第02章土壤侵蝕的基本特征4

第二章土壤侵蝕的基本特征第一節(jié)水力侵蝕一水力作用降雨侵蝕力、水流作用力、水流侵蝕作用二水力侵蝕的分類和分級三水力侵蝕的影響因素第一節(jié)水力侵蝕回顧土壤侵蝕美國土壤保持學(xué)會(huì)（1971）關(guān)于土壤侵蝕的解釋是：土壤侵蝕是水、風(fēng)、冰或重力等營力對陸地表面的磨損，或者造成土壤、巖屑的分散與移動(dòng)。

在《中國大百科全書·水利卷》對土壤侵蝕所下的定義是：土壤及其母質(zhì)在水力、風(fēng)力、凍融、重力等外營力的作用下，被破壞、剝蝕、搬運(yùn)和沉積的過程。土壤侵蝕分類發(fā)生的速度：可分為正常侵蝕和加速侵蝕；發(fā)生的時(shí)間：可分為古代侵蝕和現(xiàn)代侵蝕。侵蝕營力：水力、重力、凍融、冰川、混合生物、風(fēng)力其他幾個(gè)概念土壤侵蝕量：土壤在外營力作用下產(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泥沙。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斷面的泥沙總量。土壤的侵蝕模數(shù)：單位時(shí)間單位面積上的土壤侵蝕量。第一節(jié)水力侵蝕一水力作用水力侵蝕:降雨侵蝕力與徑流沖涮力的共同作用。特點(diǎn):以水為動(dòng)力沖走土壤（一）降雨侵蝕力（1）降雨侵蝕力降雨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)，在下墊面特征相對一致的條件下，降雨侵蝕力越大，引起的侵蝕越劇烈.R=EI30(1958,魏氏）

E為該次降雨的總動(dòng)能（J/m2·mm)，

I30為

出現(xiàn)的最大30min暴雨強(qiáng)度(mm/h)暴雨強(qiáng)度【intensityofrainstorm】指的是降雨的集中程度。一般以一次暴雨的降雨量、最大瞬間降雨強(qiáng)度、小時(shí)降雨量等表示。

（2）水流作用力河水特性A

河水的流動(dòng)形態(tài)B河水的縱向運(yùn)動(dòng)C河水的環(huán)流運(yùn)動(dòng)D河流中泥沙運(yùn)動(dòng)A、河水的流動(dòng)形態(tài)層流

層流——在巖石空隙中滲流時(shí)，水的質(zhì)點(diǎn)做有秩序、平行而互不混雜的流動(dòng)。紊流紊流——在巖石空隙中滲流時(shí)，水的質(zhì)點(diǎn)作無秩序、互相混雜、互相碰撞的流動(dòng)。層流紊流層流——紊流——環(huán)流——渦流B、河水的縱向運(yùn)動(dòng)當(dāng)流域內(nèi)降落暴雨，地面徑流大量迅速地匯集到河槽中，使某些河段內(nèi)水位、流量迅速增加，形成波動(dòng)，向下游傳播，稱為洪水波運(yùn)動(dòng)。

C、河水的環(huán)流運(yùn)動(dòng)河水內(nèi)部的不同水質(zhì)點(diǎn)或水團(tuán)，在重力、慣性離心力及地轉(zhuǎn)偏向力等的綜合作用下，呈螺旋狀下移，或是漩渦狀運(yùn)動(dòng)，這種現(xiàn)象統(tǒng)稱為水內(nèi)環(huán)流。環(huán)流對于泥沙運(yùn)動(dòng)和河床演變有重要的影響，它是引起泥沙橫向輸沙的主要?jiǎng)恿?，是形成河槽形狀多樣化的主要原因。D、河流的泥沙運(yùn)動(dòng)河流泥沙是指組成河床和隨水流運(yùn)動(dòng)的礦物、巖石固體顆粒。泥沙特性包括顆粒的大小、形狀、容重及泥沙的水力特性。推移質(zhì)

河床床沙(靜止)懸移質(zhì)床面流速空氣水◆（二）水流作用力水體流動(dòng)對床面上的泥沙產(chǎn)生作用。作用于泥沙的力既包括水流作用力也包括泥沙作用力及其分力，其中水流作用力有水流推移和上舉力?！驭林亓捌浞至λ魍埔屏ι吓e力GP1P2F1FshVFf△1、重力及其分力

G=(ρs-ρw)d3g

P1

=(ρs-ρw)d3gsinα=(ρs-ρw)d3gtanα

α很小時(shí)，有cosα=1,tanα=sinαFf=P1=(ρs-ρw)d3gtanα2、水流推移力

Ft=λt·d2ρV2/23、上舉力Fsh=λsh·d2ρV2/2顆粒為球狀d3換為∏d3/6;d2換為∏d2/4;

d(三）水流侵蝕作用水流破壞地表，并沖走地表物質(zhì)的作用，稱水流侵蝕作用，除水流沖蝕外，還通過挾帶物質(zhì)對床面的撞擊和磨蝕。（1）侵蝕作用的方式按照侵蝕作用的方向分為下蝕和側(cè)蝕

◎水流切深床面的作用稱為下切侵蝕簡稱下蝕或切蝕，強(qiáng)度決定水流動(dòng)能、含沙量、及床面組成物質(zhì)的抗沖性能。（E大、沙少、松散，speed快）下蝕地貌

