第六讲 水土保持

,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,第六讲 水土保持,清华大学水利系,唐莉华,2005,年,8,月,14,日,主要内容：,1.,土壤侵蚀,2.,土地资源评价,3.,水土保持综合调查,4.,水土保持监测,5.,水土保持重点防治区划,6.,水土保持综合措施,7.,水土保持效益与经济评价,8.,开发建设项目水土保持方案的编制,2,一、土壤侵蚀,土壤侵蚀的基本概念,土壤侵蚀的类型,土壤侵蚀的特点,土壤侵蚀的影响因素,3,土壤侵蚀的基本概念：,中国大百科全书,水利卷,土壤侵蚀：在水力、风力、冻融、重力以及其他外营力作用下，土壤、土壤母质及岩屑、松散岩层被破坏、剥蚀、转运和沉积的过程。,水土流失：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，也称为水土损失。,4,土壤侵蚀强度：,单位时间、单位面积上土壤侵蚀量的大小。,土壤侵蚀模数,Ms,：,每年每平方公里的土壤侵蚀量，单位：吨,/,（平方公里,年）。,每年侵蚀掉土层的平均厚度,Ds,，,单位：,mm/,年,允许土壤流失量,T,：,土壤侵蚀速率与成土速率相平衡，或长时期内保持土壤肥力和生产力不下降情况下的最大土壤流失量，单位：,t/(km,2,a),5,分级,侵蚀模数,t/(km,2,a),1,微度或无明显侵蚀,15000,土壤侵蚀强度分级：,黄土高原区：,1000 t/(km,2,a),；南方红壤丘陵区、西南石山区：,500 t/(km,2,a),；东北黑土区和北方土石山区：,200 t/(km,2,a),6,土壤侵蚀的类型：,按侵蚀外营力分：水力侵蚀、风力侵蚀、重力侵蚀（ 滑坡、崩塌、泥石流）、冻融侵蚀、冰川侵蚀,水力侵蚀按侵蚀形态分：面蚀（溅蚀、片蚀和细沟侵蚀）、沟蚀、洞穴侵蚀（陷穴、跌穴）等,重力侵蚀分为： 滑坡、崩塌、泥石流等,按侵蚀影响因素：自然侵蚀、人为加速侵蚀,7,一级类型,二级类型,三级类型,四级类型,水力侵蚀,面状侵蚀,溅蚀、片蚀、细沟侵蚀,按侵蚀模数划分,沟状侵蚀,浅沟、切沟、悬沟、冲沟,按沟壑密度划分,洞穴侵蚀,水刷窝、跌穴、陷穴,按发育分布密度划分,风力侵蚀,吹蚀、磨蚀,重力侵蚀,泻溜、滑坡、崩塌,冻融侵蚀,冻融风化、泥流,复合侵蚀,泥石流、崩岗,土壤侵蚀分类：,8,土壤侵蚀的特点与危害,破坏土地吞蚀农田,降低土壤肥力，加剧干旱发展,淤积抬高河床，加剧洪涝灾害,淤塞水库湖泊，影响开发利用,现状：根据水利部遥感中心,1990,年调查统计，全国土壤侵蚀面积达,492,万,km,2,，占国土面积的,51%,，其中水力侵蚀面积,179,万,km,2,，风力侵蚀面积,188,万,km,2,，冻融侵蚀面积,125,万,km,2,9,中国土壤侵蚀的特点,中国环境背景与土壤侵蚀区域分布规律：,不仅依存于地质、地貌及生物气候特征，在很大程度上还决定于人为活动地影响。,三大土壤侵蚀区：东部流水侵蚀区,(,大兴安岭阴山贺兰山青藏高原东缘一线以东地区,),，西北风力侵蚀区（大兴安岭阴山贺兰山青藏高原东缘一线西北），青藏高原冻融及冰川侵蚀区（西藏全部、青海南部、四川甘孜、阿坝两州）,10,中国土壤侵蚀的特点,土壤侵蚀类型复杂多样,生态破坏和坡耕地水土流失严重,土壤侵蚀增加入河泥沙、加剧旱洪灾情,11,土壤侵蚀的影响因素：,自然因素：地质、地貌、气候、植被、土壤及地面组成物质,人为因素：人类在社会生产活动中对引发或加剧土壤侵