水土保持與荒漠化防治概論

水土保持與荒漠化防治概論第一章1、水土保持學(xué)：是一門研究水土流失規(guī)律和水土保持綜合措施，防治水土流失，保護(hù)、改良與合理利用山丘區(qū)和風(fēng)沙區(qū)水土資源，維護(hù)和提高土地生產(chǎn)力，以利于充分發(fā)揮水土資源的生態(tài)效益、經(jīng)濟效益和社會效益，建立良好生態(tài)環(huán)境的一門應(yīng)用技術(shù)科學(xué)。2、水土流失的特點：（1）分布范圍廣、面積大（2）流失成因復(fù)雜，區(qū)域差異明顯，治理難度大（3）流失強度大，侵蝕嚴(yán)重區(qū)比例高。3、水土流失的危害：（1）導(dǎo)致土地退化，毀壞耕地，威脅國家糧食安全；（2）導(dǎo)致江河湖庫淤積，加劇洪澇災(zāi)害，對我國防洪安全構(gòu)成巨大威脅；（3）惡化生存環(huán)境，加劇貧困，成為制約山丘區(qū)經(jīng)濟社會發(fā)展的重要因素；（4）削弱生態(tài)系統(tǒng)的調(diào)節(jié)功能，加重旱災(zāi)損失和面源污染，對我國生態(tài)安全和飲水安全構(gòu)成嚴(yán)重威脅；（5）影響航運，破壞交通安全4、水土流失發(fā)生因素：（1）自然因素――潛在因素：包括氣候、地形、土壤、質(zhì)地、植被等（2）人為不合理活動――主導(dǎo)因素：包括對土地資源的不合理利用、對水資源的不合理利用、開發(fā)建設(shè)過程中產(chǎn)生的水土流失5、水土保持策略：（1）堅持與時俱進(jìn)的思想，積極調(diào)整工作思路，不斷探索加快防止水土流失的新途徑（2）預(yù)防為主，依法防治水土流失（3）以小流域為單元，科學(xué)規(guī)劃，綜合治理（4）堅持治理與開發(fā)利用相結(jié)合，生態(tài)效益、經(jīng)濟效益與社會效益相統(tǒng)一（5）優(yōu)化配置水資源，合理安排好生產(chǎn)、生活與生態(tài)用水的關(guān)系（6）依靠科學(xué)技術(shù)，提高治理的水平和效益（7）建立政府行為和市場經(jīng)濟相結(jié)合的運行機制（8）廣泛宣傳，提高全民水保意識。第二章土壤侵蝕的類型土壤侵蝕：土壤及其母質(zhì)在水力、風(fēng)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。水土流失：在水力、重力、風(fēng)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。土地表層侵蝕：在水力、風(fēng)力、凍融、重力以及其他外營力作用下，土壤、土壤木質(zhì)及巖屑、松軟巖層被破壞、剝蝕、轉(zhuǎn)運和沉積的全部過程。土壤侵蝕量：土壤在外營力作用下產(chǎn)生位移的物質(zhì)數(shù)量。土壤侵蝕模數(shù)：單位面積單位時間內(nèi)的土壤侵蝕量。土壤侵蝕的基本營力：內(nèi)營力（由地球內(nèi)部引起）有：地殼運動，巖漿活動，地震。外營力（主要能源來于太陽能）：風(fēng)化，剝蝕，搬運，沉積。