绪论2015课程学习

《水土保持原理与技术》研究什么？解决什么问题？水土流失导致：1）土地退化，减少耕地；2）泥沙淤积，加剧洪涝灾害；3）影响水资源有效利用，加剧干旱；4）生态恶化，加剧贫困程度云南红河哈尼梯田2013年中国十大魅力湿地黄土高原集雨灌溉工程滑坡影响交通沙漠化甘肃舟曲特大山洪泥石流August7,2010水土流失，耕地、植被破坏陕西丹凤县桃花谷水保示范园江宁石塘生态清洁型小流域第1页/共91页第一页，共92页。

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绪论水土保持理论基础土壤侵蚀原理水土保持工程措施水土保持林业措施水土保持农业措施水土保持规划课程内容提要第2页/共91页第二页，共92页。1.吴发启，2003，水土保持学概论。中国农业出版社。2.唐克丽，2004，中国水土保持。科学出版社。3.王礼先，2005，水土保持学（第二版），中国林业出版社。4.余新晓，2013，水土保持学（第三版）,中国林业出版社。5.中国水利百科全书.水土保持分册，2004。6.期刊：中国水土保持、水土保持研究水土保持学报、

水土保持通报课程参考资料第3页/共91页第三页，共92页。

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1.1水土保持学及其研究内容

1.2水土保持的意义

1.3水土保持的发展历史1.4水土保持的主要对策1.5水土保持学与其他学科的关系第一章绪论第4页/共91页第四页，共92页。1、几个重要概念

土壤侵蚀土壤或其他地面组成物质在外营力的作用下，被破坏、剥蚀、搬运和沉积的过程。

1.1水土保持学及其研究内容外营力又称外动力。由地球以外所产生的改变地表形态、地壳结构构造和地壳岩矿成分的动力。这种动力主要来源于太阳辐射能及其通过大气、水、生物等所产生的各种能量。此外还来源于日月引力能以及重力能等。阳光、空气、水、生物等因素，不断破坏、分解地球表面的岩石，使岩石变成碎石、沙子、泥土。在流水、风力等影响下，又产生侵蚀、搬运、堆积作用。这种来自地球外部的改变地球表面形态的力量，叫外营力。它使地面趋向平坦。内营力是指地壳运动产生强大水平挤压力，可以造成地壳运动、岩浆活动、变质作用和地震等。这种强大的力来自地球内部，叫内营力。它使地面变得高低不平，改变着地球表面的形态，也改变这部分岩性。第5页/共91页第五页，共92页。水土流失：在外营力的作用下，水土资源和土地生产力遭受的损失和破坏，包括土壤表层侵蚀和水的损失。第6页/共91页第六页，共92页。《中国水利百科全书·水土保持分册》明确指出：水土保持（Soilandwaterconservation）是防治水土流失，保护、改良和合理利用水土资源，维护和提高土地生产力，以利于充分发挥水土资源的生态效益、经济效益和社会效益，建立良好生态环境的事业。第7页/共91页第七页，共92页。水土保持学：是研究水土流失形式、发生原因和规律、水土保持基本原理，据以制定规划和运用综合措施，防治水土流失，治理江河与风沙，保护、改良和合理利用水土资源，维护和提高土地生产力，改善农业生产条件，建立良好的生态环境的应用科学。第8页/共91页第八页，共92页。包括几个方面的含义：1.水土保持的对象不止是土地资源，还包括水资源。2.保持的含义不仅限于保护，而是保护、改良与合理利用。3.水土保持的目的在于充分发挥山丘区和风沙区水土资源的生态效益、经济效益和社会效益，改善当地农业生态环境，为农业生产和建设服务。4.水土保持学是近年来才形成的一门综合性很强的应用技术科学。水土流失土壤侵蚀水的损失第9页/共91页第九页，共92页。2、水土保持研究内容：（1）各种水土流失形式、分布及危害；侵蚀类型及特征;（2）水土流失规律和水土保持措施；（3）水土流失与水土资源调查和评价方法，合理利用水土资源的规划原则和方法；（4）水土保持效益（生态、经济和社会效益）。第10页/共91页第十页，共92页。3、水土保持科学研究的重点重大基础理论方面研究（1）土壤侵蚀动力学机制及其过程；（2）土壤侵蚀预测预报及评价模型研究；（3）土壤侵蚀区退化生态系统植被恢复机制及关键技术；（4）水土流失与水土保持效益、环境影响评价；（5）水土保持措施防蚀机理及适用性评价研究；（6）流域生态经济系统演变过程和水土保持措施配置；（7）区域水土流失治理标准与容许土壤流失量研究；（8）水土保持社会经济学研究；（9）水土保持生态效益补偿机制；（10）水土保持与全球气候变化的耦合关系及评价模型。第11页/共91页第十一页，共92页。3、水土保持科学研究的重点：水土保持关键技术（1）水土流失区林草植被快速恢复与生态修复关键技术；（2）降雨地表径流调控与高效利用技术；（3）水土流失区面源污染控制与环境整治技术；（4）生产建设项目与城市水土流失防治技术；（5）水土流失试验方法与动态监测技术；（6）坡耕地与侵蚀沟水土综合治理技术；（7）水土保持农业技术措施；（8）水土保持数字化技术；（9）水土保持新材料、新工艺、新技术。第12页/共91页第十二页，共92页。1.2

