土壤侵蚀原理课件

土壤侵蚀原理

第一章绪论

1.1课程性质及使用对象

1.2课程涉及范围及与其他课程关系1.3土壤侵蚀及其危害

1.4土壤侵蚀原理研究历史与现状

1.1课程性质及使用对象

本书是高等院校“水土保持与荒漠化防治专业”本科生学习“土壤侵蚀原理”课程所用教材。“土壤侵蚀原理”是高等院校“水土保持与荒漠化防治”专业本科生的一门核心专业基础课程。本教材主要用于“水土保持与荒漠化防治专业”本科生教学，同时可供森林资源类和环境保护类有关专业本科生作为教学用书。也可作为水土保持与荒漠化防治、土地利用、国土整治、环境保护等方面从事科学研究、教学、管理和生产实践人员的参考书。1.2课程涉及范围及与其他课程关系

1.2.1课程涉及范围

“土壤侵蚀原理”课程涉及到水力学、水文学、土壤学、气象学、生态学和岩土力学等学科内容。在理论教学中，以讲授土壤侵蚀侵蚀形式、土壤侵蚀发生发展规律和分析影响土壤侵蚀的自然因子为主。在课程实习等实践教学环节中，要求学生较为深刻地认识在不同外营力作用下土壤侵蚀的发生发展过程。1.2.2与其他课程关系

在土壤侵蚀规律方面，土壤侵蚀原理以与影响土壤侵蚀自然因素有关的学科为基础，在土壤侵蚀防治方面，随着新技术的不断应用，与许多学科发生了相互渗透、相互促进的作用。土壤侵蚀原理与气象学、水文学的关系主要体现在各种气象因素和不同气候类型对土壤侵蚀都有直接或间接的影响，并形成不同的水文特征。土壤侵蚀原理与地学的关系主要体现在地貌、地质及地理对土壤侵蚀量和土壤侵蚀过程的影响。土壤侵蚀与土壤学及土地资源学的关系体现在土壤、母质及浅层基岩是土壤侵蚀作用破坏的主要对象。不同的土壤具有不同的蓄水、透水和抗蚀能力。土壤侵蚀与流体力学、水力学、水文学学科的关系更为密切，无论是水力侵蚀、风力侵蚀还是重力侵蚀导致的径流、泥沙、风沙流等，都与以上学科有紧密联系。土壤侵蚀与环境科学的关系在于土壤侵蚀所研究的问题正是山区、丘陵区和风沙区的生态环境问题。1.3土壤侵蚀及其危害

1.3.1我国土壤侵蚀概况我国是世界土壤侵蚀最严重的国家之一，其范围遍及全国各地。土壤侵蚀的成因复杂，危害严重，主要侵蚀类型有水力侵蚀、风力侵蚀、重力侵蚀、冻融侵蚀和冰川侵蚀等。土壤侵蚀的发生除自然因素影响外，另一重要原因就是人类不合理的活动。虽经几十年的不断努力，土壤侵蚀的综合治理取得了显著成效。但由于种种人为不合理活动，导致土壤侵蚀面积和侵蚀程度不断扩大加剧的趋势还没有从根本上得到遏制。1.3.2土壤侵蚀危害

破坏土地吞食农田

西北黄土区、东北黄土区和南方化岗岩“崩岗”地区土壤侵蚀最为严重。黄土高原的侵蚀沟头一般每年前进1～3m。辽宁省12个市建国以来由于土壤侵蚀已损失土地71.2万hm2（1068万亩）。

严重的土壤侵蚀导致土地“沙化”。在我国西北干旱草原和与风沙区相邻的黄土丘陵区，常因风蚀危害造成土地“沙化”现象。

降低土壤肥力加剧干旱发展

土壤中含有大量氮、磷、钾等各种营养物质，土壤流失也就是肥料的流失。据湖北省有关部门观测分析，坡耕地每年流失土壤约2.1亿t，其中含有机质273万t，氮、磷、等养分231万t。坡耕地水、土、肥流失后，土地日益瘠薄，田间持水能力降低，加剧了干旱发展。据统计全国多年平均受旱面积约1960万hm2（2.94亿亩），成灾面积约673.3万hm2（1.01亿亩）。

淤积抬高河床加剧洪涝灾害

土壤侵蚀使大量坡面泥沙被冲蚀、运搬后沉积在下游河道，消弱了河床泄洪能力，加剧了洪水危害。淤塞水库湖泊影响开发利用新中国成立以来，初步估计全国各地由于土壤侵蚀而损失的各类水库、山塘等库容历年累计在200亿m3以上。

1.4土壤侵蚀原理研究历史与现状

1.4.1国际上研究历史与现状

前苏联

前苏联土壤侵蚀学科始于18世纪中叶，进入19世纪，开展了土壤侵蚀调查，编绘了部分区域面蚀和沟蚀分布图。1917年10月前苏联革命胜利后不久，在奥尔诺夫斯克州成立了世界第一个土壤保持试验站—诺沃西里试验站(1923)。1967年以后，全国有200多个科研单位从事土壤侵蚀及其综合治理的研究。这期间在侵蚀研究方法上有很大改进。

