第一章 水土保持学.ppt

1、课程性质,专业必修课,计划学时,54学时,教材,王礼先 朱金兆.水土保持学（第二版）.中国林业出版社，2005,主要参考书,1关君尉.水土保持原理. 中国林业出版社，1998 2北京林业大学.水土保持工程学. 中国林业出版社，2000 3何腾兵.水土保持和土壤耕作技术.贵州科技出版社，1998 4朱安国.水土流失与水土保持.贵州人民出版社，1985 5朱安国 等编著.山区水土流失因素综合研究.贵州科技出版社，1995,有关专业期刊杂志,水土保持学报、水土保持科学、水土保持通报、中国水土保持、灌溉与排水、Soil and Water Conservation、山地学报、水土保持研究、南方水土保持

2、研究、干旱研究、资源与环境学报、生态学报等等。,要求,1.不无故缺课。 2.上课时保持安静，但可以提问、讨论。 3.希望对授课内容、授课方式、授课速度等提出建议和意见。,第一章 绪论,第一节 水土保持学的研究对象及意义 一、 研究对象与内容 （一）定义 水土保持学是研究水土流失原因和过程，以及运用综合性技术措施，防治水土流失等自然灾害从而保障生产（尤其是农业生产）发展的一门新的自然科学。 水土保持是防治水土流失，保护、改良与合理利用水土资源，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。,国外多叫土壤保持、土壤保护，也有称水土保持。在中国大

3、百科全书水利水土保持分支中明确指出：水土保持学是一门研究水土流失规律和水土保持综合措施，防治水土流失，保护、改良与合理利用（山区、丘陵区和风沙区的）水土资源，维持和提高土地生产力，以便充分发挥水土资源生态效益、经济效益和社会效益的应用性科学技术。由此可以看出：水土保持就是研究水土流失发生发展的规律和综合防治措施的一门科学,是保护水土资源,减免自然灾害,改善生态环境,促进国民经济高速度持续发展和构建和谐社会的一门独立的、新兴的自然科学。,关君蔚在水土保持原理一书中指出：水土保持是防治水土流失，保护、改良与合理利用（山区、丘陵区和风沙区的）水土资源，维持和提高土地生产力，以利于分发挥水土资源的经济

4、效益和社会效益，建立良好生态环境的综合性科学技术。,水土保持学的主要研究任务：,（1）揭示水、土资源的破坏及其保护,开发与利用的规律性； （2）寻求防治水土流失，充分合理利用水土资源,改善和保护生态环境的新途径； （3）研究费省效宏的新的水土保持技术措施； （4）为水土保持规划、治理、管理等方面的技术经济政策的制定提供科学依据。 由此可见,它又是为治理和生产服务的一门应用科学。,水土保持的主要内容:,（1）水土流失规律的研究：主要研究水土流失的发生发展规律,时空分布规律以及水土流失的危害程度;分析研究影响水土流失的主要因素。 （2）单项与综合水土保持技术措施及效益(经济效益,保土效益,生态效益

5、和社会效益)的研究：主要研究工程措施(治坡及治沟工程)和生物措施的效益和不同自然类型区的综合防护体系模式及其效益。 （3）加速侵蚀地区水土资源评价及其合理利用的研究：扭转“越垦越穷,越穷越垦,越垦越流失,越流失越垦”的恶性循环。 （4）土壤侵蚀与区划的研究：主要研究土壤侵蚀分级与分区,为水土保持科研与治理中实行分类指导原则提供依据。 （5）加快治理速度,提高治理效益的技术经济政策的研究。 （6）水土保持学的理论体系研究。,可见,水土保持学的研究内容,涉及社会科学和自然科学领域中的许多相关学科,它属于多学科交叉的综合性科学。 总之,水土保持科学体系是以土壤侵蚀规律研究为基础，以蓄水保土效益研究为

6、任务,以标准的综合防治体系研究为中心。,（二）水土保持的意义及作用,实践证明，搞好水土保持对发展国民经济，改善生态环境，构建和谐社会具有重要意义和作用，其主要意义和作用体现在下列七个方面： 1、保护土地资源，增加耕地，为农业可持续发展创造条件 2、改良坡耕地，提高抗旱能力，促进农业高产稳产、增产增收 3、发展山区经济，解决温饱问题，促进山区脱贫致富奔小康 4、改善河流水文状况，减轻洪涝灾害，保护人民生命财产 5、减少泥沙，改善水质，提高水利工程效益 6、保护工矿、交通，促进航运事业 7、缩小城乡差别，构建和谐社会,（三）水土保持的基本原则,实践证明，开展水土保持工作时，必须遵循下列8个原则：