蚀的影响，主要包括农林牧生产活动和城镇、工矿建设过程中对自然环境和土壤侵蚀的影响,12,土壤侵蚀的影响因素：,地貌因素：坡度、坡长、沟壑密度、倾斜侵蚀面等,气候因素：降雨量、降雨强度,土壤因素：土壤类型、地面组成物质,植被因素：林冠层、枯枝落叶层、植物根系,13,二、,土地资源评价,土地资源类型,土地评价程序和方法,14,土地资源类型：,按土地所在位置及其地貌特征分类：,山地：山顶地、山腰地、山脚地,坡地：缓坡（,25,度）,沟地：沟坡度、沟台地、沟底地,平地,15,土地资源类型,(,按土地利用分,),：,农地（含粮食用地与经济作物用地）,林地（含天然林与人工林、经济林与果园）,草地（含天然草地与人工草地）,荒地（荒坡、荒沟、荒滩、荒沙）,水域（含天然水面与人工水面）,其他用地（村庄、道路、矿区、城镇等）,难利用地（石沟床、沙漠等，或称未利用地）,16,土地评价的定义,:,土地资源评价又可称土地评价，它是在土地资源调查、土地类型划分完成以后，在对土地各构成因素及综合体特征认识的基础上，以土地合理利用为目标，根据特定的目的或针对一定的土地用途来对土地的属性进行质量鉴定和数量统计，从而阐明土地的适宜性程度、生产潜力、经济效益和对环境有利或不利的后果，确定土地价值的过程。,17,土地评价方法,:,直接法,：,是指通过试验了解土地质量对某种用途的影响大小从而确定其适宜性及适宜程度间接法是对影响土地生产力的各种性质（这些性质对土地用途起着明显的作用）作出诊断，由此推论土地的质量。,归类法,：,该法以针对一定利用方式的土地质量优劣为依据，判断其生产力大小（或适宜性与适宜程度，潜力高低等），也即根据各类土地在生产实践上的相似性与差别，对土地类型再次进行组合、分类和排队，并作出相应的解释或结论,；,18,土地评价的方法,:,数值法,：,选出决定土地生产力的诸要素，根据各要素性质的特点定出评价标准，以对作物的适宜性程度求得不同的指数，然后对各项指数进行算术得出总数，按指数,得,出土地等级。,经验判断法,多因素综合评定法,逐步聚类法,19,土地评价程序,:,1,）土地资源评价的准备阶段,主要内容包括：立项、确定目标、制定土地评价的工作计划、,数据和资料的调查、收集,等。,2,）土地资源评价阶段,包括土地利用类型的选择和确定、土地用途的要求、土地评价单元的划分和土地性状的描述、,评价因子的选择与评价结果的计算,3,）土地资源评价汇总：,形成土地评价报告和土地评价图,20,评价指标,评价等级,一,二,三,四,五,六,地貌,平整大块,缓坡大块,缓坡小块,陡坡小块,急坡破碎,难利用地,地面坡度,35 ,土壤侵蚀程度,微度,微度,轻度,中度,强度,极强度,土层厚度,cm,200,150200,50150,3050,1530,1.0,0.8,1.0,0.5,0.8,0.3,0.5,0.1,0.3,0.1,砾石含量,%,50,pH,值,6.5,7.5,6.5,7.5,6.5,7.5,7.5,7.5,7.5,5.5,有无灌溉条件,有,无,无,无,无,无,土地适应性,宜农,宜农、果、牧,宜农、果、牧,宜农、林、牧,宜林、牧,需改造后利用,21,三、,水土保持综合调查,综合调查内容：,自然条件：地形、降雨、土壤（地面积组成物质）、植被，以及温度、风、霜等；,自然资源：土地资源、水资源、生物资源、光热资源、矿藏资源,社会经济：人口、劳力、土地利用、农村各业生产、粮食与经济收入、燃料、饲料、肥料、群众生活、人畜引水等,22,水土保持综合调查,的方法：,综