欧洲欧洲防治山山洪、泥石石流、滑坡坡等自然灾灾害最早从从阿尔卑斯斯山区各国国开始，然然后推向全全欧洲。1884年，奥地利利制定了世世界第一部部有关防止止土壤侵蚀蚀的《荒溪治理法法》，总结出一一套综合防防治土壤侵侵蚀的森林林―工程措施体体系。到现在，欧欧洲已建立立起生物措措施、工作作措施、土土地利用调调整、法律律措施等综综合治理体体系。美国美国从19世纪50年代后期逐逐渐兴起土土壤侵蚀的的防治工作作，19世纪30年代在美国国土壤保持持局第一任任局长贝内内特博士(H.H.Bennett)的积极支持持下，美国国设立19个保土试验验站。1956年后威斯迈迈尔(W.H.Wischmeier)推出了通用用土壤流失失方程式(简称USLE)。近年来美国国主要研究究内容为研研制评估、、预测和监监测土地生生产能力和和土地资源源变化的新新技术。日本17世纪后期，，学者河村村瑞贤提出出荒山恢复复建议，要要把造林与与工程措施施相结合，，被政府采采纳。1897年为防治山山区灾害，，制定了《森林法》。第二次世界界大战后，，日本重又又开始治山山工作，并并于1953年设立水土土保持对策策协议会，，制订基本本对策。尽管日本防防止土壤侵侵蚀的工程程措施、工工程施工方方法较为先先进，但其其理论研究究相对来说说较为滞后后。1.4.2国内研究历历史与现状状早在公元前前10世纪的西周周时期，就就有“平治治水土”之之说，《诗经》中记述了朴朴素的土壤壤侵蚀防治治原理及合合理土地利利用的重要要性。1940年旧黄河水水利委员会会的一些科科技人员针针对治黄工工作，提出出了防治泥泥沙问题，，并成立了了林垦设计计委员会，开展水土保保持造林工工作。新中国成立立后，1956年成立了国国务院水土土保持委员员会，1991年，第七届全国国人大常务务委员会第第20次会议一致致通过了《中华人民共共和国水土土保持法》，至此我国国的水土保保持工作逐逐步走向了了法制化、、规范化和和科学化的的道路。在土壤侵蚀蚀防治和水水土保持教教研方面，，建国初期期在原北京京林学院林林业专业首首先设置了了“森林改改良土壤学学”课程，，1980年北京林业业大学成立立了水土保保持系，1985年开始培养养博士研究究生。其后西北林林学院、山山西农业大大学、甘肃肃农业大学学、山东农农业大学和和华北水电电学院等高高等院校相相继成立了了水土保持持专业或开开设了水土土保持课程程。1985年中国水土土保持学会会成立。到目前为止止我国土壤壤侵蚀方面面的研究取得了丰硕硕成果，某某些理论研研究成果已已步入世界界前沿或达达到国际领领先水平。。第2章土壤侵侵蚀类型土壤侵蚀原原理第2章土壤侵侵蚀类型教学目的掌握土壤侵侵蚀、水土土流失、水水土保持等等的基本概概念，掌握握土壤侵蚀蚀应力、土土壤侵蚀类类型及类型型划分，土土壤侵蚀形形式、土壤壤侵蚀程度度及强度。。教学方法课堂讲授计划学时约2学时第2章土壤侵侵蚀类型2.1土壤侵蚀及及其与水土土流失关系系2.2导致土壤侵侵蚀的营力力2.3土壤侵蚀类类型及类型型划分2.4土壤侵蚀形形式2.5土壤侵蚀程程度及强度度2.1土壤侵蚀及及其与水土土流失关系系土壤侵蚀《中国大大百科科全书书·水利卷卷》（1992.3）对土土壤侵侵蚀(soilerosion)的定义义为：：土壤壤及其其母质质在水水力、、风力力、冻冻融、、重力力等外外营力力作用用下，，被破破坏、、剥蚀蚀、搬搬运和和沉积积的过过程。。水土流流失水土流流失（（waterandsoilloss）在《中国水水利百百科全全书·第一卷卷》（1990.12）中定定义为为在水水力、、重力力、风风力等等外营营力作作用下下，水水土资资源和和土地地生产产力的的破坏坏和损损失，，包括括土地地表层层侵蚀蚀及水水的损损失，，亦称称水土土损失失。从土壤壤侵蚀蚀和水水土流流失的的定义义中可可以看看出，，二者者虽然然存在在着共共同点点，即即都包包括了了在外外营力力作用用下土土壤、、母质质及浅浅层基基岩的的剥蚀蚀、运运搬和和沉积积的全全过程程；但但是也也有明明显差差别，，即水水土流流失中中包括括了在在外营营力作作用下下水资资源和和土地地生产产力的的破坏坏与损损失，，而土土壤侵侵蚀中中则没没有。。水土流流失与与土壤壤侵蚀蚀关系系水土保保持在《中国大大百科科全书书·农业卷卷》（1990.9）中水水土保保持的的定义义为：：防治治水土土流失失，保保护、、改良良与合合理利利用山山丘区区和风风沙区区水土土资源源，维维护和和提高高土地地生产产力，，以利利于充充分发发挥水水土资资源的的经济济效益益和社社会效效益，，建立立良好好生态态环境境的事事业。。2.2导致土土壤侵侵蚀的的营力力内营力力内营力力作用是是由地地球内内部能能量所所引起起的。。其主要要表现现是地地壳运运动、、岩浆浆活动动、地地震等等。地壳运运动使地壳壳发生生变形形和变变位，，改变变地壳壳构造造形态态，因因此又又称为为构造造运动动(tectonicmovement)。其运动动形式式有垂垂直运运动、、水平平运动动、、褶皱皱运动动和断断裂运运动四四种形形式。。岩浆浆活活动动是地地球球内内部部的的物物质质运运动动（（地地幔幔物物质质运运动动））。。地震震也是是内内营营力力作作用用的的一一种种表表现现。它它往往往是是与与断断裂裂、、火火山山现现象象相相联联系系，，世世界界主主要要火火山山带带、、地地震震带带与与断断裂裂带带分分布布的的一一致致性性是是这这种种联联系系的的反反映映。。地壳壳：：厚厚度度为5～35km地幔幔：：厚厚度度为35～2900km地核核：：厚厚度度为2900～5120km地壳壳的的上上部部为为疏疏散散沉沉积积物物,中部部为为沉沉积积物物和和玄玄武武岩岩，，下下部部为为硅硅镁镁层层。。地幔幔分分为为上上地地幔幔和和下下地地幔幔两两层层。。上上地地幔幔由由橄橄榄榄岩岩质质的的超超基基性性岩岩石石组组成成，，为为岩岩浆浆源源地地，，下下地地幔幔含含有有更更多多的的铁铁。。地核核主主要要由由铁铁和和镍镍组组成成。。地球球内内部部构构造造外营营力力作作用用外营营力力作作用用的的主主要要能能源源来来自自太太阳阳能能。。包包括括风风化化作作用用、、剥剥蚀蚀作作用用、、搬搬运运作作用用和和堆堆积积作作用用等等形形式式。。风化化（（weathering）作用用就是是指指矿矿物物、、岩岩石石在在地地表表新新的的物物理理、、化化学学条条件件下下所所产产生生的的一一切切物物理理状状态态和和化化学学成成分分的的变变化化，，是是在在大大气气及及生生物物影影响响下下岩岩石石在在原原地地发发生生的的破破坏坏作作用用。。各种外营力作作用（包括风风化、流水、、冰川、风、、波浪等）对对地表进行破破坏，并把破破坏后的物质质搬离原地，，这一过程或或作用称为剥蚀(denudation)作用。风力搬运风化、剥蚀后后的碎霄物质质，随着各种种不同的外营营力作用转移移到其它地方方的过程称为为搬运(transportation)作用。水力搬运被搬运的物质质由于介质搬搬运能力的减减弱或搬运介介质的物理、、化学条件改改变，或在生生物活动参与与下发生堆积积或沉积，称称为堆积作用或沉积(deposition)作用。土石山区河道道沉积黄土地区河道道沉积土石山区堆积积2.3土壤侵蚀类型型及类型划分分根据土壤侵蚀蚀研究和其防防治的侧重点点不同，土壤壤侵蚀类型（（thetypeofsoilerosion）的划分方法也也不一样。最最常用的方法法主要有按导导致土壤侵蚀蚀的外营力种种类来划分、、按土壤侵蚀蚀发生的时间间划分和按土土壤侵蚀发生生的速率划分分三种。