水土保持的意义1.2.1

水土流失现状

我国是世界上水土流失最为严重的国家之一。国土面积960万平方公里，地势西高东低，山地、丘陵和高原约占2/3。在总土地面积中，耕地占14%，林地占16.5%，天然草地占29%，难以被农业利用的沙漠、戈壁、冰川、石山和高寒荒漠等占35%。第13页/共91页第十三页，共92页。1.2.1我国水土流失现状

1990年的调查统计，全国土壤侵蚀面积492万平方公里，占国土面积的51%。其中水力侵蚀面积179万平方公里，风蚀面积188万平方公里，冻融侵蚀125万平方公里。第14页/共91页第十四页，共92页。2000年第三次全国土壤侵蚀遥感普查侵蚀总面积：356万平方公里，占国土面积37.2%。其中，水蚀面积161.2万平方公里，占国土面积的16.8%；风蚀面积195.7万平方公里，占国土面积的20.4%。第15页/共91页第十五页，共92页。

2008全国土壤侵蚀总面积357万km2,占国土总面积的37%。水力侵蚀161万km2(占国土面积的17％)各水力侵蚀强度面积及所占比例第16页/共91页第十六页，共92页。

2008年土壤侵蚀分布情况各省土壤侵蚀面积排序第17页/共91页第十七页，共92页。

坡耕地：目前全国有坡耕地3.17亿亩，占全国水土流失面积的6％，但土壤流失量占全国的28％。

1.2.2我国水土流失主要来源第18页/共91页第十八页，共92页。侵蚀沟：

东北黑土地区大于1公里的侵蚀沟达25万多条，成为当地蚕食耕地和加剧水土流失的主要根源。

黑龙江省五常县侵蚀沟第19页/共91页第十九页，共92页。

黄土高原现有大于0.5公里长的沟道有27万多条，沟道产沙占黄土高原总产沙量的56%。第20页/共91页第二十页，共92页。

开发建设活动：新增水土流失主要来源于开发建设活动。其中：农林开发、公路铁路、城镇建设、露天煤矿、水利水电等工程造成的水土流失量所占比重较大。广东、新疆、湖南、贵州、内蒙古、福建、江西等省（自治区）开发建设项目产生的水土流失量较大。第21页/共91页第二十一页，共92页。1.2.3我国水土流失特点中国是世界上水土流失最严重的国家之一，水土流失是国家头号环境问题：（1）分布范围广、面积大。（2）侵蚀形式多样，类型复杂。（3）侵蚀强度和危险程度高。（4）区域差异大。第22页/共91页第二十二页，共92页。水力侵蚀161万km2风力侵蚀195万km2冻融侵蚀125万km2分布范围广、面积大第23页/共91页第二十三页，共92页。类型多样◆风力侵蚀◆水力侵蚀◆重力侵蚀◆冻融侵蚀第24页/共91页第二十四页，共92页。

