水土保持與荒漠化防治概論

水土保持與荒漠化防治概論第一章1、水土保持學：是一門研究水土流失規(guī)律和水土保持綜合措施，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力，以利于充分發(fā)揮水土資源的生態(tài)效益、經濟效益和社會效益，建立良好生態(tài)環(huán)境的一門應用技術科學。2、水土流失的特點：（1）分布范圍廣、面積大（2）流失成因復雜，區(qū)域差異明顯，治理難度大（3）流失強度大，侵蝕嚴重區(qū)比例高。3、水土流失的危害：（1）導致土地退化，毀壞耕地，威脅國家糧食安全；（2）導致江河湖庫淤積，加劇洪澇災害，對我國防洪安全構成巨大威脅；（3）惡化生存環(huán)境，加劇貧困，成為制約山丘區(qū)經濟社會發(fā)展的重要因素；（4）削弱生態(tài)系統的調節(jié)功能，加重旱災損失和面源污染，對我國生態(tài)安全和飲水安全構成嚴重威脅；（5）影響航運，破壞交通安全4、水土流失發(fā)生因素：（1）自然因素――潛在因素：包括氣候、地形、土壤、質地、植被等（2）人為不合理活動――主導因素：包括對土地資源的不合理利用、對水資源的不合理利用、開發(fā)建設過程中產生的水土流失5、水土保持策略：（1）堅持與時俱進的思想，積極調整工作思路，不斷探索加快防止水土流失的新途徑（2）預防為主，依法防治水土流失（3）以小流域為單元，科學規(guī)劃，綜合治理（4）堅持治理與開發(fā)利用相結合，生態(tài)效益、經濟效益與社會效益相統一（5）優(yōu)化配置水資源，合理安排好生產、生活與生態(tài)用水的關系（6）依靠科學技術，提高治理的水平和效益（7）建立政府行為和市場經濟相結合的運行機制（8）廣泛宣傳，提高全民水保意識。第二章土壤侵蝕的類型土壤侵蝕：土壤及其母質在水力、風力、凍融、重力等外營力作用下，被破壞、剝蝕、搬運和沉積的過程。水土流失：在水力、重力、風力等外營力作用下，水土資源和土地生產力的破壞和損失，包括土地表層侵蝕及水的損失，亦稱水土損失。土地表層侵蝕：在水力、風力、凍融、重力以及其他外營力作用下，土壤、土壤木質及巖屑、松軟巖層被破壞、剝蝕、轉運和沉積的全部過程。土壤侵蝕量：土壤在外營力作用下產生位移的物質數量。土壤侵蝕模數：單位面積單位時間內的土壤侵蝕量。土壤侵蝕的基本營力：內營力（由地球內部引起）有：地殼運動，巖漿活動，地震。外營力（主要能源來于太陽能）：風化，剝蝕，搬運，沉積。土壤侵蝕類型：（1）按土壤侵蝕發(fā)生的速率劃分，分為正常侵蝕和加速侵蝕（2）按土壤侵蝕的時間劃分，分為古代侵蝕和現代侵蝕（3）按引起土壤侵蝕的外營力種類劃分，分為水力侵蝕類型、風力侵蝕類型、重力侵蝕類型、凍融侵蝕類型、混合侵蝕類型、冰川侵蝕類型和化學侵蝕類型，生物侵蝕類型等土壤侵蝕形式：在一定土壤侵蝕外營力的作用下（或稱在同一侵蝕類型中），由于影響土壤侵蝕的自然因素、土地利用方式和土壤侵蝕發(fā)生的條件不同，因而所造成的侵蝕外部特征、作用方式和過程也不同。一、水力侵蝕：指在降雨、地表徑流和地下徑流作用下，土壤、土壤母質及其他地面組成物質被破壞、剝蝕、搬運和沉積的全部過程。常見的水力侵蝕形式主要有雨滴擊濺侵蝕、面蝕、溝蝕、山洪侵蝕、庫岸波浪侵蝕和海波浪侵蝕。雨滴擊濺侵蝕過程：干土濺散階段、濕土濺散階段、泥漿濺散階段和地表板結面蝕過程：蓄滲階段1、植物截留2、土壤入滲3、填洼坡面漫流階段坡面徑流形成階段：一是坡面漫流階段二是全面漫流階段侵蝕溝的組成：溝沿、溝頭、溝坡、溝底、水道、溝口、沖擊堆二、重力侵蝕：是一種以重力作用為主引起的土壤侵蝕形式。