按导致土壤侵侵蚀的外营力种类划分在我国引起土土壤侵蚀的外外营力种类主要有水力、风力力、重力、水水力和重力的的综合作用力力、温度(由冻融作用而而产生的作用用力)作用力、冰川川作用力、化化学作用力等等，因此土壤壤侵蚀类型就就有水力侵蚀蚀、风力侵蚀蚀、重力侵蚀蚀、冻融侵蚀蚀、冰川侵蚀蚀、混合侵蚀蚀、化学侵蚀和生物侵蚀等类型。水力侵蚀类型冰川侵蚀类型风力侵蚀类型冻融侵蚀类型重力侵蚀类型土壤侵蚀类型混合侵蚀类型化学侵蚀类型生物侵蚀类型按土壤侵蚀发生时间划分以人类在地球球上出现的时时间为分界点点，将土壤侵侵蚀划分为两两大类，一类类是人类出现现在地球上以以前所发生的的侵蚀，称之之为古代侵蚀蚀(ancienterosion)；另一类是人类类出现在地球球上之后所发发生的侵蚀，，称之为现代代侵蚀(modernerosion)。按土壤侵蚀发生速率划分依据土壤侵蚀蚀发生的速率率大小和是否否对土资源造造成破坏，将将土壤侵蚀划划分为加速侵侵蚀(acceleratederosion)和正常侵蚀(normalerosion)。非人为活动影响时人类出现后土壤侵蚀古代侵蚀加速侵蚀地质侵蚀加速侵蚀现代侵蚀正常侵蚀正常侵蚀人类出现前按土壤侵蚀发发生时间和土土壤侵蚀发生生速率划分的的土壤侵蚀类类型关系古代正常侵蚀蚀-洼地现代加速侵蚀蚀-侵蚀沟2.4土壤侵蚀形式式水力侵蚀形式式水力侵蚀(watererosion)是指在降雨雨雨滴击溅、地地表径流冲刷刷和下渗水分分作用下，土土壤、土壤母母质及其他地地面组成物质质被破坏、剥剥蚀、搬运和和沉积的全部部过程。雨滴击溅侵蚀蚀在雨滴击溅作作用下土壤结结构破坏和土土壤颗粒产生生位移的现象象称为雨滴击击溅侵蚀(raindropsplasherosion)，简称为溅蚀（splasherosion）。面蚀分散的地表径径流冲走地表表土粒称之为为面蚀(surfaceerosion)。按面蚀发生的的地质条件、、土地利用现现状和发生程程度不同，面面蚀可分为层层状面蚀、砂砂砾化面蚀、、鳞片状面蚀蚀和细沟状面面蚀。耕地层状面蚀蚀耕地层状面蚀蚀耕地砂砾化面面蚀鳞片状面蚀鳞片状面蚀细沟状面蚀沟蚀集中的地表径径流冲刷地表表，切入地面面带走土壤、、母质及基岩岩，形成沟壑壑的过程称之之为沟蚀(gullyerosion)。由沟蚀形成的的沟壑称作侵侵蚀沟。根据沟蚀发生生的严重程度度及侵蚀沟外外貌特征，可可将侵蚀沟分分为黄土地区区的侵蚀沟（（浅沟、切沟、、冲沟和河沟沟）和土石山区区的侵蚀沟（（荒沟和崩岗沟沟）。第一阶段的侵侵蚀沟形态第三阶段的侵侵蚀沟形态第二阶段的侵侵蚀沟形态第四阶段侵蚀蚀沟第四阶段侵蚀蚀沟俯视土石山区荒沟沟山洪侵蚀山区河流洪水水对沟道堤岸岸的冲淘、对对河床的冲刷刷或淤积过程程称之为山洪侵蚀(torrentialflooderosion)。海岸浪蚀及库库岸浪蚀在风力作用下下，形成的波波浪对海岸及及水库岸库产产生拍打、冲冲蚀作用，如如果岸体为土土体时，使海海岸及库岸产产生涮洗、崩崩塌逐渐后退退，如果岸体体为较硬的岩岩石时，岸体体形成凹槽，，波浪继续作作用就形成侵侵蚀崖。风力侵蚀风力侵蚀(winderosion)系指土壤颗粒粒或沙粒在气气流冲击作用用下脱离地表表，被搬运和和堆积的一系系列过程，以以及随风运动动的沙粒在打打击岩石表面面过程中，使使岩石碎屑剥剥离出现擦痕痕和蜂窝的现现象。风力侵蚀包括括石窝（风蚀蚀壁龛）、风风蚀蘑菇、风风蚀柱、风蚀蚀垄槽（雅丹丹）、风蚀洼洼地、风蚀谷谷、风蚀残丘丘、风蚀城堡堡（风城）、、石漠与砾漠漠（戈壁）、、沙波纹、沙沙丘（堆）及及沙丘链（新新月形沙丘链链、格状沙丘丘链）和金字字塔状沙丘等等形式。风蚀柱沙丘沙丘链半固定沙丘重力侵蚀重力侵蚀(gravitationalerosion)是一种以重力力作用为主引引起的土壤侵侵蚀形式。它它是坡面表层层土石物质及及中浅层基岩岩，由于本身身所受的重力力作用(很多情况还受受下渗水分、、地下潜水或或地下径流的的影响)，失去平衡，，发生位移和和堆积的现象象。根据土石物质质破坏的特征征和移动方式式，一般地可可将重力侵蚀蚀分为陷穴、、泻留、滑坡坡、崩塌、地地爬、崩岗、、岩层蠕动、、山剥皮等。。陷穴泻溜土石山区崩塌塌黄土区崩塌滑坡地爬山剥皮（土沙沙溜泻山腹））混合侵蚀混合侵蚀（mixederosion）是指在水流冲冲力和重力共共同作用下的的一种特殊侵侵蚀形式。包包括石洪、泥泥流和泥石流流三种形式。。发生过石洪的的沟道冻融侵蚀冻结、融化现现象频繁进行行，不断使裂裂缝加深扩大大，以致岩体体崩裂成岩屑屑，称冻融侵蚀(freeze-thawerosion)。也称冰劈作用用。冰川侵蚀由冰川运动对对地表土石体体造成机械破破坏作用的一一系列现象称称为冰川侵蚀(glaciererosion)。包括刨蚀、掘蚀和刮蚀等形式。化学侵蚀土壤中的多种种营养物质在在下渗水分作作用下发生化化学变化和溶溶解损失，导导致土壤肥力力降低的过程程称为化学侵蚀（chemicalerosion）。主要包括水的的化学侵蚀和和垂直侵蚀等等。2.5土壤侵蚀程度度及强度土壤侵蚀量通常把土壤、、母质及地表表散松物质在在外营力的破破坏、剥蚀作作用下产生分分离和位移的的物质量，称称为土壤侵蚀量。单位时间单位位面积内产生生的土壤侵蚀蚀量，称为土壤侵蚀速率率(或速度)，或称为土壤侵蚀模数数，量纲是t/km2·a。土壤流失量土壤流流失（（soilloss）所至指指的仅仅为在在水力力侵蚀蚀中，，由于于地表表径流流导致致的土土壤面面蚀部部分（（包括括层状状面蚀蚀、鳞鳞片状状面蚀蚀、沙沙粒化化面蚀蚀和细细沟状状面蚀蚀），，因此此土壤流流失量量(amountofsoilloss)所指的的也就就是由由于发发生土土壤面面蚀所所流失失的土土沙数数量。。土壤侵侵蚀程程度土壤侵侵蚀程程度(degreeofsoilerosion)是指任任何一一种土土壤侵侵蚀形形式在在特定定外营营力种种类作作用和和一定定环境境条件件影响响下，，自其其发生生开始始，截截止到到目前前为止止的发发展状状况。。土壤侵侵蚀强强度土壤侵侵蚀强强度(intensityofsoilerosion)所指的的是某某种土土壤侵侵蚀形形式在在特定定外营营力种种类作作用和和其所所处环环境条条件不不变的的情况况下，，该种种土壤壤侵蚀蚀形式式发生生可能能性的的大小小。按轻微微、中中度、、严重重等分分为不不同级级别。允许土土壤流流失量量允许土土壤流流失量量（toleranceofsoilloss）是指小小于或或等于于成土土速度度的年年土壤壤流失失量。。也就就是说说允许许土壤壤流失失量是是不至至于导导致土土地生生产力力降低低而允允许的的年最最大土土壤流流失量量。第3章水水力侵侵蚀的的教学学目的的和方方法教学目目的：：分析水水力侵侵蚀发发生机机制及及其发发展规规律，，阐述述影响水水力侵侵蚀的的自然然因素素，掌掌握防防治水水力侵侵蚀的基基本原原理。。教学方方法：：以教师师课堂堂讲授授为主主，学学生自自学和和参阅阅课外外书为辅辅。计划学学时：：约6学时。。第3章水水力侵侵蚀3.1水流作作用3.2溅蚀3.3面蚀3.4沟蚀3.5山洪侵侵蚀3.6海岸、、湖岸岸及库库岸浪浪蚀3.1水流作用3.1.1水流剥蚀作作用水流剥蚀也就是地表表泥沙被水水流带走，，沙粒可以以呈滑动或或滚动形式式运动。是是否发生剥剥蚀可根据据泥沙起动动条件来判判断。沙粒滑动时时受力情况况分析Px

