第九章-土壤侵蚀及其控制课件

第九章第九章 土壤侵蚀及其控制土壤侵蚀及其控制环境水文学之规模最大，范围最广，参与人员最多28名院士，223名教授+研究员86个科研院所+800多工程技术人员经27个省的315个县，行程14万km中国水土流失与生态安全综合科学考察中国水土流失与生态安全综合科学考察2005年年7月月2008年年11月月1.面积大，范围广。根据遥感调查，全国现有土壤侵蚀面积达到根据遥感调查，全国现有土壤侵蚀面积达到357357万万km2km2，占国土面积的，占国土面积的37.2%37.2%。东部地区水土流失面积。东部地区水土流失面积9.19.1万万km2km2，占全国的占全国的2.6%2.6%；中部地区；中部地区51.1551.15万万km2km2，占全国的，占全国的14.3%14.3%；西；西部地区部地区296.65296.65万万km2km2，占全国的，占全国的83.1%83.1%。我国水土流失问题及防治对策我国水土流失问题及防治对策十一届全国人大常委会专题讲座（2010.9）孙鸿烈院士水土流失现状：水土流失现状：2.强度大，侵蚀重。我国年均土壤侵蚀总量我国年均土壤侵蚀总量45.245.2亿吨亿吨，约占全球土壤侵蚀，约占全球土壤侵蚀总量的总量的1/51/5。全国侵蚀量大于每年每平方公里全国侵蚀量大于每年每平方公里50005000吨的面积吨的面积达达112112万万km2km2。根据水土流失面积占国土面积的比例以及流失强度综根据水土流失面积占国土面积的比例以及流失强度综合判定，我国现有严重水土流失县合判定，我国现有严重水土流失县646646个个。其中，长江流域。其中，长江流域265265个、黄河个、黄河225225个、海河个、海河7171个、松辽河个、松辽河4444个，分别占个，分别占41.0%41.0%、34.9%34.9%、11.0%11.0%和和6.8%6.8%。从省级行政区来看，水土流失严重。从省级行政区来看，水土流失严重县最多的省份是四川省，县最多的省份是四川省，9797个；其次是山西省，个；其次是山西省，8484个；然个；然后依次是陕西省后依次是陕西省6363个，内蒙古自治区个，内蒙古自治区5252个，甘肃省个，甘肃省5050个。个。3、成因复杂，区域差异明显。、成因复杂，区域差异明显。东北黑土区：平均每年流失表土东北黑土区：平均每年流失表土0.40.40.7cm0.7cm北方土石山区：土层厚度不足北方土石山区：土层厚度不足30cm30cm的土地面积占总面积的的土地面积占总面积的76.3%76.3%黄土高原区：黄土高原区：11.511.5万万km2km2的土地侵蚀量大于每年每平方公里的土地侵蚀量大于每年每平方公里50005000吨吨长江上游及西南诸河区：耕作层薄于长江上游及西南诸河区：耕作层薄于30cm30cm的耕地占的耕地占18.8%18.8%西南岩溶区：耕作层薄于西南岩溶区：耕作层薄于30cm30cm的耕地占的耕地占42%42%，石漠化面积，石漠化面积8.808.80万万km2km2一、基本概念土壤侵蚀（土壤侵蚀（soil erosionsoil erosion）：土壤及其母质在水力、风力、）：土壤及其母质在水力、风力、冻融、重力等外劳力作用下，被破坏、剥蚀、搬运和沉积的冻融、重力等外劳力作用下，被破坏、剥蚀、搬运和沉积的过程。过程。水土流失（水土流失（soil and water losssoil and water loss）：在水力、重力、风力）：在水力、重力、风力等外营力作用下，水土资源和土地生产力的破坏和损失，包等外营力作用下，水土资源和土地生产力的破坏和损失，包括土地表层侵蚀及水的损失，亦称水土损失。括土地表层侵蚀及水的损失，亦称水土损失。土壤侵蚀：土壤侵蚀：雨滴溅蚀、片蚀、细沟侵蚀、切沟侵蚀、山洪侵蚀、泥石流侵蚀以及滑坡等水的损失：水的损失：植物截留损失、地面及水面蒸发损失、植物蒸腾损失、深层渗漏损失及坡地径流损失水土流失状况水土流失状况土壤侵蚀状况土壤侵蚀状况：遍布全国，强度高，成因复杂，危害严重。以西北黄土，南方红壤，东北黑土最为强烈。