土壤侵蝕類型：（1）按土壤侵蝕發(fā)生的速率劃分，分為正常侵蝕和加速侵蝕（2）按土壤侵蝕的時間劃分，分為古代侵蝕和現(xiàn)代侵蝕（3）按引起土壤侵蝕的外營力種類劃分，分為水力侵蝕類型、風(fēng)力侵蝕類型、重力侵蝕類型、凍融侵蝕類型、混合侵蝕類型、冰川侵蝕類型和化學(xué)侵蝕類型，生物侵蝕類型等土壤侵蝕形式：在一定土壤侵蝕外營力的作用下（或稱在同一侵蝕類型中），由于影響土壤侵蝕的自然因素、土地利用方式和土壤侵蝕發(fā)生的條件不同，因而所造成的侵蝕外部特征、作用方式和過程也不同。一、水力侵蝕：指在降雨、地表徑流和地下徑流作用下，土壤、土壤母質(zhì)及其他地面組成物質(zhì)被破壞、剝蝕、搬運和沉積的全部過程。常見的水力侵蝕形式主要有雨滴擊濺侵蝕、面蝕、溝蝕、山洪侵蝕、庫岸波浪侵蝕和海波浪侵蝕。雨滴擊濺侵蝕過程：干土濺散階段、濕土濺散階段、泥漿濺散階段和地表板結(jié)面蝕過程：蓄滲階段1、植物截留2、土壤入滲3、填洼坡面漫流階段坡面徑流形成階段：一是坡面漫流階段二是全面漫流階段侵蝕溝的組成：溝沿、溝頭、溝坡、溝底、水道、溝口、沖擊堆二、重力侵蝕：是一種以重力作用為主引起的土壤侵蝕形式。重力侵蝕的發(fā)生，是與其他外營力，特別是在水力侵蝕及下滲水分的共同作用下，以重力為其直接原因所導(dǎo)致的地表物質(zhì)移動根據(jù)引起重力侵蝕發(fā)生的原因及其表現(xiàn)方式，可分為陷穴、瀉溜、崩塌、滑坡、山剝皮、地爬、崩崗、巖層蠕動三、凍融侵蝕：當(dāng)溫度在零攝氏度左右變化時，對土體或巖石所造成的機械破壞作用。四、冰川侵蝕：由于現(xiàn)代冰川的活動對地表造成的機械破壞作用，包括刨蝕、掘蝕刮蝕等形式。五、混合侵蝕：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。六、風(fēng)力侵蝕是指土壤顆?；蛏暗[在氣流沖擊作用下脫離地表，被搬運和堆積的過程，以及隨風(fēng)運動的土砂礫對地表物質(zhì)的吹蝕和磨蝕作用。七、化學(xué)侵蝕：土壤中的營養(yǎng)物質(zhì)在下滲水分作用下發(fā)生化學(xué)變化和溶解損失，導(dǎo)致土壤肥力降低的過程?；瘜W(xué)侵蝕包括水的化學(xué)侵蝕、垂直侵蝕。第三章一、水力作用：1.降水侵蝕力：是降水引起土壤侵蝕的潛在能力，是降水物理特征的函數(shù)，而與土壤性質(zhì)無關(guān)。計算：R=EI30（E該次降水總動能.J/m2*mm；I30該次暴雨中出現(xiàn)的最大30min降雨強度，mm/h）2.水流的侵蝕作用：水流的搬運作用：搬運方式：懸移、推移（水流的挾沙力）水流挾沙能力：在一定水流條件下，能夠搬運泥沙的最大量稱為水流挾沙能力或飽和挾沙量。若上游來水含沙量，則沉積；若=，則不沖不淤。泥沙啟動的方式：滑動、滾動；條件：泥沙起動流速：1.滑動起動vd=k1√d（k1為系數(shù)）；2.滾動起動vd0=k2√d（k2為系數(shù)）二、水力侵蝕的影響因素1.氣候因素:①降水量與土壤侵蝕的直線關(guān)系不明顯；②降水強度是造成土壤侵蝕的重要因子，與土壤侵蝕量呈正相關(guān)；③前期降雨多，土壤含水量大，滲透作用下降，易產(chǎn)生徑流；前期干旱，侵蝕弱；④雨滴質(zhì)量：土壤侵蝕隨雨滴質(zhì)量的增大而增大；⑤降雨類型與降雨歷時：前者指降雨強度隨時間變化的過程，雨型不同，雨滴大小分布不同；后者指一場降水自始至終所經(jīng)歷的時間。2.水文因素：主要指降水及冰雪融水形成的坡面徑流的侵蝕作用。3.