教學第三章土壤侵蝕課件

第二章土壤侵蝕（2）第二章土壤侵蝕（2）1土壤侵蝕類型與分布1

水力侵蝕（水蝕）2其它侵蝕3Contents學習要求復(fù)習思考題參考資料土壤侵蝕類型與分布1水力侵蝕（水蝕）2其它侵蝕3Con2第二節(jié)水力侵蝕（水蝕）

水力侵蝕原理二

水力侵蝕類型一

影響水力侵蝕的因素三第二節(jié)水力侵蝕（水蝕）水力侵蝕原理二3一、水力侵蝕類型水力侵蝕（watererosion）——在降水、地表徑流、地下徑流作用下，土壤、土體或其他地面組成物質(zhì)被破壞、搬運和沉積的過程。面蝕(surfaceerosion)溝蝕(gullyerosion)山洪侵蝕(torrenterosion)水力侵蝕濺蝕(splasherosion)海岸湖岸庫岸浪蝕一、水力侵蝕類型水力侵蝕（watererosion）面蝕41.濺蝕（splasherosion）——在雨滴擊濺作用下土壤結(jié)構(gòu)破壞和土壤顆粒產(chǎn)生位移的現(xiàn)象。1.濺蝕（splasherosion）——在雨滴擊濺作用52.面蝕（surfaceerosion）——土壤表層顆粒被薄層分散的徑流均勻剝離和搬運的現(xiàn)象，也稱片蝕。層狀面蝕鱗片狀面蝕沙礫化面蝕細溝狀面蝕面蝕2.面蝕（surfaceerosion）——土壤表層顆粒6層狀面蝕鱗片狀面蝕沙礫化面蝕細溝狀面蝕面蝕層狀面蝕鱗片狀面蝕沙礫化面蝕細溝狀面蝕面蝕7層狀面蝕鱗片狀面蝕沙礫化面蝕細溝狀面蝕面蝕層狀面蝕鱗片狀面蝕沙礫化面蝕細溝狀面蝕面蝕8層狀面蝕鱗片狀面蝕沙礫化面蝕細溝狀面蝕面蝕層狀面蝕鱗片狀面蝕沙礫化面蝕細溝狀面蝕面蝕9層狀面蝕鱗片狀面蝕沙礫化面蝕細溝狀面蝕面蝕層狀面蝕鱗片狀面蝕沙礫化面蝕細溝狀面蝕面蝕10層狀面蝕鱗片狀面蝕沙礫化面蝕細溝狀面蝕面蝕層狀面蝕鱗片狀面蝕沙礫化面蝕細溝狀面蝕面蝕11Rillerosioninafield(imagebyNRCS)層狀面蝕鱗片狀面蝕沙礫化面蝕細溝狀面蝕面蝕Rillerosioninafield(image12Rillerosionataconstructionsite(ImagebyM.Mamo)層狀面蝕鱗片狀面蝕沙礫化面蝕細溝狀面蝕面蝕Rillerosionataconstruction13Extensiverillerosion層狀面蝕鱗片狀面蝕沙礫化面蝕細溝狀面蝕面蝕Extensiverillerosion層狀面蝕鱗片狀面14層狀面蝕鱗片狀面蝕沙礫化面蝕細溝狀面蝕面蝕層狀面蝕鱗片狀面蝕沙礫化面蝕細溝狀面蝕面蝕15層狀面蝕鱗片狀面蝕沙礫化面蝕細溝狀面蝕面蝕層狀面蝕鱗片狀面蝕沙礫化面蝕細溝狀面蝕面蝕163.溝蝕（gullyerosion）——是指由集中的地表徑流沖刷破壞土壤及其母質(zhì)，形成切入地表以下形成溝壑的土壤侵蝕形式。

溝蝕形成的溝壑稱為侵蝕溝。淺溝切溝沖溝溝蝕河溝注意他們的區(qū)別3.溝蝕（gullyerosion）——是指由集中的地表17淺溝侵蝕沒有形成明顯的溝頭跌水，正常的耕翻已不能復(fù)平，不妨礙耕犁通過，但已感到不便，由于耕犁作用，溝壁斜坡與坡面無明顯界面。淺溝侵蝕：在細溝侵蝕的基礎(chǔ)上，地表徑流進一步集中，由小股徑流匯集成較大的徑流，既沖刷表土又下切底土，形成橫斷面為寬淺槽形的淺溝。

淺溝侵蝕沒有形成明顯的溝頭跌水，正常的耕翻已不能復(fù)平，不妨礙18深度在0.5m以下，侵蝕溝發(fā)育初期，沒有溝頭跌水淺溝切溝沖溝侵蝕溝河溝深度在0.5m以下，侵蝕溝發(fā)育初期，沒有溝頭跌水淺溝切溝沖溝19Gullyerosioninapasture.ImagebyNRCS淺溝切溝沖溝侵蝕溝河溝Gullyerosioninapasture.Im20淺溝切溝沖溝侵蝕溝河溝淺溝切溝沖溝侵蝕溝河溝21切溝侵蝕：

淺溝侵蝕繼續(xù)發(fā)展，沖刷力量和下切力量增大，溝深切入母質(zhì)中，有明顯的溝頭，并形成一定高度的跌水。

特點橫斷面呈“V”字形，溝頭有一定高度的跌水，長寬深三方面的侵蝕同時不同程度地進行，加之重力作用，溝岸不斷坍塌。這種侵蝕在質(zhì)地疏松、透水性好和具有垂直節(jié)理的地區(qū)，發(fā)展非常迅速。切溝侵蝕：特點橫斷面呈“V”字形，溝頭有一定高度的跌水，長寬22深度從1m，逐漸發(fā)展到10~20m“V”

字型，切溝侵蝕是侵蝕溝發(fā)育的盛期，溝頭前進、溝底下切和溝岸擴張均很激烈。淺溝切溝沖溝侵蝕溝河溝深度從1m，逐漸發(fā)展到10~20m“V”字型，切溝侵蝕是23淺溝切溝沖溝侵蝕溝河溝淺溝切溝沖溝侵蝕溝河溝24淺溝切溝沖溝侵蝕溝河溝淺溝切溝沖溝侵蝕溝河溝25沖溝侵蝕：切溝侵蝕進一步發(fā)展，水流更加集中，下切深度越來越大，溝壁向兩側(cè)擴展，橫斷面呈“U”形并逐漸定型，溝底縱斷面與原坡面有明顯的差異，上部較陡，下部已日漸接近平衡斷面。沖溝侵蝕沖溝侵蝕形成的侵蝕溝是侵蝕溝發(fā)育的末期，但沒有達到相對穩(wěn)定的程度，這時溝底下切雖已緩和，但溝頭的溯源侵蝕和溝坡溝岸的崩塌還在發(fā)生。沖溝侵蝕：沖溝侵蝕沖溝侵蝕形成的侵蝕溝是侵蝕溝發(fā)育的末期，但26淺溝切溝沖溝侵蝕溝河溝斷面呈“U”型，溝寬和溝深可達數(shù)十米或上百米，長度以公里計，沖溝是侵蝕溝發(fā)育的末期。淺溝切溝沖溝侵蝕溝河溝斷面呈“U”型，溝寬和溝深可達數(shù)十米或27淺溝切溝沖溝侵蝕溝河溝沖溝發(fā)育到了老年階段，溝頭、溝底、溝坡侵蝕都停止，溝中多具有常流水，這種侵蝕溝成為“河溝”。淺溝切溝沖溝侵蝕溝河溝沖溝發(fā)育到了老年階段，溝頭、溝底、溝坡284.山洪侵蝕（torrenterosion）山洪侵蝕系指山區(qū)河流洪水對溝道堤岸的沖淘、對河床的沖刷和淤積過程。受山洪沖刷的河床稱為正侵蝕，被淤積的稱為負侵蝕。4.山洪侵蝕（torrenterosion）山洪侵蝕系指29“8.21特大暴雨山洪”！蘇峪口進山道路“8.21特大暴雨山洪”！蘇峪口進山道路30“8.21特大暴雨山洪”！賀蘭山巖畫圖片來源于網(wǎng)絡(luò)“8.21特大暴雨山洪”！賀蘭山巖畫圖片來源于網(wǎng)絡(luò)31蘇峪口青松嶺“8.21特大暴雨山洪”蘇峪口青松嶺“8.21特大暴雨山洪”32“8.21特大暴雨山洪”發(fā)生后蘇峪口兔兒坑“8.21特大暴雨山洪”發(fā)生后蘇峪口兔兒坑33“8.21特大暴雨山洪”發(fā)生前蘇峪口兔兒坑“8.21特大暴雨山洪”發(fā)生前蘇峪口兔兒坑34第二節(jié)水力侵蝕（水蝕）

