水土流失形态及土壤侵蚀计算

水土流失形态及土壤侵害计算水土流失形态及土壤侵害计算水土流失也叫土壤侵害，是指地球陆地表面的土壤及其母岩碎屑，在水力、风力、重力、冻融等外营力和人为活动作用下发生的各样形式的剥离、搬运和再聚积的过程。水土流失是山区、丘陵区一种渐进性灾祸，被列为人类当前所面对的十大环境问题之一。治理水土流失是中国的基本国策之一。一、侵害的发展土壤侵害的发展，大概分为３个阶段：（一）自然侵害自然侵害也称古代侵害、史前侵害或地质侵害。在人类出现从前，就有了中国黄土高原。黄土在其堆积过程中，地面固然比较完好，但也有起伏不平，同时地面还没有形成能克制土壤侵害的植被，加之黄土拥有易蚀性特色，暴雨和冰川融解形成径流，即对地表产生侵害作用。这时侵害特别迟缓，土壤的侵害速度小于土壤形成的速度，不单不会破坏土壤构造，还对土壤能起到必定的更新作用，这类侵害也叫正常侵害。（二）加快侵害加快侵害也叫现代侵害，是指土壤侵害速度大于土壤形成速度。自西汉到民国的2年间，黄土高原地区人口增添较快，移民戍边以及农业区渐渐由南向北、由东向西扩展，人类开垦草原，砍伐丛林，开荒扩种，加上其余不合理的经营活动，造成加快侵害。据观察资料，丛林砍伐土地垦种后，年侵害模数可从每平方公里几吨猛增到几千吨甚至上万吨，有许多沟道、河流，一年的输沙量相当于自然侵害几百年的输沙量。加快侵害以致林草植被破坏，土壤肥力降落，地形更为破裂，水土流失加剧。（三）人为新增侵害新中国成立以来，特别是20世纪80年月以来，资源开发和基本建设项目大大增添，开矿、建厂、修路、盖房（挖窑）等活动日趋屡次，直接向沟道、河流弃土弃石弃渣。由于人口增添，需求更多农产品，在农业生产上，许多地方仍在破坏植被，开荒扩种，粗放经营，造成一边治理一边破坏，一家治理多家破坏。在受到破坏的地方，水土流失特别严重。二、侵害形态土壤侵害从形态上可分为水力侵害、重力侵害微风力侵害３种。（一）水力侵害在暴雨作用下，地表径流所惹起的土壤冲洗，即为水力侵害。水力侵害宽泛散布于坡面和沟壑，是土壤侵害的基本形式。它与降雨量的多少、降雨强度的大小、地面坡度的陡缓、土壤构造的利害、地面植被疏密等要素相关。降雨多、强度大、坡度陡、土质松、植被稀，水力侵害就严重，反之则稍微。水力侵害分为面蚀、沟蚀、潜蚀3种。1.面蚀雨滴击溅和地表径流冲洗作用使表层土粒被冲走的现象叫做面蚀。面蚀主要发生在植被较差、有必定坡度和没有防备举措的坡耕地或荒坡上。面蚀分为：层状面蚀，即表层土壤比较均匀地薄层流失；鳞片状面蚀，指在地表径流作用下，坡面表层产生的很多相互大概平行摆列的花纹，其形状如鱼鳞的侵害；细沟状面蚀，指径流避高就低，将地表冲成深度、宽度都不超出20厘米的细沟，经耕种后细沟能够平复的侵害；砂砾化面蚀，指在风蚀区和土石山区，径流将表层土壤中细颗粒冲走而将砂砾残积在地表，最后形成砂砾化景观的侵害。面蚀是沟蚀的基础，可使土壤质地变粗，熟土层变薄，肥力减退，形成砂砾化，使农业产量降低，生态环境更为恶化。依据山西省水土保持科学研究所资料，不一样地类年水土流失状况如表1－1。表1－1不一样地类年水土流失状况说明：坡耕地年径流量、年冲洗量系加权均匀值；荒坡指黄土荒坡；简略土路的年径流量、年冲洗量指路面的径流量和冲洗量。2.沟蚀跟着坡长增添，地表径流渐渐聚集成为股流，冲洗力增大，在细沟侵害基础上，渐渐发展为切沟、冲沟、支沟、干沟直至成为河流，形成蛛丝密布的水道网络，组成千沟万壑的地貌景观。沟蚀的主要形式为沟头行进、沟床下切、沟壁扩充。沟谷依其形状可分为V形沟、U形沟和梯形沟3种。