土壤侵蝕原理2

第2章土壤侵蝕類型主要教學目標：使學生掌握土壤侵蝕、水土流失、水土保持等的基本概念，掌握土壤侵蝕應力、土壤侵蝕類型及類型劃分，土壤侵蝕形式、土壤侵蝕程度及強度。本章概念較多，在教學過程中借助多媒體教學顯示圖片和實習實驗來完成。主要內(nèi)容：第一節(jié)

土壤侵蝕及其與水土流失關(guān)系第二節(jié)

導致土壤侵蝕的營力第三節(jié)

土壤侵蝕類型及類型劃分第四節(jié)

土壤侵蝕形式第五節(jié)

土壤侵蝕程度及強度主要講解內(nèi)容第一節(jié)

土壤侵蝕及其與水土流失關(guān)系一、土壤侵蝕及其與水土流失關(guān)系1.基本概念（1）土壤侵蝕：《中國大百科全書·水利卷》（1992.3）對土壤侵蝕(soilerosion)的定義為：土壤及其母質(zhì)在水力、風力、凍融、重力等外勞力作用下，被破壞、剝蝕、搬運和沉積的過程。（2）水土流失：水土流失（waterandsoilloss）在《中國水利百科全書·第一卷》（1990.12）中定義為在水力、重力、風力等外營力作用下，水土資源和土地生產(chǎn)力的破壞和損失，包括土地表層侵蝕及水的損失，亦稱水土損失。（3）土壤侵蝕量：土壤在外營力作用下產(chǎn)生位移的物質(zhì)量，稱土壤侵蝕量（theamountofsoilerosion）。（4）土壤侵蝕速度：單位面積單位時間內(nèi)的土壤侵蝕量成為土壤侵蝕速度（或土壤侵蝕速率）(therateofsoilerosion)。（5）水土保持在《中國大百科全書·農(nóng)業(yè)卷》（1990.9）中水土保持的定義為：防治水土流失，保護、改良與合理利用山丘區(qū)和風沙區(qū)水土資源，維護和提高土地生產(chǎn)力，以利于充分發(fā)揮水土資源的經(jīng)濟效益和社會效益，建立良好生態(tài)環(huán)境的事業(yè)。2.水土流失與土壤侵蝕關(guān)系從土壤侵蝕和水土流失的定義中可以看出，二者雖然存在著共同點，即都包括了在外營力作用下土壤、母質(zhì)及淺層基巖的剝蝕、運搬和沉積的全過程；但是也有明顯差別，即水土流失中包括了在外營力作用下水資源和土地生產(chǎn)力的破壞與損失，而土壤侵蝕中則沒有。雖然水土流失與土壤侵蝕在定義上存在著明顯差別，但應該看到因水土流失一詞源于我國，科研、教學和生產(chǎn)上使用較為普遍。而土壤侵蝕一詞為傳入我國的外來詞，其涵義顯然狹于水土流失的內(nèi)容。隨著水土保持這一學科逐漸發(fā)展和成熟，在教學和科研方面人們對二者的差異給予了越來越多的重視，而在生產(chǎn)上人們常把水土流失和土壤侵蝕作為同一語來使用。3.水土保持與土壤侵蝕關(guān)系顯然土壤侵蝕是水土保持的工作對象，水土保持就是在合理利用水土地資源基礎(chǔ)上，組織運用水土保持林草措施、水土保持工程措施、水土保持農(nóng)業(yè)措施、水土保持管理措施等構(gòu)成水土保持綜合措施體系，以達到保持水土、提高土地生產(chǎn)力、改善山丘區(qū)和風沙區(qū)生態(tài)環(huán)境的目的。

第二節(jié)

