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，死亡大牲畜3头，冲毁沟条地6.0公顷多，沿霍山沟道泥石流汇集一起，冲进辛置镇街道，18个商店和10户居民76间（孔）房窑进泥，火车站被淹，直接经济损失7.6万元。

（三）风力侵蚀空气流动形成风，风具有很大的动能，作用于物体时就形成风力。

当风力大于土粒、沙粒的抗蚀力时，就会使其脱离地表，被搬运和堆积到其他地方，这种风吹土（沙）粒走的现象叫风力侵蚀。

风力侵蚀因土（沙）粒粗细和风速大小呈3种不同的侵蚀形式：粒径0.50～2.00毫米的，只能顺风向在地面作短距离滚动和滑动；粒径0.25～0.50毫米的，可在地面上腾空跳跃前进；粒径小于0.25毫米的，则被风吹扬在高空中，随风向作远距离移动。

据右玉水保试验站观测，这3种形式的起动风速大体分别是10.8米/秒、9.3米/秒和6.0米/秒。

风蚀在山西省西北部地区比较严重，此地土质疏松，气候干燥，风力较大，特别在强风季节，刮蚀表土，损坏青苗，土地沙化，或落沙、流沙压盖农田，形成沙垄、沙丘和沙坡，出现小面积沙漠化。

神池县每年有8级以上大风30～40场，沙暴日数10～13天，最大风速29.7米/秒，常造成强烈风力侵蚀。

据右玉水保试验站多年观测资料：当风速达到6米/秒时，可在沙土上引起风蚀；风速达到8米/秒时，可在黑垆土上引起风蚀；风速达到10米/秒时，风蚀量为6米/秒时的6.5倍；风速达到17米/秒时，风蚀量是10米/秒时的43倍。

全省风蚀量中有84.6%的是由5级以上大风引起。

全年风蚀量中有84%的产生在3～5月份，此时气候干旱，地表无植被，土壤含水量低，易刮大风。

据多年观测资料平均，农耕地年均风蚀量１２７.８吨/公顷，植被度60%的人工林地年均风蚀量12.0吨/公顷，植被度90%以上的人工草地基本未发生风蚀现象。

五寨县1985年普查，全县风蚀危害及影响面积已达10.66万公顷，占全县总面积76.7%。

据1979年卫星照片和50年代末航空照片对比分析，毛乌素沙漠已向东和向东南方向推进3～10公里，严重地段扩进20公里，现已越过古长城继续南进，形成沙进人退的严峻形势，使不少良田沙化，甚至变成沙丘。

山西省北部地区，受风蚀影响的已有36个县，其中风沙危害严重的有左云、右玉、平鲁、神池、河曲、五寨、岢岚7县，面积1.05万公里２。

（四)土壤侵蚀强度分级土壤侵蚀强度是确定土地利用方向、治理措施规划设计和进行土壤侵蚀动态监测的主要依据。

1997年2月13日，水利部颁布了土壤侵蚀分类分级标准，自1997年5月1日起实施。

１．水力侵蚀强度分级（１）主要侵蚀类型区的土壤容许流失量。

基于全国地域辽阔，自然条件复杂，各地区成土速率不同，各侵蚀类型区应采用不同的土壤容许流失量。

各侵蚀类型区土壤允许流失量数值见表１－２。

表１－２各侵蚀类型区年土壤容许流失量（２）土壤侵蚀强度分级。

土壤侵蚀强度分级，必须以年均侵蚀模数为判别指标。

土壤侵蚀强度分级标准见表１－３。

缺少实测及调查侵蚀模数资料时，经过分析，可以运用有关侵蚀方式(面蚀、沟蚀、重力侵蚀)的指标进行分级，各分级的侵蚀模数与土壤水力侵蚀强度分级相同。

土壤侵蚀强度面蚀(片蚀)、沟蚀、重力侵蚀分级标准见表１－４～表１－６。

表１－３土壤侵蚀强度分级标准说明：本表流失厚度系按土壤容重1.35克／厘米３折算，各地可按当地土壤容重计算之。