7、1、把握防止和调节地表径流是首位的原则 2、坚持先上后下、先支后干、先坡后沟的原则 3、提高土壤抗蚀性和和抗冲性的原则。保护和改良土壤，提高土壤生产力 4、提倡生物措施优先的原则。重视植被的环境保护作用 5、坚持综合防治的原则 （化学、生物、工程） 6、注意因地制宜原则 7、实现生态社会经济效益兼优的原则 8、贯穿“持续发展理论、构建和谐社会”的原则,二、 我国水土流失的特点及其危害,（一）水土流失的特点 我国是世界上水土流失最为严重的国家之一，水土流失已成为主要的环境问题。由于特殊的自然地理和社会经济条件，我国水土流失具有以下特点： 1、分布范围广、面积大 2、侵蚀形式多样，类型复杂 3、土

8、壤流失严重,（二） 水土流失的危害,1、加速土壤的退化，耕地减少。 土壤数量减少，质量降低，生产力下降或丧失。 土壤侵蚀破坏了土地资源，使土壤肥力下降，土壤由脊薄进而发展到砂化、石漠化、裸岩化，从而丧失了生产能力，使生态环境恶化。土层变薄，肥力下降、砂化、石砾化现象严重，障碍因素多。 石漠化的概念：王世杰则综合了许多学者的观点提出：喀斯特石漠化是指在亚热带脆弱的喀斯特环境背景下受人类不合理社会经济活动的干扰破坏，造成土壤严重侵蚀，基岩大面积出露，土地生产力严重下降，地表出现类似荒漠化景观的土地退化现象。,据FAO统计，全世界约有土壤面积15亿公顷，其中每年有4000万公顷土壤遭受侵蚀，有500

9、700万公顷遭受严重侵蚀。世界上每10年就要丧失7%的表土。 全球现有27亿人口受到水土流失的威胁，生活朝不保夕，生活在贫困线以下。世界环境难民（由于土壤退化而逃离故乡）已超过1000万人。 土地沙漠化已由一个区域性问题变成一个影响100多个国家的世界性问题。目前沙漠化威胁着陆地上35%的地区即4500万平方千米。约有8亿多人将受它的影响。 据联合国统计，到2000年地球沙漠化土地面积是1977年的2倍，因沙漠化减产每年约损失260亿美元。 当前，国际上对全球土壤退化、土壤流失与合理利用土地极为重视，将其作为全球性重大战略问题对待。,水土流失致使土壤退化的例子很多，世界各国都不同程度地存在着。

10、下面我们对几个国家的土壤退化情况介绍如下,美国： 大平原地区和西部西南部各州水土流失相当严重，全国每年因土壤侵蚀所产生的泥沙量约36亿吨，其中有12亿吨淤积在水库和湖泊中，每年库容损失的价值达1亿美元。 1830年开始大规模开采的东部原始森林地区，目前很大一部分已变成不能从事农耕的侵蚀山地。 1934年5月12日从土地破坏最严重的西部刮起一阵“黑风暴”，横扫美国大陆2/3的地区，把大平原的3亿多吨地表沃土卷入大西洋。当年减产小麦51亿公斤。 1935年，美国7.06亿公顷耕地中又有4.76亿公顷遭受侵蚀。据估计，美国在开发的100余年中已经失去了原有陆地表土的1/3。 因此，在1935年美国就

11、诞生了 水土保持法 。,前苏联：,50年代在哈萨克、西伯利亚、乌拉尔、伏尔加河沿岸和北高加索地区滥伐森林，盲目开垦，引起多次“黑风暴”。如1960年34月间，黑风暴使新垦地区受灾面积达4000多万公顷，中亚地区受风蚀的耕地面积大4500公顷，比其欧洲部分的全部耕地面积还大。1963年，黑风暴又使哈萨克共和国2000万公顷耕地遭受破坏；1969年1月，在克拉斯诺达尔等地，又有82万公顷冬小麦毁于黑风暴。,非洲：,撒哈拉大沙漠（920万平方千米），每年要扩大150200万公顷。 中国： 据最近（1994年）遥感测量报导我国水土流失面积为367万平方千米，占全国总土地面积的38.2%。据前几年中科院

