水土流失形态及土壤侵蚀计算

水土流失形态

水土流失也叫土壤侵蚀，是指地球陆地表面的土壤及其母岩碎屑，在水力、风力、重力、冻融等外营力和人为活动作用下发生的各种形式的剥离、搬运和再堆积的过程。水土流失是山区、丘陵区一种渐进性灾害，被列为人类目前所面临的十大环境问题之一。治理水土流失是中国的基本国策之一。

一、侵蚀的发展

土壤侵蚀的发展，大体分为３个阶段：

（一）自然侵蚀

自然侵蚀也称古代侵蚀、史前侵蚀或地质侵蚀。在人类出现以前，就有了中国黄土高原。黄土在其沉积过程中，地面虽然比较完整，但也有起伏不平，同时地面尚未形成能抑制土壤侵蚀的植被，加之黄土具有易蚀性特点，暴雨和冰川融解形成径流，即对地表产生侵蚀作用。这时侵蚀非常缓慢，土壤的侵蚀速度小于土壤形成的速度，不仅不会破坏土壤结构，还对土壤能起到一定的更新作用，这种侵蚀也叫正常侵蚀。

（二）加速侵蚀

加速侵蚀也叫现代侵蚀，是指土壤侵蚀速度大于土壤形成速度。自西汉到民国的2 000年间，黄土高原地区人口增长较快，移民戍边以及农业区逐渐由南向北、由东向西扩展，人类开垦草原，砍伐森林，开荒扩种，加上其他不合理的经营活动，造成加速侵蚀。据观测资料，森林砍伐土地垦种后，年侵蚀模数可从每平方公里几吨猛增到几千吨甚至上万吨，有不少沟道、河流，一年的输沙量相当于自然侵蚀几百年的输沙量。加速侵蚀导致林草植被破坏，土壤肥力下降，地形更加破碎，水土流失加剧。

（三）人为新增侵蚀

新中国建立以来，特别是20世纪80年代以来，资源开发和基本建设项目大大增加，开矿、建厂、修路、盖房（挖窑）等活动日益频繁，直接向沟道、河道弃土弃石弃渣。由于人口增加，需求更多农产品，在农业生产上，不少地方仍在破坏植被，开荒扩种，粗放经营，造成一边治理一边破坏，一家治理多家破坏。在遭到破坏的地方，水土流失特别严重。

二、侵蚀形态

土壤侵蚀从形态上可分为水力侵蚀、重力侵蚀和风力侵蚀３种。

（一）水力侵蚀

在暴雨作用下，地表径流所引起的土壤冲刷，即为水力侵蚀。水力侵蚀广泛分布于坡面和沟壑，是土壤侵蚀的基本形式。它与降雨量的多少、降雨强度的大小、地面坡度的陡缓、土壤结构的好坏、地面植被疏密等因素有关。降雨多、强度大、坡度陡、土质松、植被稀，水力侵蚀就严重，反之则轻微。水力侵蚀分为面蚀、沟蚀、潜蚀3种。

1.面蚀

雨滴击溅和地表径流冲刷作用使表层土粒被冲走的现象叫做面蚀。面蚀主要发生在植被较差、有一定坡度和没有防护措施的坡耕地或荒坡上。面蚀分为：层状面蚀，即表层土壤比较均匀地薄层流失；鳞片状面蚀，指在地表径流作用下，坡面表层产生的许多彼此大体平行排列的斑纹，其形状如鱼鳞的侵蚀；细沟状面蚀，指径流避高就低，将地表冲成深度、宽度都不超过20厘米的细沟，经耕作后细沟可以平复的侵蚀；砂砾化面蚀，指在风蚀区和土石山区，径流将表层土壤中细颗粒冲走而将砂砾残积在地表，最后形成砂砾化景观的侵蚀。面蚀是沟蚀的基础，可使土壤质地变粗，熟土层变薄，肥力减退，形成砂砾化，使农业产量降低，生态环境更加恶化。根据山西省水土保持科学研究所资料，不同地类年水土流失情况如表1－1。

表1－1不同地类年水土流失情况

说明：坡耕地年径流量、年冲刷量系加权平均值；荒坡指黄土荒坡；简易土路的年径流量、年冲刷量指路面的径流量和冲刷量。

2.沟蚀

随着坡长增加，地表径流逐渐汇集成为股流，冲刷力增大，在细沟侵蚀基础上，逐渐发展为切沟、冲沟、支沟、干沟直至成为河流，形成蛛丝密布的水路网络，构成千沟万壑的地貌景观。沟蚀的主要形式为沟头前进、沟床下切、沟壁扩张。沟谷依其形状可分为V形沟、U形沟和梯形沟3种。