中国每年流失土壤50亿吨，占世界的19.2%。◆长江流域年土壤流失量24亿吨；◆黄河流域年土壤流失量22亿吨。侵蚀强度和危险程度高第25页/共91页第二十五页，共92页。区域差异大风力侵蚀191万平方公里水力侵蚀165万平方公里●全国水土流失面积357万km2，占国土面积37.1%。（2008年）●遍布全国各地，西部地区最严重，其次为中部，东北地区位居第三，东部地区最轻微。●城市、开发区和交通、工矿区也大量产生。第26页/共91页第二十六页，共92页。西北黄土高原区东北黑土区西北风沙区北方土石山区长江上游及西南诸河区西南岩溶石漠化区南方红壤区

1.2.4不同区域水土流失情况第27页/共91页第二十七页，共92页。水土流失类型分布第28页/共91页第二十八页，共92页。（1）西北黄土区-面蚀、沟蚀严重，沟多沟深

涉及陕西、山西、青海、内蒙、宁夏、甘肃等6省（自治区）。黄土高原地区是世界上黄土分布最集中、覆盖厚度最大的区域。

黄土高原是我国乃至世界上水土流失最严重的地区，由此造成的黄河下游河床淤积抬高而成“地上悬河”，是中华民族的心腹之患。黄河上游总面积约64万平方公里，水土流失面积45.4万平方公里。其中，水力侵蚀面积33.7万平方公里，风力侵蚀面积11.7万平方公里。东北黑土区水土流失第29页/共91页第二十九页，共92页。（2）东北黑土区-面蚀、沟蚀严重

涉及辽宁省的大部，吉林省全部、黑龙江省全部，内蒙古自治区等地。东北黑土区世界三大黑土区之一，是我国水土资源配置最好的区域。2004年提供商品粮4187万t，占全国的1/3，商品率接近60%，是我国重要的商品粮基地。水土流失对土地生产力和粮食生产的影响大，黑土区坡耕地开垦20年土壤肥力下降1/3，40年下降1/2，每年坡耕地水土流失导致的粮食损失达1080万t。总面积103万km2

，典型黑土区35万km2东北黑土区水土流失第30页/共91页第三十页，共92页。

涉及新疆、内蒙古、甘肃等省市自治区，轻度以上水土流失面积为26万km2。

（3）西北风沙区-风蚀和水蚀交错第31页/共91页第三十一页，共92页。（4）北方土石山区—土层薄，裸岩多，肥力低

涉及海河流域和淮河流域的北京、天津、湖北、河北、山西等省市自治区。

该区域经济发展极不平衡，下游是我国人口密集、区域经济发达地区，水资源紧缺，且防洪压力大。特点是表土石混杂，石多土少，土壤流失后，地面砂砾化或石化，失去农业利用价值。总面积约75万km2流域上游的山地、丘陵和高原面积28万km2杂色页岩地区沟蚀严重第32页/共91页第三十二页，共92页。（5）长江上游及西南诸河区—坡耕地侵蚀严重，泥石流、滑坡经常发生

涉及四川、重庆、青海、云南等9省市自治区。该区多数山丘区、特别是四川盆地周边人口密度较大，坡耕地广泛分布，人为活动强烈，加上特殊的地质地理环境、复杂的地形地貌格局和气候气象条件，易产生水土流失。总面积259.36万km2。该区是我国滑坡和泥石流发生最多、最频繁的地区。西南山区山体滑坡第33页/共91页第三十三页，共92页。（6）西南岩溶石漠化区—坡耕地石漠化严重

涉及贵州、云南、广西三省自治区。该区山体陡峻，地形破碎，地下水资源丰富，而地表水严重不足。

陡坡地耕种现象非常普遍，水土流失严重并导致石漠化，许多地方已无土可流。坡耕地是农民赖以生存的主要资源，但目前为止没有采取大规模的综合整治措施。西南石漠化严重第34页/共91页第三十四页，共92页。（7）南方红壤区—土层浅薄、崩岗侵蚀剧烈

该区植被覆盖度高、生物多样性丰富、恢复力强；降雨量大且集中，多为大暴雨。该区是我国人口密集、经济相对发达的地区。

涉及福建、广东、江西、湖南、安徽、浙江、海南等省市。福建长汀县水土流失严重第35页/共91页第三十五页，共92页。江苏省水土流失概况

江苏省水土流失主要分布在丘陵山区和平原区。大部分以水力侵蚀为主，主要表现为面蚀和沟蚀。水土流失强度以轻、微度流失为主。全省轻度以上水土流失面积6279km2(全省面积10.26万km2

