《土壤侵蚀原理》水力侵蚀

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汇水面积,才能够
形成足以进行浅沟
侵蚀的水流。
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3.5
山洪侵蚀
定义:山区河流洪水对沟道堤岸的冲淘、对 河床的冲刷或淤积过程称之为山洪侵蚀 (torrential flood erosion)。
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3.5.1 山区洪水类型
依照成因不同,可将山洪分为以下几种。
①由短历时大暴雨形成的局地性山洪; ②由中等历时的一次暴雨过程所形成的区域性山洪; ③由长时间大范围的连续淫雨,并有多个地区多次暴雨 组合产生的大范围淫雨性山洪。
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3.5.2 山洪时空分布 ⑴一次山洪 ⑵季节分布 ⑶年际变化
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⑴ 一次山洪 在流域面积、降水强度、历时相等的情况 下,狭长形坡度较缓的流域汇流历时长,洪峰 流量小,洪水历时长。而漏斗形坡度较陡的流 域汇流历时短,洪峰流量大,洪水历时短。植 被条件较好的流域洪峰流量小。
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3.1.3 水流剥蚀作用
水流剥蚀也就是地表泥沙被水流带走。 剥蚀过程中沙粒可以呈滑动或滚动形式 运动。
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黄河河岸的剥蚀
3.1.4 水流搬运作用
泥沙的搬运形式可分为推移和悬移两大类。这两
种形式运动的泥沙分别称为推移质及悬移质。
空气 流速 悬移质 水
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⑷管理措施 法律法规 管理机构 监督执法
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本章目录
3.1 3.2 3.3 3.4 3.5 3.6 3.7
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水及水流的基本特性 溅蚀 面蚀 沟蚀 山洪侵蚀 海岸、湖岸及库岸侵蚀 水力侵蚀防治
3.1 水及水流的基本特性
3.1.1 作用于水流的力
惯性力
重力 黏滞力 弹性力 表面张力
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3.1.2 水流的基本流态 水流可以分为层流和紊流两种基本流态。 ① 层流的水质点有一定的轨迹,与邻近 的质点作平行运动,彼此互不混乱。 ② 紊流的水质点呈不规则运动,并且相 互干扰,在水层与水层之间夹杂了大小不一 的漩涡运动。
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3.4
沟蚀
集中的地表径流冲刷地表,切入地面带走土 壤、母质及基岩,形成沟壑的过程称之为沟蚀 (gully erosion)。
沟蚀是地表径流集中冲蚀土壤和母质并切入
地面形成沟壑的一种侵蚀形态。
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3.4.1 侵蚀沟的形成
侵蚀沟是在水流不断下切、侧蚀,包括由切
蚀引起的溯源侵蚀和沿程侵蚀,以及侵蚀物质随
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漫流阶段
随着植物截流和填洼过程的结束,水分主要 入渗土壤,而土壤入渗率随着时间的延续而逐渐 减弱,当降雨强度超过土壤的入渗率时,地表即 开始形成地表径流。(降雨量、降雨强度、入渗 能力、植被和地形等) 分散的地表径流也可称为坡面径流。它的形 成分两个阶段:坡面漫流阶段和全面漫流阶段。
斜面上,其主要侵蚀特征是分散的地表径流从
地表带走表层的松散土粒和土块。
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• 面蚀主要发生在没有植被覆盖或植被稀少的 土地上。 • 按发生的地质条件、土地利用现状和发生程 度不同,面蚀可分为层状面蚀、砂砾化面蚀 、鳞片状面蚀和细沟状面蚀。
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层状面蚀
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原始海岸类型
其对侵蚀作用有很大影响,主要反映在侵蚀
作用的强弱上。
构造运动
构造运动强烈的地区,侵蚀速度快于构造
稳定区。
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气候条件
气候条件对海岸侵蚀作用的影响在不同的 气候区,风力的大小,风的持续时间,风向 及其与岸线的交角不同,也会影响海岸侵蚀 作用的强弱。 潮汐作用
推移质
河床
床面
床沙(静止)
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含沙量:单位体积浑水中所含的沙量。 水流挟沙力:在一定的水流条件下,能够挟运 泥沙的数量。
①含沙量>挟沙力时 ②含沙量<挟沙力时 ③含沙量=挟沙力时
泥沙沉积 河床冲刷 不冲不淤