地質(zhì)因素①巖性（巖石的風(fēng)化性、堅硬性、透水性）與地面組成物質(zhì)；②新構(gòu)造運動：引起侵蝕基準(zhǔn)變化的根本原因。4.地貌因素①坡度②坡長③坡形④坡向5.土壤因素①土壤滲透性②抗蝕性③抗沖性6.植被因素7.人類活動三、植被的蓄水保土作用：攔截降水、調(diào)節(jié)地表徑流、固結(jié)土體、改良土壤形狀、降低風(fēng)速防止風(fēng)害。四、侵蝕溝的發(fā)育過程（外形指標(biāo)）：1.水蝕溝階段（溯源侵蝕作用為主）2.侵蝕溝頂?shù)那懈铍A段（縱向侵蝕為主）3.平衡剖面階段（橫向侵蝕為主）4.停止階段五、產(chǎn)生風(fēng)蝕必須具備的兩個基本條件：一是要有強大的風(fēng)力，二是要有干燥的土壤六、風(fēng)及風(fēng)沙流特征（1）近地層風(fēng)的特征：氣流在近地層中運動時，由于受下墊面摩擦和熱力的作用，具有高度的紊流性，促進(jìn)氣流間的能量的傳遞與交換，因此受地表摩擦力的影響，在地表摩擦阻力的影響下，愈接近地表風(fēng)速愈小。（2）起沙風(fēng)速：能使砂粒開始移動時的最低風(fēng)速。（3）風(fēng)沙流及其特征風(fēng)沙流：含有沙粒的運動氣流特征：①風(fēng)沙流中沙粒大小與高度的關(guān)系:一般離地表愈高，細(xì)粒愈多，主要是懸移，粒徑多在0.2mm以下，愈近地表粗粒愈多，主要是躍移、蠕移，躍移質(zhì)多小于2mm；②風(fēng)沙流中含沙量與高度的關(guān)系：據(jù)觀測，氣流搬運的絕大部分沙粒都在地表30cm以下，特別集中在10cm以下；③風(fēng)沙流中含沙量隨風(fēng)速變化：當(dāng)風(fēng)速顯著超過起沙風(fēng)速后，風(fēng)沙流中的含沙量急劇增加（4）砂粒運動形式：分為懸移、躍移、推移3種（5）風(fēng)的沉積作用：沉降堆積、遇阻堆積七、在風(fēng)力侵蝕作用下土地退化表現(xiàn)為：①土壤流失②土壤質(zhì)地變化③養(yǎng)分流失④生產(chǎn)力降低⑤磨蝕八、沙塵暴1.沙塵暴：強風(fēng)將地面沙塵吹起，使空氣混濁，水平能見度小于1公里的天氣現(xiàn)象。2.沙塵天氣分為浮塵、揚塵、沙塵暴、強沙塵暴和特強沙塵暴五種。3.沙塵暴形成條件：大風(fēng)（動力）、地面上有裸露沙塵物質(zhì)（物質(zhì)基礎(chǔ)）、不穩(wěn)定的空氣（使沙塵卷揚得更高）三者同時出現(xiàn)產(chǎn)生沙塵暴因素：天氣因素、地形因素、物質(zhì)因素、人為因素九、風(fēng)力侵蝕的影響因素：1.土壤抗蝕性（取決于土粒質(zhì)量及土壤質(zhì)地、有機質(zhì)含量）；2.地表土壟；3.降雨；4.土丘的坡度；5.裸露地塊長度；6.植被覆蓋十、重力侵蝕的影響因素：1.氣候因素：氣候冷暖、干濕、溫度變化；2.地質(zhì)因素：節(jié)理和斷層、基巖滑坡、構(gòu)造：3.地貌因素：坡度和高差；4.植被因素：植被覆蓋越多越好，防止淺層滑坡；5.人為因素：邊坡開挖、土坡頂堆積棄土加速重力侵蝕。十一、重力侵蝕斷面1.直線破裂面：坡體的整體移動：巖土體的穩(wěn)定系數(shù)K=抗滑阻力/下滑力2.圓弧滑動面：K=總抗滑力矩/滑動力矩K=1：巖體或土體處于極限平衡狀態(tài)；K<1：不穩(wěn)定，發(fā)生滑坡；K>1：穩(wěn)定。