，约占6%-2010年统计)。丘陵山区：淮北丘陵岗地区、宁镇杨丘陵岗地区、宜粟低山丘陵区、太湖丘陵区平原沙土区：黄河故道高亢平原沙土区、沿海平原沙土区、通南高沙土区。第36页/共91页第三十六页，共92页。近年来江苏省水土保持工作一、

综合治理工程：水土流失综合治理、丘陵山区水源工程建设、农村河道疏浚整治。二、预防监督管理：加强监督管理、加强水土保持方案落实、强化检查。三、开展水土保持基础工作：水土保持监测网络建设、开展水土流失现状和水土保持措施普查工作、编制《江苏省水土保持规划》、典型示范（2011年吴中旺山小流域、淮安樱花园入选“全国水土保持科技示范园”、南京生态清洁型小流域建设）。第37页/共91页第三十七页，共92页。典型年份江苏省水土流失面积第38页/共91页第三十八页，共92页。1.2.5水土流失危害造成土地严重退化，制约山丘区农业生产淤积江河水库，加剧洪涝灾害加重面源污染，威胁饮水安全生态恶化，加剧贫困程度危及人民生命财产安全第39页/共91页第三十九页，共92页。（1）造成土地严重退化，制约山丘区农业生产

●近50年来，因水土流失毁掉耕地5000多万亩，年均100万亩以上。沙化土地每年扩展2460Km2

。

●因水土流失造成退化、沙化、碱化草地约100万Km2，占中国草原总面积的50%。第40页/共91页第四十页，共92页。土地退化严重：表土层流失，土层变薄，地形破碎第41页/共91页第四十一页，共92页。东北黑土不同开垦年限厚度变化图020406080100黑土层（cm）开垦初期20年40年70-80年开垦年限80-10060-8050-6020-30第42页/共91页第四十二页，共92页。

全国因水土流失而导致江河湖库年均泥沙淤积16.24亿吨，各类灌渠淤积1.2亿吨，进一步加剧了洪涝等自然灾害。广东惠东县因崩岗而淤平水库（2）淤积江河湖库，加剧洪涝灾害吉林辉发河公路桥第43页/共91页第四十三页，共92页。堤防泥沙水土流失造成泥沙淤积江河湖库，形成小洪水、高水位、多险情的局面。第44页/共91页第四十四页，共92页。黄土高原年输入黄河泥沙16亿吨，4亿吨淤积在河床，河床平均每年抬高8-10cm，形成“地上悬河”。第45页/共91页第四十五页，共92页。1998年长江发生的全流域性特大洪水的原因之一，就是中上游地区水土流失严重、生态环境恶化，加速了暴雨径流的汇集过程。第46页/共91页第四十六页，共92页。

水土流失是面源污染的主要载体，水土流失在输送大量泥沙的同时，也输送了大量化肥、农药和生活垃圾。（3）加重面源污染，威胁饮水安全第47页/共91页第四十七页，共92页。（4）生态恶化，加剧贫困程度植被破坏，造成水源涵养能力减弱，土壤大量“石化”、“沙化”，沙尘暴加剧。同时，由于土层变薄，地力下降，群众平困程度加剧。中国90%以上的人口生活在水土流失严重的地区。第48页/共91页第四十八页，共92页。扬沙、沙尘暴、强沙尘暴，都是风力侵蚀的典型表现形式。造成生态恶化。第49页/共91页第四十九页，共92页。民勤荒地，缺水，水土流失，土地贫瘠第50页/共91页第五十页，共92页。（5）危及人民生命财产安全2010年8月7日，甘肃舟曲县发生特大泥石流灾难第51页/共91页第五十一页，共92页。2013年贵州凯里山体滑坡第52页/共91页第五十二页，共92页。①保护土地资源，维护土地生产力。②充分利用降水资源，提高抗旱能力。③改善区域生态环境，促进当地社会和经济发展。④减少江河湖库泥沙淤积，减轻下游洪涝灾害。⑤减少江河湖库非点源污染，保护与改善水质。1.2.6水土保持的意义第53页/共91页第五十三页，共92页。国外（以美国为例）1915年，美国林业局在犹他州设立第一个野外小区，进行水土流失观测；1917年，Miller在密苏里开展野外小区观测；1920年开始，美国贝内特（H.H.Bennet）开始系统的水土流失定位观测，创立了“土壤保持学”，成为土壤侵蚀学的奠基人。1.3