水力侵蝕原理二

水力侵蝕類型一

影響水力侵蝕的因素三水力侵蝕強度分級標準四第二節(jié)水力侵蝕（水蝕）水力侵蝕原理二35二、水力侵蝕原理從動力角度來講，水力侵蝕是降雨侵蝕力和徑流沖刷力共同作用的結(jié)果。二、水力侵蝕原理從動力角度來講，水力侵蝕是降雨侵蝕力361.降雨侵蝕作用（1）雨滴擊濺過程濺蝕幾個階段：（1）干土濺散階段（當較大的雨滴降落到干燥的土壤表面時，土壤的土粒間隙尚為空氣所填充，土粒還未來得及吸收雨水，細粒即隨雨滴的碎粒濺散，這些細粒常仍維持原來的結(jié)構(gòu)。）（2）泥漿濺散階段（隨著降雨過程的延長，表土團粒吸收的水分增加，土壤顆粒間隙大部為水所填充，繼續(xù)受雨滴擊濺、震蕩，致使結(jié)構(gòu)破壞。當土壤表層水分增加到流限以上，土粒即成稀泥漿狀態(tài)再受雨滴打擊，將以泥漿狀態(tài)濺散。）（3）板結(jié)階段（繼續(xù)降雨，土壤表層的泥漿逐步將阻塞土壤孔隙，阻止水分下滲，在坡地上泥漿順坡而下，形成泥漿狀的地表徑流，將帶走部分土壤的細粒，降雨后土壤由此產(chǎn)生板結(jié)現(xiàn)象。）1.降雨侵蝕作用（1）雨滴擊濺過程濺蝕幾個階段：37第三章土壤侵蝕課件38第三章土壤侵蝕課件39紊流層流（2）濺蝕的作用

直接打擊地表，導致土粒飛濺并沿坡面向下遷移；

破壞土壤表層結(jié)構(gòu)，使表土分散、底土堅實；

堵塞土壤孔隙，阻滯雨水下滲，促使形成地表徑流；

增加了薄層徑流的紊動強度，使水流搬運泥沙的能力增加；

造成土壤養(yǎng)分損失，溶解、淋溶表土中的可溶性物質(zhì)。紊流層流（2）濺蝕的作用 直接打擊地表，導致土粒飛濺并沿40

雨滴擊濺由降雨的動能引起。

降雨的動能取決于雨滴的質(zhì)量和降落速度。 雨滴擊濺由降雨的動能引起。41第三章土壤侵蝕課件42

影響濺蝕量的因素：氣候、地形、土壤、植被等。

濺蝕量——擊濺侵蝕引起土粒下移的數(shù)量。 影響濺蝕量的因素：氣候、地形、土壤、植被等。 濺43（3）降雨侵蝕力——降雨引起土壤侵蝕的潛在能力。

是降雨物理特征的函數(shù)，大小完全取決于降雨性質(zhì)，而與土壤性質(zhì)無關(guān)。

在下墊面特征相對一致的條件下，降雨侵蝕力越大，引起的土壤侵蝕越劇烈。降雨侵蝕力指標R＝EI30(W.H.Wischmeier

威斯邁爾經(jīng)驗公式)E—該次降雨的總動能(J/m2·mm)，I30—是該次暴雨過程中出現(xiàn)的最大30分鐘強度(mm/h)。E

＝118.9+87.3log10I（勞斯和帕森，1942）（3）降雨侵蝕力——降雨引起土壤侵蝕的潛在能力。降雨侵蝕力指44降雨侵蝕力空間分布具有從東南到西北遞減的趨勢，與降雨量的空間分布特征類似。降雨侵蝕力取決于雨量和雨強兩個方面，因此降雨侵蝕力和降雨量的空間分布也有許多不同點。土壤侵蝕是降雨、植被、土壤、土地利用和水土保持等多因素相互作用的結(jié)果，我國降雨侵蝕力的空間分布與實際土壤流失分布狀況并不一致。1960-2009中國年均降雨侵蝕力空間分布圖降雨侵蝕力1960-2009中國年均降雨侵蝕力空間分布圖452.地表徑流的侵蝕作用（1）坡面徑流的形成2.地表徑流的侵蝕作用（1）坡面徑流的形成46第三章土壤侵蝕課件47(2)泥沙受力分析滑動（sliding）時的受力示意圖

磨擦力浮重力上舉力推移力符號說明:

λt—推移力系數(shù)，與泥沙顆粒形狀有關(guān)；λsh—上舉力系數(shù)；a—坡度，a較小時,cosa≈1,sina≈tga≈J；

φ—摩擦角，tgφ為摩擦系數(shù)；

ρs—泥沙密度；

ρ

w—水的密度；V—泥沙體積；v—水流流速；S1—泥沙平行于水流方向上的面積；S2—泥沙迎水面的面積;若泥沙顆粒為球體，則V=(π/6)d3

，S1=S2=(π/6)d2。壓力(2)泥沙受力分析滑動（sliding）時的受力示意圖磨48(f為啟動摩擦系數(shù))若要使靜止泥沙開始沿坡面滑動：若要使靜止球形泥沙滾動(rolling)：(a1d、a2d、a3d分別為球形體相接點的距離)①起動流速——水流能沖刷推動泥沙運動的最小流速，也稱臨界流速。(f為啟動摩擦系數(shù))若要使靜止泥沙開始沿坡面滑動：若要使靜止49為什么山區(qū)河流能搬動巨石?為什么山區(qū)河流能搬動巨石?50②水流搬運作用

泥沙的搬運形式可分為推移和懸移兩大類。這兩種形式運動的泥沙分別稱為推移質(zhì)及懸移質(zhì)。泥沙搬運方式(流速分布，推移質(zhì)與懸移質(zhì)的相互轉(zhuǎn)化)推移質(zhì)

河床床沙(靜止)懸移質(zhì)床面流速空氣水②水流搬運作用泥沙的搬運形式可分為推移和懸移兩大類。51（a）泥沙的搬運方式（a）泥沙的搬運方式52（b）水流的挾沙能力

在一定的水流條件下，能夠挾運泥沙的數(shù)量，稱為挾沙能力(kg/m3)，它包括推移質(zhì)和懸移質(zhì)的全部沙量。上游來水的含沙量小于該段水流的挾沙能力，水流就有可能從本段河床上獲得更多的泥沙，造成床面的沖刷。反之，將發(fā)生沉積。天然河流中，懸移質(zhì)一般成了全部運動泥沙的主體，因此，對于平原沖積性河流一說，常以懸移質(zhì)輸沙率代替水流的全部挾沙力。

（b）水流的挾沙能力53③泥沙的堆積

當泥沙的來量大于水流的挾沙力時，多余的泥沙就要沉積下來。當摩阻流速相當于泥沙的沉速時，泥沙懸移運動才有可能產(chǎn)生。（水流摩阻流速ν*＝，其中τ0為作用在床面上的水流切應(yīng)力）③泥沙的堆積當泥沙的來量大于水流的挾沙力時，多余的54401010.10.01(摩阻流速或沉速cm/s)0.010.11100泥沙沉積條件分區(qū)泥沙粒徑mmFD012C3EV＊c1\在COD上，V＊>V＊c可能交換，來沙量與挾沙量沉降、沖刷V＊c代替泥沙啟動水流切應(yīng)力V＊代替摩阻流速，W代表沉速2\在EOD下，V＊<V＊c(w)淤積3\在COE下，w<V＊<V＊c懸移，輸送泥沙4：推移質(zhì)w401010.10.01(摩阻流速55（3）水流的侵蝕作用按侵蝕作用方向分：下切侵蝕（下蝕、切蝕）——水流切深溝谷的過程。溯源侵蝕——向溝頭的后退侵蝕，實際上是下切作用在源頭或床面坡度突變處向上發(fā)展的表現(xiàn)。側(cè)向侵蝕（側(cè)蝕、旁蝕）——水流拓寬溝谷的作用。（3）水流的侵蝕作用按侵蝕作用方向分：56下蝕作用原因：水流向下的運動分量；固體物質(zhì)的撞擊。