12、估算全国有160多万平方千米的土壤遭受侵蚀，占国土总面积的16.7%，无论前者或是后者，都比50年代初的116万平方千米增加了，每年流失的土壤达50多亿吨，相当于毁坏表土3千多万亩，比贵州省总耕地面积还大。其中黄河16亿吨，长江22.4亿吨，其它约12亿吨。,中国：,据统计我国每年因水土流失损失的N、P、K养分约1千万吨，相当于4千万吨化肥。如按公斤土壤养分增产7斤粮食计算，相当于少收1400亿斤粮食，为每年进口粮食的5倍左右。地表以裸露的石山，半石山所表现出的喀斯特山地特有的一种自然景观，这种景观表现为范围大、植被稀少、水源枯竭，土地基本不能利用。因而造成农业生态系统严重失调，水、旱灾不断发

13、生。,上述国内外的种种事实证明水土流失是加速土壤退化的根源。 我国是一个古老的农业国，很早以前人们就已经深刻认识到“有土斯有粮”，“土之不存，人将安附”的基本道理。因此，加强水土保持，防治土壤退化，将是国土态治中的一项长期而艰巨的任务。,2.泥沙淤积，加剧洪涝灾害，造成水打沙壅（淤积湿地水域）,淤积河流、湖泊、水库和建筑物，导致防洪、发电、灌溉、航运、交通等效益降低，调蓄洪水能力显著下降，使洪涝灾害趋于频繁。 在土壤流失过程中，一部分堆积在原单元之界内造成危害；另一部分则流失至下游造成社会性危害。 如黄河上游的土壤流失，造成下游河床抬高412 m，使黄河河床平均高出地面410m，成为一条著名的

14、悬河，严重威胁着25万平方千米，1亿人民的生命财产安全。 黄河的含沙量在世界居第一位，平均泥沙含量37.6kg/t，最高达590kg/t，名为水流，实为泥流。,洞庭湖：由我国第一大淡水湖演变为第二大淡水湖。（三大淡水湖：鄱阳湖、洞庭湖、太湖）。 由于泥沙淤积，使湖底升高，湖面缩小，据1952年和1977年实测地形图比较，洞庭湖的平均淤高达4.4-12m，平均湖底高程30m，比涣内最低处高4.4m。洞庭湖已成为“地上湖”或“空中悬湖”。“八百里洞庭”由公元1825年时的6000平方千米湖面演变到1978年仅存2691平方千米。尤其是近40多年来，湖泊面积减少更为严重，19491978年的29年中

15、，减少1659平方千米，比18251949年的124年中减少的1650平方千米还多9平方千米。解放以来，我国湖泊减少了500多个，洞庭湖现有水面1343平方千米，仅为解放前总面积4350平方千米的31%。29年中，湖泊容积减少107亿立方米。鄱阳湖水面也减少了40%，50年代全国各地建成的许多中小型水库已淤满报废。从根本上说，这些都是水土流失造成的。,全国河流航运里程已减少6万km。 贵州河道通航里程，解放初为1700km，1960年发展到3500km，后来由于泥沙淤塞和闸坝等原因，又降为1700km。 由于水土流失使道路受毁，交通安全及效益受到严重影响。贵州省平均用于抢修公路水毁塌方费用近1

16、000万元。 水库淤积的例子随处可见，如威宁县一座库容为74万立方米的“女儿姑水库”，仅运行11年即全部淤平报废。 有的工程甚至还未验收就被淤平了。,河道淤积，基本农田水打沙雍，沿河两岸水稻土发生严重的次生潜育化。如赫章县的野马川坝子，在50至70年代称“米粮仓”，自70年代后期，由于上游严重的水土流失，河道淤积严重，使河床高出两岸水田0.51m，水稻土严重的次生潜育化，成为制约水稻生长的冷烂田，使该坝变成粮食低产区。,3.影响水资源的有效利用，抗御自然灾害的能力减弱，旱涝灾害发生频率增大,水土流失引起的不易察觉和统计的潜在危害，如气候的恶化，水旱灾害的加剧等，具有更为严重的破坏性。 据统计，