導致土壤侵蝕的營力一、內(nèi)營力作用內(nèi)營力作用的主要表現(xiàn)是地殼運動、巖漿活動、地震等。1.地殼運動（1）概念地殼運動使地殼發(fā)生變形和變位，改變地殼構(gòu)造形態(tài)，因此又稱為構(gòu)造運動(tectonicmovement)。（2）類型根據(jù)地殼運動的方向，可分為垂直運動和水平運動兩類。（3）垂直運動垂直運動也叫升降運動或振蕩運動。運動方向垂直于地表（即沿地球半經(jīng)方向）。這種運動表現(xiàn)為地殼大范圍地區(qū)的緩慢上升與下降。它出現(xiàn)于大陸和洋底，具有此起彼伏的補償運動性質(zhì)。垂直運動的一個顯著特點是作用時間長影響范圍廣。（4）水平運動水平運動的方向平行于地表，即沿地球切線方向運動?，F(xiàn)代科學技術(shù)發(fā)展證實了世界大陸層經(jīng)歷了長距離水平位移。水平運動使板塊互相沖撞，形成高大的山脈，如喜馬拉雅山、安地斯山等。印度大陸向喜馬拉雅山脈方向運動的速度達5cm/a，我國山東郯城至安徽廬江的斷裂，其西北盤與東南盤相對錯動達150~200km，汾渭斷裂深達4000m以上，這些都反映了地殼存在水平運動。地殼在內(nèi)應力作用下發(fā)生水平運動，同樣也會導致侵蝕基準面變化而影響到土壤侵蝕的發(fā)生和發(fā)展。（5）褶皺運動褶皺運動是使巖層發(fā)生波狀彎曲的地殼運動。垂直運動和水平運動都可以使巖層發(fā)生褶皺。（6）斷裂運動斷裂運動可分為水平斷裂運動和垂直斷裂運動。實際上兩者很難嚴格區(qū)分，它們往往是伴生的。2.巖漿活動巖漿活動是地球內(nèi)部的物質(zhì)運動（地幔物質(zhì)運動）。地球內(nèi)部軟流圈的溶融物質(zhì)在壓力、溫度改變的條件下，沿地殼裂或脆弱帶侵入或噴出，巖漿侵入地殼形成各種侵入體，噴出地表則形成各種類型的火山，改變原來形態(tài)，造成新的起伏。3.地震地震也是內(nèi)營力作用的一種表現(xiàn)，它往往是與斷裂、火山現(xiàn)象相聯(lián)系，世界主要火山帶、地震帶與斷裂帶分布的一致性是這種聯(lián)系的反映。二、外營力作用外營力作用的主要能源來自太陽能。地殼表面直接與大氣圈、水圈、生物圈接觸，他們之間發(fā)生復雜的相互影響和相互作用，從而使地表形態(tài)不斷發(fā)生變化。外營力作用總的趨勢是通過剝蝕、堆積（搬運作用則是將二者聯(lián)系成為一個整體）使地面逐漸夷平。外營力作用的形式很多，如流水、地下水、重力、波浪、冰川、風沙等等。各種作用對地貌形態(tài)的改造方式雖不相同，但是從過程實質(zhì)來看，都經(jīng)歷了風化、剝蝕、搬運和堆積（沉積）幾個環(huán)節(jié)。1.風化作用風化（weathering）作用就是指礦物、巖石在地表新的物理、化學條件下所產(chǎn)生的一切物理狀態(tài)和化學成分的變化，是在大氣及生物影響下巖石在原地發(fā)生的破壞作用。風化作用可分為物理風化作用和化學風化作用。而生物風化就其本質(zhì)而言，可歸入物理風化或化學風化作用之中，它是通過生物有機體去完成的。2.剝蝕作用各種外營力作用（包括風化、流水、冰川、風、波浪等）對地表進行破壞，并把破壞后的物質(zhì)搬離原地，這一過程或作用稱為剝蝕(denudation)作用。狹義的剝蝕作用僅指重力和片狀水流對地表侵蝕并使其變低的作用。一般所說的侵蝕作用，是指各種外營力的侵蝕作用，如流水侵蝕、冰蝕、風蝕、海蝕等。鑒于作用營力性質(zhì)的差異，作用方式、作用過程、作用結(jié)果不同，于是分為水力侵蝕、風力侵蝕、凍融侵蝕等類型。3.搬運作用風化、侵蝕后的碎霄物質(zhì)，隨著各種不同的外營力作用轉(zhuǎn)移到其它地方的過程稱為搬運(transportation)作用。根據(jù)搬運的介質(zhì)不同，分為流水搬運、冰川搬運、風力搬運等。在搬運方式上也存在很多類型，有懸移、拖曳（滾動）、溶解等。我國黃河每年平均輸沙16億t，全世界每年有23～49億噸溶解質(zhì)被搬運入海洋。4.堆積作用被搬運的物質(zhì)由于介質(zhì)搬運能力的減弱或搬運介質(zhì)的物理、化學條件改變，或在生物活動參與下發(fā)生堆積或沉積，稱為堆積作用或沉積(deposition)作用。按沉積的方式可分為機械沉積作用、化學沉積作用、生物沉積作用等。搬運物堆積于陸地上，在一定條件下就會形成“懸河”并導致洪水災害發(fā)生；堆積在海洋中，會改變海洋環(huán)境，引起生物物種的變化。