类型类型：水蚀、风蚀、冻融侵蚀等面积面积：484.74*10平方公里，占国平方公里，占国土面积的土面积的51.1%2024年7月13日7干旱地区水的流失状况干旱地区水的流失状况：52.5%的国土属于干旱半干旱地区干旱区：干旱区：30.8%干燥指数2.0，降雨250mm半干旱区：半干旱区：21.7%干燥指数在1.5-2.0，降雨在250-600mm半湿润偏旱区：半湿润偏旱区：7%联合国有关机构的划分方法水土流失的危害水土流失的危害破坏土地资源，蚕食农田破坏土地资源，蚕食农田削弱地力，加剧干旱发展削弱地力，加剧干旱发展泥沙淤积河床，加剧洪涝灾害泥沙淤积河床，加剧洪涝灾害泥沙淤积水库湖泊，降低其综合利用功能泥沙淤积水库湖泊，降低其综合利用功能影响航运，破坏交通安全影响航运，破坏交通安全水土流失与贫困恶性循环，同步发展水土流失与贫困恶性循环，同步发展2024年7月13日8沟壑黄土高原残塬黄土丘陵沟壑区石漠化加剧干旱湖泊干涸淤积河床淤平河床冲毁桥梁滑坡造成高速公路关闭路面被冲过度放牧二、土壤侵蚀的类型1.按照成因和发展速度正常侵蚀、加速侵蚀2.按照发生时间古代侵蚀、现代侵蚀3.按照产生外营力水力、风力、重力、冻融、混合、化学、生物三、土壤侵蚀形式1.水力侵蚀：溅、面、沟、洪2.风力侵蚀：扬失、跃移、滚动3.重力侵蚀：陷、泄、崩、滑4.冻融侵蚀：冻融、冰川5.混合侵蚀：泥石流水力侵蚀概念：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、土壤母质及其他地面组成物质被破坏、剥蚀、搬运和沉积的全部过程。类型：（1）雨滴击溅侵蚀：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）。（2）面蚀：斜坡上的降雨不能完全被土壤吸收时在地表产生积水，由于重力作用形成地表径流，开始形成的地表径流处于未集中的分散状态，分散的地表径流冲走地表土粒称之为面蚀(surface erosion)。水力侵蚀类型：类型：（3）沟蚀：）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)。（4）山洪侵蚀：）山洪侵蚀：在山区、丘陵区富含泥沙的地表径流、经过侵蚀沟网的集中，形成突发洪水，冲出沟道向河道汇集，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)。（5）海岸浪蚀及库岸浪蚀：）海岸浪蚀及库岸浪蚀：在风力作用下，形成的波浪对海岸及水库岸库产生拍打、冲蚀作用。风力侵蚀概念：概念：土壤颗粒或沙粒在气流冲击作用下脱离地表，被搬运和堆积的一系列过程，以及随风运动的沙粒在打击岩石表面过程中，使岩石碎屑剥离出现擦痕和蜂窝的现象。类型：类型：风力侵蚀包括石窝（风蚀壁龛）、风蚀蘑菇、风蚀柱、风蚀垄槽（雅丹）、风蚀洼地、风蚀谷、风蚀残丘、风蚀城堡（风城）、石漠与砾漠（戈壁）、沙波纹、沙丘（堆）及沙丘链（新月形沙丘链、格状沙丘链）和金字塔状沙丘等形式。重力侵蚀概念：是一种以重力作用为主引起的土壤侵蚀形式。他是坡面表层土石物质及中浅层基岩，由于本身所受的重力作用，失去平衡，发生位移和堆积的现象。类型：根据土石物质破坏的特征和移动方式，一般地可将重力侵蚀分为陷穴、泻留、滑坡、崩塌、地爬、崩岗、岩层蠕动、山剥皮等。混合侵蚀概念：概念：在水流冲力和重力共同作用下的一种特殊侵蚀形式，在生产上常称混合侵蚀为泥石流(debris flow)。类型：类型：（1）石洪（rock flow）是发生在土石山区暴雨后形成的含有大量土砂砾石等松散物质的超饱和状态的急流。（2）泥流（mud flow）是发生在黄土地区或具有深厚均质细粒母质地区的一种特殊的超饱和急流，其所含固项物质以粘粒、粉沙等一些细小颗粒为主。（3）泥石流（debris flow）是一种饱含大量泥沙石块和巨砾的固液两项流体。冻融侵蚀当温度在0上下变化时，岩石孔隙或裂缝中的水在冻结成冰时，体积膨胀（增大左右），因而它对围限它的岩石裂缝壁产生很大的压力，使裂缝加宽加深；当冰融化时，水沿扩大了的裂缝更深地渗入岩体的内部，同时水量也可能增加，这样冻结、融化频繁进行，不断使裂缝加深扩大，以致岩体崩裂成岩屑，称冻融侵蚀(freeze-thaw erosion)。冻融侵蚀也称冰劈作用。冰川侵蚀由冰川运动对地表土石体造成机械破坏作用的一系列现象称为冰川侵蚀(glacier erosion)。高山高原雪线以上的积雪，经过外力作用，转化为有层次的厚达数十米至数百米的冰川冰。而后冰川冰沿着冰床作缓慢塑性流动和块体滑动，冰川及其底部所含的岩石碎块不断锉磨冰床。