◎水流拓寬床面的作用稱為側(cè)蝕或是旁蝕，主要發(fā)生在水流彎曲處的凹岸，強(qiáng)度受水流離心力大小和水流沖刷力的控制。

◎向源沖蝕是溝谷源頭的后退侵蝕，指向源頭亦稱溯源侵蝕，實(shí)質(zhì)是下切在源頭和床面坡度突變處向上發(fā)展的表現(xiàn)。受水流速度、流量、和床面組成物質(zhì)的控制，可導(dǎo)致溝谷伸長。溯源侵蝕※2、侵蝕起動(dòng)流速水流能沖刷推動(dòng)泥沙運(yùn)動(dòng)的最小流速稱起動(dòng)流速或是臨界流速。它分為滑動(dòng)起動(dòng)和滾動(dòng)起動(dòng)。

沙?；瑒?dòng)時(shí)受力情況分析

Px

FdaGPyVd＝K1·滑動(dòng)起動(dòng)流速式中：系數(shù)K1＝

d—泥沙粒徑

f—摩擦系數(shù)；γs—礫石的容重；γw—水的容重；λt

—推移力系數(shù)；

λsh

—上舉力系數(shù)；

ρ—

水的密度。f·(G-Fsh)=Ft平衡方程：沙粒滾動(dòng)時(shí)受力分析Gα1dα2dα3dPtVd0＝K2·起動(dòng)流速式中符號物理意義同前。山區(qū)河流能夠搬動(dòng)粗大礫石？平衡方程：PshFt·a1d+Fsh·a2d=G·a3dK2＝

得出沙礫的粒徑總是和流速測平方成正比，而泥沙的體積和重量又與粒徑的立方成正比，因此搬動(dòng)的沙粒顆粒的體積或是重量與流速的6次方成正比，這就是山區(qū)河流能搬動(dòng)粗大顆?；蚓奘脑颉2∽dG∽d3G∽V6(二）水流搬運(yùn)作用泥沙的搬運(yùn)形式可分為推移和懸移兩大類。這兩種形式運(yùn)動(dòng)的泥沙分別稱為推移質(zhì)及懸移質(zhì)。1、泥沙搬運(yùn)方式

(流速分布，推移質(zhì)與懸移質(zhì)的相互轉(zhuǎn)化)推移質(zhì)

河床床沙(靜止)懸移質(zhì)床面流速空氣水2、水流挾沙力

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。它的單位與含沙量ρs(kg/m3)相同，以符號ρ0表示。在一定的水流條件下，能夠搬運(yùn)泥沙的最大量稱水流挾沙能力或是飽和挾沙量。水流挾沙力應(yīng)該包括推移質(zhì)和懸移質(zhì)的全部沙量。但在天然河流中，懸移質(zhì)一般成了全部運(yùn)動(dòng)泥沙的主體，因此，對于平原沖積性河流一說，常以懸移質(zhì)輸沙率代替水流的全部挾沙力。（五）泥沙的堆積當(dāng)泥沙的來量大于水流的挾沙力時(shí)，多余的泥沙就要沉積下來。通過分析摩擦阻力與沉速關(guān)系，泥沙堆積分區(qū)401010.10.01(摩阻流速或沉速cm/s)0.010.11100泥沙沉積條件分區(qū)泥沙粒徑mmFD012C3EV＊c1\在COD上，V＊>V＊c可能交換，來沙量與挾沙量沉降、沖刷V＊c代替泥沙啟動(dòng)水流切應(yīng)力V＊代替摩阻流速，W代表沉速2\在EOD下，V＊<V＊c(w)淤積3\在COE下，w<V＊<V＊c懸移，輸送泥沙4：推移質(zhì)w二水力侵蝕的分類與分級◆水力侵蝕的分類大氣降水及所形成的徑流引起的侵蝕過程和一系列土壤侵蝕形式。

土壤專家:片蝕、細(xì)溝侵蝕、切溝侵蝕、河岸~

查赫:降雨~、河流~、山洪~、湖泊~、庫岸~

海洋侵蝕我國:

濺蝕、面蝕、溝、河流

◆濺蝕◆面蝕（層狀、鱗片狀、細(xì)溝狀）◆溝蝕（淺溝、切溝、沖溝）◆河溝山洪1、濺蝕裸露的坡地受到雨滴擊濺而引起的土粒與母體分離的一種土壤侵蝕現(xiàn)象。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)造了條件?！粲甑翁匦杂甑翁匦园ㄓ甑涡螒B(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?！甑涡螤?、大小及分布※雨滴速度與能量※雨滴侵蝕力雨滴濺蝕過程雨滴形狀、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。對于直徑＜0.25mm的雨滴稱為小雨滴。雨滴速度與能量

雨滴降落時(shí)，重力與空氣浮力二力趨于平衡時(shí)，即以固定速度下降，此時(shí)的速度即為終點(diǎn)速度(terminalvelocity)。

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，其對地表的沖擊力也越大，即對地表土壤的濺蝕能力也隨之加大（E=0.5mv2）。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。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)。