第三節(jié)

土壤侵蝕類型及類型劃分一、劃分方法根據(jù)土壤侵蝕研究和其防治的側(cè)重點不同，土壤侵蝕類型（thetypeofsoilerosion）的劃分方法也不一樣。最常用的方法主要有以下3種，即按導致土壤侵蝕的外營力種類來劃分土壤侵蝕類型、按土壤侵蝕發(fā)生的時間劃分土壤侵蝕類型和按土壤侵蝕發(fā)生的速率劃分土壤侵蝕類型。二、按導致土壤侵蝕的外營力種類劃分按導致土壤侵蝕的外營力種類進行土壤侵蝕類型的劃分，是土壤侵蝕研究和土壤侵蝕防治等工作中最常用的一種方法。一種土壤侵蝕形式的發(fā)生往往主要是由一種或兩種外營力導致的，因此這種分類方法就是依據(jù)引起土壤侵蝕的外營力種類劃分出不同的土壤侵蝕類型。在我國引起土壤侵蝕的外營力種類主要有水力、風力、重力、水力和重力的綜合作用力、溫度(由凍融作用而產(chǎn)生的作用力)作用力、冰川作用力、化學作用力等，因此土壤侵蝕類型就有水力侵蝕類型、風力侵蝕類型、重力侵蝕類型、凍融侵蝕類型、冰川侵蝕類型、混合侵蝕類型和化學侵蝕類型等（見圖）。三、按土壤侵蝕發(fā)生的時間劃分以人類在地球上出現(xiàn)的時間為分界點，將土壤侵蝕劃分為兩大類，一類是人類出現(xiàn)在地球上以前所發(fā)生的侵蝕，稱之為古代侵蝕(ancienterosion)；另一類是一類是人類出現(xiàn)在地球上之后所發(fā)生的侵蝕，稱之為現(xiàn)代侵蝕(modernerosion)。人類在地球上出現(xiàn)的時間從距今200萬年之前的第四紀開始時算起。1.古代侵蝕古代侵蝕是指人類出現(xiàn)在地球以前的漫長時期內(nèi)，由于外營力作用，地球表面不斷產(chǎn)生的剝蝕、搬運和沉積等一系列侵蝕現(xiàn)象。這些侵蝕有時較為激烈，足以對地表土地資源產(chǎn)生破壞；有些則較為輕微，不足以對土地資源造成危害。但是其發(fā)生、發(fā)展及其所造成的災害與人類的活動無任何關(guān)心和影響。2.現(xiàn)代侵蝕現(xiàn)代侵蝕是指人類在地球上出現(xiàn)以后，由于地球內(nèi)應力和外營力的影響，并伴隨著人們不合理的生產(chǎn)活動所發(fā)生的土壤侵蝕現(xiàn)象。這種侵蝕有時十分劇烈，可給生產(chǎn)建設(shè)和人民生活帶來嚴重惡果，此時的土壤侵蝕稱為現(xiàn)代侵蝕。一部分現(xiàn)代侵蝕是由于人類不合理活動導致的，另一部分則與人類活動無關(guān)，主要是在地球內(nèi)營力和外營力作用下發(fā)生的，將這一部分與人類活動無關(guān)的現(xiàn)代侵蝕稱為地質(zhì)侵蝕(geologicalerosion)。因此地質(zhì)侵蝕就是在地質(zhì)營力作用下，地層表面物質(zhì)產(chǎn)生位移和沉積等一系列破壞土地資源的侵蝕過程。地質(zhì)侵蝕是在非人為活動影響下發(fā)生的一類侵蝕，包括人類出現(xiàn)在地球上以前和出現(xiàn)后由地質(zhì)營力作用發(fā)生的所有侵蝕。四、按土壤侵蝕發(fā)生的速率劃分1.加速侵蝕加速侵蝕是指由于人們不合理活動，如濫伐森林、陡坡開墾、過度放牧和過度樵采等，再加之自然因素的影響，使土壤侵蝕速率超過正常侵蝕（或稱自然侵蝕）速率，導致土資源的損失和破壞。一般情況下所稱的土壤侵蝕就是指發(fā)生在現(xiàn)代的加速土壤侵蝕部分。2.正常侵蝕正常侵蝕指的是在不受人類活動影響下的自然環(huán)境中，所發(fā)生的土壤侵蝕速率小于或等于土壤形成速率的那部分土壤侵蝕。這種侵蝕不易被人們所察覺，實際上也不至于對土地資源造成危害。不同侵蝕之間的關(guān)系見下圖。