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黄河水流搬运
3.1.5 水流堆积作用 当泥沙的来量大于水流的挟沙力时,多 余的泥沙就要沉积下来。
3.6.3 波浪的侵蚀作用
当波浪以巨大的能量冲击海岸时,水体本身的压力和 被其压缩的空气,对海岸产生强烈的破坏,即冲蚀作用。 当波浪水体夹带岩块或砾石时,其侵蚀力更大,这即 是磨蚀作用。
若海岸为含有易溶矿物的岩石,如石灰岩等,还要发
生溶蚀作用。
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3.6.5 影响海岸侵蚀作用的因素
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黄河泥沙的沉积
3.2
溅蚀
定义:在雨滴击溅作用下土壤结构破坏和 土壤颗粒产生位移的现象称为雨滴击溅侵 蚀(rain drop splash erosion) ,简称为 溅蚀(splash erosion)。
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3.2.1 雨滴特性 雨滴特性包括雨滴形态、大小及雨滴分布 、降落速度、接地时冲击力、降雨量、降雨强 度和降雨历时等,直接影响侵蚀作用的大小。 一般小雨滴(<0.25mm)为圆形;大雨滴 (>5.5mm)开始为纺锤形,在其下降过程中因 受空气阻力作用而呈扁平形,两侧微向上弯曲 。(稳定雨滴、暂时雨滴)
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3.3.2 坡面侵蚀过程 层状侵蚀:能量不大、冲刷力微弱,只能较 均匀地带走土壤表层中细小的呈悬浮状态的物质 和一些松散物质。 细沟侵蚀:当地表径流沿坡面漫流时,坡面 水流的冲刷能力便大大增加,产生强烈的坡面冲 刷。 细沟的出现,标志着面蚀的结束和沟道水流 侵蚀的开始。
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水流悬移、推移搬运作用下形成的。
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坡面降水经过复杂的产流和汇流,顺坡面流动,水量 增加、流速加大,出现水流的分异与兼并,形成许多切入 坡面的线状水流,称为股流或沟槽流。水流的分异与兼并 是地表非均匀性和水流能量由小变大,共同造成的。 引起地表非均匀性的原因有: ①地表凹凸起伏差异; ②地表物质抗蚀性强弱、渗透强度、颗粒组成大小的
差异;
③地表植被覆盖上的差异。
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根据发生部位侵蚀沟又可分为原生侵蚀沟 和次生侵蚀沟。 原生侵蚀沟是发生在斜坡坡面的侵蚀沟。 次生侵蚀沟是再次下切水文网底部而形成 的侵蚀沟。
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3.4.2 侵蚀沟的发育阶段 ⑴溯源侵蚀阶段 ⑵纵向侵蚀阶段 ⑶横向侵蚀阶段 ⑷停止阶段
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山洪在年际分布上表现为不规律性,很难
准确预报。就近80年的资料来看,山洪在不同 时期发生频次也很不均匀,常在某一时段形成 频发期,而在另一时期则很少发生。
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3.5.3 影响山洪因素 ⑴暴雨 ⑵地形 ⑶植被 ⑷人类活动
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3.5.4 山洪侵蚀特征
突发性
侵蚀强烈
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第一阶段的侵蚀沟形态
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第二阶段的侵蚀沟形态
第三阶段的侵蚀沟形态
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第四阶段侵蚀沟
3.4.3 影响侵蚀沟发育的自然因素 ⑴汇水面积 ⑵坡度和坡长 ⑶土壤结构 ⑷植被条件 ⑸人为因素
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汇水面积是保证浅沟 形成发育的首要条
件,有了足够大的
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⑵植物措施 主要是各种水土保持林的建设,包括水源涵养林,护 坡林,农田防护林,护岸林,薪炭林等 ⑶农业措施 主要包括栽培技术、旱作农业技术和复合农林业技术 等。 栽培技术主要有:轮作,间作,套种和混播技术等 旱作技术主要包括:抗旱作物品种的选用及抗旱保苗 技术、坡地节水灌溉技术和径流农业技术等。 复合农林业技术主要包括:林农复合模式、林农草轮 作模式,林农间作套种模式,林牧系统,林鱼系统等。
第3章
水力侵蚀
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水力侵蚀的定义
水力侵蚀(water erosion)是指在降雨雨滴 击溅、地表径流冲刷和下渗水分作用下,土壤、 土壤母质及其他地表组成物质被破坏、剥蚀、搬 运和沉积的全部过程。 水力侵蚀也简称水蚀。
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本章学习目标
