濺蝕培訓(xùn)課件

濺蝕培訓(xùn)課件一、雨滴特性雨滴特性包括雨滴形態(tài)、大小及雨滴分布、降落速度、接地時(shí)沖擊力、降雨量、降雨強(qiáng)度和降雨歷時(shí)等，直接影響侵蝕作用的大小。1.雨滴形狀、大小及分布一般情況下，小雨滴為圓形，大雨滴(＞5.5mm)開始為紡錘形，在其下降過程中因受空氣阻力作用而呈扁平形，兩側(cè)微向上彎曲。因此把雨滴直徑≤5.5mm時(shí)，降落過程中比較穩(wěn)定的雨滴稱穩(wěn)定雨滴；當(dāng)雨滴直徑＞5.5mm時(shí)，雨滴形狀很不穩(wěn)定，極易發(fā)生碎裂或變形，稱暫時(shí)雨滴。對(duì)于直徑＜0.25mm的雨滴稱為小雨滴。降雨是由大小不同的雨滴組成的，不同直徑雨滴所占的比例稱為雨滴分布。小雨滴直徑約為0.2mm，大雨滴直徑約6.0mm以上，一次降雨的雨滴分布，用該次降雨雨滴累積體積百分曲線表示，其中累計(jì)體積為50%所對(duì)應(yīng)的雨滴直徑稱為中數(shù)直徑，用D50表示。D50表明該次降雨中大于這一直徑的雨滴總體積等于小于該直徑的雨滴的總體積，它比平均雨滴直徑的涵義是不同的。不同強(qiáng)度降雨雨滴分布不同，通常雨強(qiáng)愈大D50愈大，降雨強(qiáng)度變小，D50也相應(yīng)減小。2.雨滴速度與能量雨滴降落時(shí)，因重力作用而逐漸加速，但由于周圍空氣的摩擦阻力產(chǎn)生向上的浮力也隨之增加。當(dāng)此二力趨于平衡時(shí)，雨滴即以固定速度下降，此時(shí)的速度即為終點(diǎn)速度(terminalvelocity)。達(dá)到終點(diǎn)速度的雨滴下落距離，隨雨滴直徑增大而增加，大雨滴約需12m以上，終點(diǎn)速度的大小，主要取決于雨滴直徑的大小和形狀。雨滴的終點(diǎn)速度越大，其對(duì)地表的沖擊力也越大，換言之對(duì)地表土壤的濺蝕能力也隨之加大。一般情況下，小雨滴為圓形，稍大的雨滴因其下降時(shí)受空氣阻力作用而呈扁平形。小雨滴直徑約為0.2mm，大雨滴直徑約為7mm，其降落時(shí)的終點(diǎn)速度隨雨滴直徑增加而變大(表3.1)。表3.1靜止空氣中各種雨滴終點(diǎn)速度直徑(mm)終點(diǎn)速度A(m/s)終點(diǎn)速度B(m/s)達(dá)95％終點(diǎn)速度的距離B(m)0.251.00--0.502.002.0–1.004.004.12.22.005.586.35.03.008.067.57.24.008.858.57.85.009.158.87.66.009.209.07.23.雨滴侵蝕力降雨雨滴的濺蝕是降雨和土壤相互作用的結(jié)果，任何一次降雨發(fā)生的濺蝕都受到這兩方面的制約。研究降雨濺蝕作用，需要首先研究雨滴的侵蝕力和土壤的可蝕性。降雨雨滴的侵蝕力是降雨引起土壤侵蝕的潛在能力。它是降雨物理特征的函數(shù)，降雨雨滴侵蝕力的大小完全取決于降雨性質(zhì)，即該次降雨的雨量、雨強(qiáng)、雨滴大小等，而與土壤性質(zhì)無關(guān)。降雨雨滴的侵蝕力計(jì)算，經(jīng)過國(guó)內(nèi)外許多學(xué)者研究，已取得很大進(jìn)展。40年代初埃利森(W.D.Ellison)、比薩爾(E.Bisal)、羅斯(J.O.Lawx)等人的大量實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)了降雨雨滴侵蝕力與能量有關(guān)，后來又被土壤流失資料所證實(shí)，威斯邁爾經(jīng)過大量的尋優(yōu)計(jì)算，找到了用一個(gè)復(fù)合參數(shù)(暴雨的功能與其最大30min強(qiáng)度的乘積作為判斷土壤流失的指標(biāo))，這就是降雨侵蝕力指標(biāo)R，表達(dá)式為：R＝EI30(3.15)式中：E――該次降雨的總動(dòng)能(j/m2·mm)；I30――該次暴雨過程中出現(xiàn)的最大30min。降雨強(qiáng)度(mm/h)。I30是從自記雨量計(jì)的記錄紙中選取曲線最陡的一段計(jì)算出來的。二、濺蝕過程及濺蝕量1.濺蝕過程（1）概念降雨雨滴動(dòng)能作用于地表土壤而作功，導(dǎo)致土粒分散，濺起和增強(qiáng)地表薄層徑流紊動(dòng)等現(xiàn)象稱為雨滴濺蝕作用?；驌魹R侵蝕。