十二、泥石流1.形成條件：要有充足的固體碎屑物質(zhì)（物質(zhì)基礎(chǔ)）、要有充足的水源、地形條件2.泥石流溝道分區(qū)：物源區(qū)、流通區(qū)、堆積區(qū)。3.治理（分段治理）：攔截物源、溝道兩側(cè)加固、排導(dǎo)。4.分類：按固體物質(zhì)組成分類：泥石流、泥流、水石流按泥石流的性質(zhì)分類：稀性泥石流、粘性泥石流按形成原因分類：冰川泥石流、降雨泥石流5.影響泥石流發(fā)育的因素：地質(zhì)構(gòu)造與巖性、地震及新構(gòu)造運動、人類不合理的經(jīng)濟活動6.泥石流的特征：突發(fā)性和災(zāi)變性、波動性和周期性、群發(fā)性和強烈性第四章一、水土保持工程措施：是指為達(dá)到保持水土，合理利用山區(qū)水土資源，防止水土流失危害，應(yīng)用工程的原理而修筑的各種建筑物。二、水土保持工程措施類型：山坡防護(hù)工程、山溝治理工程、山洪排導(dǎo)工程、小型蓄水用水工程三、小型蓄水用水工程（水窖、澇池）1.水窖:修建于地面以下并具有一定容積的蓄水建筑物。2.水窖的組成：水源、管道、沉沙池、過濾網(wǎng)、窖體等部分。3.水窖的功能作用：攔蓄雨水和底表徑流、提供人畜飲水和旱地灌溉的水源、減輕水土流失。4.水窖的類型：傳統(tǒng)的水窖按其形式分為井窖、窯窖兩種基本形式，隨著材料和施工方法的發(fā)展，還有豎井式圓弧形混凝土水窖和隧洞形（或馬鞍形）漿砌石水窖等形式。（1）井窖（2）窯窖（3）混凝土拱底頂蓋水泥砂漿抹面窖（4）混凝土球形窖（5）塑料薄膜防滲旱井（6）水泥砂漿防滲旱井5.水窖的規(guī)劃設(shè)計原則：（1）來水量不大的路旁，可修建窯式水窖，單窖容積30-50m3；在路旁有土質(zhì)堅實的崖坎、且需水量較大的地方，可修建窯式水窖，單窖容積100-200m3。（2）因地制宜，就地取材，技術(shù)可靠，保證水質(zhì)、水量，節(jié)省投資。（3）充分開發(fā)各種水資源及水利設(shè)施，使灌溉與人畜飲水結(jié)合。（4）防止沖刷，確保工程安全。（5）為了調(diào)節(jié)水源，可將水窖串聯(lián)或并聯(lián)，聯(lián)合運行。6．選擇澇池位置應(yīng)注意以下幾點：有足夠的的來水量；澇池池底稍高于被灌溉的農(nóng)田地面，以便自流灌溉；不能離溝頭、溝邊太近，以防滲水引起坍塌。7．澇池的布置形式：（1）平地澇池（2）結(jié)合溝頭防護(hù)（3）開挖小渠將地下水引入澇池（4）結(jié)合山地灌溉，開挖澇池（5）連環(huán)澇池8.澇池的修筑方法：（1）挖土培岸?。?）設(shè)置溢水口（3）附屬工程（4）防滲處理（5）池旁植樹四、河道治理工程（護(hù)岸工程、河道整治工程）1.護(hù)岸工程的種類：一般可分為護(hù)坡與護(hù)基（或護(hù)腳）兩種工程；枯水位以下稱為護(hù)基工程；枯水位以上稱為護(hù)坡工程。根據(jù)其所用材料不同，又可分為干砌片石、漿砌片石、混凝土板、鐵絲石籠、土樁排、木框架與生物護(hù)岸等。此外，還有混合型護(hù)岸工程。如木樁植樹加拋石、拋石植樹加捎捆護(hù)岸工程。2.河道整治方法：第一步，規(guī)劃好治導(dǎo)線，布設(shè)好護(hù)岸工程。治導(dǎo)線是河道水面的輪廓線，它是河道整治時新河床斷面設(shè)計