在现代加速侵蚀作用下，黄土丘陵沟壑区和残塬沟壑区，地形已十分破碎，沟壑面积占总面积的４０％～５０％，正在发育的侵蚀沟头每年前进可达3～5米。没到基岩的沟底继续下切，沟壁坍塌扩张，沟蚀已成为当今主要泥沙来源。据山西省水土保持科学研究所在离石市羊道沟观测，沟沿线以上的坡面即沟间地面积占流域面积的５０.３%，沟谷地面积占４９.７%，但后者的来沙量却占总来沙量的 86.2%，前者的来沙量只占13.8%，泥沙主要来自于沟壑。在沟壑面积所占比重较大的情况下，尽管能够做到雨水径流不下坡，而沟壑本身的雨水径流，也足以造成沟壑的继续坍塌破坏，继续蚕食坡面。

3.潜蚀

潜蚀也叫洞穴侵蚀或陷穴侵蚀，是地面侵蚀转化为地下侵蚀的一种形式。黄土具有垂直节理，含有可溶性盐类，结构松散，孔隙度高，透水性强，由于在塬边、沟边、梯田地坎附近常存在凹地或裂隙，雨水积聚处黄土湿陷或雨水沿土体裂隙集中下渗，在土体中出现漏斗、竖井，致使周围土体垂直向下滑落，形成潜蚀洞穴。有的地方从坡上到坡下，从上游到下游，有若干个陷穴连续产生，穴底有暗道连通，成为串珠状洞穴，有时也可形成上实下空的天桥，洞穴连续坍塌，可直接成为深沟，并且扩展很快，容易造成严重水土流失。据实地调查，河曲县道黄沟平均每平方公里有陷穴4.7个，兴县蔡家崖沟有3.6个，离石市王家沟有11.6个，有些洞穴体积很大，人可以爬着进去。黄土梯田发生陷穴很普遍，有的从上台梯田出现陷穴口，隔几台梯田或在下部沟坡下才出露陷穴出口。洞穴在地面以下，防治很困难。山西省水土保持科学研究所，采用从美国引进的烟幕弹技术测定洞穴发育、结构与变化，为洞穴产沙研究开辟了新的途径。

（二）重力侵蚀

山坡和陡崖的岩石或土体在自身重力作用下，失去稳定而产生位移的现象叫重力侵蚀。按照侵蚀的方式和形态特征，重力侵蚀可分为坍塌、滑坡、崩塌、泻溜、山剥皮等几种类型，严重的滑坡、坍塌、崩塌可堵塞沟道，形成天然水库，群众称为“聚湫”。有的滑坡可吞没村庄，断绝交通。产生重力侵蚀的主要原因有：地面坡度大于土壤自然安息角；暴雨过大过猛，冲刷力极强；土体上部为透水层，下部为不（或弱）透水层，中间成为滑动区；沟底下切，深宽比增大；土体含水量增大或饱和，凝聚力和抗剪力减小；岩土风化、气候干湿变化、冻融作用都能引发疏松的碎块碎屑向坡下散落；地震影响。

重力侵蚀在黄土山区和土石山区普遍存在，特别是在黄土残塬沟壑区，重力侵蚀更为严重。据隰县水土保持试验站在西埝沟观测，沟头每年平均前进2.4米，黄土沟床每年平均下切0.28米，红土沟床每年平均下切0.12米，沟坡每年每平方公里坍塌、泻溜、滑坡等重力侵蚀量3 740米３。侵蚀的岩屑和土体，常堆积在坡脚或沟底，若遇暴雨和大暴雨，就会出现危害严重的泥石流。

泥石流往往是水力侵蚀和重力侵蚀共同作用产生的。泥石流暴发时，洪水与泥石混在一起涌动前进，流速每秒高达十几米，有很高的“龙头”，固体物质处于超饱和状态，其含量大于40%，泥石流容重大于1.6吨/米３，全断面流速基本一致，不产生分选现象。泥石流流速时快、时慢，表面显著不平，能浮托、顶运大的土、石块或其他固体物质，破坏力惊人，常造成毁灭性灾害。1956年平顺县车当村雨大且猛，发生大滑坡，死98人。霍县峪口村位于北张沟沟口，该沟系土石山区，面积1.2公里２，沟底比降20%，由于岸坡滑坡、坍塌、泻溜等重力侵蚀，沟底堆积3～4米厚的松散土石，平时径流量小冲不动。1982年7月30日至8日1日，降雨200毫米左右，沟坡表层和沟底堆积物含水量都达饱和状态，8月2日凌晨又发生高强度暴雨，30分降雨90毫米，突然一声巨响，山洪、泥石混在一起一拥而下，形成浓度很高的泥石流，龙头高达6～7米，60多吨重的大石头也被冲了下来，几秒钟内峪口村12个院子的43孔窑洞进泥，村民宋河生、张大孩两家被泥石封了门窗，闷死11人，其中4具尸体被泥石流冲走十多公里，