(duì)于特定地區(qū)和土質(zhì)是一個(gè)常數(shù)，一般人為不易改變，但L、S、C、P四個(gè)因子則可人為地通過一些措施加以改變，使土壤流失量達(dá)到允許的范圍內(nèi)。修正通用土壤流失方程式(RevisedUniversalSoilLossEquation—RUSLE)由美國(guó)農(nóng)業(yè)部自然資源保護(hù)局(USDA—ARS)開發(fā)研制于1993年首次頒布,主要用于預(yù)報(bào)長(zhǎng)時(shí)期平均的土壤流失量。按照模型開發(fā)研制的先后順序,RUSLE具有不同的版本:在DOS界面下操作的版本有:RUSLE1.05模型主要用于農(nóng)地和荒草地年土壤流失量(細(xì)溝間侵蝕和細(xì)溝侵蝕);RUSLE1.06除預(yù)報(bào)農(nóng)地和和荒草地年土壤流失量外,還可預(yù)報(bào)礦區(qū)、建筑工地和開墾地的土壤流失量。在WINDOWS界面操作下的版本有:RUSLE2.0,也是最新板本,是對(duì)早期版本的修正和完善,于2000年頒布。目前美國(guó)農(nóng)業(yè)部泥沙研究實(shí)驗(yàn)室的科學(xué)家正在對(duì)該版本進(jìn)行修正與完善,預(yù)計(jì)2004年底完成。該模型可以預(yù)報(bào)不同農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)的農(nóng)地、礦區(qū)、建筑工地和林地的土壤流失量。WEPPWEPP(WaterErosionPredictionProject)也是一個(gè)重要的侵蝕估計(jì)模型，它可以計(jì)算每次降雨事件的土壤侵蝕量：Di=KiVISfAdj式中，Di是溝間剝離速率；Ki溝間可蝕性；V是徑流速率；I降雨強(qiáng)度；Sf坡度調(diào)節(jié)因子；Adj是所有其他因子的調(diào)節(jié)項(xiàng)。歐洲土壤侵蝕模型(EROSEM)

英國(guó)Morgan等人開發(fā)了用于描述和預(yù)報(bào)田間和流域的土壤侵蝕預(yù)報(bào)模型(EROSEM—EuropeanSoilErosionModel。其模型的建立主要是根據(jù)歐洲平原地區(qū)的侵蝕特點(diǎn),尤其是考慮到壤中流在歐洲自然景觀中所起的重要作用,并根據(jù)區(qū)域降雨特征采用與RUSLE不同的計(jì)算方法計(jì)算降雨侵蝕力。EUROSEM模型是一個(gè)以緩坡為主的小流域模型,以預(yù)報(bào)次暴雨造成的土壤流失量為目標(biāo)的過程模型。目前歐盟開發(fā)研制EUROSEM模型在暴雨條件下對(duì)侵蝕過程的模擬,以增強(qiáng)該模型對(duì)大強(qiáng)度暴雨侵蝕的預(yù)報(bào)精度。產(chǎn)沙模型分類按模型應(yīng)用的地理范圍分類若按模型應(yīng)用的地理范圍分類，產(chǎn)沙模型可分成四類：（1）坡面產(chǎn)沙模型；（2）溝道產(chǎn)沙模型；（3）小流域產(chǎn)沙模型；（4）一個(gè)國(guó)家或某一區(qū)域的產(chǎn)沙模型。按模型應(yīng)用的時(shí)間范圍分類若按模型應(yīng)用的時(shí)間范圍分類，產(chǎn)沙模型可分成三類：（1）次暴雨產(chǎn)沙模型；（2）年產(chǎn)沙量計(jì)算模型；（3）多年平均產(chǎn)沙量計(jì)算模型。按模型描述的因果關(guān)系分類若按模型描述的因果關(guān)系分類，產(chǎn)沙模型可分成兩類：（1）線性模型；（2）非線性模型。產(chǎn)沙模型分類按模型的參數(shù)分類若按模型的參數(shù)分類，產(chǎn)沙模型也可分成兩類：（1）時(shí)變模型；（2）時(shí)不變模型。按模型的建立方法和用途分類若按模型的建立方法和用途分類，產(chǎn)沙模型可分成五類：（1）單位線模型；（2）經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ?；?）土壤侵蝕——泥沙輸移比法計(jì)算模型；（4）隨機(jī)模型；（5）確定性模型。按模型的結(jié)構(gòu)分類若按模型的結(jié)構(gòu)不同進(jìn)行分類，產(chǎn)沙模型可以分成兩類：（1）集中性模型；（2）分散性模型。

坡面產(chǎn)沙經(jīng)驗(yàn)方程坡面產(chǎn)沙經(jīng)驗(yàn)方程美國(guó)穆斯格雷夫（Musgrave）公式（8.3）式中，E是土壤侵蝕量；f是土壤可沖性因子；C是無因次的植被因子，為目前植被狀態(tài)下的土地侵蝕率與連續(xù)休耕狀態(tài)下的侵蝕率的比值；S是坡度；L是坡長(zhǎng)；P是兩年一遇的降水頻率。黃科院經(jīng)驗(yàn)公式：西北所公式：溝道產(chǎn)沙經(jīng)驗(yàn)方程

