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第4章:土壤侵蚀规律_2017


(1)降雨量:一般,降雨量多的地区,发生侵蚀的潜在危险就大,
反之则小。当研究某一地区水蚀发生的潜在危险程度时,应首先分析年 平均降水量资料。
但是,降雨量与侵蚀量的相关性并不密切,同一数量的降雨,在不 同的时期,所产生的侵蚀量极不相同。
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(2)块体的整体位移
粘结力C的影响因素 土体的粘结力C与组成物质的成分、结构及土体含水量有 密切关系。其中受水分影响最大。 1)含水量少、干燥状态时,具有极其牢固的性质。 2)如水分增加粘土可变成可塑状态,其强度大大降低 ,极易形成软弱面,土体往往沿此破裂而发生块体运动。 坚硬岩体的粘结力C值很大,一般不易发生移动。但岩 层中常常存在软弱的结构面(层面、软弱夹层、断层面、 节理面、劈裂面等)。软弱结构面的内摩擦角φ 和粘结力C 都显著减小。
2. 土壤侵蚀分类分级标准(水利行业标准SL 190-2007)
侵蚀程度分级 按土壤发生层 无明显侵蚀 轻度锓蚀 中度锓蚀 强度侵蚀 A、B、C三层剖面保持完整 A层保留厚度大于1/2,B、C层完整 A层保留厚度小于1/2,B、C层完整 A层无保留,B层开始裸露,受到剥蚀 按活土层残存情况 活土层完整 活土层部分被蚀 活土层厚度50%以上 被蚀 活土层全部被蚀
发泥石流灾
害,当地两 万多人受灾
舟曲泥石流灾害发生主要有以下4个原因:
一、地质地貌原因。舟曲一带是秦岭西部的褶皱带,山体分 化、破碎严重,大部分属于是炭灰夹杂的土质,非常容易形 成地质灾害。
二、“5 12”地震震松了山体。舟曲是“5 12”地震的重灾 区之一,地震导致舟曲的山体松动,极易垮塌。
三、气象原因。2010年国内大部分地方遭遇严重干旱,这使 岩体、土体收缩,裂缝暴露出来,遇到强降雨,雨水容易进 入山缝隙,形成地质灾害。 四、瞬时的暴雨和强降雨。舟曲 特大山洪泥石流灾害的直接原因 是三眼峪、罗家峪地区突降大雨 ,一小时降雨量达77.3mm。
② 搬运:水流的搬运方式
③ 沉积:泥沙来量>挟沙能力
悬移 推移
悬移质 推移质
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① 水流的冲刷作用
a -初期
溯源侵蚀
河谷发育初期:下蚀、溯源 侵蚀,河谷加深和延长,这时 的河谷深而窄,谷壁陡峭, 河谷多为V型河谷。
下蚀
① 水流的冲刷作用
侧蚀
河谷发育中期:V型河谷形成 后,河流的下蚀作用减弱,侧 蚀作用加强,河流在凹岸侵蚀 ,在凸岸堆积,河谷拓宽,出 现连续的河湾。
《水土保持原理与技术》
第四章 土壤侵蚀规律
水文水资源学院
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本章主要内容
一、土壤侵蚀规律 二、土壤侵蚀程度与强度 三、土壤侵蚀影响因素
第一节 土壤侵蚀规律 一、水力侵蚀
从动力角度来讲,水力侵蚀是降雨侵蚀力和径流冲刷力共同 作用的结果。
大雨冲走了美国爱荷华州西北部的土壤
径流冲刷形成的侵蚀沟道
一、水力侵蚀
剧烈侵蚀
A、B层全部剥蚀,C层出露,受到剥蚀 母质层部分被蚀
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三、土壤侵蚀强度分级标准 1. 土壤侵蚀强度
地壳表层土壤在自然营力和人类活动作用下,单位面 积和单位时段内被剥蚀并发生位移的土壤侵蚀量。
常用土壤侵蚀模数来衡量。
2. 土壤侵蚀强度分级标准
按2008年1月4日发布的水利部发布的《土壤侵蚀分类 分级标准》(SL 190-2007)进行。
③ 水流的堆积作用
泥沙的堆积
当泥沙来量大于水流的挟沙能力时,多余的泥沙就要沉积。
“引黄入呼”一期工程取水口处泥沙淤积
二、风力侵蚀 (1)风的侵蚀作用
起沙风影响因素:沙粒粒径、沙层表土湿度、 植被覆盖情况等。 作用方式:吹蚀和磨蚀。
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(1)风的侵蚀作用
吹蚀作用:是指风力将地表的松散沉积物或者基
1. 降雨侵蚀力
降雨侵蚀力是降雨引起土壤侵蚀的潜在能力;
在下垫面特征相对一致条件下,降雨侵蚀力越大,引起
的土壤侵蚀越剧烈。 威斯迈尔(Wischmeier)构建了一个复合参数R指标:
R=EI30
E —降雨动能,J/(m2.mm) I30—最大30min雨强,mm/h
1. 降雨侵蚀力
空间分布具有从东南到西 北递减的趋势,与降雨量的空 间分布特征类似。 降雨侵蚀力取决于雨量和 雨强两个方面,因此降雨侵蚀 力和降雨量的空间分布也有许 多不同点。 土壤侵蚀是降雨、植被、
(1)土粒岩屑或石块运动