影響因素:氣候（雨滴、暴雨）地形（坡向、坡度、上坡、下坡）土壤（粘粒、有機(jī)質(zhì)以及膠結(jié)物質(zhì)）植被（植被和枯枝落葉層）2、面蝕定義：是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。過程：降水——蓄滲——坡面漫流根據(jù)發(fā)生地質(zhì)、土地利用現(xiàn)狀不同及其表現(xiàn)形態(tài)：

A.層狀面蝕

B.沙礫化面蝕

C.鱗片狀面蝕

D.細(xì)溝狀面蝕濺蝕作用層狀面蝕：降雨在坡面上形成薄層分散的地表徑流，把土壤可溶性物質(zhì)及比較細(xì)小的土粒以懸移為主的方式帶走，使土層變薄，肥力下降。鱗片狀面蝕：（在非均質(zhì)土坡面上）非農(nóng)耕地的坡面，植被遭到破壞，生長不好或分布不均，在有植被處和無植被處受沖蝕的程度不同，局部面蝕呈魚鱗狀斑點(diǎn)分布，故稱鱗片狀面蝕。細(xì)溝狀面蝕：在較陡的坡耕地上，暴雨過后，坡面被分散的小股徑流沖成許多細(xì)密小溝。耕作能夠平復(fù)。沙礫化面蝕：即在土石山區(qū)農(nóng)耕地上發(fā)生的層狀面蝕，土壤表層細(xì)粒被沖蝕后，土壤質(zhì)地明顯變粗，表土中沙礫含量過高。命運(yùn)：棄耕。沙礫化面蝕層狀面蝕3、溝蝕

侵蝕溝的形成侵蝕溝是在水流不斷下切、側(cè)蝕，包括由切蝕引起的溯源侵蝕和沿程侵蝕，以及侵蝕物質(zhì)隨水流懸移、推移搬運(yùn)作用下形成的。分為;

淺溝侵蝕切溝侵蝕沖溝侵蝕

侵蝕溝縱斷面形成：侵蝕溝開始形成的階段，向長發(fā)展最為迅速，首先在溝頂處形成水蝕穴，水蝕穴繼續(xù)加深擴(kuò)大，溝頂逐漸形成跌水狀。溝頂?shù)纬芍螅鞯臎_力表現(xiàn)在下切溝底的作用比較明顯,但溝底下切較溝頭前進(jìn)較慢。侵蝕溝縱剖面的形成過程正是溝頂前進(jìn)，溝底下切的反復(fù)過程。(1)水蝕溝階段(2)侵蝕溝頂?shù)那懈铍A段(3)平衡剖面階段(4)停止階段侵蝕溝的發(fā)育階段

A.淺溝侵蝕：在細(xì)溝面蝕的基礎(chǔ)上，地表徑流進(jìn)一步集中，由小股徑流匯集成較大的徑流，既沖刷表土又下切底土，形成橫斷面為寬淺槽形的淺溝。特點(diǎn)是：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。

B.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。其特點(diǎn)是：橫斷面呈“V”字形，溝頭有一定高度的跌水，長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。C.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。沖溝侵蝕形成的侵蝕溝是侵蝕溝發(fā)育的末期，但沒有達(dá)到相對穩(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。4、河溝山洪侵蝕山洪侵蝕是指山區(qū)河流洪水對溝道堤岸的沖淘、對河床的沖刷或淤積過程。具有流速高、沖刷力大和暴漲暴落的特點(diǎn)，破壞力很大，能搬運(yùn)和沉積泥沙石塊。受山洪沖刷的河床稱為正侵蝕，被淤積的稱為負(fù)侵蝕?！ǘ⑺η治g強(qiáng)度與分級◆1、侵蝕強(qiáng)度土壤侵蝕強(qiáng)度是定量地表示和衡量某區(qū)域土壤侵蝕數(shù)量的多少和侵蝕的強(qiáng)烈程度

1）土壤侵蝕模數(shù)及侵蝕深單位面積上每年侵蝕土壤的平均重量，單位為t/(km2·a),Ms=∑Ws·F-2T-1

單位面積每年流失的徑流量為徑流模數(shù)單位為m3/(km2·a),Mw=∑Ww·F-2T-1侵蝕深侵蝕區(qū)域內(nèi)每年平均地表侵蝕厚度:

h=Ms/rs/1000(rs,侵蝕土壤容重)溝谷密度:形象表示，單位面積的溝谷長度,km/km2地面割裂度:溝壑面積占流域總面積的百分?jǐn)?shù)為地面割裂度。對比不同時(shí)、空侵蝕特定徑流或特定降雨量產(chǎn)生的侵蝕深來表示侵蝕大小?！羟治g強(qiáng)度分級根據(jù)土壤侵蝕強(qiáng)度從小到大的規(guī)律變化，劃分出若干個(gè)等級序列，見表2-1，2-2用A代表腐殖質(zhì)層；A0或0表示枯枝落葉層或草氈層；H表示泥炭層；E表示淋溶層；B代表淀積層；C代表母質(zhì)層；D或R代表母巖層。三水力侵蝕的影響因素A降雨量降雨量大，侵蝕總量可能大一般，半濕潤半干旱的水力侵蝕強(qiáng)烈降雨量大，侵蝕不一定強(qiáng)，要進(jìn)行侵蝕分析。可侵蝕降雨>1t/km2B降雨強(qiáng)度：平均雨強(qiáng)和各時(shí)段最大雨強(qiáng)（x）與順坡拋荒區(qū)土壤侵蝕量(y)之間存在極顯著的相關(guān)關(guān)系。且土壤侵蝕量隨雨強(qiáng)變化規(guī)律遵守y=axb，且a>0,b>1的函數(shù)圖象。C降雨量和降雨強(qiáng)度的最佳組合作用Ms為某一定坡度的一次降雨侵蝕模數(shù)P為一次降雨量，mmI為一次降雨平均強(qiáng)度（mm/h)A,a,b為待定系數(shù)

