第2章：水土保持基本原理

目的掌握土壤侵蚀的地理分布及地带性规律；水沙平衡原理；生态系统的特征；水循环、土壤容许土壤流失量、生态系统、生态恢复、可持续发展概念。2、形成地域分异的基本因素太阳辐射地球内能矛盾

非地带性分异地球内能引起的海陆分布、地形起伏地带性分异本质成因地域分异规律的纬度地带性经度地带性垂直地带性垂直地带性(水热状况的垂直差异)山麓山顶思考一：在高山地区，从山麓到山顶是否有地域分异现象？为什么？珠穆朗玛峰的南坡自然带随海拔高度的增加如何变化？这种变化是由什么因素决定的？

非地带性差异

自然带因受海陆分布、地形起伏、洋流等因素的影响而出现的分异现象称为非地带性分异。例1：南美洲安第斯山南段，东侧是沙漠，西侧是温带森林例2：南半球缺少亚寒带针叶林带、苔原带地形地貌海陆分布，56

°S~65

°S是广阔的海洋3.水土流失带性规律自然地理要素在地球表面是成带性分布2地理环境的整体性和地域分异地理环境要素人为因素水土流失带性分布水土流失的研究和治理更具有针对性3.水土流失带性规律物理、热力、化学和生物风化。

风化为搬运创造了条件在不同水、热条件下，风化作用具有鲜明的地带性特点。物理风化以冻融崩解为主，发生在高寒区；化学风化随温度升高、降水量增大而加快，强烈发生于高温高湿区；热力风化，它发生在中、低纬干旱地区。（1）地表水、热状况与外营力的关系风化作用（Weathering），地表的岩石在大气和水的联合作用以及温度变化和生物活动影响下，所发生的一系列崩解和分解作用。Waterexpandswhenitfreezes寒裂作用根劈作用（1）地表水、热状况与外营力的关系搬运作用（Transportation），风化、剥蚀后的碎屑物质，随着各种不同的外营力作用转移到其它地方的过程。搬运介质：水、风、冰川等搬运方式：悬移、滚动、溶解等搬运与风化关系：风化为搬运准备了物质；搬运为进一步风化创造条件。堆积作用（Deposition），被搬运的物质由于介质搬运能力的减弱或搬运介质的物理、化学条件改变，或在生物活动参与下发生堆积或沉积。机械沉积作用化学沉积作用生物沉积作用（1）地表水、热状况与外营力的关系土壤侵蚀与地表水热状况是分不开的：

高温少雨地区，风化作用以物理风化为主，风蚀严重；高温多雨区，化学风化为主，水力侵蚀活跃；低温少雨区，风蚀为主。（1）地表水、热状况与外营力的关系年均降水量（mm）年平均气温(℃)侵蚀形式与水、热关系全球可划分为三个气候侵蚀带即：1）.冰雪气候侵蚀带：气候特点是降雪量大于消融量，形成冰川，或融水下渗，结成冻土。

包括两个侵蚀亚带：极地和终年积雪的高山，为冰川侵蚀亚带；冰川外缘，在森林线以上的山地为冻融侵蚀亚带。2（2）侵蚀的地带性规律Erosionzoneofglacierandsnowclimate2）.湿润气候侵蚀带(erosionzoneofthemoistclimate)

常态侵蚀带

气候特点是：气温较高，降水量大于蒸发量，多余的水渗入地下成为潜水或地下径流，未渗入地下的水形成地表径流。所以，以水力侵蚀为主；

根据水、热差异和侵蚀形式又分为：

①湿润气候侵蚀亚带：年平均气温在10℃左右，年降水在400-800mm。物理风化与化学风化同等重要，水力侵蚀最为活跃。

在水蚀的诱导下，重力侵蚀、混合侵蚀也十分严重。主要分布在中纬地区，南北纬40’到南、北回归线之间的地区。②湿热气候侵蚀亚带：年均气温在18℃以上，降水量在800mm以上。化学风化十分强烈，化学溶蚀占据优势。在植被稀疏或遭破坏的地区，强大的暴雨会造成严重的水蚀、重力侵蚀和混合侵蚀。分布在低纬度赤道两侧南北回归线之间的地区。3）.干旱气候侵蚀带(erosionzoneofthedryclimate)：在地面蒸发量大于降水量的地区，空气十分干燥，植被生长受到限制，风力侵蚀极为强烈，形成风沙流破坏地表。半干旱侵蚀亚带：250-400mm，水力侵蚀为主，风力干旱季节占优势干旱侵蚀亚带：<250mm,风力侵蚀为主二、水、沙平衡原理水、沙平衡是水土保持措施布设的主要理论依据之一，概括起来主要包括:水量平衡容许土壤流失量冲淤平衡（一）、水量平衡1.水分循环（watercirculation）2