重力侵蝕的發(fā)生，是與其他外營力，特別是在水力侵蝕及下滲水分的共同作用下，以重力為其直接原因所導致的地表物質移動根據引起重力侵蝕發(fā)生的原因及其表現方式，可分為陷穴、瀉溜、崩塌、滑坡、山剝皮、地爬、崩崗、巖層蠕動三、凍融侵蝕：當溫度在零攝氏度左右變化時，對土體或巖石所造成的機械破壞作用。四、冰川侵蝕：由于現代冰川的活動對地表造成的機械破壞作用，包括刨蝕、掘蝕刮蝕等形式。五、混合侵蝕：指在水流沖力和重力共同作用下的一種特殊侵蝕形式，在生產上常稱混合侵蝕為泥石流。六、風力侵蝕是指土壤顆?；蛏暗[在氣流沖擊作用下脫離地表，被搬運和堆積的過程，以及隨風運動的土砂礫對地表物質的吹蝕和磨蝕作用。七、化學侵蝕：土壤中的營養(yǎng)物質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。化學侵蝕包括水的化學侵蝕、垂直侵蝕。第三章一、水力作用：1.降水侵蝕力：是降水引起土壤侵蝕的潛在能力，是降水物理特征的函數，而與土壤性質無關。計算：R=EI30（E該次降水總動能.J/m2*mm；I30該次暴雨中出現的最大30min降雨強度，mm/h）2.水流的侵蝕作用：水流的搬運作用：搬運方式：懸移、推移（水流的挾沙力）水流挾沙能力：在一定水流條件下，能夠搬運泥沙的最大量稱為水流挾沙能力或飽和挾沙量。若上游來水含沙量，則沉積；若=，則不沖不淤。泥沙啟動的方式：滑動、滾動；條件：泥沙起動流速：1.滑動起動vd=k1√d（k1為系數）；2.滾動起動vd0=k2√d（k2為系數）二、水力侵蝕的影響因素1.氣候因素:①降水量與土壤侵蝕的直線關系不明顯；②降水強度是造成土壤侵蝕的重要因子，與土壤侵蝕量呈正相關；③前期降雨多，土壤含水量大，滲透作用下降，易產生徑流；前期干旱，侵蝕弱；④雨滴質量：土壤侵蝕隨雨滴質量的增大而增大；⑤降雨類型與降雨歷時：前者指降雨強度隨時間變化的過程，雨型不同，雨滴大小分布不同；后者指一場降水自始至終所經歷的時間。2.水文因素：主要指降水及冰雪融水形成的坡面徑流的侵蝕作用。3.地質因素①巖性（巖石的風化性、堅硬性、透水性）與地面組成物質；②新構造運動：引起侵蝕基準變化的根本原因。4.地貌因素①坡度②坡長③坡形④坡向5.土壤因素①土壤滲透性②抗蝕性③抗沖性6.植被因素7.人類活動三、植被的蓄水保土作用：攔截降水、調節(jié)地表徑流、固結土體、改良土壤形狀、降低風速防止風害。四、侵蝕溝的發(fā)育過程（外形指標）：1.水蝕溝階段（溯源侵蝕作用為主）2.侵蝕溝頂的切割階段（縱向侵蝕為主）3.平衡剖面階段（橫向侵蝕為主）4.停止階段五、產生風蝕必須具備的兩個基本條件：一是要有強大的風力，二是要有干燥的土壤六、風及風沙流特征（1）近地層風的特征：氣流在近地層中運動時，由于受下墊面摩擦和熱力的作用，具有高度的紊流性，促進氣流間的能量的傳遞與交換，因此受地表摩擦力的影響，在地表摩擦阻力的影響下，愈接近地表風速愈小。（2）起沙風速：能使砂粒開始移動時的最低風速。（3）風沙流及其特征風沙流：含有沙粒的運動氣流特征：①風沙流中沙粒大小與高度的關系:一般離地表愈高，細粒愈多，主要是懸移，粒徑多在0.2mm以下，愈近地表粗粒愈多，主要是躍移、蠕移，躍移質多小于2mm；②風沙流中含沙量與高度的關系：據觀測，氣流搬運的絕大部分沙粒都在地表30cm以下，特別集中在10cm以下；③風沙流中含沙量隨風速變化：當風速顯著超過起沙風速后，風沙流中的含沙量急劇增加（4）砂粒運動形式：分為懸移、躍移、推移3種（5）風的沉積作用：沉降堆積、遇阻堆積七、在風力侵蝕作用下土地退化表現為：①土壤流失②土壤質地變化③養(yǎng)分流失④生產力降低⑤磨蝕八、沙塵暴1.沙塵暴：強風將地面沙塵吹起，使空氣混濁，水平能見度小于1公里的天氣現象。2.沙塵天氣分為浮塵、揚塵、沙塵暴、強沙塵暴和特強沙塵暴五種。3.