Ms=APaIbD降雨時(shí)空分布對侵蝕的作用降雨侵蝕力的空間分布

降雨量的年內(nèi)分布特征有三種模式：溫帶降雨熱帶降雨亞熱帶降雨E、前期降雨F、雨型雨型不同，雨滴大小分布、降雨特點(diǎn)不同，侵蝕發(fā)生與強(qiáng)弱也不同。2、水文因素水文因素主要是降雨及冰雪融水形成的坡面徑流的侵蝕作用。

Ms=aQbMs為侵蝕模數(shù)Q為徑流量a,b為待定系數(shù)3、地質(zhì)、地貌因素A地質(zhì)因素B、地貌地貌1）坡度坡度對土壤侵蝕的影響坡度坡度土體穩(wěn)定性承雨量滲透量徑流量？？2）坡長h+dhdhhdlL隨坡度增加，徑流深增加P43，表2-73）坡度、坡長的不同組合對侵蝕的影響Ms=aSb·LcMs為侵蝕模數(shù)S為坡度，L為坡長a,b,c待定4)坡形5）坡向4、土壤因素5、植被因素六、人為因素第二節(jié)風(fēng)力侵蝕風(fēng)力作用2、風(fēng)的侵蝕作用⑴沙粒的起動(dòng)

P=1/2Cρv2AC:與沙粒有關(guān)的作用系數(shù)

P:風(fēng)的作用力

ρ:空氣密度

v:氣流速度

A:沙粒迎風(fēng)面面積v:與沙粒大小、沙層表土濕度狀況、地面的粗糙程度沙粒粒徑(mm)起沙風(fēng)速

（m/s)0.1-0.254.00.25-0.55.60.5-1.06.7＞1.07.12-7沙粒粒徑與起沙風(fēng)速值2-8不同含水率時(shí)沙粒的起動(dòng)風(fēng)速2-9不同地表狀況下沙粒的起動(dòng)風(fēng)速梯度⑵風(fēng)力侵蝕作用吹蝕磨蝕D=f(V*）2摩阻流速侵蝕力躍移大量的實(shí)測資料表明：近地面的躍移運(yùn)動(dòng)是風(fēng)沙輸移的主要方式。風(fēng)沙顆粒在躍移過程中沖擊力可超過重力的幾百倍至幾千倍，拖曳力可大于或等于重力，而上舉力僅為沙粒重量的幾十分之一至幾百分之一。這與顆粒在水流中的輸移是不同的。躍移阻力也成為風(fēng)沙運(yùn)動(dòng)的主要阻力來源。

磨蝕W=f(vp.dp,Sa,a)W為磨蝕量（g/kg)vp為顆粒速度（cm/s)dp為顆粒的粒徑（mm)Sa為被侵蝕物的穩(wěn)定度（J/m2)a為入射角強(qiáng)度W沙粒性質(zhì)沙粒物＞土粒物顆粒速度vp冪函數(shù)增加（1.5-2.3）穩(wěn)定度Sa增加非線性減少入射角a10°-30°最大

3、風(fēng)的輸移密度沖擊風(fēng)G比例顆粒種類比例懸移質(zhì)3-38%躍移質(zhì)55-72%蠕動(dòng)質(zhì)7-25%

搬運(yùn)能力∽摩阻流速、粒徑、形狀、比重、濕潤程度、地表狀態(tài)和空氣的穩(wěn)定度因素我國研究新疆的莎車一帶，10cm高度的輸沙量與2cm高度的風(fēng)速關(guān)系：

Q=1.47*103v3.74、風(fēng)的沉積沉速隨粒徑增大而增大

沙丘的類型可以根據(jù)含沙氣流結(jié)構(gòu)、風(fēng)力方向和含沙量的不同進(jìn)行分類，也可以按照風(fēng)力作用的方向和沙丘形態(tài)分布之間的關(guān)系進(jìn)行分類。①新月形沙丘②縱向沙壟③蜂窩狀沙丘縱向沙壟蜂窩狀沙丘塵暴：因強(qiáng)風(fēng)挾帶地面細(xì)顆粒物質(zhì)在空中飄移的塵土流。降塵二、風(fēng)蝕的強(qiáng)度分級及影響因素（一）風(fēng)蝕的強(qiáng)度分級(二)風(fēng)蝕的影響因素1、風(fēng)正相關(guān)2、土壤的抗蝕性抗蝕性顆粒：質(zhì)量大易蝕性顆粒:質(zhì)量小機(jī)械穩(wěn)定性:被分離的能力。與土壤質(zhì)地、有機(jī)質(zhì)含量指土壤中不同大小直徑的礦物顆粒的組合狀況