水土保持发展历史与研究进展1.3.1

水土保持的发展历史第54页/共91页第五十四页，共92页。国外（以美国为例）1934年5月，美国发生黑风暴灾害（20世纪十大自然灾害之一），美国政府更加重视水土保持，1935年颁布水土保持法；1965年，美国发布著名的通用土壤流失方程（USLE）；1985年，美国开始研制水蚀预报模型WEPP，1995年颁布第一个官方版本，2012年发布2012版本。第55页/共91页第五十五页，共92页。中国水土发展历史—起始阶段1923年，南京金陵大学任承统等人首先用现代科学理论和方法在山西、山东开展水土流失状况的调查研究；20世纪40年代初期，我国设立的甘肃天水、陕西长安和福建长汀水土保持实验区；第56页/共91页第五十六页，共92页。中国水土发展历史—试验推广阶段20世纪50年代，水利部、中科院等在黄河中游地区组织了3次大规模的水土流失考察；1956~1963年，在国家统一安排下，曾两次修订了全国水土保持科学技术发展规划；1958年北京林学院设立了水土保持专业，开始了中国水土保持高级人才的培养；第57页/共91页第五十七页，共92页。中国水土发展历史—普及发展阶段1982年6月30日，国务院发布了《中华人民共和国水土保持工作条例》；1991年6月29日，第七届全国人大常委会第20次会议通过了《中华人民共和国水土保持法》；通过多年的总结，2004年唐克丽主编的《中国水土保持》出版，是中国水土保持学科走向成熟的标志。第58页/共91页第五十八页，共92页。古代水土流失微弱50、60年代水土流失面积和强度增加快80、90年代水土流失面积和强度继续增加90年代后总体得到控制，但近期局部有增加的趋势我国水土流失的发展趋势第59页/共91页第五十九页，共92页。我国水土保持发展历程古代水土保持《诗经》平治水土20世纪50-70年代示范推广阶段20世纪90年代依法防治阶段（1991年《水土保持法》）鸦片战争以后萌芽起步阶段20世纪80年代小流域综合治理全面发展阶段1997年以后（1997年“再造秀美山川”提出）第60页/共91页第六十页，共92页。国外（以美国为例，围绕三个方面开展研究）土壤侵蚀与水质管理；

土壤侵蚀与土壤资源管理；基于保持规划与环境保护的侵蚀预报技术。1.3.2

水土保持研究进展第61页/共91页第六十一页，共92页。国内（也主要围绕三个方面开展研究）1.土壤侵蚀调查与基础性、关键性问题的研究研究建立了土壤侵蚀分类原则和系统；研究建立了土壤侵蚀区划的原则和系统（如：侵蚀营力划分一级区）土壤侵蚀研究新方法和手段（3S、激光扫描、近景摄影测量、同位素等）；水土保持与全球气候变化的耦合关系及模型（水土保持导致碳的排放等）。第62页/共91页第六十二页，共92页。国内（也主要围绕三个方面开展研究）2.土壤侵蚀过程及其机理研究土壤侵蚀动力学机制及其过程；中国土壤侵蚀预报研究（中国主要水蚀区土壤侵蚀过程与调控研究—973项目）；水土保持措施防蚀机理；土壤侵蚀区生态系统植被恢复机制及其关键技术。第63页/共91页第六十三页，共92页。国内（也主要围绕三个方面开展研究）3.土壤侵蚀与沟道河道泥沙输移及洪涝灾害关联研究水土流失片区面源污染控制与环境整治；降雨地表径流调控（水土保持径流调控理论与实践—郭廷辅等著）。第64页/共91页第六十四页，共92页。1.3.3我国水土保持成就（1）以长江上游、黄河中上游等七大流域水保重点工程建设取得进展。（2）在地广人稀、水土流失轻微地区开展了水土保持生态修复工程；如青海“三江源区”（3）依法推进水土保持，积极控制人为水土流失，如开发建设项目“三同时”（同时设计、同时施工、同时投产使用）制度（4）水土保持科学研究工作取得了新进展。第65页/共91页第六十五页，共92页。我国水土保持应重视的几个问题：①加强水土流失基础理论研究。②加强流域生态经济系统的管理与调控研究。③以可持续发展理论指导区域水土流失综合治理与开发。④把防止与调控地表径流放在首位。⑤加强科学研究，进一步提高成果转化率。⑥建立中国土壤侵蚀监测信息系统。第66页/共91页第六十六页，共92页。（1）实行分区治理，分类指导（2）不断探索防治水土流失新途径（3）以小流域为单元，科学规划，综合治理（4）优化配置水资源（5）加强水土保持科技工作1.4