沙塵暴形成條件：大風（動力）、地面上有裸露沙塵物質（物質基礎）、不穩(wěn)定的空氣（使沙塵卷揚得更高）三者同時出現產生沙塵暴因素：天氣因素、地形因素、物質因素、人為因素九、風力侵蝕的影響因素：1.土壤抗蝕性（取決于土粒質量及土壤質地、有機質含量）；2.地表土壟；3.降雨；4.土丘的坡度；5.裸露地塊長度；6.植被覆蓋十、重力侵蝕的影響因素：1.氣候因素：氣候冷暖、干濕、溫度變化；2.地質因素：節(jié)理和斷層、基巖滑坡、構造：3.地貌因素：坡度和高差；4.植被因素：植被覆蓋越多越好，防止淺層滑坡；5.人為因素：邊坡開挖、土坡頂堆積棄土加速重力侵蝕。十一、重力侵蝕斷面1.直線破裂面：坡體的整體移動：巖土體的穩(wěn)定系數K=抗滑阻力/下滑力2.圓弧滑動面：K=總抗滑力矩/滑動力矩K=1：巖體或土體處于極限平衡狀態(tài)；K<1：不穩(wěn)定，發(fā)生滑坡；K>1：穩(wěn)定。十二、泥石流1.形成條件：要有充足的固體碎屑物質（物質基礎）、要有充足的水源、地形條件2.泥石流溝道分區(qū)：物源區(qū)、流通區(qū)、堆積區(qū)。3.治理（分段治理）：攔截物源、溝道兩側加固、排導。4.分類：按固體物質組成分類：泥石流、泥流、水石流按泥石流的性質分類：稀性泥石流、粘性泥石流按形成原因分類：冰川泥石流、降雨泥石流5.影響泥石流發(fā)育的因素：地質構造與巖性、地震及新構造運動、人類不合理的經濟活動6.泥石流的特征：突發(fā)性和災變性、波動性和周期性、群發(fā)性和強烈性第四章一、水土保持工程措施：是指為達到保持水土，合理利用山區(qū)水土資源，防止水土流失危害，應用工程的原理而修筑的各種建筑物。二、水土保持工程措施類型：山坡防護工程、山溝治理工程、山洪排導工程、小型蓄水用水工程三、小型蓄水用水工程（水窖、澇池）1.水窖:修建于地面以下并具有一定容積的蓄水建筑物。2.水窖的組成：水源、管道、沉沙池、過濾網、窖體等部分。3.水窖的功能作用：攔蓄雨水和底表徑流、提供人畜飲水和旱地灌溉的水源、減輕水土流失。4.水窖的類型：傳統的水窖按其形式分為井窖、窯窖兩種基本形式，隨著材料和施工方法的發(fā)展，還有豎井式圓弧形混凝土水窖和隧洞形（或馬鞍形）漿砌石水窖等形式。（1）井窖（2）窯窖（3）混凝土拱底頂蓋水泥砂漿抹面窖（4）混凝土球形窖（5）塑料薄膜防滲旱井（6）水泥砂漿防滲旱井5.水窖的規(guī)劃設計原則：（1）來水量不大的路旁，可修建窯式水窖，單窖容積30-50m3；在路旁有土質堅實的崖坎、且需水量較大的地方，可修建窯式水窖，單窖容積100-200m3。（2）因地制宜，就地取材，技術可靠，保證水質、水量，節(jié)省投資。（3）充分開發(fā)各種水資源及水利設施，使灌溉與人畜飲水結合。（4）防止沖刷，確保工程安全。（5）為了調節(jié)水源，可將水窖串聯或并聯，聯合運行。6．選擇澇池位置應注意以下幾點：有足夠的的來水量；澇池池底稍高于被灌溉的農田地面，以便自流灌溉；不能離溝頭、溝邊太近，以防滲水引起坍塌。7．澇池的布置形式：（1）平地澇池（2）結合溝頭防護（3）開挖小渠將地下水引入澇池（4）結合山地灌溉，開挖澇池（5）連環(huán)澇池8.澇池的修筑方法：（1）挖土培岸?。?）設置溢水口（3）附屬工程（4）防滲處理（5）池旁植樹四、河道治理工程（護岸工程、河道整治工程）1.護岸工程的種類：一般可分為護坡與護基（或護腳）兩種工程；枯水位以下稱為護基工程；枯水位以上稱為護坡工程。根據其所用材料不同，又可分為干砌片石、漿砌片石、混凝土板、鐵絲石籠、土樁排、木框架與生物護岸等。此外，還有混合型護岸工程。如木樁植樹加拋石、拋石植樹加捎捆護岸工程。2.河道整治方法：第一步，規(guī)劃好治導線，布設好護岸工程。治導線是河道水面的輪廓線，它是河道整治時新河床斷面設計