17、乌江流域在60年代以前，大的旱灾57年一遇；70年代平均3年一遇80年代以来，旱涝灾害年年都有，只是程度不同而已。如1985年的旱灾，使毕节地区55个区、乡500多万亩农田受灾，70多万人和50多万头牲畜饮水困难。 1990年的夏秋连旱，使遵义地区的玉米减产60%以上，有些地区颗粒无收，遵义市民的饮水发生困难，实行定量供给。,1991年7月的特大洪涝灾害中，至7月13日贵州有61个县、市遭受洪水侵袭，受灾2000万人，农田受灾600万亩，倒塌房屋1.3万间，死亡260多人，伤1500人，直接经济损失5亿元以上。由于水土流失加剧，是生态环境遭受破坏，这样增大了旱涝灾害的发生频率。80年代以前，我

18、省每3年有一次中等程度的旱灾，5年左右有一次重旱，近些年来发展成2年一中旱，3年一大旱，加剧了干旱的发展。,4.生态环境恶化，加剧贫困程度,我国大部分地区的水土流失，是由于陡坡开荒，破坏植被造成的，而且逐渐形成了中上游地区“越垦越穷，越穷越垦”的恶性循环，导致下游地区“越险越加，越加越险”，表现出生态恶性循环，经济恶性循环，社会发展恶性循环，水土流失与贫困同步发展，水土流失成为贫困的根源。目前，黄河上游306个县有207个是国家级和省级贫困县，贵州省到现在尚未脱贫的县，其水土流失面积占土地总面积的55%以上。这种恶性循环如不及时扭转，水土流失面积日益扩大，自然资源日益枯竭，人口日益增多，群众贫

19、困日益加深，后果不堪设想。,5、破坏交通和建筑设施等,因水土流失造成河道、港口的淤积，致使航运里程和泊船吨位急剧下降，而且每年汛期由于水土流失形成的山体塌方、滑坡、泥石流等造成的交通中断，在全国各地时有发生。据统计，1949年全国内河航运里程为15.77万公里，到1985年减少为10.93万公里，1990年减少7万公里，已严重影响内河航运事业的发展。贵州省河道通航里程，解放初为1700多公里，1960年曾发展到3500多公里，后来由于 泥沙淤积和闸坝等原因，通航里程现降为1700多公里。全省平均每年用于抢修公路、水毁塌方费用达300多万元。,6、污染环境加剧,环境污染是水土流失造成的严重恶果。

20、 养分的总流失量，随着固体物质流失量的增加而增加。可溶性的植物养分如硝酸盐，主要与径流有关，而硝酸盐则主要与流失的固体物质有关。 由于水土流失，农药也会随着径流和流失的土壤一起流走。残余农药一般说来不太容易溶解，其转移机制多以悬移方式移动，流失的土壤所挟带的农药要比径流所挟带的农药要高。,据Mellanby（1967）报道：,在美国的某湖泊中，DDD（DDT近缘）的含量为：（mg/L或mg/kg） 水体 0.015 浮游动物 10 鱼体 100 食鱼鸟类 1600 这说明农药残留物在无害浓度下，能够通过食物链循环而不断地积累，最终危害人类的健康。,水土流失造成环境污染的原因如下：,固体径流产生

21、水面污染； 残留农药及其它污染元素随水流失进入水体（容泄区）通过食物链的累积放大作用产生污染为害； 可溶性养分流失进入水体中导致水体富营养化污染等等。,7、水土流失加剧，诱发地质灾害频繁,水土流失加剧，诱发山区泥石流和滑坡等地质灾害增加。从前滑坡和泥石流灾害时有发生。如盘县仅据60年代以来不完全统计，全县发生大型滑坡起，死亡近百人，毁农田数千亩，给受灾地区造成无法挽回的毁灭性灾难。又如1991年7月1日，六枝特区龙潭乡朱家寨，由于陡坡开荒过度，逢暴雨，导致山体坍塌形成泥石流，泥石流长达1000余m，20多万立方米。冲毁农田300多亩，房屋11栋，死亡30人。,2003年5月11日凌晨，三穗县台

22、烈镇平溪村三（穗）凯（里）高速公路项目特大桥工地附近发生特大山体滑坡事件，35个民工在睡梦中被泥石流吞噬。 三穗平溪特大桥滑坡型泥石流距村寨仅一条小河之隔，距320国道约200米左右。滑坡体沿岩层顺向滑动，在山脚第一级梯田处停止（从河面到山脚有三级梯田，每级高约1米左右），随即发生泥石流冲到第二、第三级梯田。滑坡起点距山顶约5米，顶端海拔750米，坡脚海拔620米，垂直高差130米。滑坡体宽150米，厚度由上到下呈增加趋势。由于救人和泥石流的发生破坏了滑动面的边界，所以没法估计滑坡体中部的厚度。滑坡体顶端距滑坡起点的滑动面约7米左右，较为平整，没有明显的擦痕。滑坡体由泥土夹杂着破碎的石块组成，