水土保持的主要对策第67页/共91页第六十七页，共92页。（1）实行分区治理，分类指导第68页/共91页第六十八页，共92页。●

西北黄土高原区突出沟道治理,以淤地坝为重点,建设稳产高产基本农田,促进退耕还林还草第69页/共91页第六十九页，共92页。

◆坡顶植树戴帽，坡面开挖截水沟，拦蓄径流、泥沙◆坡耕地大力推行横坡垅作

◆沟道修沟边埂、蓄水池、谷坊、塘坝，营造沟底防冲林◆调整产业结构，粮畜林果药杂全方位开发●东北黑土漫岗区第70页/共91页第七十页，共92页。◆封禁治理，恢复提高植被覆盖度，保护表土层免于冲刷流失◆工程与生物措施并举，上拦、下堵、中间封治理崩岗流失◆发展经济林果，增加农民收入，把资源优势转化为商品优势◆发展沼气、节柴灶、小水电，解决农村能源问题●

南方红壤丘陵区崩岗治理第71页/共91页第七十一页，共92页。●北方土石山区◆建设基本农田，改造坡耕地，提高粮食产量◆治理开发荒山荒坡,草灌乔结合，林、牧、果并举◆沟道修筑谷坊、防洪堤,沟滩造田,导水归槽,减轻洪水危害第72页/共91页第七十二页，共92页。●南方石质山区◆陡坡退耕◆抢救土地资源，改造坡耕地，蓄水保土，控制石漠化◆加强小型水利工程建设，解决群众基本的生存条件第73页/共91页第七十三页，共92页。●草原区实行围栏、轮牧、休牧，建设人工草场。第74页/共91页第七十四页，共92页。

在加强人工治理同时，依靠大自然的力量，开展生态自我修复工作，加快水土流失防治步伐。

（2）不断探索防治水土流失新途径第75页/共91页第七十五页，共92页。（3）以小流域为单元，科学规划，综合治理

以”小”流域为单元，实行山水田林路综合治理，对工程措施、生物措施和农业技术措施进行优化配置，因害设防，形成水土流失综合防治体系。

生态清洁流域治理第76页/共91页第七十六页，共92页。甘肃庄浪山水田林路综合治理山坡梯田沟坡林草沟底建坝沟中蓄水建设道路第77页/共91页第七十七页，共92页。科学配置水资源，合理安排生态用水，处理好生产、生活和生态用水关系。同时，在水土保持和生态建设中，充分考虑水资源的承载能力，因地制宜，因水制宜，适地适树，宜林则林，宜灌则灌，宜草则草。（4）优化配置水资源第78页/共91页第七十八页，共92页。重大基础理论研究（10个方面）水土保持关键技术（9各方面）（5）加强水土保持科技工作第79页/共91页第七十九页，共92页。1.5.1同自然基础科学的关系①气象学与水文学关系②地貌学：地形条件③地质学：岩石特性与地质构造④土壤学关系：被侵蚀的对象1.5.2同应用学科的关系⑤与农业学科关系：⑥与林业学科的关系⑦与水利学科关系⑧与环境学科关系1.5

水土保持学与其他学科的关系第80页/共91页第八十页，共92页。①与气象学、水文学的关系各种气候因素和不同的气候类型对水土保持都有直接或间接的影响，并形成不同的水文特征；另一方面，通过综合治理，改变大气层下垫面形状，对局部地区的小气候及水文特征加以调节与改善。试验试验第81页/共91页第八十一页，共92页。②与地貌学的关系地形是影响水土流失的重要因素之一，而水土流失过程又对地形进行在塑造