第四節(jié)

土壤侵蝕形式一、水力侵蝕形式1.概念水力侵蝕(watererosion)是指在降雨雨滴擊濺、地表徑流沖刷和下滲水分作用下，土壤、土壤母質(zhì)及其他地面組成物質(zhì)被破壞、剝蝕、搬運和沉積的全部過程。2.類型（1）雨滴擊濺侵蝕在雨滴擊濺作用下土壤結(jié)構(gòu)破壞和土壤顆粒產(chǎn)生位移的現(xiàn)象稱為雨滴擊濺侵蝕(raindropsplasherosion)，簡稱為濺蝕（splasherosion）。（2）面蝕斜坡上的降雨不能完全被土壤吸收時在地表產(chǎn)生積水，由于重力作用形成地表徑流，開始形成的地表徑流處于未集中的分散狀態(tài)，分散的地表徑流沖走地表土粒稱之為面蝕(surfaceerosion)。按面蝕發(fā)生的地質(zhì)條件、土地利用現(xiàn)狀和發(fā)生程度不同，面蝕可分為層狀面蝕、砂礫化面蝕、鱗片狀面蝕和細溝狀面蝕。（3）溝蝕在面蝕的基礎(chǔ)上，尤其細溝狀面蝕進一步發(fā)展，分散的地表徑流由于地形影響逐漸集中，形成有固定流路的水流，稱作集中的地表徑流或股流。集中的地表徑流沖刷地表，切入地面帶走土壤、母質(zhì)及基巖，形成溝壑的過程稱之為溝蝕(gullyerosion)。（4）山洪侵蝕在山區(qū)、丘陵區(qū)富含泥沙的地表徑流、經(jīng)過侵蝕溝網(wǎng)的集中，形成突發(fā)洪水，沖出溝道向河道匯集，山區(qū)河流洪水對溝道堤岸的沖淘、對河床的沖刷或淤積過程稱之為山洪侵蝕(torrentialflooderosion)。（5）海岸浪蝕及庫岸浪蝕在風力作用下，形成的波浪對海岸及水庫岸庫產(chǎn)生拍打、沖蝕作用，如果岸體為土體時，使海岸及庫岸產(chǎn)生涮洗、崩塌逐漸后退，如果岸體為較硬的巖石時，岸體形成凹槽，波浪繼續(xù)作用就形成侵蝕崖。二、風力侵蝕1.概念風力侵蝕(winderosion)系指土壤顆?；蛏沉Ｔ跉饬鳑_擊作用下脫離地表，被搬運和堆積的一系列過程，以及隨風運動的沙粒在打擊巖石表面過程中，使巖石碎屑剝離出現(xiàn)擦痕和蜂窩的現(xiàn)象。風力侵蝕簡稱為風蝕。2.類型風力侵蝕包括石窩（風蝕壁龕）、風蝕蘑菇、風蝕柱、風蝕壟槽（雅丹）、風蝕洼地、風蝕谷、風蝕殘丘、風蝕城堡（風城）、石漠與礫漠（戈壁）、沙波紋、沙丘（堆）及沙丘鏈（新月形沙丘鏈、格狀沙丘鏈）和金字塔狀沙丘等形式。三、重力侵蝕1.概念重力侵蝕(gravitationalerosion)是一種以重力作用為主引起的土壤侵蝕形式。他是坡面表層土石物質(zhì)及中淺層基巖，由于本身所受的重力作用(很多情況還受下滲水分、地下潛水或地下徑流的影響)，失去平衡，發(fā)生位移和堆積的現(xiàn)象。重力侵蝕的發(fā)生多在＞25°的山地和丘陵，在溝坡和河谷較陡的岸邊也常發(fā)生重力侵蝕，由人工開挖坡腳形成形成的臨空面、修建渠道和道路形成的陡坡也是重力侵蝕多發(fā)地段。2.類型根據(jù)土石物質(zhì)破壞的特征和移動方式，一般地可將重力侵蝕分為陷穴、瀉留、滑坡、崩塌、地爬、崩崗、巖層蠕動、山剝皮等。（1）陷穴在黃土地區(qū)或黃土狀堆積物較深厚地區(qū)的堆積層中，地表層發(fā)生近于圓柱形土體垂直向下塌落的現(xiàn)象稱之為陷穴(holeerosion)。（2）瀉溜在陡峭的山坡或溝坡上，由于冷熱干濕交替變化，表層物質(zhì)嚴重風化，造成土石體表面松散和內(nèi)聚力降低，形成與母巖體接觸不穩(wěn)定的碎屑物質(zhì)，這些巖土碎屑在重力作用下時斷時續(xù)地沿斜坡坡面或溝坡坡面下瀉的現(xiàn)象稱為瀉溜(debrisslide)。（3）滑坡坡面巖體或土體沿貫通剪切面向臨空面下滑的現(xiàn)象稱為滑坡(slopeslide)。滑坡的特征是滑坡體與滑床之間有較明顯的滑移面，滑落后的滑坡體層次雖受到嚴重擾動，但其上下之間的層次未發(fā)生改變。滑坡在天然斜坡或人工邊坡、堅硬或松軟巖土體都可能發(fā)生，它是常見的一種邊坡變形破壞形式。