沙粒黏粒有機(jī)肥植物秸稈細(xì)沙土壤有機(jī)質(zhì)能促進(jìn)土壤團(tuán)聚體的形成，并提高它的穩(wěn)定性和抗蝕能力。土壤質(zhì)地3、地表土(土壟）由耕作過程形成的地表土壟，能夠通過降低地表風(fēng)速和攔截運(yùn)動(dòng)的泥沙顆粒來減慢土壤風(fēng)蝕。土壟比1：4抗風(fēng)蝕壟高在5-10cm好壟高低于5cm抗風(fēng)蝕不明顯壟高高于10cm加劇風(fēng)蝕阿姆拉斯特·不同高度土壟的作用4、降雨※降雨使得土壤濕潤而不被侵蝕※降雨間接通過植物生長而降低風(fēng)蝕※降雨還有促進(jìn)風(fēng)蝕的一面，雨滴擊壞了土塊和團(tuán)聚體，提高土壤的可侵蝕性5、土丘坡度隨坡度增加，不同坡位間差異增加6、裸露地塊長度風(fēng)力侵蝕的強(qiáng)度隨著被侵蝕地地塊的長度而增加，對于一定的風(fēng)力，它的挾沙能力是一定的，飽和路徑的長度隨土壤的可侵蝕性不同而不同，土壤的可侵蝕性越高，飽和路徑越短。懸移質(zhì)躍移質(zhì)7、植被覆蓋增加地面植被覆蓋（生長的作物或是作物殘?bào)w），是降低風(fēng)蝕的最有效途徑。

植被的保護(hù)植物種類、植物個(gè)體形狀、群體結(jié)構(gòu)、行的方向。三、風(fēng)蝕和沙質(zhì)荒漠化1994年10月，聯(lián)合國防治荒漠化公約中給出了荒漠化的新定義?；哪褐赴夂蜃儺惡腿祟惢顒?dòng)在內(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。（一）土壤流失由于風(fēng)及風(fēng)沙流對地表土壤顆粒剝離、搬運(yùn)作用，使土壤產(chǎn)生嚴(yán)重的流失。（二）土壤質(zhì)地變化風(fēng)力搬運(yùn)——細(xì)顆粒懸移漂長距離

——躍移沉積

——粗粒原地蠕移土壤質(zhì)地破壞（三）養(yǎng)分流失風(fēng)蝕使得有機(jī)質(zhì)以及營養(yǎng)元素減少，土壤肥力下降，直到接近母質(zhì)（四)生產(chǎn)力降低（五）磨蝕由于風(fēng)力推動(dòng)沙粒沿地面沖擊力而引起的磨蝕作用，使得土壤表層結(jié)構(gòu)破壞、團(tuán)聚體被沖擊、對植物危害（沙割）。（苗期存活率、后期生長和產(chǎn)量、作物受害程度取決于物種、風(fēng)速、輸沙量、磨蝕時(shí)間、苗齡）人為風(fēng)蝕荒漠化治理的基本原理第三節(jié)重力侵蝕

重力侵蝕(gravitationalerosion)是指斜坡上的風(fēng)化碎屑、土體或巖體在重力作用下發(fā)生的變形、位移和破壞的一種侵蝕現(xiàn)象。類型：根據(jù)土石物質(zhì)破壞的特征和移動(dòng)方式，一般地可將重力侵蝕分為陷穴、瀉留、滑坡、崩塌、地爬、崩崗、巖層蠕動(dòng)、山剝皮等。一、邊坡破壞作用邊坡上的巖土體，當(dāng)受到不利因素，巖土體原有的平衡破壞，產(chǎn)生向下的滾動(dòng)和滑移。（一）直線破裂面1、坡面塊體運(yùn)動(dòng)坡面上塊體的重力G可分解為與坡面平行的下滑力T與垂直坡面的法向力N，其關(guān)系為：

T＝Gsinθ

N＝Gcosθ

式中：θ―坡角。θGτfNT從以上分析知坡面上塊體愈重（G），則下滑力T愈大。同時(shí)坡面上坡角愈陡，則其下滑力也愈大。位于坡地表面的土粒巖屑或石塊，一方面下滑力T有促使塊體向下移運(yùn)的趨向；另一方面由于有摩擦阻力f牽制下滑力，使塊體趨向穩(wěn)定。下滑力大于摩擦阻力則發(fā)生位移，反之則穩(wěn)定。如兩者相等塊體處于極限平衡狀態(tài)?！Σ磷枇Ζ觙增大到塊體與坡面間最大摩擦阻力f時(shí)塊體處于極限平衡狀態(tài)。這時(shí)下滑力T