• 分析水力侵蚀发生机制及其发展规律 • 阐述影响水力侵蚀的各种因素 • 掌握防治水力侵蚀的基本原理和方法
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3.6.2 海浪、湖浪及库浪形成
海洋中的波浪主要是风作用于海面将其能量
传递给海水所发生的现象。
波浪对海岸作用的大小决定于波浪的能量E,
其大小与波高的二次方、波长的一次方成正比,
因此,波浪愈大,尤其是波高愈大,波能就愈大
,其对海岸的侵蚀作用也愈强。
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影响溅蚀的因素
⑴气候因素 雨型、降雨强度、风力作用 ⑵地形因素 坡度和坡向 ⑶土壤因素 种类、黏粒、有机质含量、团粒结构多少 ⑷植被因素 植被和枯枝落叶层
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3.3
面蚀
定义:分散的地表径流冲走地表土粒称之
为面蚀(surface erosion)。
面蚀广泛地存在于自然界坡度大于0°的
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⑵ 季节分布 每年春夏之交我国华南地区暴雨开始增多 ,洪水发生机率随之加大,受其影响的珠江流 域在5、6月易发山洪,6、7月主雨带北移,受 其影响的长江流域易发生山洪。7、8月华东、 华北、东北地区,淮河流域、黄河流域、海河 流域、辽河流域易发生山洪。
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⑶ 年际变化
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3.7
水力侵蚀防治
3.7.1 防治原则 ⑴防治并重,治管结合; ⑵以小流域为单元综合治理; ⑶坡沟兼治加强治坡; ⑷治理与开发相结合。
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3.7.2 防治措施及布设 ◆防治措施分类 工程措施、植物措施、农业措施和管理措施 ⑴工程措施 ①坡面治理工程主要包括斜坡固定工程和梯 田工程; ②沟道治理工程主要包括沟头防护工程和谷 坊工程; ③小型蓄水用水工程主要包括山坡截流沟、 水窖和涝池等。
砂砾化面蚀
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鳞片状面蚀
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细沟状面蚀
3.3.1 坡面径流形成
蓄渗阶段 蓄渗阶段一般包括植物截留、下渗和填洼三个部 分。植物截留是雨水在植物叶面吸着力、承托力、 重力和水分子内聚力作用下的叶面水分储存现象。 其截留量一般为几毫米。 当降雨量大于植物截留和下渗量时,雨水便在一 些分散的洼地停蓄起来,这种现象称为填洼。填洼 量可达10~100mm。
3.5.5 山洪沉积物特征 洪积扇分选性较明显。 距沟口越近,组成物质越粗,反之越细。
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ห้องสมุดไป่ตู้
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3.6
3.6.1 海岸带划分
海岸、湖岸及库岸侵蚀
海洋水体与陆地的接触称为海岸带。海岸带 自陆向海可分为海岸、潮间带和水下岸坡三部分 。 陆地上湖岸带的划分与海岸带类似,只是规 模小一些。
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3.3.3 面蚀的影响因素: ⑴气候因素 降雨强度和前期降雨 ⑵地形因素 坡度,坡长,坡形,坡向 ⑶土壤因素 土壤的抗蚀性:是指土壤抵抗径流对其分散和悬 浮的能力。 土壤的抗冲性:是指土壤抵抗径流对其机械破坏 和推动下移的能力。
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土壤质地,土壤结构及其水稳性,土壤孔隙,剖 面构造,土层厚度,土壤湿度,土地利用方式等。 土壤越黏重,胶结物越多,抗蚀性越强。腐殖质 能把土壤胶结成稳定团聚体和团粒结构,因而含腐殖 质多的土壤抗蚀性强。 土壤的抗冲性可以用土块在水中的崩解速度来判 断,崩解速度越快,抗冲能力越差;有良好植被的土 壤,在植物根系的缠绕下,难于崩解,抗冲能力较强 。 土壤结构性越好,总孔隙度越大,其透水性和持 水量就越大,土壤侵蚀就越轻。 ⑷植被因素 ⑸人为因素
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降雨雨滴动能作用于地表土壤而做功,导致 土粒分散,溅起和增强地表薄层径流紊动等现象 称为雨滴溅蚀作用或击溅侵蚀。 击溅侵蚀引起土粒下移的数量称为溅蚀量。
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无雨滴
溅蚀过程 干土溅散 泥浆溅散
地表板结
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溅蚀的主要表现
①破坏土壤结构,分散土体或土粒,造成土壤表层 孔隙减少或者堵塞,形成板结引起土壤渗透性下 降,利于地表径流形成和流动。 ②直接打击地表,导致土粒飞溅并沿着坡面向下迁 移。 ③雨滴的打击增强了地表薄层径流的紊动强度,导 致降雨侵蚀和地表径流的输沙能力增大。
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