合调查内容：,水土流失情况：各种水土流失形态的分布、数量（面积）、程度（侵蚀量）、危害（对当地和下游）、原因（自然和人为原因）,水土保持现状：各项治理措施的数量、质量、效益、开展水土保持的主要过程和经验、教训,23,水土保持综合调查,方法：,可分为宏观调查和微观调查,地貌调查：,宏观方法：首先从现有资料上了解地貌分区，再在调查范围内选几条主要路线进行普查，对分区的界线和各区的范围进行验证，对各区主要高程点进行验证,微观方法：以小流域为单元进行地形测量，或利用现有的地形图进行有关项目的量算，并在上、中、下游各选有代表性的坡面和沟道、逐坡逐沟进行现场调查。,24,土壤调查：,宏观方法：根据现有地理、土壤等科研部门的研究成果初步划分，然后到现场调查验证，了解其分布范围、面积和变化情况；,微观方法：具体调查坡、沟不同位置的土壤和土质情况，作为土地利用规划与治理措施布局的依据。,坡度分级：,5,级（,35,），平缓区,6,级（,35,）,水土保持综合调查,方法：,25,植被调查：,宏观方法：根据自然地理、植物、林业、畜牧等部门的科研成果作初步划分，然后到现场调查验证；,微观方法：具体调查林草植被的分布、面积、种类、群落、生长情况和历史演变等。,郁闭度,D,f,d,/f,e,样方内树冠,(,草冠,),垂直投影面积,/,样方面积,林草覆盖度,C,f/F,林地,(,草地,),面积,/,类型区总面积,水土保持综合调查,方法：,26,降雨和其他农业气象调查：,降雨：年降雨量，季节分布，暴雨,温度：年均气温、季节分布、最高、最低气温，大于等于,10,度积温，无霜期,蒸发：干旱指数,(,干燥度,)d=,年蒸发量,/,年降雨量，,d2.0,干旱区，,d1.5,湿润区，,1.52.0,半干旱区,灾害性气候,微观调查：,水土保持综合调查,方法：,27,自然资源调查,土地资源调查：,宏观调查：收集土地管理部门和农、林、牧等部门的普查和区划成果，按地类型、土地资源评价、土地利用现状三方面作基本了解，结合局部现场调查，并在不同类型区内选择代表性的小流域进行具体调查，加以验证,微观调查：与当地结合，用土地详查的办反，对三方面内容一坡一沟进行进行调查，着重了解土地资源评价和土地利用现状中存在的问题。,水土保持综合调查,方法：,28,自然资源调查,水资源调查：,宏观调查：收集水利部们的水利区划成果和水文站的观测资料，结合局部现场调查验证。包括：年均径流深、径流带分布、河川径流含沙量等；,微观调查：以小流域为单元，在上、中、下游干沟和主要支沟进行具体调查，包括：非汛期的常水流量和汛期中的洪水流量、含沙量等,水土保持综合调查,方法：,29,自然资源调查,生物资源调查：,宏观调查：从植物、动物、农业、林业、畜牧、水产、综合经营等部门收集有关资料，结合局部现场调查，进行验证。,微观调查：除查阅有关资料外，着重现场调查和向有经验的农民访问,水土保持综合调查,方法：,30,自然资源调查,光热资源调查：,宏观调查：根据气象站、水文站的观测资料，结合农业气象，就光热资源中年均日照小时数、年均辐射总量、年均大于等于,1,度的积温等指标进行调查。,微观调查：方法与宏观调查相同，但引用资料的观测站必须与规划小流域属于同一类型区，且二者之间没有高山阻隔等影响。,水土保持综合调查,方法：,31,自然资源调查,矿藏资源调查：,宏观调查：向各地各级计划委员会和地质矿产部门收集有关资料，结合局部现场调查进行验证，着重了解煤、铁、铝、石油、天然气等各类矿藏分布范围、蕴藏量、开发情况、矿业开发对当地群众生产生活和水土保持的影响、发展前景等。