定义：地球表面水体在太阳辐射作用下蒸发后可随气流传输至各地，其间遇冷凝结又会以降水形式落到地面，再经河道或地下流入海洋，水分的这种往返循环不断转移交替的现象。

它一般包括3个阶段，即降水、径流和蒸发，又可分为两大部分，即水汽阶段和降水阶段，以及径流阶段与蒸发阶段。

：大循环是海陆间的水分交换

：从海洋上蒸发的水汽，上升遇冷凝结后又降落在海洋上，或陆地上蒸发的水汽上升遇冷凝结后又降落到陆地上，这种局部的循环称为小循环。2二、水、沙平衡原理水分循环大循环海洋水分小循环陆地水分小循环小循环陆地水循环海洋水循环水分大循环2.水量平衡（waterbalance）概念

水量平衡是指对于任一自然区域（或某一水体），在给定的时段内，各种形式的输入水量应等于各种形式的输出水量与区域内在该时段的储量的增量之和。

2二、水、沙平衡原理水量平衡方程I为给定时段内输入区域的各种水量之和；O为给定时段内输出的各种水量之和；W1、W2，为区域内给定时段始、末的储水量；△W为时段内储水量的增量，△W=W2-W1。△W>0，区域内储水量增加，反之减少。

（1-1）世界各大洲水量收支表2水量平衡方程依据研究尺度，可划分为：全球水量平衡方程区域水量平衡方程—通用水量平衡方程流域水量平衡方程农田水量平衡方程

二、水、沙平衡原理新疆假定在陆地上任取某一区域，区域的地面和地下边界有河道和地下水流，可以进出水量，区域内有湖泊、水库、河道和地下含水层等蓄水体。设想沿区域的边界作一个垂直的柱体，柱体底部为地面心下的某一水平面，假设在该水平面上下的水量不进行交换。区域水量平衡方程区域水量平衡方程计算时段内的区域水量平衡方程为：

P为区域内计算时段的降水量；Rs、Rg分别为计算时段内经地面、地下流入区内的径流量；E为区域内计算时段的净蒸发量，等于蒸发量与凝结量的差值；Rs’、Rg’分别为计算时段内经地面、地下流出的径流量；qa为区域内计算时段内的总用水量；△W为区域内计算时段的蓄水增量。

2二、水、沙平衡原理（1-2）流域水量平衡方程2二、水、沙平衡原理对于一个天然流域，如果地面分水线与地下分水线一致(称为闭合流域)。则不可能有水从外流域经地表或地下流入，故式上式中的Rs、Rg均为0。再令流出的总水量为R=Rs’+Rg’。（1-3）①闭合流域年水量平衡方程

P=E+R+△W

P为流域平均年降水量，R为流域年径流深，△W为年终与年初流域蓄水量的增量。如△W为正值，则表示年内的降水一部分消耗于径流和蒸发，其余则储蓄在流域之内；如△W为负值，表示年径流和蒸发不仅来源于降水，还有一部分取自流域原有的蓄水量。②闭合流域多年水量平衡方程

P’=E’+R式中P’、R’和E’分别代表流域的多年平均降水量、径流量和蒸发量。由于年蓄水增量△W对于不同的年份有正有负，所以对于多年平均情况，正负值可抵消，故△W的多年平均值近于零。（二）、容许土壤流失量(Soillosstolerance)1.概念：

是指在维持土地高生产力水平前提下的最大土壤侵蚀速率，或与岩石的化学风化成土率保持平衡的侵蚀速度。容许流失量是发展持续农业的重要条件，因此，可以简称为维持土地持续高生产力的最大侵蚀量，又称T值。该量值决定于某地的风化成土速度W和土壤可溶物质移动速度D。可用公式表示为：

W=T+DT=W-D式中：T为侵蚀率。2二、水、沙平衡原理2.值范围美国依据满足作物生长需要的土层深度、流失区域大小、保证下游的安全等条件确定不同情况的T值。一般来说，耕地土层深厚且剖面土壤肥力接近的情况下，容许流失量可大些；对于土层薄、少量侵蚀即会显著降低生产力的情况，其值要低。2二、水、沙平衡原理3.我国采用的T值

我国根据有效土层厚的抗蚀年限，划分出土壤潜在侵蚀危害程度。显然，无险型土壤抗蚀年限最长，容许流失量可大些；极险型和毁坏型，容