強度：決定于流速、流量、含沙量及溝床底部組成物質(zhì)的抗沖性能。結(jié)果：加深溝谷。侵蝕基準面——下切侵蝕作用消失的平面。終極侵蝕基準面下蝕作用原因：水流向下的運動分量；固體物質(zhì)的撞擊。終57溯源侵蝕原因：溝頭匯流作用，侵蝕基準面的下降。強度：取決于流速、流量和床面組成物質(zhì)。結(jié)果：侵蝕溝伸長河流的襲奪現(xiàn)象溯源侵蝕原因：溝頭匯流作用，侵蝕基準面的下降。河流的襲奪58旁蝕作用原因：彎道離心力，橫向環(huán)流；地球自轉(zhuǎn)偏向力；山崩、滑坡或支流匯入。結(jié)果：溝谷加寬。沖積平原上的自由河曲牛軛湖旁蝕作用原因：彎道離心力，橫向環(huán)流；地球自轉(zhuǎn)偏向力；山59（4）侵蝕溝的發(fā)育水蝕溝階段侵蝕溝頂?shù)那懈铍A段平衡剖面階段停止階段長向發(fā)展，寬向發(fā)展侵蝕溝分叉，溝頂形成明顯跌水受侵蝕基底的影響，主要向?qū)挵l(fā)展荒溪（4）侵蝕溝的發(fā)育水蝕溝階段侵蝕溝頂?shù)那懈铍A段平衡剖面階段停60侵蝕區(qū)：減少流量、流速和縱坡面坡度，削弱侵蝕。通過區(qū)：利用地形條件或修建水利工程，抬高溝底，緩洪攔淤。沉積區(qū)：控制淤積，規(guī)整流路，改造并擴大成為水肥條件比較好的耕地。溝谷侵蝕作用與水土保持對策：侵蝕區(qū)：通過區(qū)：沉積區(qū)：溝谷侵蝕作用與水土保持對策：61第三節(jié)影響水力侵蝕的因素

水力侵蝕原理二

水力侵蝕類型一

影響水力侵蝕的因素三水力侵蝕強度分級標準四第三節(jié)影響水力侵蝕的因素水力侵蝕原理二62三、影響水力侵蝕的因素土壤侵蝕水文因素地形因素地質(zhì)因素土壤因素植被因素人為活動三、影響水力侵蝕的因素土壤侵蝕水文因素地形因素地質(zhì)因素土壤因631.水文因素1.水文因素64(1)降雨強度降雨強度是降雨因素中對土壤侵蝕影響最大的因子。降雨強度與侵蝕量的關(guān)系：E—土壤侵蝕量;I—降雨強度;A—與土壤性質(zhì)、地表坡度等有關(guān)的系數(shù);b—指數(shù)(b＞1)N.H.Neal與P.C.Ekern:A.P.Barnett:I60—一次降雨中60min最大降雨強度；C—與土壤特性有關(guān)的參數(shù).(1)降雨強度降雨強度是降雨因素中對土壤侵蝕影響65暴雨（高強度的短時間降水）是造成嚴重水土流失的主要氣候因子。雨雪mm/日mm/小時mm/日小雨＜10小雨＜2.5小雪＜2.510≤中雨＜252.5≤中雨＜8.02.5≤中雪＜5.025≤大雨＜508.0≤大雨＜16.05.0≤大雪

50≤暴雨＜10016.0≤暴雨100≤大暴雨＜200200≤特大暴雨

原因：雨水來不及下滲，地表徑流流量大，沖刷量大；雨滴大而密集，且降落速度快，侵蝕動能大；易加劇重力侵蝕和混合侵蝕。暴雨（高強度的短時間降水）是造成嚴重水土流失的主要氣候因子。66例子：天水站：1942~1954年12年測定結(jié)果表明，1947年一次最大降雨量達155mm，所造成的水土流失量占12年總量的35％以上；綏德站：1956年曾經(jīng)發(fā)生過一次為3.5mm/min強度的暴雨，該年的水土流失量占1954~1956年的三年總量的30％以上。例子：天水站：1942~1954年12年測定結(jié)果表明，19467降雨強度對徑流量和沖刷量的影響（綏德水保站-陜西）降雨日期平均降雨量(mm)降雨歷時(分)平均降雨強度(mm/分)徑流量沖刷量米3/公頃比例噸/公頃比例1956-7-343.48050.0546.681.00.6011956-7-2240.02920.137103.0215.422.36371956-8-849.31500.329292.1343.7139.82233結(jié)論：降雨強度是引起水土流失最突出的因子。土壤侵蝕在很大程度上取決于降雨強度。美國通用土壤流失方程式把降雨強度作為土壤侵蝕的重要指標。68降雨強度對徑流量和沖刷量的影響（綏德水保站-陜西）降雨日期平1.水文因素1.水文因素69(2)降雨量降雨量大，土壤侵蝕也可能大（發(fā)生侵蝕的潛在危險大）。一般來說，半濕潤與半干旱地區(qū)水力侵蝕強烈。低強度的長時間持續(xù)降雨，即使其年降雨量較大，土壤侵蝕量也不一定就大，但會為下一步的土壤侵蝕創(chuàng)造條件。單就降雨量、降雨強度對土壤侵蝕的影響進行分析時，并不能充分反映降雨對侵蝕的作用。因此，通常利用降雨量P與降雨強度I進行不同的組合，再與侵蝕進行分析?？晌g性降雨——侵蝕模數(shù)≥1t/km2的降雨。(2)降雨量降雨量大，土壤侵蝕也可能大（發(fā)生侵蝕的潛在危險70天水水保站1945—1953年平均月降水和水土流失比較月份降水量徑流量侵蝕量(mm)占全年%M3/公頃占全年%T/公頃占全年%14.00.7————29.31.7——316.43.1————440.07.50.080.40.010.2560.311.328.2518.42.4912.8668.112.834.2322.34.7224.3780.415.119.1812.54.0120.68105.019.967.1243.77.1836.8921.80.482.51081.40.663.41114.62.7————123.80.7————總計533.7100153.6910019.41100 6、7、8三個月降水量占全年降水量的47.8%。在此期間徑流量占全年徑流量的78.5%，侵蝕量占年侵蝕總量的81.7%。71天水水保站1945—1953年平均月降水和水土流失比較月份降1.水文因素1.水文因素72(3)前期降雨入滲的水分消除了顆粒之間的吸附力；溶解了顆粒之間的膠結(jié)物；增加了土體、巖體的重量；使?jié)撍嫔?，孔隙水壓力對潛在破裂面以上的土石體起著浮托作用；軟化巖石。(3)前期降雨入滲的水分消除了顆粒之間的吸附力；73序號前期降水情況時間(年月日)降水量(毫米)歷時(時分)強度徑流(m3/ha)沖刷(kg/ha)作物1雨前32天內(nèi)共降水22次，最大一次6.1毫米74.7.316.33018.300玉米2雨前11天內(nèi)降水9次最大一次6mm7.1213.615.5239玉米3雨前15天降水3次，最大1.3mm75.8.322.13.513.600小麥4雨前半月降水2次，共1.6mm5.146.100谷子5雨前一天降水27毫米，雨前6－7天降16.3和149mm74.7.1012.32.003.710.9321.4玉米6雨前兩天連降16.5和11.6mm0.355.31.9919.0小麥7雨前一天降48.1mm78.6.1013.85.093.651.343267谷子8同一天雨前降水35.6mm77.7.2248.94.4310.0132.416533玉米表