剛好等于摩擦阻力f。與此相應(yīng)的坡角為臨界坡角。將臨界坡角稱為該塊體與該坡面間的內(nèi)摩擦角（φ

），以φ來表示。若f為松散塊體的抗滑強(qiáng)度，則有

F＝N·tgφ＝Gcosθ·tgφ這時(shí)，坡面上的土粒、石塊等的穩(wěn)定條件應(yīng)是：

T≤fGsinθ≤G

cosθ·tgφ

Tgθ

≤tgφ

θ≤φ坡面上的土粒、石塊等發(fā)生重力侵蝕有θ＞φΦ松散物質(zhì)休止角內(nèi)摩擦角φ的影響因素土、砂和松散巖屑的內(nèi)摩擦角φ值隨其顆粒大小、形狀而異。粗大并呈棱角狀而又密實(shí)的顆粒的休止角大。一般悄況下，風(fēng)化巖屑離源地愈遠(yuǎn)，其顆粒因磨蝕圓度增加，磨擦力減小，休止角變小。因此愈近坡麓，坡度也愈緩和。值得注意的是，土的內(nèi)摩擦角隨含水量而變化。土粒間充滿水分將增加潤滑性，休止角變小。因此在同樣條件下，濕潤區(qū)的山坡坡度緩，于燥區(qū)的山坡坡度陡。一般來說山坡坡頂水分不易積累，顯得較干燥，坡麓較濕潤，因之，山坡坡度也有從坡頂向坡麓變緩的趨勢2、直線破裂面的塊體運(yùn)動(dòng)坡面上的塊體運(yùn)動(dòng)并不限于在坡地表面移動(dòng)，有時(shí)沿坡面以下一定深度的軟弱面發(fā)生整體位移。這時(shí)還遇到另外一種阻力，即土層或巖層的粘結(jié)力C。塊體運(yùn)動(dòng)一定要克服粘結(jié)力C和摩擦阻力

f才能發(fā)生位移。巖石邊坡、巖體被裂隙分割成許多的塊體，巖塊的穩(wěn)定性受到裂隙面的傾向和傾角的控制，若裂隙面的傾角和邊坡的斜向一致，且裂隙面的傾較大，超過內(nèi)摩擦角時(shí)，塊體就會(huì)滑動(dòng)。破壞的巖土向下運(yùn)動(dòng)，用庫倫定律表示K==K為安全系數(shù)C為破裂面兩側(cè)顆粒間黏聚力L為破裂面長度當(dāng)K＝1時(shí)，巖體或土體處于極限平衡態(tài)；當(dāng)K＜1時(shí)，巖體或土體處于不穩(wěn)定狀態(tài)；當(dāng)K＞1時(shí)，巖體或土體是穩(wěn)定的。工程上一般采用K＝2～3為安全穩(wěn)定系數(shù)。直線破裂面受力分析分割體為△ABC，BC為破裂面

G=rhLcosαN=G·cosαT=G·sinαK=直線坡塊體的穩(wěn)定性隨破裂面的傾角α和分離體的高h(yuǎn)的增大而降低，隨內(nèi)摩擦角φ和內(nèi)聚力C增大而增大，與破裂面長L和自然坡角大小無關(guān)自然坡角90°，H=h,K=1,臨界值（二）圓弧破壞面G1dG2dτf·AB·R二重力侵蝕分類2.3.1蠕動(dòng)2.3.2瀉溜2.3.3崩塌2.3.4滑坡2.3.5重力侵蝕的防治2.3.1蠕動(dòng)主要是指土層、巖層和它們的風(fēng)化碎屑物質(zhì)在重力作用控制下，順坡向下發(fā)生的十分緩慢的移動(dòng)現(xiàn)象。運(yùn)動(dòng)過程十分緩慢，不易覺察。移動(dòng)的速度每年小的只有若于毫米，大的可達(dá)幾十厘米。根據(jù)蠕動(dòng)體的性質(zhì)分為松散層蠕動(dòng)和巖體蠕動(dòng)松散層蠕動(dòng)：斜坡上松散巖屑或表層土粒，由于冷熱、干濕變化而引起體積脹縮，并在重力作用下常常發(fā)生緩慢的順坡向下移動(dòng)。引起松散土?；驇r屑蠕動(dòng)的因素是多方面的。巖體蠕動(dòng)：斜坡上的巖體在本身重力的作用下，發(fā)生的十分緩慢的塑性變形或彈塑變形，它多形成于柔性巖層的組成山坡上。地爬(土層蠕動(dòng))2.3.2瀉溜瀉溜：主要發(fā)生在黃土高原地區(qū)溝壑兩岸的陡壁上，這些溝壁一般由粘性紅土組成，坡度70～80度，甚至垂直。紅土表層受風(fēng)化作用，剝蝕成粗顆粒，脫離母體，其下部沒有任何支撐，由其自身的重量經(jīng)常地、分散地瀉溜到溝中，隨水沖走。每次每處數(shù)量不大，只有數(shù)立方米，但日積月累，給下游河道增加不少泥沙。

2.3.3崩塌邊坡上部巖土體被裂隙分開或是拉裂開后，突然向外傾倒、翻滾、墜落的破壞現(xiàn)象稱為崩塌。發(fā)生在巖體中的崩塌稱為是巖崩，發(fā)生在土體中為土崩，規(guī)模巨大、涉及大片山林的稱為是山崩。主要出現(xiàn)在地勢高差勁大、斜坡陡峻的高山和河流危害;河流堵塞、阻礙航運(yùn)、毀壞建筑、村莊和沿岸1970年7月31日，秘魯榮琪地區(qū)哈斯凱瑞山坡發(fā)生的山崩導(dǎo)致約1.8萬人死亡，這是歷史上危害最大的一次山崩。