（4）崩塌與墜石在陡峭的斜坡上，整個山體或一部分巖體、塊石、土體及巖石碎屑突然向坡下崩落、翻轉(zhuǎn)和滾落的現(xiàn)象稱為崩塌(collapse)。（5）地爬（土層蠕動）寒溫帶及高寒地帶土壤濕度較高的地區(qū)在春季土壤解凍時，上層解凍的土層與下層凍結(jié)的土層之間形成兩張皮，解凍的土層在重力分力作用下沿斜坡蠕動，在地表出現(xiàn)皺褶，稱地爬或土層蠕動。（6）崩崗山坡劇烈風化的巖體受水力與重力的混合作用，向下崩落的現(xiàn)象稱之為崩崗(rockslide)。（7）巖層蠕動巖體蠕行是斜坡上的巖體在自身重力作用下，發(fā)生十分緩慢的塑性變形或彈性變形。（8）山剝皮土石山區(qū)陡峭坡面在雨后或土體解凍后，山坡的一個部分土壤層及母質(zhì)層剝落，裸露出基巖的現(xiàn)象稱之為山剝皮。四、混合侵蝕1.概念混合侵蝕（mixederosion）是指在水流沖力和重力共同作用下的一種特殊侵蝕形式，在生產(chǎn)上常稱混合侵蝕為泥石流(debrisflow)。2.類型（1）石洪石洪（rockflow）是發(fā)生在土石山區(qū)暴雨后形成的含有大量土砂礫石等松散物質(zhì)的超飽和狀態(tài)的急流。其中所含土壤粘粒和細沙較少，不足以影響到該種徑流的流態(tài)。石洪中已經(jīng)不是水流沖動的土沙石塊，而是水和水沙石塊組成的一個整體流動體。因此石洪在沉積時分選作用不明顯，基本上是按原來的結(jié)構(gòu)大小石礫間雜存在。（2）泥流泥流（mudflow）是發(fā)生在黃土地區(qū)或具有深厚均質(zhì)細粒母質(zhì)地區(qū)的一種特殊的超飽和急流，其所含固項物質(zhì)以粘粒、粉沙等一些細小顆粒為主。泥流所具有的動能遠大于一般的山洪，流體表面顯著凹凸不平，已失去一般流體特點，在其表面經(jīng)?？筛⊥小㈨斶\一些較大泥塊。（3）泥石流泥石流（debrisflow）是一種飽含大量泥沙石塊和巨礫的固液兩項流體。泥石流發(fā)生過程復雜、爆發(fā)突然、來勢兇猛、歷時短暫，是我國山區(qū)常見的一種破壞力極大的自然災害。泥石流不僅需要短時間內(nèi)匯集大量地表徑流，而且還需要在溝道或坡面上儲備有大量松散固項物體，而面蝕、溝蝕及各種形式重力侵蝕的發(fā)生是產(chǎn)生大量松散固項物體的條件，因此泥石流的發(fā)生是山區(qū)嚴重土壤侵蝕的標志之一。五、凍融侵蝕當溫度在0℃上下變化時，巖石孔隙或裂縫中的水在凍結(jié)成冰時，體積膨脹（增大９％左右），因而它對圍限它的巖石裂縫壁產(chǎn)生很大的壓力，使裂縫加寬加深；當冰融化時，水沿擴大了的裂縫更深地滲入巖體的內(nèi)部，同時水量也可能增加，這樣凍結(jié)、融化頻繁進行，不斷使裂縫加深擴大，以致巖體崩裂成巖屑，稱凍融侵蝕(freeze-thawerosion)六、冰川侵蝕由冰川運動對地表土石體造成機械破壞作用的一系列現(xiàn)象稱為冰川侵蝕(glaciererosion)。高山高原雪線以上的積雪，經(jīng)過外力作用，轉(zhuǎn)化為有層次的厚達數(shù)十米至數(shù)百米的冰川冰。而后冰川冰沿著冰床作緩慢塑性流動和塊體滑動，冰川及其底部所含的巖石碎塊不斷銼磨冰床。同時在冰川下因節(jié)理發(fā)育而松動的巖塊突出部分有可能和冰川凍結(jié)在一起，冰川移動時將巖塊拔出帶走。冰川侵蝕活躍于現(xiàn)代冰川地區(qū)，我國主要發(fā)生在青藏高原和高山雪線以上。七、化學侵蝕土壤中的多種營養(yǎng)物質(zhì)在下滲水分作用下發(fā)生化學變化和溶解損失，導致土壤肥力降低的過程稱為化學侵蝕（chemicalerosion）。進入土壤中的降水或灌溉水分，當水分達到飽和以后受重力作用沿土壤孔隙向下層運動，使土壤中的易溶性養(yǎng)分和鹽類發(fā)生化學作用，有時還伴隨著分散懸浮于土壤水分中的土壤粘粒、有機和無機膠體（包括他們吸附的磷酸鹽和其它離子）沿土壤孔隙向下運動等，這些作用均能引起土壤養(yǎng)分的損失和土壤理化性質(zhì)惡化，導致土壤肥力下降。在酸性條件下碳酸巖類在地表徑流作用下的溶蝕也屬于化學侵蝕類的一種。