前期降雨對水土流失的影響序號前期降水情況時間降水量歷時強度徑流沖刷作物1雨前32天內(nèi)741.水文因素1.水文因素75（4）雨滴特性

雨滴特性包括雨滴形態(tài)、大小及雨滴分布、降落速度、接地時沖擊力等，直接影響侵蝕作用的大小。

（4）雨滴特性76①雨滴形狀、大小及分布

一般情況下，小雨滴為圓形，大雨滴(＞5.5mm)開始為紡錘形，在其下降過程中因受空氣阻力作用而呈扁平形，兩側(cè)微向上彎曲。因此把雨滴直徑≤5.5mm時，降落過程中比較穩(wěn)定的雨滴稱穩(wěn)定雨滴；當雨滴直徑＞5.5mm時，雨滴形狀很不穩(wěn)定，極易發(fā)生碎裂或變形，稱暫時雨滴。對于直徑＜0.25mm的雨滴稱為小雨滴。①雨滴形狀、大小及分布一般情況下，小雨滴為圓形，大77②雨滴速度與能量

雨滴降落時，重力與空氣浮力二力趨于平衡時，即以固定速度下降，此時的速度即為終點速度(terminalvelocity)。終點速度的大小，主要取決于雨滴直徑的大小和形狀。雨滴的終點速度越大，其對地表的沖擊力也越大，即對地表土壤的濺蝕能力也隨之加大（E=0.5mv2）。②雨滴速度與能量雨滴降落時，重力與空氣浮力二力趨78

79③雨滴侵蝕力

降雨雨滴的侵蝕力是降雨引起土壤侵蝕的潛在能力。它是降雨物理特征的函數(shù)，降雨雨滴侵蝕力的大小完全取決于降雨性質(zhì)，即該次降雨的雨量、雨強、雨滴大小等，而與土壤性質(zhì)無關(guān)。

③雨滴侵蝕力降雨雨滴的侵蝕力是降雨引起土壤侵蝕的80

811.水文因素1.水文因素82（5）雨型雨型不同雨滴大小分布亦不同，就一定雨強來說，局部地區(qū)短陣性雨型比大面積的普通雨型更易引起土壤侵蝕。

（5）雨型雨型不同雨滴大小分布亦不同，就一定雨強來說83雨型不同，雨滴大小分布、降雨特點不同，侵蝕發(fā)生與強弱也不同。雨型不同，雨滴大小分布、降雨特點不同，侵蝕發(fā)生與強84（6）降雨歷時①蓄滲階段

蓄滲階段一般包括植物截留、下滲和填洼三個部分。植物截留是雨水在植物葉面吸著力、承托力、重力和水分子內(nèi)聚力作用下的葉面水分儲存現(xiàn)象。其截留量一般為幾毫米。

當降雨量大于植物截留和下滲量時，雨水便在一些分散的洼地停蓄起來，這種現(xiàn)象稱為填洼。填洼量可達10~100mm。

（6）降雨歷時①蓄滲階段85②產(chǎn)流階段產(chǎn)流量可用下式表示：Rs(t)—t時刻地面徑流深（mm);i—降雨強度（mm/min）;In—植物截流率（mm/min）;e—蒸發(fā)率（mm/min）;Sd—填洼率（mm/min）;f—下滲率（mm/min）。②產(chǎn)流階段Rs(t)—t時刻地面徑流深（mm);86

在下滲過程中，層流水分運動一般遵循達西（DarcysLaw）定律，其方程為：

式中：Q—通過斷面A（m2）的流量（m3/s）；

ΔH—長度為Δl(m)的土柱兩端水頭差（m）；

K—比例常數(shù)，為水力傳導度（m/s）。在下滲過程中，層流水分運動一般遵循達西（Da87ABLhAzA基準面總水頭（伯努利定理）：單位重量水體所具有的能量位置水頭Z：水體的位置勢能（任選基準面）壓力水頭p/w：水體的壓力勢能（p孔隙水壓力）流速水頭V2/(2g)：水體的動能（對滲流多處于層流≈0）滲流的總水頭：滲流問題的水頭也稱測管水頭，是滲流的總驅(qū)動能，滲流總是從水頭高處流向水頭低處ABLhAzA基準面總水頭（伯努利定理）：位置水頭Z：水88A點總水頭：水力梯度ABLhAhBzAzBΔh基準面水力坡降線B點總水頭：二點總水頭差：反映了兩點間水流由于摩阻力造成的能量損失

水力梯度i：單位滲流長度上的水頭損失A點總水頭：水力梯度ABLhAhBzAzBΔh基準面水力坡89LAh1h2QQ透水石h滲透試驗與達西定律試驗前提：層流或1.滲透試驗試驗結(jié)果:試驗裝置：如圖試驗條件:

h1，A，L=const量測變量:

h2，V，t達西定律LAh1h2QQ透水石h滲透試驗與達西定律試驗前提：層流或90TST-70常水頭土壤滲透儀（北京泰達駿業(yè)試驗儀器有限公司）TST-70常水頭土壤滲透儀（北京泰達駿業(yè)試驗儀器有限公司）91第三章土壤侵蝕課件92第三章土壤侵蝕課件93第三章土壤侵蝕課件94三、影響水力侵蝕的因素土壤侵蝕水文因素地形因素地質(zhì)因素土壤因素植被因素人為活動三、影響水力侵蝕的因素土壤侵蝕水文因素地形因素地質(zhì)因素土壤因952.地形因素2.地形因素96（1）坡度Ms為侵蝕模數(shù)(t/km2)；S為坡度；A、b為待定系數(shù)。坡度與侵蝕量的關(guān)系：表坡度與徑流沖刷的關(guān)系（阜新市七農(nóng)子試驗站）坡度年徑流降雨量(mm)徑流量沖刷量年徑流系數(shù)徑流量(m3/坰)徑流深(mm)沖刷量(kg/坰)沖刷深(cm)3°320.393.7459.37455882.520.0222.9276°320.2118.46011.84608306.310.0353.7109°320.2147.72114.721011387.120.0434.59013°230.2146.08114.608116581.790.0634.560正相關(guān)（1）坡度Ms為侵蝕模數(shù)(t/km2)；S為坡度；A、b為待97在整個坡面上，侵蝕量隨坡度的增加是有一定極限的。圖F.G.Renner的坡度與土壤侵蝕關(guān)系正相關(guān)負相關(guān)在整個坡面上，侵蝕量隨坡度的增加是有一定極限的。圖F98坡度對土壤侵蝕的影響：土(巖)體的穩(wěn)定性坡度

承雨量

滲透量

徑流量坡度??坡度對土壤侵蝕的影響：土(巖)體的穩(wěn)定性坡度99第三章土壤侵蝕課件1002.地形因素2.地形因素101（2）坡長坡長指的是從地表徑流的起點到坡度降低到足以發(fā)生沉積的位置或徑流進入一個規(guī)定溝（渠）的入口處的距離。坡長對土壤侵蝕的影響試驗（2）坡長坡長指的是從地表徑流的起點到坡度降低到足以發(fā)102天水和綏德站的資料表明：在特大暴雨以及暴雨(雨強大于0.5mm/min)時，坡長與徑流量和沖刷量呈正相關(guān)；當降雨平均強度較小，或大強度降雨持續(xù)時間很短，坡長與徑流量呈反相關(guān)，與沖刷量呈正相關(guān)；當降雨量很小(3~15mm)，強度也很小時，坡長與徑流量、沖刷量均成反相關(guān)。坡長與土壤侵蝕的關(guān)系比較復(fù)雜。在水土流失規(guī)律研究中，人們往往將坡度和坡長進行綜合考慮。Ms為侵蝕模數(shù)(t/km2);S為坡度;L為坡長(m);A，a、b均為待定系數(shù)。天水和綏德站的資料表明：坡長與土壤侵蝕的關(guān)系比較復(fù)雜。在水土1032.地形因素2.地形因素104(3)坡形直線型坡下部侵蝕較強烈。階梯形坡臺階上，土壤侵蝕輕微；臺階邊緣，易發(fā)生溝蝕。凹形坡中部侵蝕強烈，下部侵蝕減弱，有堆積現(xiàn)象。凸形坡下部侵蝕強烈，比直線型坡侵蝕強烈。(3)坡形直線型坡階梯形坡凹形坡凸形坡105地形因素地形因素106(4)坡向坡向不同，所接受的太陽輻射不同，通過影響土壤溫度、濕度、植被狀況等一系列環(huán)境因子，影響侵蝕過程。陽坡的侵蝕大于陰坡。表坡向?qū)λ亮魇У挠绊懀–.CN,CuebotpoB）坡向各種土壤沖刷強度的面積百分數(shù)（％）不受沖刷中等沖刷強烈沖刷陽坡572419陰坡70157(4)坡向坡向不同，所接受的太陽輻射不同，通過影響土壤溫度、107第三章土壤侵蝕課件108第三章土壤侵蝕課件109第三章土壤侵蝕課件110第三章土壤侵蝕課件111第三章土壤侵蝕課件112第三章土壤侵蝕課件113三、影響水力侵蝕的因素土壤侵蝕水文因素地形因素地質(zhì)因素土壤因素植被因素人為活動三、影響水力侵蝕的因素土壤侵蝕水文因素地形因素地質(zhì)因素土壤因1143.地質(zhì)條件對水土流失的影響地質(zhì)條件中，影響水土流失較大的主要有兩個方面：巖性新構(gòu)造運動1153.地質(zhì)條件對水土流失的影響地質(zhì)條件中，影響水土流失較大的主（1）