美國(guó)湯普森（ThompsonJ.R）公式

美國(guó)比爾（BeerC.E）和約翰遜（JohsonH.P）公式這也是預(yù)報(bào)沖溝增長(zhǎng)的經(jīng)驗(yàn)關(guān)系式，于1965年建立，

式中，是在給定時(shí)間內(nèi)沖溝表面積的增長(zhǎng)；是年降雨量與正常降雨量的離差；是地表徑流指標(biāo)；是流域內(nèi)的梯田面積；時(shí)段開始時(shí)的沖溝長(zhǎng)度；是沖溝末端至流域分水嶺的長(zhǎng)度。小流域產(chǎn)沙經(jīng)驗(yàn)方程

黃委會(huì)水科院公式式中，是一次洪水流域產(chǎn)沙模數(shù)；M是一次洪水徑流模數(shù)；是洪峰模數(shù)；J0是坡降；L是流域長(zhǎng)度。中科院西北水保所公式

式中，是流域產(chǎn)沙模數(shù)；M是流域產(chǎn)流模數(shù)；J是流域平均坡度；K是土壤可蝕性因子，以黃土中砂粒和粉粒占總量比表示；P是與流域植被度有關(guān)的植被作用系數(shù)。

§4土壤侵蝕的防治防治水土流失，保護(hù)和合理利用水土資源是改變山區(qū)、丘陵區(qū)、風(fēng)沙區(qū)面貌，治理江河、減少水、旱、風(fēng)沙災(zāi)害，建立良好生態(tài)環(huán)境，走農(nóng)林業(yè)生產(chǎn)可持續(xù)發(fā)展的一項(xiàng)根本措施，是國(guó)土整治的一項(xiàng)重要內(nèi)容。

水土保持工程是應(yīng)用工程的原理，防治山區(qū)、丘陵區(qū)、風(fēng)沙區(qū)水土流失，保護(hù)、改良與合理利用水土資源，并充分發(fā)揮水土資源的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益，建立良好生態(tài)環(huán)境的一項(xiàng)重要措施。削力坎4.1水土保持工程梯田

通過改變小地形的方法防止坡地水土流失，將雨水就地?cái)r蓄，減少水土流失。同時(shí)，將未能攔蓄的坡地徑流引入小型蓄水工程；在發(fā)生重力侵蝕的坡地上，可以修筑排水工程或支撐建筑物防止滑坡作用。

梯田水平階山坡防護(hù)工程在于防治溝頭前進(jìn)、溝床下切、溝岸擴(kuò)張，減緩溝床縱坡，調(diào)節(jié)山洪洪峰流量，減少山洪或泥石流的固體物質(zhì)含量，使山洪安全排泄，對(duì)溝口的沖積錐不造成災(zāi)害。山溝治理工程谷坊群拱壩在于防止山洪或泥石流危害溝口沖積錐上的房屋、工礦企業(yè)、道路及農(nóng)田等具有重大經(jīng)濟(jì)意義及社會(huì)意義的防護(hù)對(duì)象。山洪排導(dǎo)工程導(dǎo)流槽排洪溝4.1.1斜坡固定工程 指為了防止斜坡巖、土體運(yùn)動(dòng)，保證斜坡穩(wěn)定而布設(shè)的工程措施。包括：擋墻、抗滑樁、削坡、反壓填土、排水工程、護(hù)坡工程、滑動(dòng)帶加固工程和植物固坡措施。（一）擋墻：又叫擋土墻，可防止崩塌、小規(guī)模滑坡及大規(guī)?；虑熬壍脑俅位瑒?dòng)。擋墻的構(gòu)造：（二）抗滑樁：指穿過滑坡體將其固定在滑床的樁柱l—抗滑樁2—滑坡體3—不透水層

（三）削坡和反壓填土：指穿過滑坡體將其固定在滑床的樁柱削去主滑部分填在阻滑部分1—削土減重部位2—卸土修堤反壓

3—滲溝4—滑坡體5—不透水層排除地表水包括防滲工程和水溝工程。排出地下水工程包括滲溝、明暗溝、排水孔、排水洞和截水墻等。暗溝明溝（四）排水工程攔截病害斜坡以外的地表水防止病害斜坡內(nèi)的地表水大量滲入，并盡快匯集排走山坡截流溝混凝土格框護(hù)坡4.1.2

梯田工程地塊順坡按等高線排列呈階梯狀而得名截短坡長(zhǎng)，減少?gòu)搅?，增加入滲，減少土壤侵蝕量；改良土壤，增加產(chǎn)量；改善生產(chǎn)條件和生態(tài)環(huán)境等。（一）作用按修筑的斷面分：水平梯田、坡式梯田、反坡梯田、隔坡梯田、波浪式梯田等按建筑材料分：土坎、石坎、植物田坎梯田按利用方向分：農(nóng)用梯田、果園梯田、林木梯田按施工的方法分；人工梯田和機(jī)修梯田（二）分類4.1.3