蘭州紅古區(qū)窯街鎮(zhèn)約4.5萬方的山石突然從山峰頂端崩裂滑落。由于松花江水位上漲，岸堤發(fā)生塌岸現(xiàn)象，位于行洪區(qū)內(nèi)的德惠市松花江鎮(zhèn)羅全坨子村董坨子屯的130戶、600名村民面臨水災(zāi)。2.3.4滑坡當(dāng)雨水滲透到土層底部，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，土體下滑力大于抗滑力時(shí)，土體沿著一定滑動(dòng)面發(fā)生位移現(xiàn)象，稱為滑坡。條件：坡度在12-32°，在凹形山坡難發(fā)生，在凸形則相反。土壤的物理性質(zhì)、礦物組成及膠體化學(xué)性質(zhì)等會(huì)影響?；禄?、崩塌、瀉溜面積占坡面面積＜10%10%~25%25%~35%35%~50%＞50%輕度侵蝕中度侵蝕重度侵蝕極強(qiáng)度侵蝕劇烈侵蝕水土保持技術(shù)規(guī)范2.3.5

重力侵蝕的防治一、工程建筑中采用的措施1、防滲與排水措施2、削坡、減重和反壓措施3、修建支檔建筑4、錨固措施二、流域重力侵蝕防治措施1、溝間地措施1）堵塞塬邊、梁峁邊餡穴、裂縫，防止暴雨徑流沿餡穴、裂縫入滲；2）修筑塬邊、溝頭防護(hù)埂，防止塬面暴雨徑流進(jìn)入溝谷；3）塬面、梁峁頂修筑梯田、埝地，削減、攔蓄坡耕地流；4）合理布局村莊、道路和灌溉系統(tǒng)，防止徑流下泄；5）種植各種護(hù)路林、護(hù)埂林、溝邊林等。2、谷坡措施：植樹種草。3、谷底措施：以修建淤地壩、土谷坊、柳谷坊和谷底防護(hù)林等，減緩和防止溝底下切和增加谷坡穩(wěn)定性。三重力侵蝕的影響因素1、氣候因素2、地質(zhì)因素3、地貌因素4、植被因素5、人為因素閱讀為主……

1、溫差和干濕變化引起土粒或巖屑發(fā)生脹縮，膨脹時(shí)碎屑顆粒垂直于斜坡方向上抬，收縮下落時(shí)卻是沿重力方向直落而下。在溫濕地區(qū)主要是因溫差變化(包括凍融過程)或干濕變化引起土?；驇r屑發(fā)生脹縮。在寒冷地區(qū)，凍融作用是引起土屑或巖屑蠕動(dòng)的主要因素。1、地形條件

地形條件包括坡度和坡地相對高度。（1）坡度：坡度對崩塌的影響最為明顯，一般大于33°的山坡不論巖屑大小都將有可能發(fā)生移動(dòng)。不同巖性的山坡，形成崩塌的坡度也不完全相同。在無水情況下，一般巖屑坡的坡度休止角是30°～35°，干沙的休止角為35°～40°，粘土的休止角可達(dá)40°左右。如果為同一種巖性但其結(jié)構(gòu)不同，它們的休止角也不同。例如原生黃土的結(jié)構(gòu)較致密，超過50°的坡地才會(huì)發(fā)生崩塌，而次生黃土的結(jié)構(gòu)較松散，30°左右就發(fā)生崩塌。（2）坡地相對高度：坡地的相對高度和崩塌的規(guī)模有關(guān)，一般當(dāng)坡地相對高度超過50m時(shí)，就可能出現(xiàn)大型崩塌。3、地質(zhì)，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(dāng)?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(shí)，常沿地層層面發(fā)生崩塌。軟硬巖性的地層呈互層時(shí)，較軟巖層易受風(fēng)化，形成凹坡，堅(jiān)硬巖層形成陡壁或突出成懸崖易發(fā)生崩塌。4、氣候可使巖石風(fēng)化破碎，加快坡地崩塌形成的時(shí)間。在日溫差、年溫差較大的干旱、半干旱地區(qū)，物理風(fēng)化作用較強(qiáng)，在較短時(shí)間內(nèi)巖石就會(huì)風(fēng)化破碎。例如蘭新鐵路一些新開挖的花崗巖路塹，僅四、五年時(shí)間路塹邊坡巖石就遭到強(qiáng)烈風(fēng)化，形成崩塌。除此之外，還受到植物的搖動(dòng)、動(dòng)物踐踏以及人類活動(dòng)等因素的影響。

第四節(jié)混合侵蝕一泥石流的形成二、泥石流發(fā)生的特點(diǎn)三、影響泥石流發(fā)育的因素四、泥石流的分類一泥石流的形成二泥石流發(fā)生的特點(diǎn)突發(fā)性和災(zāi)變性波動(dòng)性和周期性群發(fā)性和強(qiáng)烈性qiong一般發(fā)生在多雨的夏秋季節(jié)。因集中降雨的時(shí)間的差異而有所不同。四川、云南等西南地區(qū)的降雨多集中在6-9月，因此、西南地區(qū)的泥石流多發(fā)生在6-9月；而西北地區(qū)降雨多集中在6、7、8三個(gè)月，尤其是7、8兩個(gè)月降雨集中，暴雨強(qiáng)度大，因此西北地區(qū)的泥石流多發(fā)生在7、8兩個(gè)月。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，發(fā)生在這兩個(gè)月的泥石流災(zāi)害約占該地區(qū)全部泥石流災(zāi)害的90％以上。