巖性對侵蝕的影響：巖性的基本特性影響風化過程、風化產(chǎn)物、土壤類型及抗蝕能力；容易風化的巖石易受強烈侵蝕；塊狀堅硬的巖石可抵抗較大的沖刷；巖性透水性影響土壤降雨入滲、徑流和地下水。巖石的風化性巖石的堅硬性巖石的透水性巖性巖石的產(chǎn)狀石灰?guī)r溶蝕（1）巖性對侵蝕的影響：巖石的風化性巖石的堅硬性巖石的透水116（2）新構(gòu)造運動：地震、地殼的抬升（下降），是引起侵蝕基準面變化的根本原因。地震誘發(fā)大量的滑坡、崩塌和泥石流；地殼的抬升（下降）引起侵蝕基準面的變化，影響溝床下切深度、溝頭前進速度和谷坡擴展速度。2008年5月12日汶川大地震2010年8月8日舟曲特大泥石流（2）新構(gòu)造運動：2008年5月12日汶川大地震2010年8117第三章土壤侵蝕課件118第三章土壤侵蝕課件119三、影響水力侵蝕的因素土壤侵蝕水文因素地形因素地質(zhì)因素土壤因素植被因素人為活動三、影響水力侵蝕的因素土壤侵蝕水文因素地形因素地質(zhì)因素土壤因1204、

土壤對水土流失的影響

在水土流失過程中，土壤是被破壞的對象。在一定的地形和降雨條件下，地表徑流的大小以及水土流失的程度和強度則取決于土壤的性質(zhì)，包括：

滲透性 抗蝕性 抗沖性1214、土壤對水土流失的影響 在水土流失過程中，土壤是被破壞的(1)土壤的滲透性機械組成徑流量土壤的滲透性(1)土壤的滲透性機械組成徑流量土壤的滲透性122第三章土壤侵蝕課件123第三章土壤侵蝕課件124第三章土壤侵蝕課件125第三章土壤侵蝕課件126(2)土壤的抗蝕性是指土壤抵抗徑流對它們的分散和懸浮能力。大小取決于土粒和水的親和力。用分散率、侵蝕率、分散系數(shù)來表示。(3)土壤的抗沖性指土壤抵抗地表徑流的機械破壞作用的能力。一般用土體在靜水中的崩解情況作為它的指標。例子：就黃土區(qū)而言，粒度為紅粘土＜黃土＜沙土，紅粘土滲透性弱，在相似降雨條件下產(chǎn)生的徑流量大于黃土，但因其結(jié)構(gòu)緊密，顆粒不易被水流起動，抗蝕性大于黃土；沙土滲透性強，相似降雨條件下的產(chǎn)流量小于黃土，抗蝕性也大于黃土。(2)土壤的抗蝕性(3)土壤的抗沖性例子：就黃土127第三章土壤侵蝕課件128第三章土壤侵蝕課件129（1）土的三相圖

水氣

土粒VaVwVsVvVWa=0WwWsW重量體積補充內(nèi)容：土的物理性質(zhì)指標及計算（1）土的三相圖水氣土粒VaVwVsVvVWa=130（2）土的物理性質(zhì)指標確定WaterAirSoilVaVwVsVvVWa=0WwWsW重量體積土的物理性質(zhì)指標共有9個：e、n、ω、Sr、γ、

ds、γd、γsat、γ/土的重度（容重）

單位:kN/m3

或N/cm3天然土一般范圍:16—22kN/m3

定義:土單位體積的重量有時也稱土的天然重度表達式:三相草圖有助于直觀理解物性指標的概念土的重度與密度的關(guān)系γ=ρg工程上更常用于計算土的自重應(yīng)力單位:kN/m3

（2）土的物理性質(zhì)指標確定WaterAirSoilVaVwV131干重度飽和重度浮重度WaterAirSoilVaVwVsVvVWa=0WwWsW質(zhì)量體積工程上常用作控制人工填土密實度的指標常用來反映土的密實程度干重度飽和重度浮重度WaterAirSoilVaVwVsVv132土的含水率（質(zhì)量含水率）定義:土中水的質(zhì)量與土粒質(zhì)量之比,用百分數(shù)表示注意:

一般用含水量衡量黏性土潮濕程度。表達式:孔隙比孔隙率(孔隙度)關(guān)系:常用來反映土的密實程度定義:土中孔隙體積與固體顆粒體積之比,無量綱表達式:定義:土中孔隙體積與土的總體積之比,用百分數(shù)表示表達式:土的含水率（質(zhì)量含水率）定義:土中水的質(zhì)量與土粒質(zhì)量之比133土粒相對密度（土粒比重Gs）單位:無量綱土粒比重一般范圍:

粘性土2.70—2.75

砂土2.65—2.954?C時純蒸餾水的密度定義:

土粒的密度與4?C時純蒸餾水的密度的比值表達式:土粒比重在數(shù)值上等于土粒的密度飽和度表達式:定義:土中水的體積與孔隙體積的比值,用百分數(shù)表示。飽和度表示孔隙中充滿水的程度Sr=0:

干土Sr=100%:

飽和土土粒相對密度（土粒比重Gs）單位:無量綱土粒比重一般范圍:134透水石環(huán)刀法重度測定環(huán)刀透水石環(huán)刀法重度測定環(huán)刀135第三章土壤侵蝕課件136反映土的密度指標有五個：γ

γdγsat

γ’

ds反映土的濕度指標有兩個：ωsr反映土的土的孔隙特征有兩個：en土的天然重度γ三個指標最基本物理指標，可直接通過實驗測定得出天然含水量ω土的相對密度ds注:

以上9項物理性質(zhì)指標，其中反映土的密度指標有五個：γγdγsatγ’d137常用的物理性質(zhì)指標間的換算關(guān)系換算步驟:

①:假設(shè)Vs=1(V=1),并畫出三相草圖;②:解出各相物質(zhì)的重量和體積的換算指標;③:利用換算指標按基本定義列出所求的物理指標換算公式WaterAirSoil0VvV

e11+e質(zhì)量體積已知關(guān)系五個:共有九個參數(shù):

VVvVsVaVω

/WsWωWaW物性指標是比例關(guān)系:可假設(shè)任一參數(shù)為1對于飽和土,Va=0剩下兩個獨立變量dsγwωdsγwdsγw(1+ω)常用的物理性質(zhì)指標間的換算關(guān)系換算步驟:WaterAirSo138例題分析【例1-1】某土樣，重量為1.87N，體積為100cm3，烘干后，烘干土質(zhì)量為1.67N。已知土粒的相對密度ds為2.66，試求：、ω、e、sr、d