23、其间还有数棵马尾松倒伏在滑坡体表面。滑坡体上部和中部有水分向外渗出，侧面有早先坍塌现象（大约一两年以前），使得岩层裸露，产状极为明显。 滑坡所处山体由强风化砂页岩夹有少量白云岩组成。砂页岩岩体具有节理现象，节理面呈西东向，约30倾斜。山体表面厚薄不一的土被由上到下逐渐递增，上覆植被主要是马尾松和草被。沿山谷地带有一条宽约2-3米，深约1米的小河，整个山体未发现地下水的露头。,总之，水土流失造成的危害是多方面的，是非常严重的。难怪巴尔尼博士1981年7月访华时说“黄河流的不是泥沙，而是中华民族的血液，这已不再是微血管破裂，而是主动脉出血。对中国这样一个人多地少的国家来说，更没有权利再失去自己的农

24、田了。对中国来讲，除了人口问题，土壤问题也是国家安全的一个重要保障。” 联合国环境规划署助理执行主任埃夫特耶夫1990年10月23日在内罗毕“环境2000年”会议上说，世界上每年毁掉2500万公顷森林，而再造森林面积仅为被毁森林面积的10%，照此下去，人类将面临灾难。,综上所述，水土流失造成的危害是多方面的，是非常严重的，已经给人民生活、生产环境和国民经济发展带来了巨大危害，必须加强水土流失的综合治理。 公元2000年的地球一书的主编美国巴尔尼博士曾指出：在环境问题中，空气和水的污染固然十分重要，但第一位的问题却是土壤侵蚀，或称水土流失。 因此，我们必须明确水土保持学是环境科学的主要分支。,三

25、、 水土保持的成就与目标,（一）我国水土保持的成就 以长江上游、黄河中上游等七大流域水土保持重点工程建设取得很大进展 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 依法推进水土保持，积极控制人为水土流失 水土保持科学研究工作取得了新的进展,（二）我国水土保持的目标,1、三大目标 A 在有效减轻水土流失、减少进入江河泥沙的同时，加强对化肥、农药等面源污染的控制和对重点江河湖库周边的水源保护及生态改善。 B 在大力改善农业生产条件的同时，突出促进农村产业结构调整和产业开发，集约、高效、可持续利用水土资源，有效地增加农民收入。 C 在改善生态环境，减轻干旱、洪涝灾害的同时，重视城乡人居环境

26、质量的改善，促进人与自然的和谐，建设美好家园，提高人民生活质量。,2、四项任务（P5） A 预防监督 B 综合治理 C 生态修复 D 监测预报 3.近期目标与任务 4.远期目标与任务,四、 水土保持科学研究的重点领域,一、 基础理论研究方面 1、土壤侵蚀过程及其机制 A 水力侵蚀过程与机制 B 风力侵蚀过程与机制 C 重力侵蚀：泥石流、滑坡发生机理与预防 D 人为侵蚀与特殊侵蚀过程机制 2、土壤侵蚀模型 3、水土保持措施防蚀机理 4、流域生态过程和水土保持措施配置 5、大尺度水土流失与水土保持的格局与规律 6、水土流失与水土保持环境效应评价,二、水土保持关键技术,1、水土保持生态建设动态监测评

27、价关键技术 2、降雨地表径流调控与高效利用技术 3、坡地整治与沟壑坝系优化建设技术 4、林草植被快速恢复与建造技术 5、林草植被自我修复技术 6、流域生态经济系统的管理与调控技术 7、可持续发展理论指导下的水土流失综合治理与开发技术 8、泥石流、滑坡等山地灾害防治技术,第二节 中国水土保持的历史沿革与发展趋势,一、历史沿革 中国水土保持事业经历了3个阶段： 起始阶段（1923-1949） 试验推广阶段（1950-1978） 普及发展阶段（1979年以来）,二、发展趋势,由单一措施、分散治理转到以小流域为单元，全面规划，综合治理，集中治理。 国家、省、县层层办重点，形成点面结合的治理新局面。 由统一治理、集体经营管理转向户、专群多种治理责任制的统分结合，双层经营。 由单纯防护性治理转向开发性治理，治理与开发利用结合 加强水土保持法制建设，依法防治水土流失 在资金使用管理上进行了改革，引入竞