FdaGPyVd＝K1·滑动起动流速式中：系数K1＝

d—泥沙粒径f—摩擦系数；γM—砾石的容重重；γw—水的容重；λx—推移力系数数；λy—上举力系数数；ρ—水的密度。。沙粒滚动时时受力分析析Gα1dα2dα3dPyPxVd0＝K2·起动流速K2＝

式中符号物物理意义同同前。3.1.2水流搬运作作用泥沙的搬运运形式可分分为推移和悬移两大类。这这两种形式式运动的泥泥沙分别称称为推移质及悬移质。泥沙搬运方方式(流速分布，，推移质与与悬移质的的相互转化化)推移质

河床床沙(静止)悬移质床面流速空气水水流挟沙力力在一定的水水流条件下下，能够挟挟运泥沙的的数量，称称为挟沙力。它的单位位与含沙量量ρs(kg/m3)相同，以符符号ρ0表示。水流挟沙力力应该包括括推移质和和悬移质的的全部沙量。但在天然河河流中，悬悬移质一般般成了全部部运动泥沙沙的主体，，因此，对对于平原冲冲积性河流流一说，常常以悬移质质输沙率代代替水流的的全部挟沙沙力。3.1.3泥沙的堆积积当泥沙的来来量大于水水流的挟沙沙力时，多多余的泥沙沙就要沉积积下来。当摩阻流速速相当于泥泥沙的沉速速时，泥沙沙悬移运动动才有可能能产生。（水流摩阻阻流速ν*＝，其中τ0为作用在床床面上的水水流切应力力）。3.2溅蚀3.2.1雨滴特性雨滴特性包包括雨滴形形态、大小小及雨滴分分布、降落落速度、接接地时冲击击力、降雨雨量、降雨雨强度和降降雨历时等等，直接影影响侵蚀作作用的大小小。雨滴形状、、大小及分分布一般情况下下，小雨滴滴为圆形，，大雨滴(＞5.5mm)开始为纺锤锤形，在其其下降过程程中因受空空气阻力作作用而呈扁扁平形，两两侧微向上上弯曲。因因此把雨滴滴直径≤5.5mm时，降落过过程中比较较稳定的雨雨滴称稳定定雨滴；当雨滴直径径＞5.5mm时，雨滴形形状很不稳稳定，极易易发生碎裂裂或变形，，称暂时雨雨滴。对于于直径＜0.25mm的雨滴称为为小雨滴。。雨滴速度与与能量雨滴降落时时，因重力力作用而逐逐渐加速，，但由于周周围空气的的摩擦阻力力产生向上上的浮力也也随之增加加。当此二二力趋于平平衡时，雨雨滴即以固固定速度下下降，此时时的速度即即为终点速速度(terminalvelocity)。达到终点速速度的雨滴滴下落距离离，随雨滴滴直径增大大而增加，，大雨滴约约需12m以上，终点点速度的大大小，主要要取决于雨雨滴直径的的大小和形形状。雨滴滴的终点速速度越大，，其对地表表的冲击力力也越大，，换言之对对地表土壤壤的溅蚀能能力也随之之加大（E=0.5mv2）。雨滴侵蚀力力降雨雨滴的的侵蚀力是是降雨引起起土壤侵蚀蚀的潜在能能力。它是是降雨物理理特征的函函数，降雨雨雨滴侵蚀蚀力的大小小完全取决决于降雨性性质，即该该次降雨的的雨量、雨雨强、雨滴滴大小等，，而与土壤壤性质无关关。3.2.2溅蚀过程及及溅蚀量溅蚀过程降雨雨滴动动能作用于于地表土壤壤而作功，，导致土粒粒分散，溅溅起和增强强地表薄层层径流紊动动等现象称称为雨滴溅溅蚀作用（（raindropsplasherosion）。其过程图如下下。溅蚀量击溅侵蚀引引起土粒下下移的数量量称为溅蚀量。在侵蚀力力不变情况况下，溅蚀蚀量决定于于影响土壤壤可蚀性的的诸因子(包括内摩擦擦力、粘着着力等)。对同一性性质的土壤壤以及相同同管理水平平而言，则则决定于坡坡面倾斜情况、雨滴打击方向和降雨性质。fill研究了不同同性质土壤壤的溅蚀，，得了沙土土溅蚀量与与动能的0.9次方成正相相关，壤土土则与降雨雨动能的1.46次方成正相相关。3.2.3影响溅蚀因因素气候因素雨型不同雨雨滴大小分分布亦不同同，就一定定雨强来说说，局部地地区短阵性性雨型比大大面积的普普通雨型更更易引起土土壤侵蚀。。降雨强度与与雨滴的各各种特征参参数关系密密切，因而而，降雨强强度也是影影响溅蚀作作用的因素素之一。溅蚀作用受受风力强烈烈影响，风风的推动作作用会增加加雨滴的打打击能量，，并改变雨雨滴打击角角度。地形因素土粒受雨滴滴打击后，，其移动方方向取决于于坡向和坡坡度。在斜斜坡上土粒粒在击溅作作用下向下下坡移动的的量大于向向上坡移动动的量。一一般情况下下坡度越大大，溅蚀导导致的移动动土粒向下下坡移动的的愈多，移移动距离也也愈远。埃埃里林(Ellison)对溅蚀作用用测量后发发现，在10%的地面坡度度上，75%的土壤溅蚀蚀量移向下下坡，在同同样条件下下的沙土上上，60%的溅蚀量移移向下坡。。土壤因素土壤种类不不同，其粘粘粒、有机机质含量以以及其他对对土壤起粘粘结和胶结结作用的物物质也不同同，土壤团团粒粘结构构的增加能能降低或减减少雨滴击击溅下的土土粒分散坡坡坏。随着着团粒中粘粘土含量的的增加，团团粒强度增增大，雨滴滴溅蚀量减减少。富含含粘粒的土土壤一般易易于胶结，，并且其团团粒较粉质质或沙质土土的团粒大大。植被被因因素素植被被和和其其枯枯枝枝落落叶叶层层在在防防治治溅溅蚀蚀过过程程中中具具有有及及其其重重要要的的作作用用枯枯枝枝落落叶叶完完全全覆覆盖盖的的土土壤壤表表面面能能承承受受雨雨点点降降落落时时的的冲冲击击力力，，可可从从根根本本上上消消除除击击溅溅侵侵蚀蚀作作用用。。植植被被冠冠幅幅在在大大范范围围内内减减小小雨雨滴滴的的击击溅溅侵侵蚀蚀，，像像谷谷类类和和大大豆豆这这样样密密集集生生长长的的农农作作物物能能截截留留降降雨雨、、防防止止雨雨滴滴直直接接打打击击在在土土壤壤上上。。