,微观调查：除查阅有关资料外，着重对规划范围内各类矿点逐个进行具体调查。,水土保持综合调查,方法：,32,社会经济调查,人口劳力调查：,宏观调查：从县级以上各级民政部门和计划部门收集有关资料，按不同类型区分别进行统计计算。,微观调查：从乡、村行政部门收集有关资料，按规划范围进行统计计算。,水土保持综合调查,方法：,33,社会经济调查,农村各业生产调查：,宏观调查：从农业、林业、畜牧、水利、水产、综合经营、土地管理等部门收集有关资料，并进行局部现场调查加以验证；,微观调查：除查阅有关资料外，还应在小流域的上、中、下游，各选有代表性的乡、村、农户和农地、林地、牧地、鱼池和各类副业操作现场进行深入的典型调查或抽样调查。,水土保持综合调查,方法：,34,社会经济调查,农村群众生活调查：,人均粮食和收入情况：不同类型地区分别统计，粮食总产和收入总量除以总人口平均计算；,燃料、饲料、肥料缺乏问题：宏观上对不同类型地区分别选择有代表性的小流域进行，微观上逐村调查；,人畜引水困难问题：宏观上对不同类型地区分别选择有代表性的小流域进行，微观上逐村调查；,水土保持综合调查,方法：,35,水土流失（土壤侵蚀）调查,水土流失情况调查：,宏观调查：收集有关部门对土壤侵蚀分区的研究成果，进行规划范围的水土流失分区；选择有代表性的小流域进行水土流失情况的具体调查并加以验证；,微观调查：结合地貌调查和土地类型、土地资源评价等调查，逐坡逐沟具体调查，并绘制土壤侵蚀分布图，量算各类侵蚀的面积；对侵蚀强度的调查，可根据地中或地边的树木、墓碑等根部地面多年下降情况加以量算，或引用统一类型区水土保持站的观测资料；综合侵蚀强度可根据沟中坝库拦泥量进行推算。,水土保持综合调查,方法：,36,水土流失（土壤侵蚀）调查,水土流失危害调查：,对当地危害：降低土壤肥力（取样分析）、破坏地面完整（沟头前进速度、年均吞蚀土地面积，用航片或卫片对比分析）,对下游的危害：加剧洪涝灾害，泥沙淤塞水库、塘坝、农田，泥沙淤塞河道、湖泊、港口,向水利、航运等部门收集有关资料。并进行局部现场调查进行验证。,水土保持综合调查,方法：,37,水土流失（土壤侵蚀）调查,水土流失成因调查：,自然因素：通过水文站的径流泥沙观测资料进行对比分析；微观上：不同土地类型、不同土地利用情况、不同年降雨量和不同暴雨情况下的水土流失量对比分析；,人为因素：调查由于人类活动破坏地貌和植被、新增的水土流失量；分析大量人为活动破坏前后洪水泥沙变化情况，加以验证。,水土保持综合调查,方法：,38,水土保持现状调查,水土保持发展过程调查：,水土保持成绩和经验调查,水土保持中存在的问题调查,今后开展水土保持的意见,水土保持综合调查,方法：,39,四、,水土保持监测,水土保持监测的目的和意义：,根据国家、地方的国民经济发展规划和生态、经济发展状况,定期调查、测量和记录水土流失及其治理的现状及问题,研究其动态和发展趋势,为国家、地方,(,省、市、县、乡、村,),防治水土流失,保护、改良和合理利用水土资源制定政策、规划,编制优化农林牧产业结构的计划,改善生态环境条件和人类生产、生活现状,实现可持续发展战略提供基本资料。,水土保持监测的内容,水土保持监测的方法,40,水土保持监测,的内容,:,影响水土流失的主要因子：,包括降雨和风、地形、地貌、地面组成物质及其结构、植被类型及覆盖度、水土保持措施数量和质量。