同时在冰川下因节理发育而松动的岩块突出部分有可能和冰川冻结在一起，冰川移动时将岩块拔出带走。化学侵蚀土壤中的多种营养物质在下渗水分作用下发生化学变化和溶解损失，导致土壤肥力降低的过程称为化学侵蚀。进入土壤中的降水或灌溉水分达到饱和以后受重力作用沿土壤孔隙向下层运动，使土壤中的易溶性养分和盐类发生化学作用，有时还伴随着分散悬浮于土壤水分中的土壤粘粒、有机和无机胶体沿土壤孔隙向下运动等，这些作用均能引起土壤养分的损失和土壤理化性质恶化，导致土壤肥力下降。在酸性条件下碳酸岩类在地表径流作用下的溶蚀也属于化学侵蚀类的一种。四、土壤侵蚀的程度及强度分级土壤侵蚀程度土壤侵蚀程度(degree of soil erosion)是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，截止到目前为止的发展状况。土壤侵蚀强度土壤侵蚀强度(intensity of soil erosion)所指的是某种土壤侵蚀形式在特定外营力种类作用和其所处环境条件不变的情况下，该种土壤侵蚀形式发生可能性的大小。表示程度的指标土壤侵蚀广度（土壤侵蚀广度（%）年土壤侵蚀模数（年侵蚀量与总面积之比）年土壤侵蚀模数（年侵蚀量与总面积之比）土壤侵蚀强度（年侵蚀量与侵蚀面积之比）土壤侵蚀强度（年侵蚀量与侵蚀面积之比）径流系数（径流深与降水量之比）径流系数（径流深与降水量之比）沟壑密度沟壑密度输移比（输沙量与侵蚀量之比）输移比（输沙量与侵蚀量之比）输沙率输沙率土壤侵蚀速率（有效土层厚与侵蚀深之比）土壤侵蚀速率（有效土层厚与侵蚀深之比）五、我国土壤侵蚀类型区东北黑土区北方土石山区西北黄土高原风沙区南方红壤丘陵区西南石质山区冻融侵蚀区水土流失的防治措施1.工程措施：坡面治理沟道治理小型水利2.生物措施：农业技术水土保持林草生物工程措施生物工程措施54干石山上的生态绿洲干石山上的生态绿洲 壶关曾以缺土、缺水、缺林而闻名。自古以来水源奇壶关曾以缺土、缺水、缺林而闻名。自古以来水源奇缺，十年九旱，自然环境恶劣，地瘠民贫。县志上有缺，十年九旱，自然环境恶劣，地瘠民贫。县志上有“掘掘地三千尺犹不及泉地三千尺犹不及泉”的记载，被人们形象地称为的记载，被人们形象地称为“干壶干壶”。55满布山岗，蔚为壮观，规模宏大的鱼鳞坑。就是用这个简单重复的办法，一个北方山区贫困小县，绿化率竟然达到了65.8%，成为全国闻名的造林绿化先进县和国家生态示范区。先后被授予“全省造林绿化先进县”、“国家园林县城”、“全国优秀生态旅游县”、“全国生态名县”、“全省林业生态县”等荣誉称号。5620多年里，十任书记、十一任县长，一任一任的接力，一年一年的坚持。全县有林面积从1978年的8.7万亩发展到了103万亩，森林覆盖率从5%提高到50.6%。57蜿蜒山间，如玉带，似长城，林有多大，墙有多长。这就是壶关人发明建造的林区防护墙，如今已达到5000公里，恰与万里长城相若。这冥冥中的巧合，昭示着背后的艰难、巨大的作用、无量的价值。58后来，把壶关20年的功德概括为：“挖起石头栽树，垒起石墙护林；一包方便面，一米防护墙”，万里森林防护墙被列为基尼斯纪录。59在太行绿化，同样遇到成活率低的难题。直到一个普通太行子民王五全发明了“阳坡育苗阳坡栽，阴坡育苗阴坡栽，就地育苗就地栽”的干石山区栽树法，才一举解决了成活率问题。这个貌似简单的发明，能够创新、试验、坚持、推广并获得认可，本身就是一件奇迹。人说：真理是朴素的；其实，创新也是朴实的。60干旱山区，每一滴水都是珍宝。鱼鳞坑恰恰是保墒的最好办法。61鱼鳞坑是浩大无际的工程，又是细致认真的艺术品。每一个鱼鳞坑都一样的精致，无数个精致累积成壶关奇迹。62面对鱼鳞坑的世界，想到世事的浮躁。明白了：做成一件事，既不复杂，也无奥妙，坚持而已。63壶关天下第一墙64十里岭基尼斯广场：左面的矮墙即防护墙，万里长墙一个标准。652001年授予的吉尼斯纪录石碑。记载着：长1768公里，土石方111.3万立方米，砖3399.4万块，投工444.2万个。按全县现有人口30万计算，人均投工15个。按现在5000公里计算，投工应达1200万个。在太行山区，绝大多数山坡无法使用机械，一个山区贫困县也用不起机械，可靠的只有人力和一股子“疙瘩”劲。不同地面（裸露地、林地）承接降水情况示意图（1）裸露地 （2）林地