3.3面蚀蚀3.3.1坡面面径径流流形形成成蓄渗渗阶阶段段蓄渗渗阶阶段段一一般般包包括括植植物物截截留留、、下下渗渗和和填填洼洼三三个个部部分分。。植植物物截截留留是是雨雨水水在在植植物物叶叶面面吸吸着着力力、、承承托托力力、、重重力力和和水水分分子子内内聚聚力力作作用用下下的的叶叶面面水水分分储储存存现现象象。。其其截截留留量量一一般般为为几几毫毫米米。。当降降雨雨量量大大于于植植物物截截留留和和下下渗渗量量时时，，雨雨水水便便在在一一些些分分散散的的洼洼地地停停蓄蓄起起来来，，这这种种现现象象称称为为填填洼洼。。填填洼洼量量可可达达10~100mm。产流量可用下下式表示：Rs(t)—t时刻地面径流流深（mm);i—降雨强度（mm/min）;In—植物截流率（mm/min）;e—蒸发率（mm/min）;Sd—填洼率（mm/min）;f—下渗率（mm/min）。许多学者对水水分下渗过程程进行了研究究，得出了一一些经验或理理论公式。具具有代表性的的如下。（1）Green-Ampt（格林—安普特）方程程式中：i—入渗率（mm/min）；I—累积入渗量（（cm或mm）；K—湿润层的水力力传导度，这这里为饱和导导水率（cm/min）；H0—土表入渗处的的压力头（cm）；Ht—湿润锋处的有有效压力头（（cm）；Lt—湿润锋到达的的距离（cm）；zf—垂直入渗时的的湿润锋深度度（cm）。水平入渗时：：垂直入渗时：：（2）Philip(菲利蒲)入渗方程水平入渗时：：垂直入渗时：：式中：i—入渗率（mm/min）；I—累积入渗量（（cm或mm）；，，A—土壤基摸的吸吸着率（LT-1/2）；t—入渗时间（min）；B=。（3）Kostiakov（考斯恰可夫））方程I=Cta式中：i—入渗率（mm/min）；I—累积入渗量（（cm或mm）；C和a均为从实验求求得的参数，，它们取决于于土壤质地和和土壤物理性性质。（4）Horton(霍顿方程)式中：fp—入渗能力；fc—稳定入渗率；；f0—初始入渗率；；—参数。（5）Holtan(霍尔坦方程)f—入渗率；GI—作物生物指数数；Sa—地表层有效蓄蓄水量；fc—稳定入渗率。。坡面上上的地地表径径流流流量为为：Q=ωV式中：：Q为流量（（m3/s);v为断面面平均均流速速(m/s)；若将坡面水水流看看作均均匀流流，可可利用用谢才才公式式（ChezyFormula）计算其其流速速。式式中：：v为断面面平均均流速速(m/s)；R为断面面的水水力半半径(m)；J为水力力坡度度(%)；C为谢才才系数数。谢才系系数C可用曼曼宁公公式(ManningFormula)计算：：式中：：n为衡量量边壁壁形状状的不不规则则性和和粗糙糙影响响的一一个综综合性性系数数，叫叫做粗粗糙系系数。。R为水力力半径径。坡面漫漫流阶阶段坡面水水流主主要来来源于于超渗渗的降降雨，，在重重力与与摩阻阻力支支配下下的水水流运运动。。坡面面水流流的能能量主主要耗耗用于于克服服沿程程阻力力，其其运动动可用用坡面面流运运动方方程和和连续续方程程来描描述。。假定定坡面面流为为单向向水流流时，，运动动方程程采用用如下下形式式。h=Kqp连续方方程为为式中：：h—水深（（m）；q—单宽流流量；；i—降雨强强度（（mm/min）；f—下渗强强度（（mm/min）；ie—超渗雨雨强（（mm/min）；—坡面倾倾角（（度））；p=3/5；，其中n为糙率率。将两式式联解解，其其特性性方程程为3.3.2坡面径径流能能量分分析坡面流流流速速坡面流流的流流动情情况十十分复复杂，，沿程程有下下渗、、蒸发发和降降水补补给，，再加加上坡坡度的的不均均一，，使流流动总总是非非均匀匀的。。为了了使问问题简简化，，不少少学者者在人人工降降雨条条件下下，研研究了了稳渗渗后的的坡面面水流流，得得到了了各自自的流流速公公式。。但均均可以以归纳纳成如如下形形式V＝Ｋ·qn·Ｊm式中：：V—流速；；q―单宽流流量；；J―坡度；；n、m―指数；；K―系数。。径流量量坡面径径流量量的形形成可可用下式式计算W＝Σ（it-ft）Δt式中：：W—径流量量；it—不同时时刻的的降雨雨强度度；ft—入渗率率的差差值与与时段段乘积积来也可通通过量量算降降雨——入渗曲曲线所所包围围区域域的面面积来来确定定。坡面径径流能能量公公式坡面径径流能能量公公式无无论是是经验验式还还是理理论式式，均均是上上述二二因素素或影影响其其的相相关因因素的的函数数。典典型的的有：：(1)拉尔(R.Lal)式E＝ρɡsinθ··Q··L式中θ为坡面面倾角角，Q为单位位面积积上的的径流流量，，L为坡长长。(2)赫尔顿顿(R.E.Hartan)式式中：：G0为每立方方米含含沙水水流的的重量量(kg/m3)；hx为距分水水岭X处径流流深(mm)；V为X处的流流速(m/s)；θ为坡度度。3.3.3坡面侵侵蚀过过程坡面水水流形形成初初期，，水层层很薄薄，速速度较较慢能能量不不大，，冲刷刷力微微弱，，只形形成层层状侵侵蚀。。但当地表径径流沿坡面面漫流时，，坡面水流流的冲刷能能力便大大大增加，产产生强烈的的坡面冲刷刷，称细沟沟侵蚀。