第五節(jié)

土壤侵蝕程度及強度一、土壤侵蝕量與土壤流失量1.概念土壤侵蝕量（amountofsoilerosion）是指土壤侵蝕作用的數(shù)量結(jié)果。通常把土壤、母質(zhì)及地表散松物質(zhì)在外營力的破壞、剝蝕作用下產(chǎn)生分離和位移的物質(zhì)量，稱為土壤侵蝕量。單位時間單位面積內(nèi)產(chǎn)生的土壤侵蝕量，稱為土壤侵蝕速率(或速度)，或稱為土壤侵蝕模數(shù)，量綱是t/km2·a。土壤侵蝕物質(zhì)以一定的方式搬運，并被輸移出特定地段，這些被輸移出的泥沙量稱為流域產(chǎn)沙量（sedimentyield）。相應地單位時間內(nèi)，通過河川某斷面的泥沙總量稱為流域輸沙量。在黃土地區(qū)由于土壤組成多以粉沙為主，且粒徑組成范圍較小，導致流域內(nèi)的泥沙輸移比較大，可以近似地將輸沙量看作流域的產(chǎn)沙量，因而常用流域的輸沙量和流域土壤侵蝕面積來計算平均侵蝕模數(shù)。2.區(qū)別需要指出的是土壤侵蝕和土壤流失是兩個不同的概念，關(guān)于土壤侵蝕前面已經(jīng)作了比較多的闡述。土壤流失（soilloss）所至指的僅為在水力侵蝕中，由于地表徑流導致的土壤面蝕部分（包括層狀面蝕、鱗片狀面蝕、沙?；嫖g和細溝狀面蝕），因此土壤流失量(amountof