溝頭防護(hù)工程 根據(jù)溝頭防護(hù)工程的作用，可分為蓄水式溝頭防護(hù)工程和排水式溝頭防護(hù)工程。（一）蓄水式溝頭防護(hù)工程 適用于溝頭上部來水較少時(shí)。沿溝邊修筑一道或數(shù)道水平半圓形溝埂，攔蓄坡面徑流，防止徑流入溝道。如：溝埂式溝頭防護(hù)（二）泄水式溝頭防護(hù)工程 溝頭集水面積較大，溝埂不能有效攔蓄徑流，侵蝕的溝頭鄰近村鎮(zhèn)，威脅交通，不允許采用蓄水式防護(hù)。泄水式溝頭防護(hù)工程有：懸臂跌水式、陡坡式溝頭防護(hù)和臺(tái)階式跌水。水流通過水槽直接下泄到溝底，不讓水流沖刷跌水壁，溝底應(yīng)有消能措施，防止沖刷。4.1.4溝床固定工程 是固定溝床，攔蓄泥沙，防止和減輕山洪和泥石流災(zāi)害采用的工程措施：如谷坊、攔沙壩、淤地壩、小型水庫(kù)、護(hù)岸工程等。

主要作用：防止溝道底部下切，固定并抬高侵蝕基面，減緩溝道縱坡，減小山洪流速。谷坊：山區(qū)溝道內(nèi)防止溝床沖刷及泥沙災(zāi)害而修建的橫向擋攔建筑物，又稱防沖壩、沙土壩、閘山壩。高度一般小于3m。（一）谷坊的作用：固定與抬高侵蝕基面，防止溝床下切抬高溝床，穩(wěn)定山坡山腳減緩溝道縱坡，減小山洪流速使溝道逐漸淤平，形成壩階地（二）谷坊分類按使用年限：分永久性和臨時(shí)性谷坊，漿砌石谷坊、混凝土谷坊、鋼筋混凝土谷坊為永久性。按透水性：透水性谷坊和不透水性谷坊按建筑材料：土谷坊、石谷坊、柳谷坊（三）谷坊類型的選擇：取決于地形、地質(zhì)、建筑材料、勞力、技術(shù)、經(jīng)濟(jì)防護(hù)目標(biāo)等。往往一條溝道需要修建谷坊群，才能達(dá)到預(yù)期效果。谷坊在溝道里為了攔泥、淤地所建的壩，壩內(nèi)所淤成的土地稱為壩地。（一）組成、分類、分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)、作用：組成：由壩體、溢洪道、放水建筑物3部分組成分類：按筑壩材料：土壩、石壩、土石混合壩按用途：緩洪骨干壩、攔泥生產(chǎn)壩按施工方法：夯實(shí)壩、水力沖填壩、定向爆破壩、堆石壩、漿砌石壩等石壩土壩4.1.5淤地壩工程：攔沙壩4.1.6水窖：也稱旱井，干旱半干旱地區(qū)群眾創(chuàng)造的一種集蓄雨水的設(shè)施。水窖引水渠沉沙池水窖的規(guī)劃與布置窖址選擇水窖總?cè)莘e的確定水窖的布置

水土保持農(nóng)業(yè)措施是農(nóng)地普遍應(yīng)用的水土保持方法，功能在于加強(qiáng)土壤抗蝕條件，增強(qiáng)水分滲入土壤的能力，為作物蓄水。 措施：水土保持耕作措施、栽培技術(shù)措施、旱作農(nóng)業(yè)技術(shù)、土壤培肥技術(shù)、復(fù)合農(nóng)林業(yè)技術(shù)。4.2水土保持農(nóng)業(yè)措施水土保持耕作措施的種類以改變微地形為主的耕作措施包括：等高耕作、溝壟耕作、坑田耕作、半旱式耕作等。以增加地面覆蓋為主的覆蓋耕作法包括：留茬(或殘茬)覆蓋、秸稈覆蓋、砂田覆蓋、地膜覆蓋等。以改變土壤物理性狀為主的耕作方法包括：少耕（少耕深松、少耕覆蓋）、免耕等。等高耕作（橫坡耕作）在坡面沿等高線方向所實(shí)施的犁耕、作畦及栽培等作業(yè)（2）溝壟耕作：在坡面上沿等高線開犁，形成溝和壟，在溝內(nèi)和壟上種植作物或牧草，蓄水?dāng)r泥，保水保土和增產(chǎn)。水土保持栽培技術(shù)措施的重要性具有因地制宜，有效利用當(dāng)?shù)刈匀粭l件的特點(diǎn)，在不同環(huán)境條件下，實(shí)行不同的輪作、間作、套作、混播及栽培制度，發(fā)揮多種作物優(yōu)勢(shì),揚(yáng)長(zhǎng)避短,減少水土流失。水土保持栽培技術(shù)種類有輪作技術(shù)措施；間作、套作和混播技術(shù)措施；等高帶狀間作；等高帶狀輪作。水土保持栽培技術(shù)措施間作：兩種作物同時(shí)在一塊地上間隔種植的一種栽培方法，如玉米間作大豆，玉米間作馬鈴薯等。套種：同一地塊上不同時(shí)間播種兩種以