3.3.4影响因素气候因素面蚀与降雨雨量之间的的关系不很很显著，而而与降雨强强度之间的的关系十分分密切。当当降雨强度度很大时，，雨滴的直直径和末速速都很大，，因而它的的动能也很很大，对土土壤的击溅溅作用也表表现的十分分强烈。前期降雨使使土壤水分分饱和，再再继续降雨雨就很容易易产生径流流而造成土土壤流失。。地形因素地形因素包包括坡度、、坡长、坡坡形、坡向向。陈永宗研究究了黄土区区域，提出出水蚀的临临界坡度为为28.5°，小于28.5°时，侵蚀程程度与坡度度呈正相关关；大于28.5°时，侵蚀强强度与坡度度呈反相关关。坡长之所以以能够影响响到土壤的的蚀侵，主主要是当坡坡度一定时时，坡长越越长，其接接受降雨的的面积越大大，因而径径流量越大大，当坡越越长时，其其将有较大大的重力位位能，因此此当其转化化为动能时时能量也大大，其冲刷刷力也就增增大。除此以外，，坡形的影影响也较明明显。土壤因素通常利用土土壤的抗蚀蚀性和抗冲冲性作为衡衡量土壤抵抵抗径流侵侵蚀的能力力。影响土壤抗抗蚀性和抗抗冲性的因因素有土壤壤质地、土土壤结构及及其水稳性性、土壤孔孔隙、剖面面构造、土土层厚度、、土壤湿度度，以及土土地利用方方式等。一般来来看，质地地较粗，有降低侵蚀蚀的作用。土壤结构性性愈好，总总孔隙率愈愈大，其透透水性和持持水量就愈愈大，土壤壤侵蚀就愈愈轻。植被因素森林、草地地中有一厚厚层枯枝落落叶，具有有很强的涵涵蓄水分的的能力。随随凋落物量量的增加，，其平均蓄蓄水量和平平均蓄水率率都在增加加，一般可可达20～60kg/m2。由于凋落物物的阻挡，，蓄持以及及改变土壤壤的作用，，提高了林林下土壤的的渗透能力力。上述几种作作用，使得得有较好植植被分布区区域，径流流量减小，，且延长了了径流历时时，起到了了减小径流流量，延缓缓径流过程程进而减小小径流能量量的作用。。人为因素素历史上，不能合理理地利用用土地，，甚至是是掠夺式式地利用用土地资资源，在在坡地上上就引起起了水土土流失。。影响破坏坏土壤侵侵蚀发生生和发展展及控制制土壤侵侵蚀的有有关各因因素的改改变，都都会影响响破坏力力与土体体的抵抗抗力的消消长。因此，可可以通过过改变有有利于消消除破坏坏力的因因素，有有利于增增强土体体抗蚀能能力的因因素，来来达到保保持水土土的作用用。也就就是说人人类的活活动既有有引起水水土流失失的一面面，又有有通过人人的活动动控制土土壤侵蚀蚀的一面面。3.4沟蚀3.4.1侵蚀沟的的形成侵蚀沟是是在水流流不断下下切、侧侧蚀，包包括由切切蚀引起起的溯源源侵蚀和和沿程侵侵蚀，以以及侵蚀蚀物质随随水流悬悬移、推推移搬运运作用下下形成的的。在易易侵蚀地地方首先先出现侵侵蚀沟谷谷，并逐逐渐演化化为大型型沟谷。。通常把晚晚更新世世以前形形成的沟沟谷称古古老沟谷谷，把全全新世以以来形成成的沟谷谷称现代代侵蚀沟沟谷。每一条侵侵蚀沟可可分为沟沟顶，沟沟底，水水道，沟沟沿，冲冲积园锥锥及侵蚀蚀沟岸地地带等几几个部分分。3.4.2侵蚀沟的的发育侵蚀沟纵纵断面形形成侵蚀沟开开始形成成的阶段段，向长长发展最最为迅速速，首先在在沟顶处形形成水蚀蚀穴，水水蚀穴继继续加深深扩大，，沟顶逐逐渐形成成跌水状状。沟顶跌水水形成之之后，沟沟底的纵纵剖面线线与当地地的坡面面坡度相相一致的的状态就就明显的的表现出出来，水水流的冲冲力表现现在下切切沟底的的作用亦亦较明显显。侵蚀沟纵纵剖面的的形成过过程正是是沟顶前前进，沟沟底下切切的反复复过程。。侵蚀沟的的发育阶阶段（1）水蚀沟沟阶段侵蚀沟的的第一阶阶段是属属于冲刷刷范围的的，形成成的水蚀蚀穴和小小沟通过过一般耕耕作不能能平复，，此阶段段向长发发展最快快，向宽宽发展最最慢。其其深度一一般不超超过0.5m。(2)侵蚀沟顶顶的切割割阶段由于沟头头继续前前进，侵侵蚀沟出出现分支支现象，，集水区区的地表表径流从从主沟顶顶和几个个支沟顶顶流入侵侵蚀沟内内。结果果在沟顶顶下部形形成明显显跌水。。通常以沟沟顶跌水水明显与与否作为为第一、、第二阶阶段划分分的主要要依据，，它的纵纵剖面与与原来的的地面线线不相一一致，沟沟底纵坡坡甚陡且且不光滑滑。第二二阶段是是侵蚀沟沟发展最最为激烈烈的阶段段，因此此它是防防治最困困难的时时期。(3)平衡剖面面阶段发展到这这一阶段段由于受受侵蚀基基底的影影响，不不再激烈烈的向深深冲刷，，而两岸岸向宽发发展却成成为主要要形式，，沟底纵纵坡虽然然较大，，但沟底底下切作作用已经经甚微，，以沟岸岸局部扩扩张为主主，其外外形具有有最严重重的侵蚀蚀形态。(4)停止阶段段在这一阶阶段，沟沟顶接近近分水岭岭，沟底底纵坡接接近于或或相当接接近于临临界侵蚀蚀曲线，，沟岸大大致接近近于自然然倾角，，因此沟沟顶已停停止朔源源侵蚀，，沟底不不再下切切，沟岸岸停止扩扩张。3.4.3影响沟谷谷发育自自然因素素沟谷的发发育主要要受地形形及水流流形态的的影响，，而汇水水面积的的大小影影响到径径流量，，坡度、、坡长影影响到径径流流速速及沟谷谷的发育育空间。。汇水面积积汇水面积积是保证证浅沟形形成发育育的首要要条件，，有了足足够大的的汇水面面积，才才能够形形成足以以进行浅浅沟侵蚀蚀的水流流。一般地说说，集水水面积在在降雨量量大的地地区比降降雨量小小的地区区小；坡坡度平缓缓地区的的浅沟汇汇水面积积大于坡坡度较陡陡地区；；黄土高高原砂黄黄土分布布区较细细黄土区区大。