、sat和

例題分析【例1-1】某土樣，重量為1.87N，體積為100139【解】【解】140三、影響水力侵蝕的因素土壤侵蝕水文因素地形因素地質(zhì)因素土壤因素植被因素人為活動三、影響水力侵蝕的因素土壤侵蝕水文因素地形因素地質(zhì)因素土壤因1415、植被對水土流失影響植被是被覆在土地上的自然植物群體；是自然因素中對防止水土流失起積極作用的因素，有阻緩水蝕和風蝕的作用。具體體現(xiàn)在以下幾個方面：攔截雨滴調(diào)節(jié)徑流固持土壤改良土壤防止風害1425、植被對水土流失影響植被是被覆在土地上的自然植物群體；是自1.攔截雨滴 植被通過林冠截留和枯枝落葉截留，在減少雨量的同時，能大大削減降雨的動能，減少濺蝕及地面徑流。2.調(diào)節(jié)地表徑流 植被中的枯枝落葉層，保護地表，吸收地表徑流，增加地表粗糙度，分散、滯緩徑流，過濾泥沙。對到達地表的降雨進行再分配。3.固持土壤 植被的根系象鉚釘一樣，對土壤起到一定的網(wǎng)絡(luò)固持作用，大大增加了土壤的穩(wěn)定性。4.改良土壤性狀 枯枝落葉腐爛后，可以增加土壤的團粒結(jié)構(gòu)，植被根系在土壤中存在又增加了土壤的孔隙度，尤其是非毛管孔隙度。5.減低風速，防止風害 植被存在對減低風速，防止風害有積極的作用，但植被不同的結(jié)構(gòu)起到的防護效果，應(yīng)用的條件是不一樣的。植被的結(jié)構(gòu)一般分為緊密結(jié)構(gòu)、疏透結(jié)構(gòu)、通風結(jié)構(gòu)。1431.攔截雨滴143塔里木沙漠公路防護林淮北平原防護林144塔里木沙漠公路防護林淮北平原防護林144三、影響水力侵蝕的因素土壤侵蝕水文因素地形因素地質(zhì)因素土壤因素植被因素人為活動三、影響水力侵蝕的因素土壤侵蝕水文因素地形因素地質(zhì)因素土壤因1456、人類活動對水土流失的影響人類社會經(jīng)濟活動對水土流失的影響比上述因素要大得多，人類活動是有意識的，與其它自然因素本質(zhì)不同，可以加速水土流失，也可以控制水土流失。人類社會經(jīng)濟活動消極作用積極作用破壞森林，加劇水蝕風蝕破壞陡坡開荒，造成土壤侵蝕的條件不合理的耕作方法，順坡直耕過度放牧，破壞山坡草原植被工業(yè)交通及基本建設(shè)工程的破壞改變地形條件，制止水土流失改良土壤性狀，提高抗蝕抗沖能力改善植被狀況，保持水土削弱氣候因素的作用力量1466、人類活動對水土流失的影響人類社會經(jīng)濟活動對水土流失的影響第二章土壤侵蝕（2）第二章土壤侵蝕（2）147土壤侵蝕類型與分布1

水力侵蝕（水蝕）2其它侵蝕3Contents學習要求復(fù)習思考題參考資料土壤侵蝕類型與分布1水力侵蝕（水蝕）2其它侵蝕3Con148第二節(jié)水力侵蝕（水蝕）

水力侵蝕原理二

水力侵蝕類型一

影響水力侵蝕的因素三第二節(jié)水力侵蝕（水蝕）水力侵蝕原理二149一、水力侵蝕類型水力侵蝕（watererosion）——在降水、地表徑流、地下徑流作用下，土壤、土體或其他地面組成物質(zhì)被破壞、搬運和沉積的過程。面蝕(surfaceerosion)溝蝕(gullyerosion)山洪侵蝕(torrenterosion)水力侵蝕濺蝕(splasherosion)海岸湖岸庫岸浪蝕一、水力侵蝕類型水力侵蝕（watererosion）面蝕1501.濺蝕（splasherosion）——在雨滴擊濺作用下土壤結(jié)構(gòu)破壞和土壤顆粒產(chǎn)生位移的現(xiàn)象。1.濺蝕（splasherosion）——在雨滴擊濺作用1512.面蝕（surfaceerosion）——土壤表層顆粒被薄層分散的徑流均勻剝離和搬運的現(xiàn)象，也稱片蝕。層狀面蝕鱗片狀面蝕沙礫化面蝕細溝狀面蝕面蝕2.面蝕（surfaceerosion）——土壤表層顆粒152層狀面蝕鱗片狀面蝕沙礫化面蝕細溝狀面蝕面蝕層狀面蝕鱗片狀面蝕沙礫化面蝕細溝狀面蝕面蝕153層狀面蝕鱗片狀面蝕沙礫化面蝕細溝狀面蝕面蝕層狀面蝕鱗片狀面蝕沙礫化面蝕細溝狀面蝕面蝕154層狀面蝕鱗片狀面蝕沙礫化面蝕細溝狀面蝕面蝕層狀面蝕鱗片狀面蝕沙礫化面蝕細溝狀面蝕面蝕155層狀面蝕鱗片狀面蝕沙礫化面蝕細溝狀面蝕面蝕層狀面蝕鱗片狀面蝕沙礫化面蝕細溝狀面蝕面蝕156層狀面蝕鱗片狀面蝕沙礫化面蝕細溝狀面蝕面蝕層狀面蝕鱗片狀面蝕沙礫化面蝕細溝狀面蝕面蝕157Rillerosioninafield(imagebyNRCS)層狀面蝕鱗片狀面蝕沙礫化面蝕細溝狀面蝕面蝕Rillerosioninafield(image158Rillerosionataconstructionsite(ImagebyM.Mamo)層狀面蝕鱗片狀面蝕沙礫化面蝕細溝狀面蝕面蝕Rillerosionataconstruction159Extensiverillerosion層狀面蝕鱗片狀面蝕沙礫化面蝕細溝狀面蝕面蝕Extensiverillerosion層狀面蝕鱗片狀面160層狀面蝕鱗片狀面蝕沙礫化面蝕細溝狀面蝕面蝕層狀面蝕鱗片狀面蝕沙礫化面蝕細溝狀面蝕面蝕161層狀面蝕鱗片狀面蝕沙礫化面蝕細溝狀面蝕面蝕層狀面蝕鱗片狀面蝕沙礫化面蝕細溝狀面蝕面蝕1623.溝蝕（gullyerosion）——是指由集中的地表徑流沖刷破壞土壤及其母質(zhì)，形成切入地表以下形成溝壑的土壤侵蝕形式。

溝蝕形成的溝壑稱為侵蝕溝。淺溝切溝沖溝溝蝕河溝注意他們的區(qū)別3.溝蝕（gullyerosion）——是指由集中的地表163淺溝侵蝕沒有形成明顯的溝頭跌水，正常的耕翻已不能復(fù)平，不妨礙耕犁通過，但已感到不便，由于耕犁作用，溝壁斜坡與坡面無明顯界面。淺溝侵蝕：在細溝侵蝕的基礎(chǔ)上，地表徑流進一步集中，由小股徑流匯集成較大的徑流，既沖刷表土又下切底土，形成橫斷面為寬淺槽形的淺溝。

淺溝侵蝕沒有形成明顯的溝頭跌水，正常的耕翻已不能復(fù)平，不妨礙164深度在0.5m以下，侵蝕溝發(fā)育初期，沒有溝頭跌水淺溝切溝沖溝侵蝕溝河溝深度在0.5m以下，侵蝕溝發(fā)育初期，沒有溝頭跌水淺溝切溝沖溝165Gullyerosioninapasture.ImagebyNRCS淺溝切溝沖溝侵蝕溝河溝Gullyerosioninapasture.Im166淺溝切溝沖溝侵蝕溝河溝淺溝切溝沖溝侵蝕溝河溝167切溝侵蝕：

淺溝侵蝕繼續(xù)發(fā)展，沖刷力量和下切力量增大，溝深切入母質(zhì)中，有明顯的溝頭，并形成一定高度的跌水。

特點橫斷面呈“V”字形，溝頭有一定高度的跌水，長寬深三方面的侵蝕同時不同程度地進行，加之重力作用，溝岸不斷坍塌。這種侵蝕在質(zhì)地疏松、透水性好和具有垂直節(jié)理的地區(qū)，發(fā)展非常迅速。切溝侵蝕：特點橫斷面呈“V”字形，溝頭有一定高度的跌水，長寬168深度從1m，逐漸發(fā)展到10~20m“V”