在现代加快侵害作用下，黄土丘陵沟壑区和残塬沟壑区，地形已十分破裂，沟壑面积占总面积的４０％～５０％，正在发育的侵害沟头每年行进可达3～5米。没到基岩的沟底持续下切，沟壁坍塌扩充，沟蚀已成为现在主要泥沙根源。据山西省水土保持科学研究所在离石市羊道沟观察，沟沿线以上的坡面即沟间地面积占流域面积的５０.３%，沟谷地面积占４９.７%，但后者的来沙量却占总来沙量的86.2%，前者的来沙量只占13.8%，泥沙主要来自于沟壑。在沟壑面积所占比重较大的状况下，只管能够做到雨水径流不下坡，而沟壑自己的雨水径流，也足以造成沟壑的持续坍塌破坏，持续蚕食坡面。潜蚀也叫洞窟侵害或陷穴侵害，是地面侵害转变为地下侵害的一种形式。黄土拥有垂直节理，含有可溶性盐类，构造松懈，孔隙度高，透水性强，因为在塬边、沟边、梯田地坎邻近常存在洼地或裂隙，雨水聚集处黄土湿陷或雨水沿土体裂隙集中下渗，在土体中出现漏斗、竖井，以致四周土体垂直向下滑落，形成潜蚀洞窟。有的地方从坡上到坡下，从上游到下游，有若干个陷穴连续产生，穴底有暗道连通，成为串珠状洞窟，有时也可形成上实下空的天桥，洞窟连续坍塌，可直接成为深沟，而且扩展很快，简单造成严重水土流失。据实地检查，河曲县道黄沟均匀每平方公里有陷穴4.7个，兴县蔡家崖沟有3.6个，离石市王家沟有11.6个，有些洞窟体积很大，人能够爬着进去。黄土梯田发生陷穴很普遍，有的从登台梯田出现陷穴口，隔几台梯田或在下部沟坡下才出露陷穴出口。洞窟在地面以下，防治很困难。山西省水土保持科学研究所，采纳从美国引进的烟幕弹技术测定洞穴发育、构造与变化，为洞窟产沙研究开拓了新的门路。（二）重力侵害山坡和悬崖的岩石或土体在自己重力作用下，失掉稳固而产生位移的现象叫重力侵害。依照侵害的方式和形态特色，重力侵害可分为坍塌、滑坡、倒塌、泻溜、山剥皮等几种种类，严重的滑坡、坍塌、倒塌可拥塞沟道，形整天然水库，民众称为“聚湫”。有的滑坡可淹没乡村，隔离交通。产生重力侵害的主要原由有：地面坡度大于土壤自然安眠角；暴雨过大过猛，冲洗力极强；土体上部为透水层，下部为不（或弱）透水层，中间成为滑动区；沟底下切，深宽比增大；土体含水量增大或饱和，凝集力和抗剪力减小；岩乡俗化、天气干湿变化、冻融作用都能引起松懈的碎块碎屑向坡下散落；地震影响。重力侵害在黄土山区和土石山区广泛存在，特别是在黄土残塬沟壑区，重力侵害更为严重。据隰县水土保持试验站在西埝沟观察，沟头每年均匀行进2.4米，黄土沟床每年平均下切0.28米，红土沟床每年均匀下切0.12米，沟坡每年每平方公里坍塌、泻溜、滑坡等重力侵害量3740米３。侵害的岩屑和土体，常聚积在坡脚或沟底，若遇暴雨和大暴雨，就会出现危害严重的泥石流。泥石流常常是水力侵害和重力侵害共同作用产生的。泥石流暴发时，洪水与泥石混在一同涌动行进，流速每秒高达十几米，有很高的“龙头”，固体物质处于超饱和状态，其含量大于40%，泥石流容重要于1.6吨/米３，全断面流速基本一致，不产生疏选现象。泥石流流速时快、时慢，表面明显不平，能浮托、顶运大的土、石块或其余固体物质，破坏力惊人，常造成毁坏性灾祸。1956年平顺县车当村雨大且猛，发生大滑坡，死98人。霍县峪口村位于北张沟沟口，该沟系土石山区，面积1.2公里２，沟底比降20%，因为岸坡滑坡、坍塌、泻溜等重力侵害，沟底聚积3～4米厚的松懈土石，平常径流量小冲不动。