坡度与坡长地貌条件也是是影响浅沟发发育的重要因因素，尤以坡坡度、坡长最最大。在有的的凹斜形坡上上，切沟在坡坡度较大地段段出现，沿坡坡向下，坡度度变缓，切沟沟随之消失。。如果缓坡下下方坡度再次次变陡，又可可以出现切沟沟。一般情况下，，切沟长度随随坡度和坡长长增加而增加加。3.5山洪侵蚀3.5.1山区洪水类型型依按照成因不不同，可将山山洪分为以下下几种。①由短历时大大暴雨形成的的局地性山洪洪；②由中等历时时的一次暴雨雨过程所形成成的区域性山山洪；③由长时间大大范围的连续续淫雨，并有有多个地区多多次暴雨组合合产生的大范范围淫雨性山山洪。3.5.2山洪时空分布布一次山洪在流域面积、、降水强度、、历时相等的的情况下，狭狭长形坡度较较缓的流域汇汇流历时长，，洪峰流量小小，洪水历时时长。而漏斗斗形坡度较陡陡的流域汇流流历时短，洪洪峰流量大，，洪水历时短短。植被条件件较好的流域域洪峰流量小小。季节分布每年春夏之交交我国华南地地区暴雨开始始增多，洪水水发生机率随随之加大，受受其影响的珠珠江流域在5、6月易发山洪，，6、7月主雨带北移移，受其影响响的长江流域域易发生山洪洪。年际变化山洪在年际分分布上表现为为不规律性，，很难准确预预报。就近80年的资料来看看，山洪在不不同时期发生生频次也很不不均匀，常在在某一时段形形成频发期，，而在另一时时期则很少发发生。3.5.3影响山洪因素素山洪发生的影影响因素很多多，其中较为为密切的有暴暴雨、地形、、植被和人类类活动等。暴雨在我国，暴雨雨是引起山洪洪的主要原因因。一次高强强度的暴雨，，降水强度远远大于土壤入入渗速率，降降水来不及入入渗即产生地地表径流。地地表径流从坡坡面到沟道不不断汇聚，产产生山洪。地形流域形状对山山洪也有着很很大的影响。。狭长形流域域，其沟系单单一，主沟较较长，支沟少少，等流时线线短，产生径径流历时长，，洪峰流量小小。圆形、扇扇形、辐射形形流域，主沟沟较短，支沟沟多，等流时时线长，汇流流快，洪峰流流量大。植被植被，尤其是是森林植被，，具有涵养水水源，保持水水土的作用，，它对水循环环中的降雨、、下渗和径流流三个环节都都有调节和控控制作用。因因此，它可以以消减洪峰流流量，增加枯枯水流量，使使河(沟)径流在年内分分配趋于均匀匀。人类活动森林被砍伐后后，暴雨之后后不能蓄水于于山上，使洪洪峰来势迅猛猛，峰高量大大，增加了水水灾频率。城市化加大了了洪水成灾因因素。库坝兴建之初初，由于种种种原因可造成成洪水漫顶溃溃坝。溃坝洪洪水所造成的的损失要比暴暴雨洪水大的的多。3.5.4山洪侵蚀特征征发生山洪的河河沟，以主沟道为准准，可分为上上游、中游、、下游。上游径流量小小，产生的径流以以冲力为主。中游汇水面积积大，形成偏偏态流动，产产生侧蚀，冲冲淘河岸。下游段，坡降降缓，但流量量更集中，冲淘两岸，使河流表现为为蛇形前进。。3.5.5山洪沉积物特特征砂物质的沉积积包括流路中中的沉积和山山口的沉积。。当山洪行进进到山口地带带时，地势突突然变得开阔阔，所带土砂砂石块沉积下下来。在山前前出现了倾斜斜的半圆扇形形堆积体，即即洪积扇。山前的洪积物物质分选作用用较明显，距距沟口越近，，组成物质越越粗，距沟口口越远，组成成物质越细小小。3.6海岸、湖岸及及库岸浪蚀3.6.1海岸带划分海洋水体与陆陆地的接触称称为海岸带。。海岸带自陆陆向海可分为为海岸、潮间间带和水下岸岸坡三部分。3.6.2海浪、湖浪及及库浪形成海洋中的波浪浪主要是风作作用于海面将将其能量传递递给海水所发发生的现象。。波浪对海岸作作用的大小决决定于波浪的的能量E，其大小与波高高的二次方、、波长的一次次方成正比，，因此，波浪浪愈大，尤其其是波高愈大大，波能就愈愈大，其对海海岸的侵蚀作作用也愈强。。3.6.3波浪在浅水区区的变形波浪到达浅浅水区后，，海底的摩摩擦使上下下层水质点点之间产生生速度差，，波浪形态态将由圆形形变为椭圆圆形，进而而变成前坡坡陡、后坡坡缓的不对对称形态，，最终导致致波峰倾倒倒，波浪破破碎，形成成激浪流。。3.6.4海浪、湖流流及库流当波浪以巨巨大的能量量冲击海岸岸时，水体体本身的压压力和被其其压缩的空空气，对海海岸产生强强烈的破坏坏，即冲蚀蚀作用。当波浪水体体夹带岩块块或砾石时时，其侵蚀蚀力更大，，这即是磨磨蚀作用。。若海岸为含含有易溶矿矿物的岩石石，如石灰灰岩等，还还要发生溶溶蚀作用。。3.6.5影响海岸侵侵蚀作用因因素由于各地海海岸所受动动力强弱的的不同以及及岩性、构构造等方面面的差异，，海岸侵蚀蚀发育的速速度很不相相同。原始海岸类类型原始海岸类类型对侵蚀蚀作用的影影响由山地地、丘陵受受海侵而成成的海岸岬岬角突出，，岛屿孤立立，海岸带带水下岸坡坡陡峻，海海水较深，，称为曲折折陡峻海岸岸。构造运动构造运动对对海岸侵蚀蚀作用的影影响构造运运动强烈的的地区，侵侵蚀速度快快于构造稳稳定区。如如持续上升升或持续下下降的海岸岸区，水动动力作用于于海岸的位位置难于稳稳定，各种种海蚀地貌貌发育不典典型。气候条件气候条件对对海岸侵蚀蚀作用的影影响在不同同的气候区区，风力的的大小，风风的持续时时间，风向向及其与岸岸线的交角角不同，也也会影响海海岸侵蚀作作用的强弱弱。