字型，切溝侵蝕是侵蝕溝發(fā)育的盛期，溝頭前進、溝底下切和溝岸擴張均很激烈。淺溝切溝沖溝侵蝕溝河溝深度從1m，逐漸發(fā)展到10~20m“V”字型，切溝侵蝕是169淺溝切溝沖溝侵蝕溝河溝淺溝切溝沖溝侵蝕溝河溝170淺溝切溝沖溝侵蝕溝河溝淺溝切溝沖溝侵蝕溝河溝171沖溝侵蝕：切溝侵蝕進一步發(fā)展，水流更加集中，下切深度越來越大，溝壁向兩側(cè)擴展，橫斷面呈“U”形并逐漸定型，溝底縱斷面與原坡面有明顯的差異，上部較陡，下部已日漸接近平衡斷面。沖溝侵蝕沖溝侵蝕形成的侵蝕溝是侵蝕溝發(fā)育的末期，但沒有達到相對穩(wěn)定的程度，這時溝底下切雖已緩和，但溝頭的溯源侵蝕和溝坡溝岸的崩塌還在發(fā)生。沖溝侵蝕：沖溝侵蝕沖溝侵蝕形成的侵蝕溝是侵蝕溝發(fā)育的末期，但172淺溝切溝沖溝侵蝕溝河溝斷面呈“U”型，溝寬和溝深可達數(shù)十米或上百米，長度以公里計，沖溝是侵蝕溝發(fā)育的末期。淺溝切溝沖溝侵蝕溝河溝斷面呈“U”型，溝寬和溝深可達數(shù)十米或173淺溝切溝沖溝侵蝕溝河溝沖溝發(fā)育到了老年階段，溝頭、溝底、溝坡侵蝕都停止，溝中多具有常流水，這種侵蝕溝成為“河溝”。淺溝切溝沖溝侵蝕溝河溝沖溝發(fā)育到了老年階段，溝頭、溝底、溝坡1744.山洪侵蝕（torrenterosion）山洪侵蝕系指山區(qū)河流洪水對溝道堤岸的沖淘、對河床的沖刷和淤積過程。受山洪沖刷的河床稱為正侵蝕，被淤積的稱為負侵蝕。4.山洪侵蝕（torrenterosion）山洪侵蝕系指175“8.21特大暴雨山洪”！蘇峪口進山道路“8.21特大暴雨山洪”！蘇峪口進山道路176“8.21特大暴雨山洪”！賀蘭山巖畫圖片來源于網(wǎng)絡(luò)“8.21特大暴雨山洪”！賀蘭山巖畫圖片來源于網(wǎng)絡(luò)177蘇峪口青松嶺“8.21特大暴雨山洪”蘇峪口青松嶺“8.21特大暴雨山洪”178“8.21特大暴雨山洪”發(fā)生后蘇峪口兔兒坑“8.21特大暴雨山洪”發(fā)生后蘇峪口兔兒坑179“8.21特大暴雨山洪”發(fā)生前蘇峪口兔兒坑“8.21特大暴雨山洪”發(fā)生前蘇峪口兔兒坑180第二節(jié)水力侵蝕（水蝕）

水力侵蝕原理二

水力侵蝕類型一

影響水力侵蝕的因素三水力侵蝕強度分級標準四第二節(jié)水力侵蝕（水蝕）水力侵蝕原理二181二、水力侵蝕原理從動力角度來講，水力侵蝕是降雨侵蝕力和徑流沖刷力共同作用的結(jié)果。二、水力侵蝕原理從動力角度來講，水力侵蝕是降雨侵蝕力1821.降雨侵蝕作用（1）雨滴擊濺過程濺蝕幾個階段：（1）干土濺散階段（當較大的雨滴降落到干燥的土壤表面時，土壤的土粒間隙尚為空氣所填充，土粒還未來得及吸收雨水，細粒即隨雨滴的碎粒濺散，這些細粒常仍維持原來的結(jié)構(gòu)。）（2）泥漿濺散階段（隨著降雨過程的延長，表土團粒吸收的水分增加，土壤顆粒間隙大部為水所填充，繼續(xù)受雨滴擊濺、震蕩，致使結(jié)構(gòu)破壞。當土壤表層水分增加到流限以上，土粒即成稀泥漿狀態(tài)再受雨滴打擊，將以泥漿狀態(tài)濺散。）（3）板結(jié)階段（繼續(xù)降雨，土壤表層的泥漿逐步將阻塞土壤孔隙，阻止水分下滲，在坡地上泥漿順坡而下，形成泥漿狀的地表徑流，將帶走部分土壤的細粒，降雨后土壤由此產(chǎn)生板結(jié)現(xiàn)象。）1.降雨侵蝕作用（1）雨滴擊濺過程濺蝕幾個階段：183第三章土壤侵蝕課件184第三章土壤侵蝕課件185紊流層流（2）濺蝕的作用

直接打擊地表，導致土粒飛濺并沿坡面向下遷移；

破壞土壤表層結(jié)構(gòu)，使表土分散、底土堅實；

堵塞土壤孔隙，阻滯雨水下滲，促使形成地表徑流；

增加了薄層徑流的紊動強度，使水流搬運泥沙的能力增加；

造成土壤養(yǎng)分損失，溶解、淋溶表土中的可溶性物質(zhì)。紊流層流（2）濺蝕的作用 直接打擊地表，導致土粒飛濺并沿186

雨滴擊濺由降雨的動能引起。

降雨的動能取決于雨滴的質(zhì)量和降落速度。 雨滴擊濺由降雨的動能引起。187第三章土壤侵蝕課件188

影響濺蝕量的因素：氣候、地形、土壤、植被等。

濺蝕量——擊濺侵蝕引起土粒下移的數(shù)量。 影響濺蝕量的因素：氣候、地形、土壤、植被等。 濺189（3）降雨侵蝕力——降雨引起土壤侵蝕的潛在能力。

是降雨物理特征的函數(shù)，大小完全取決于降雨性質(zhì)，而與土壤性質(zhì)無關(guān)。

在下墊面特征相對一致的條件下，降雨侵蝕力越大，引起的土壤侵蝕越劇烈。降雨侵蝕力指標R＝EI30(W.H.Wischmeier

威斯邁爾經(jīng)驗公式)E—該次降雨的總動能(J/m2·mm)，I30—是該次暴雨過程中出現(xiàn)的最大30分鐘強度(mm/h)。E

＝118.9+87.3log10I（勞斯和帕森，1942）（3）降雨侵蝕力——降雨引起土壤侵蝕的潛在能力。降雨侵蝕力指190降雨侵蝕力空間分布具有從東南到西北遞減的趨勢，與降雨量的空間分布特征類似。降雨侵蝕力取決于雨量和雨強兩個方面，因此降雨侵蝕力和降雨量的空間分布也有許多不同點。土壤侵蝕是降雨、植被、土壤、土地利用和水土保持等多因素相互作用的結(jié)果，我國降雨侵蝕力的空間分布與實際土壤流失分布狀況并不一致。1960-2009中國年均降雨侵蝕力空間分布圖降雨侵蝕力1960-2009中國年均降雨侵蝕力空間分布圖1912.地表徑流的侵蝕作用（1）坡面徑流的形成2.地表徑流的侵蝕作用（1）坡面徑流的形成192第三章土壤侵蝕課件193(2)泥沙受力分析滑動（sliding）時的受力示意圖

磨擦力浮重力上舉力推移力符號說明:

λt—推移力系數(shù)，與泥沙顆粒形狀有關(guān)；λsh—上舉力系數(shù)；a—坡度，a較小時,cosa≈1,sina≈tga≈J；

φ—摩擦角，tgφ為摩擦系數(shù)；

ρs—泥沙密度；

ρ

w—水的密度；V—泥沙體積；v—水流流速；S1—泥沙平行于水流方向上的面積；S2—泥沙迎水面的面積;若泥沙顆粒為球體，則V=(π/6)d3

，S1=S2=(π/6)d2。壓力(2)泥沙受力分析滑動（sliding）時的受力示意圖磨194(f為啟動摩擦系數(shù))若要使靜止泥沙開始沿坡面滑動：若要使靜止球形泥沙滾動(rolling)：(a1d、a2d、a3d分別為球形體相接點的距離)①起動流速——水流能沖刷推動泥沙運動的最小流速，也稱臨界流速。(f為啟動摩擦系數(shù))若要使靜止泥沙開始沿坡面滑動：若要使靜止195為什么山區(qū)河流能搬動巨石?為什么山區(qū)河流能搬動巨石?196②水流搬運作用