（2）表現(xiàn)方面雨滴濺蝕主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：破壞土壤結(jié)構(gòu)，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(jié)”引起土壤滲透性下降，利于地表徑流形成和流動(dòng)；直接打擊地表，導(dǎo)致土粒飛濺并沿坡面向下遷移。雨滴打擊增強(qiáng)了地表薄層徑流的紊動(dòng)強(qiáng)度，導(dǎo)致降雨侵蝕和地表徑流輸沙能力增大。上述三方面在濺蝕過程中緊密相聯(lián)互有影響，就其過程而言大致分為四個(gè)階段。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(shí)延長(zhǎng)，表層土壤顆粒逐漸被水分所飽和，此時(shí)濺起的是水分含量較高的濕土顆粒；泥漿濺散階段：土壤團(tuán)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(jié)：由于雨滴擊濺作用破壞了土壤表層結(jié)構(gòu)，降雨后地表土層將由此而產(chǎn)生板結(jié)現(xiàn)象。2.濺蝕量（1）概念擊濺侵蝕引起土粒下移的數(shù)量稱為濺蝕量。（2）影響因子在侵蝕力不變情況下，濺蝕量決定于影響土壤可蝕性的諸因子(包括內(nèi)摩擦力、粘著力等)。對(duì)同一性質(zhì)的土壤以及相同管理水平而言，則決定于坡面傾斜情況和雨滴打擊方向。在平地上，垂直下降的雨滴濺蝕土粒向四周均勻散布，形成土粒交換，不會(huì)有濺蝕后果。但在坡地上或雨滴斜向打擊下，則土粒會(huì)向坡下或風(fēng)向相反方向移動(dòng)。濺蝕在風(fēng)的作用下會(huì)改變打擊角度，并推動(dòng)雨滴增加打擊能量，當(dāng)作用于不同坡向、坡度上時(shí)，會(huì)形成復(fù)雜的濺蝕。若某地降雨期間風(fēng)向不斷變化，可能暴雨后的影響趨于平衡；但對(duì)整個(gè)降雨期間保持固定風(fēng)向的一場(chǎng)降雨而言，會(huì)對(duì)土壤濺蝕產(chǎn)生很大影響。三、影響濺蝕因素1.氣候因素（1）降雨雨型不同雨滴大小分布亦不同。如黃土地區(qū)降雨分為兩種形式，一種是由局部地形和氣候影響產(chǎn)生的來勢(shì)猛、歷時(shí)短(1小時(shí)左右)的小面積降雨，稱短陣雨型，其雨滴直徑較大；另一種主要是鋒面影響的大面積普通降雨雨型，其雨滴直徑相對(duì)較小。就一定雨強(qiáng)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。降雨強(qiáng)度與雨滴的各種特征參數(shù)關(guān)系密切，因而，降雨強(qiáng)度也是影響濺蝕作用的因素之一。（2）風(fēng)力濺蝕作用受風(fēng)力強(qiáng)烈影響，風(fēng)的推動(dòng)作用會(huì)增加雨滴的打擊能量，并改變雨滴打擊角度。風(fēng)還把擊濺起的土粒吹到更遠(yuǎn)的地方。在整個(gè)降雨期間保持固定方向的大風(fēng)，對(duì)土壤侵蝕的影響更大。2.地形因素土粒受雨滴打擊后，其移動(dòng)方向取決于坡向和坡度。在斜坡上土粒在擊濺作用下向下坡移動(dòng)的量大于向上坡移動(dòng)的量。一般情況下坡度越大，濺蝕導(dǎo)致的移動(dòng)土粒向下坡移動(dòng)的愈多，移動(dòng)距離也愈遠(yuǎn)。埃里林(Ellison)對(duì)濺蝕作用測(cè)量后發(fā)現(xiàn)，在10%的地面坡度上，75%的土壤濺蝕量移向下坡，在同樣條件下的沙土上，60%的濺蝕量移向下坡。3.土壤因素土壤種類不同，其粘粒、有機(jī)質(zhì)含量以及其他對(duì)土壤起粘結(jié)和膠結(jié)作用的物質(zhì)也不同，土壤團(tuán)粒粘結(jié)構(gòu)的增加能降低或減少雨滴擊濺下的土粒分散坡壞。隨著團(tuán)粒中粘土含量的增加，團(tuán)粒強(qiáng)度增大，雨滴濺蝕量減少。富含粘粒的土壤一般易于膠結(jié)，并且其團(tuán)粒較粉質(zhì)或沙質(zhì)土的團(tuán)粒大。4.植被因素植被是地面的保護(hù)者，植被和其枯枝落葉層在防治濺蝕過程中具有及其重要的作用，枯枝