泥石流的發(fā)生受暴雨、洪水、地震的影響，而暴雨、洪水、地震總是周期性地出現(xiàn)。因此，泥石流的發(fā)生和發(fā)展也具有一定的周期性，且其活動(dòng)周期與暴雨、洪水、地震的活動(dòng)周期大體相一致。當(dāng)暴雨、洪水兩者的活動(dòng)周期相疊加時(shí)，常常形成泥石流活動(dòng)的一個(gè)高潮。如云南省東川地區(qū)在1966年是近十幾年的強(qiáng)震期，使東川泥石流的發(fā)展加劇。僅東川鐵路在1970-1981年的11年中就發(fā)生泥石流災(zāi)害250余次。又如1981年，東川達(dá)德線泥石流，成昆鐵路利子伊達(dá)泥石流、寶成鐵路、寶天鐵路的泥石流，都是在大周期暴雨的情況下發(fā)生的?；?、崩塌常成為泥石流的固體物源，但泥石流在流動(dòng)過程中又強(qiáng)烈沖刷、侵蝕岸坡，觸發(fā)滑坡、崩塌產(chǎn)生，故常有滑坡、崩塌→泥石流→滑坡、崩塌的循環(huán)產(chǎn)生。一個(gè)地區(qū)內(nèi)，當(dāng)?shù)刭|(zhì)、地形條件相似時(shí)，一次暴雨常激發(fā)多條溝谷產(chǎn)生泥石流，如1979年滇西北怒江六庫、瀘江、福貢、貢山和磐江等縣有40多條溝谷暴發(fā)泥石流；1985年云南東川小江河谷兩岸有20多條支溝暴發(fā)泥石流；由于泥石流成災(zāi)的鏈環(huán)性，又進(jìn)一步加劇了它們的群發(fā)性。

三、影響泥石流發(fā)育的因素（一）地質(zhì)構(gòu)造與巖性地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜，形成褶皺和斷裂構(gòu)造，巖性變質(zhì)，結(jié)構(gòu)破壞，產(chǎn)生角礫巖、糜棱巖、破裂巖等不穩(wěn)定巖石，巖性決定了巖體遭到破壞的難易程度、方式以及泥石流的性質(zhì)。（二）地震和新構(gòu)造運(yùn)動(dòng)①地震破壞巖性的穩(wěn)定性并使巖體喪失穩(wěn)定性②新構(gòu)造運(yùn)動(dòng)強(qiáng)烈上升，引起水流、冰川的迅速下切造成極大的地形差和陡峭的坡面和溝谷，致使崩塌、滑坡產(chǎn)生的倒石堆、流沙、滾石頻繁出現(xiàn)，形成大量的碎屑，它們是生成發(fā)育泥石流的條件（三）人類不合理的經(jīng)濟(jì)活動(dòng)，助長了泥石流的活動(dòng)。

毀林開荒興修水利陡坡墾種開礦堆放礦渣+巖體自然破壞泥石流活動(dòng)四泥石流分類①②過渡性泥石流過渡性泥石流是介于以上二者之間，(1)固體含量較多，容重在1.8~2.0t/m3之間；(2)運(yùn)動(dòng)過程中有層流也有紊流，或是隨時(shí)間、區(qū)段的不同，流態(tài)交替出現(xiàn)；(3)有時(shí)大沖大淤，有時(shí)以沖為主，具有較大的沖擊力和破壞作用③●降雨泥石流在非冰川地區(qū)，以降雨為水體來源，以其松散堆積物（山崩滑坡堆積物、黃土堆積物、風(fēng)化剝蝕巖屑物等）為固定補(bǔ)給來源而形成的泥石流。分為暴雨型、臺(tái)風(fēng)雨型、降雨型3個(gè)亞類。泥石流暴發(fā)突然、來勢兇猛迅速，兼有崩塌、滑坡和洪水破壞的雙重作用，其危害程度比單一的崩塌、滑坡和洪水的危害更為廣泛和嚴(yán)重。

(1)對居民點(diǎn)的危害：泥石流最常見的危害之一，是沖進(jìn)鄉(xiāng)村、城鎮(zhèn)，摧毀房屋、工廠、企事業(yè)單位及其他場所設(shè)施。淹沒人畜、毀壞土地，甚至造成村毀人亡的災(zāi)難。如1969年8月云南省大盈江流城弄璋區(qū)南拱泥石流，使新章金、老章金兩村被毀，97人喪生，經(jīng)濟(jì)損失近百萬元。二、我國泥石流發(fā)育區(qū)的分布及危害

五、泥石流的危害(2)對公路、鐵路的危害：泥石流可直接埋沒車站，鐵路、公路，摧毀路基、橋涵等設(shè)施，致使交通中斷。如：甘川公路394公里處對岸的石門溝，1978年7月暴發(fā)泥石流，堵塞白龍江，公路因此被淹l公里，白龍江改道使長約兩公里的路基變成了主河道，公路、護(hù)岸及渡槽全部被毀。(3)對水利、水電工程的危害：主要是沖毀水電站、引水渠道及過溝建筑物，淤埋水電站尾水渠，并淤積水庫、磨蝕壩面等。(4)對礦山的危害：主要是摧毀礦山及其設(shè)施，淤埋礦山坑道、傷害礦山人員、造成停工停產(chǎn)，甚至使礦山報(bào)廢。

二、我國泥石流發(fā)育區(qū)的分布及危害

2006年5月24日，泰國北部地區(qū)發(fā)生了洪水和泥石流災(zāi)害。2006