,水土流失状况：,包括土壤侵蚀类型、强度、水土流失程度、分布、发展趋势及其危害等,如水力、风力和冻融等侵蚀的面积、侵蚀模数和侵蚀量，河道泥沙、洪涝灾害,植被及生态环境变化,对监测区及周边地区经济、社会发展的影响等。,水土流失防治情况及其效益状况：,包括实施的各类防治工程对控制水土流失、改善生态环境和群众生产条件等作用。,41,水土保持监测,的方法,:,监测方法主要包括：调查监测、地面监测、遥感监测三种。,定量监测与定性分析,设点监测与面监测,实时监测与过程监测,其他方法：数学模型、类比类推法,42,水土保持监测,的技术,:,常规监测技术,典型调查技术：采用常规仪器如度量、称量等，选择典型区、点进行实地调查；,径流场与径流小区法：径流、泥沙观测；,体积法：利用塘堰、水库、沉沙池等，定期或不定期地掏挑量测；,埋桩法：埋设桩、基，观测淤埋深度变化,3S,技术的应用,同位素衰减法,43,五、,水土保持重点防治区划,划分标准：,防治对策：,划分类型：,重点预防保护区,重点监督区,重点治理区,44,划分标准：,重点预防保护区：目前水土流失较轻，林草覆盖度较大，但存在潜在水土流失危险的区域。,土壤侵蚀强度小于当地土壤容许流失量,地面坡度小于,5,度或植被覆盖度在,75,以上,土壤侵蚀潜在危险度在轻险型以下,45,划分标准：,重点监督区：资源开发和基本建设活动较集中和频繁，损坏原地貌易造成水土流失，水土流失危害后果较为严重的区域。,开发建设项目较集中的地区,建设项目下游及周边是城镇、人口密集区、重要工业区,46,划分标准：,重点治理区：原生的水土流失较为严重，对当地和下游造成严重水土流失危害的区域。,土壤侵蚀强度超过当地土壤容许流失量,地面坡度大于,5,度和植被覆盖度小于,75,的地区,坡耕地,47,防治对策,普及法律知识，提高公众水土保持意识,完善法律法规，依法管理,以水土流失重点防治区为重点，进行水土流失综合防治：,重点预防保护区：保护好现有植被和水利水保设施，防止乱砍滥伐、陡坡开荒和生产建设挖沙采石堵塞河系水网等人为造成的水土流失的发生，做好局部地区的土地复垦、宜林则林、宜水则水，不断加强和改善水土保持生态环境建设；,48,防治对策,重点监督区：做好以水土保持方案管理为中心的水土保持监督执法工作，促进从事生产建设活动可能引起水土流失的单位和个人，认真旅行水土保持法规规定的指责，防治新的水土流失发生；,重点治理区：以治理水土流失、改善当地生产生活条件和生态环境、增强抗御干旱、山洪、泥石流等自然灾害的能力为重点，有计划的开展重点治理，做好以小流域为单元的水土保持生态环境建设工作。,加大水土流失监测的力度,加强科学研究工作，拓宽水土保持生态环境建设的内涵,49,六、,水土保持综合措施,水土保持措施的分类：,根据治理措施本身的特性分：,工程措施、林草措施（或称植物措施）和耕作措施等三大类；,根据治理对象分：,坡耕地治理措施、荒地治理措施、沟壑治理措施、风沙治理措施、崩岗治理措施和小型水利工程等六大类；,50,水土保持综合措施,：,坡耕地治理措施：,保水保土耕作：等高耕作、沟垅种植、掏钵种植、抗旱丰产沟、休闲地水平犁沟；草田轮作、间作、套种、带状间作、合理密植、休闲地上种绿肥；深耕、深松、增施有机肥、留茬播种等,梯田 ：水平梯田、坡式梯田、隔坡梯田,51,水土保持综合措施,：,荒地治理措施：,水土保持造林：经济林、果园,水土保持种草,封禁治理：封山育林、封坡育草,52,水土保持综合措施,：,沟壑治理措施：,沟头防护工程,谷坊工程,淤地坝与小水库（塘坝）工程,53,水土保持综合措施,：,小型蓄排引水工程 ：,坡面小型蓄排工程：截水沟、排水沟、沉沙池、蓄水池,路旁、沟底小型蓄引工程：水窖（旱井）、涝池、山丘间泉水利用,引洪漫地工程：,54,水土保持综合措施,：,风沙治理措施：,沙障固沙、防风固沙林带、固沙草带、引水拉沙造田,翻淤压沙、造林固沙,客土植树,55,水土保持综合措施,：,崩岗治理措施：,崩口处修“天沟”，制止水流进入崩口,沟口底部修谷坊群巩固侵蚀基点,崩壁两岸修小平台造林种草,崩口下游修拦沙坝,56,七、,水土保持效益与经济评价,水土保持效益与经济评价的内容,水土保持效益与经济评价的方法,57,水土保持效益包括：,基础效益（保水、保土）,经济效益,社会效益,生态效益,58,基础效益：,基础效益：分为“就地入渗”、“就近拦蓄”、“减轻沟蚀”三种情况分别计算,就地入渗：计算减少地表径流量,(,立方米,),；减少土壤侵蚀量,(,吨,),W=,（,W,mb,-W,ma,）,F,e,=,治理前后减少的径流模数,治理面积,S=,（,S,mb,-S,ma,）,F,e,=,治理前后减少的侵蚀模数,治理面积,就近拦蓄：计算减少地表径流量；减少泥沙量,V= ,m,s,F,e,=,单位面积坝地拦泥量,拦泥有效面积,59,基础效益：,减轻沟蚀：,G=G1,G2,G3+G4,G1-,沟头防护工程制止沟头前进的保土量，,m,3,G2-,谷坊、淤地坝等制止沟底下切的保土量，,m,3,G3-,稳定沟坡制止沟岸扩张的保土量，,m,3,G4-,塬面、坡面水不下沟（或少下沟）以后减轻沟蚀的保土量，,m,3,60,经济效益：,直接经济效益：包括实施水土保持措施土地上生长的植物产品（未经任何加工转化）与未实施水保措施的土地上的产品对比，七增产量和增产值。,间接经济效益：在直接经济效益基础上，经过加工转化，进一步产生的经济效益,产投比,K,：,K,J/D=,净增产值,/,基本建设投资,61,社会效益：,减轻自然灾害,促进社会进步,生态效益：,水圈生态效益：改善地表径流状况,土圈生态效益：改善土壤物理化学性质,气圈生态效益：改善贴地层小气候,生物圈生态效益：提高地表植物覆盖程度、野生动物增加,62,八、,开发建设项目水土保持方案编制,水土保持方案编制分为可行性研究、初步设计、技施设计三个阶段,;,可行性研究阶段：,1.,建设项目区责任范围及其周边环境概况。,2.,项目区水土流失及水土保持现状。,3.,生产建设中排放废弃固体物的数量和可能造成的水土流失及其危害,4.,水土流失防治初选方案。,5.,水土保持投资估算。,63,八、,开发建设项目水土保持方案编制,初步设计阶段：,1,水土保持初步设计依据。,2,水土流失防治责任范围及面积。,3,开发建设造成的水土流失面积、数量预测。,4,水土流失防治工程的初步设计，重点工程应有较详典型设计。,5,水土保持投资概算。,6,实施的保证措施,(,机构、人员、经费和技术保证等,),。,64,八、,开发建设项目水土保持方案编制,技施设计阶段：,主要是按项目水土保持初步设计，进行各项水土保持工程的技术设计和施工图设计。,65,八、,开发建设项目水土保持方案编制,方案编制总则：,1,结合开发建设项目的特点阐述编制水土保持方案的目的和意义。,2,编制依据：,1),法律法规依据。,2),项目建议书、可行性研究报告等。,3),环境影响评价大纲及报告书。,4),水土保持方案编制大纲及审查意见。,5),水土保持方案编制委托书,(,合同,),或任务书。,3,采用技术标准：包括有关水土保持的国家标准、行业标准、地方标准等。,66,