坡面上块体的重力G 可分解为与坡面平行的下滑力T与 垂直坡面的法向力N,其关系为:
T=G sinθ N=G cosθ 式中:θ―坡角。

位于坡地表面的土粒岩屑或石块,一方面下滑力T有促 使块体向下移运的趋向;另一方面由于有摩擦阻力F牵 制下滑力,使块体趋向稳定。
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(1)土粒岩屑或石块运动
土壤、土地利用和水土保持等
多因素相互作用的结果,我国 降雨侵蚀力的空间分布与实际 土壤流失分布状况并不一致。
1960-2009中国年均降雨侵蚀力空间分布图
2. 地表径流侵蚀作用
地表径流是土壤侵蚀最主要的外营力之一,不仅能 侵蚀地面,形成各种形态的侵蚀沟谷,同时又将被侵蚀 的物质沿途堆积。 (1)水流的基本特性:层流和紊流 (2)水流的作用:冲刷、搬运和沉积
R=
vL
g
R小,层流 R大,紊流
② 坡面水流
水流在向下流动的过程中,由于雨水和雪水的 补充,一般顺坡流量会逐渐增大。当流量增大到 一定值后,成层的流动便不再能够保持,变成紊 流(R>500)。
③ 沟槽水流
沟槽水流均属于紊流。
(2)水) 侧蚀 (旁蚀) 溯源侵蚀
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第三节 土壤侵蚀影响因素
自然因素
影 响 因 素 人为因素
潜在因素
水文气象 地形 土壤 地质 植被
主导因素
人类农业活动 其它经济活动
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一、水文气象因素
所有的气候因子都不同程度地影响着水土流失,最主要 的是降雨、风、降雪和温度。
1. 降雨:引起水土流失最直接因子
(降雨量、降雨季节分布、一次降雨量、降雨强度、充 分的前期降雨)

粗大并呈棱角状而又密实的颗粒的休止角大。
风化岩屑离源地愈远,其颗粒因磨蚀圆度增加,磨擦力减
小,休止角变小。因此愈近坡麓,坡度也愈缓和。

土的内摩擦角φ 随含水量而变化。

土粒间充满水分将增加润滑性,休止角变小。因此湿润区
的山坡坡度缓,于燥区的山坡坡度陡。
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(2)块体的整体位移
坡面上的块体运动并不限于在坡地表面移动,有时 沿坡面以下一定深度的软弱面发生整体位移。这时还遇 到另外一种阻力,即土层或岩层的粘结力C。块体运动 一定要克服粘结力C和摩擦阻力F才能发生位移。
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三、土壤侵蚀强度分级标准
3. 土壤侵蚀分类分级标准(水利行业标准SL 190-2007) 级 微 轻 中 强 剧 别 平均侵蚀模数[t/(km2· a)] 平均流失厚度(mm/a) 度 度 度 度 烈
<200, 500, 1000 200, 500, 1000~2500 2500~5000 5000~8000 8000~15000 >15000 <0.15, 0.37, 0.74 0.15, 0.37, 0.74~1.9 1.9~3.7 3.7~5.9 5.9~11.1 >11.1
5. 容许土壤侵蚀量:

是指小于或等于成土速度的年土壤流失量。 允许土壤流失量是不至于导致土地生产力降低而允许的 年最大土壤流失量。
各侵蚀类型区土壤容许流失量
类型区 西北黄土高原区 土壤允许流失量[t/(km2· a)] 1000
东北黑土区 北方土石山区 南方红壤丘陵区 西南土石山区
200 200 500 500
第二节 土壤侵蚀程度与强度
一、重要概念 1. 土壤侵蚀程度:
指任何一种土壤侵蚀形式在特定外营力种类作用和一定环境 条件影响下,自其发生开始,截至到目前为止的发展状况。 常用土壤原生剖面已被剥蚀的厚度来表示。 反映了:侵蚀结果;目前的发展阶段;土壤肥力水平。
2. 土壤侵蚀强度:
地壳表层土壤在自然营力和人类活动作用下,单位面积和单 位时段内被剥蚀并发生位移的土壤侵蚀量。 常用土壤侵蚀模数来衡量。
块体运动的抗滑强度为 F =N·tgφ 十C·A
式中:C―粘结力(kg/cm2); A―运动块体与坡面的结触面积(cm2)。
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(2)块体的整体位移
坡地上的块体运动主要受重力引起的下滑和岩土 块体的内摩擦力及粘结力的相互关系而定。其稳定系 数K为:
K=抗滑阻力/下滑力=(N·tgφ +C·A)/T 当K=1时,岩体或土体处于极限平衡状态; 当K<1时,岩体或土体处于不稳定状态; 当K>1时,岩体或土体是稳定的。 工程上一般采 用K=2~3为安全稳定系数。
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(2)块体的整体位移
滑坡形成条件
a. 降水:增加滑体的重量,降低土石层的抗剪强度 b. 地质:具有松散土层、碎石土、风化壳和半成岩土
层的斜坡抗剪强度低 c. 地貌:斜坡体前有滑动空间,两侧有切割面
主要触发因素
a. 降水和地下水状态的变化 b. 斜坡形态的改变 c. 震动影响
2010年8月7 日晚至8日凌 晨,舟曲发 生强降雨引
岩上的风化产物吹走,使地面遭到破坏的作用。
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(1)风的侵蚀作用
磨蚀作用:指的是疏松物质在搬运过程中对周
围边界的机械侵蚀、磨削作用。
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(2)风的输移作用
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(3)风的沉积作用
1)沉降堆积:风速的减弱引起;
2)遇阻堆积:因障碍物引起;
3)凝结堆积:与水汽的结合。
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三、重力侵蚀
重力侵蚀是指斜坡上的风化碎屑、土体或岩 体在重力作用下发生形变、位移和破坏的一种土 壤侵蚀现象。 重力侵蚀形式-泻溜、陷穴、崩塌、滑坡。
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