在下渗过程程中，层流流水分运动动一般遵循循达西（DarcysLaw）定律，其方方程为：式中：Q—通过断面A（m2）的流量（m3/s）；ΔH—长度为Δl(m)的土柱两端端水头差（（m）；K—比例常数，，为水力传传导度（m/s）。第4章风力侵侵蚀的教学学目的和方方法教学目的：：分析风力侵侵蚀发生机机制及其发发展规律，，阐述风力侵蚀形形式及影响响风力侵蚀蚀的自然因因素。教学方法：：以学生课外外自学为主主，教师辅辅导和参阅阅课外书为辅。计划学时：：约4学时。第4章风力侵侵蚀4.1风沙运动4.2风蚀与风积积作用4.3沙漠漠化化成成因因与与类类型型4.4沙尘尘暴暴4.1风沙沙运运动动风沙沙运运动动是是一一种种贴贴近近地地面面的的气气流流对对沙沙粒粒的的搬搬运运现现象象。。4.1.1近地地层层风风的的性性质质大气气对对流流层层中中贴贴近近地地面面100m范围围内内的的气气层层称称为为近近地地层层，，一一切切风风沙沙运运动动都都与与本本层层大大气气的的性性质质及及活活动动状状况况有有关关，，因因此此也也是是风风力力侵侵蚀蚀学学研研究究的的重重点点。。层流流和和紊紊流流层流流的的空空气气质质点点运运动动轨轨迹迹平平稳稳，，邻邻近近的的空空气气质质点点平平衡衡运运动动，，互互不不干干扰扰。紊流流的的空空气气质质点点运运动动不不规规则则，，并并且且互互相相干干扰扰，，各各气气流流层层层层间间夹夹杂杂了了大大小小不不同同的的涡涡旋旋运运动动。。层流流大大气气是是否否失失去去其其稳稳定定性性取取决决于于流流体体的的惯惯性性力力与与粘粘滞滞力力之之间间的的比比例例关关系系。。湍流与地地表粗糙糙度湍流运动动是一种种叠加在在一般流流动上的的不规则则的旋涡涡状的混混合运动动。湍流流发生时时，通过旋涡涡运动进进行风的的动能的的传递和和交换。。风吹过地地表时，，受地面面磨擦阻阻力的影影响，风风速减小小，并把把这种阻阻力向上上层大气气传递。风速不与高度、而而是与高高度的对对数值成成正比，，说明风风速廓线线是随高高程呈对对数分布布的。4.1.2沙粒的运运动沙粒起动动的机制制半个多世世纪以来来，中外外科学家家对静止止沙粒受受力起动动机制进进行了深深入的研研究，并并形成了了多种假假说，如如冲击碰碰撞说，，压差升升力说及及湍流的的扩散作作用说等等，但都都没有圆圆满地解解决这一一问题。。1980年吴正和和凌裕泉泉在风洞洞中用高高速摄影影方法对对沙粒运运动过程程进行了了研究。。沙粒碰撞撞所产生生的冲击击力在沙沙粒起跳跳中起主主导作用用。临界风速速与起沙沙风假定地表表风力逐逐渐增大大，达到到某一临临界值后后，地表表沙粒脱脱离静止止状态开开始运动动，这时时的风速速称为临临界风速速或起动动风速，，一切大大于起动动风速的的风称为为起沙风风。起动风速速与沙粒粒粒径、、地表性性质、沙沙粒含水水率等多多种因素素有关。。国内外外专家研研究证实实，在一一般情况况下起动动风速和和沙粒粒粒径的平平方根成成正比。。沙粒运动动形式据观测研研究，风风沙流中中沙粒依依风力大大小、颗颗粒粒径径、质量量不同而而以悬移移、跃移移、蠕移移三种形形式向前前运动。。当沙粒起起动后以以较长时时间悬浮浮于空气气中而不不降落，，并以与与风速相相同的速速度向前前运动时时称为悬移。悬移运动动的沙粒粒称为悬悬移质。。沙粒在风风力作用用下脱离离地表进进入气流流后，降降落到沙沙面时有有相当大大的动能能，能使其降降落点周周围的一一部分沙沙粒受到到撞击而而飞溅起起来，造造成沙粒粒的连续续跳跃式式运动。。沙粒的的这种运运动方式式称为跃移，跃移运运动的沙沙土颗粒粒称为跃跃移质。。沙粒在地地表滑动动或滚动动称为蠕移，蠕移运运动的沙沙粒称为为蠕移质质。4.1.3风沙流及及其结构构特征风沙流是是气流及及其搬运运的固体体颗粒（（沙粒））的混合合流。它它的形成成依赖于于空气与与沙质地地表两种种不同密密度物理理介质的的相互作作用，而而它的特特征对于于风蚀风风积作用用的研究究及防沙沙措施的的制定有有重要意意义。含沙量随随高度的的分布风沙流中中沙粒随随高度的的分布称称为风沙沙流结构构。根据据野外观观测，气气流搬运运的沙量量绝大部部分（90%以上）是是在沙面面以上30cm的高度内内通过的的，尤其其是集中中在0～10cm的高度（（约占80%），风沙流结结构特征征值近地表气气流层沙沙粒分布布性质，，即风沙沙流的结结构决定定着沙粒粒吹蚀与与堆积过过程的发发展。前苏联学学者兹纳纳敏斯基基提出了了采用Qmax/Q的比值（（用S表示）作作为风沙沙流结构构的指标标（Qmax为气流中中0～1cm层的沙量量），称称之为风风沙流的的结构数数，并以以此作为为判断风风蚀过程程的方向向性。为了说明明风沙流流的结构构特征与与沙粒吹吹蚀、搬搬运和堆堆积的关关系，吴吴正等人人引用了了特征值值λ作为判断断的指标标，风沙沙流结构构特征值值λ（无量纲））为：λ＝Q2-10/Q0-1式中:Q0-1―0～1cm高度气流流层内搬搬运的沙沙量（g/min或%）；Q2-10―2～10cm高度气流流层内搬搬运的沙沙量（g/min或%）。风沙流的的固体流流量气流在单单位时间间通过单单位宽度度或面积积所搬运运的沙量量叫做风风沙流的的固体流流量，也也称为输沙率。影响输沙沙率的因因素是很很复杂的的，它不