1982年7月30日至8日1日，降雨200毫米左右，沟坡表层和沟底聚积物含水量都达饱和状态，8月2日清晨又发生高强度暴雨，30分降雨90毫米，突然一声巨响，山洪、泥石混在一同一拥而下，形成浓度很高的泥石流，龙头高达6～7米，60多吨重的大石头也被冲了下来，几秒钟内峪口村12个院子的43孔窑洞进泥，村民宋河生、张大孩两家被泥石封了门窗，闷死11人，此中4具尸体被泥石流冲走十多公里，死亡大牲口3头，冲垮沟条地6.0公顷多，沿霍山沟道泥石流聚集一同，冲入辛置镇街道，18个商铺和10户居民76间（孔）房窑进泥，火车站被淹，直接经济损失7.6万元。（三）风力侵害空气流动形成风，风拥有很大的动能，作用于物体时就形成风力。当风力大于土粒、沙粒的抗蚀力时，就会使其离开地表，被搬运和聚积到其余地方，这类风吹土（沙）粒走的现象叫风力侵害。风力侵害因土（沙）粒粗细微风速大小呈3种不一样的侵害形式：粒径0.50～2.00毫米的，只好顺风向在地面作短距离转动和滑动；粒径0.25～0.50毫米的，可在地面上凌空跳跃行进；粒径小于0.25毫米的，则被风吹扬在高空中，随风向作远距离挪动。据右玉水保试验站观察，这3种形式的起动风速大概分别是10.8米/秒、9.3米/秒和6.0米/秒。风蚀在山西省西北部地区比较严重，此地土质松懈，天气干燥，风力较大，特别在强风季节，刮蚀表土，破坏青苗，土地沙化，或落沙、流沙压盖农田，形成沙垄、沙丘和沙坡，出现小面积荒漠化。神池县每年有8级以上狂风30～40场，沙暴日数10～13天，最狂风速29.7米/秒，常造成激烈风力侵害。据右玉水保试验站多年观察资料：当风速达到6米/秒时，可在沙土上惹刮风蚀；风速达到8米/秒时，可在黑垆土上惹刮风蚀；风速达到10米/秒时，风蚀量为6米/秒时的6.5倍；风速达到17米/秒时，风蚀量是10米/秒时的43倍。全省风蚀量中有84.6%的是由5级以上狂风惹起。整年风蚀量中有84%的产生在3～5月份，此时天气干旱，地表无植被，土壤含水量低，易刮狂风。据多年观察资料均匀，农耕地年均风蚀量１２７.８吨/公顷，植被度60%的人工林地年均风蚀量12.0吨/公顷，植被度90%以上的人工草地基本未发生风蚀现象。五寨县1985年普查，全县风蚀危害及影响面积已达10.66万公顷，占全县总面积76.7%。据1979年卫星照片和50年月末航空照片对照剖析，毛乌素荒漠已向东和向东南方向推动3～10公里，严重地段扩进20公里，现已超出古长城持续南进，形成沙进人退的严重局势，使许多良田沙化，甚至变为沙丘。山西省北部地区，受风蚀影响的已有36个县，此中风沙危害严重的有左云、右玉、平鲁、神池、河曲、五寨、岢岚7县，面积1.05万公里２。（四)土壤侵害强度分级土壤侵害强度是确立土地利用方向、治理举措规划设计和进行土壤侵害动向监测的主要依照。1997年2月13日，水利部公布了土壤侵害分类分级标准，自1997年5月1日起实行。１．水力侵害强度分级（１）主要侵害种类区的土壤允许流失量。鉴于全国地区辽阔，自然条件复杂，各地区成土速率不一样，各侵害种类区应采纳不一样的土壤允许流失量。各侵害种类区土壤同意流失量数值见表１－２。表１－２各侵害种类区年土壤允许流失量（２）土壤侵害强度分级。土壤侵害强度分级，一定以年均侵害模数为鉴别指标。土壤侵害强度分级标准见表１－３。缺乏实测及检查侵害模数资料时，经过剖析，能够运用相关侵害方式(面蚀、沟蚀、重力侵害)的指标进行分级，各分级的侵害模数与土壤水力侵害强度分级同样。土壤侵害强度面蚀(片蚀)、沟蚀、重力侵害分级标准见表１－４～表１－６。表１－３土壤侵害强度分级标准说明：本表流失厚度系按土壤容重1.35克／厘米３折算，各地可按当地土壤容重计算之。表１－４面蚀分级指标表１－５沟蚀分级指标表１－６重力侵害强度分级指标２．风蚀强度分级日均匀风速大于或等于5米／秒的年内日累计风速达200米／秒以上，或这一同沙风速的天数