泥沙的搬運形式可分為推移和懸移兩大類。這兩種形式運動的泥沙分別稱為推移質(zhì)及懸移質(zhì)。泥沙搬運方式(流速分布，推移質(zhì)與懸移質(zhì)的相互轉(zhuǎn)化)推移質(zhì)

河床床沙(靜止)懸移質(zhì)床面流速空氣水②水流搬運作用泥沙的搬運形式可分為推移和懸移兩大類。197（a）泥沙的搬運方式（a）泥沙的搬運方式198（b）水流的挾沙能力

在一定的水流條件下，能夠挾運泥沙的數(shù)量，稱為挾沙能力(kg/m3)，它包括推移質(zhì)和懸移質(zhì)的全部沙量。上游來水的含沙量小于該段水流的挾沙能力，水流就有可能從本段河床上獲得更多的泥沙，造成床面的沖刷。反之，將發(fā)生沉積。天然河流中，懸移質(zhì)一般成了全部運動泥沙的主體，因此，對于平原沖積性河流一說，常以懸移質(zhì)輸沙率代替水流的全部挾沙力。

（b）水流的挾沙能力199③泥沙的堆積

當泥沙的來量大于水流的挾沙力時，多余的泥沙就要沉積下來。當摩阻流速相當于泥沙的沉速時，泥沙懸移運動才有可能產(chǎn)生。（水流摩阻流速ν*＝，其中τ0為作用在床面上的水流切應(yīng)力）③泥沙的堆積當泥沙的來量大于水流的挾沙力時，多余的200401010.10.01(摩阻流速或沉速cm/s)0.010.11100泥沙沉積條件分區(qū)泥沙粒徑mmFD012C3EV＊c1\在COD上，V＊>V＊c可能交換，來沙量與挾沙量沉降、沖刷V＊c代替泥沙啟動水流切應(yīng)力V＊代替摩阻流速，W代表沉速2\在EOD下，V＊<V＊c(w)淤積3\在COE下，w<V＊<V＊c懸移，輸送泥沙4：推移質(zhì)w401010.10.01(摩阻流速201（3）水流的侵蝕作用按侵蝕作用方向分：下切侵蝕（下蝕、切蝕）——水流切深溝谷的過程。溯源侵蝕——向溝頭的后退侵蝕，實際上是下切作用在源頭或床面坡度突變處向上發(fā)展的表現(xiàn)。側(cè)向侵蝕（側(cè)蝕、旁蝕）——水流拓寬溝谷的作用。（3）水流的侵蝕作用按侵蝕作用方向分：202下蝕作用原因：水流向下的運動分量；固體物質(zhì)的撞擊。

強度：決定于流速、流量、含沙量及溝床底部組成物質(zhì)的抗沖性能。結(jié)果：加深溝谷。侵蝕基準面——下切侵蝕作用消失的平面。終極侵蝕基準面下蝕作用原因：水流向下的運動分量；固體物質(zhì)的撞擊。終203溯源侵蝕原因：溝頭匯流作用，侵蝕基準面的下降。強度：取決于流速、流量和床面組成物質(zhì)。結(jié)果：侵蝕溝伸長河流的襲奪現(xiàn)象溯源侵蝕原因：溝頭匯流作用，侵蝕基準面的下降。河流的襲奪204旁蝕作用原因：彎道離心力，橫向環(huán)流；地球自轉(zhuǎn)偏向力；山崩、滑坡或支流匯入。結(jié)果：溝谷加寬。沖積平原上的自由河曲牛軛湖旁蝕作用原因：彎道離心力，橫向環(huán)流；地球自轉(zhuǎn)偏向力；山205（4）侵蝕溝的發(fā)育水蝕溝階段侵蝕溝頂?shù)那懈铍A段平衡剖面階段停止階段長向發(fā)展，寬向發(fā)展侵蝕溝分叉，溝頂形成明顯跌水受侵蝕基底的影響，主要向?qū)挵l(fā)展荒溪（4）侵蝕溝的發(fā)育水蝕溝階段侵蝕溝頂?shù)那懈铍A段平衡剖面階段停206侵蝕區(qū)：減少流量、流速和縱坡面坡度，削弱侵蝕。通過區(qū)：利用地形條件或修建水利工程，抬高溝底，緩洪攔淤。沉積區(qū)：控制淤積，規(guī)整流路，改造并擴大成為水肥條件比較好的耕地。溝谷侵蝕作用與水土保持對策：侵蝕區(qū)：通過區(qū)：沉積區(qū)：溝谷侵蝕作用與水土保持對策：207第三節(jié)影響水力侵蝕的因素

水力侵蝕原理二

水力侵蝕類型一

影響水力侵蝕的因素三水力侵蝕強度分級標準四第三節(jié)影響水力侵蝕的因素水力侵蝕原理二208三、影響水力侵蝕的因素土壤侵蝕水文因素地形因素地質(zhì)因素土壤因素植被因素人為活動三、影響水力侵蝕的因素土壤侵蝕水文因素地形因素地質(zhì)因素土壤因2091.水文因素1.水文因素210(1)降雨強度降雨強度是降雨因素中對土壤侵蝕影響最大的因子。降雨強度與侵蝕量的關(guān)系：E—土壤侵蝕量;I—降雨強度;A—與土壤性質(zhì)、地表坡度等有關(guān)的系數(shù);b—指數(shù)(b＞1)N.H.Neal與P.C.Ekern:A.P.Barnett:I60—一次降雨中60min最大降雨強度；C—與土壤特性有關(guān)的參數(shù).(1)降雨強度降雨強度是降雨因素中對土壤侵蝕影響211暴雨（高強度的短時間降水）是造成嚴重水土流失的主要氣候因子。雨雪mm/日mm/小時mm/日小雨＜10小雨＜2.5小雪＜2.510≤中雨＜252.5≤中雨＜8.02.5≤中雪＜5.025≤大雨＜508.0≤大雨＜16.05.0≤大雪

50≤暴雨＜10016.0≤暴雨100≤大暴雨＜200200≤特大暴雨

原因：雨水來不及下滲，地表徑流流量大，沖刷量大；雨滴大而密集，且降落速度快，侵蝕動能大；易加劇重力侵蝕和混合侵蝕。暴雨（高強度的短時間降水）是造成嚴重水土流失的主要氣候因子。212例子：天水站：1942~1954年12年測定結(jié)果表明，1947年一次最大降雨量達155mm，所造成的水土流失量占12年總量的35％以上；綏德站：1956年曾經(jīng)發(fā)生過一次為3.5mm/min強度的暴雨，該年的水土流失量占1954~1956年的三年總量的30％以上。例子：天水站：1942~1954年12年測定結(jié)果表明，194213降雨強度對徑流量和沖刷量的影響（綏德水保站-陜西）降雨日期平均降雨量(mm)降雨歷時(分)平均降雨強度(mm/分)徑流量沖刷量米3/公頃比例噸/公頃比例1956-7-343.48050.0546.681.00.6011956-7-2240.02920.137103.0215.422.36371956-8-849.31500.329292.1343.7139.82233結(jié)論：降雨強度是引起水土流失最突出的因子。土壤侵蝕在很大程度上取決于降雨強度。美國通用土壤流失方程式把降雨強度作為土壤侵蝕的重要指標。214降雨強度對徑流量和沖刷量的影響（綏德水保站-陜西）降雨日期平1.水文因素1.水文因素215(2)降雨量降雨量大，土壤侵蝕也可能大（發(fā)生侵蝕的潛在危險大）。一般來說，半濕潤與半干旱地區(qū)水力侵蝕強烈。低強度的長時間持續(xù)降雨，即使其年降雨量較大，土壤侵蝕量也不一定就大，但會為下一步的土壤侵蝕創(chuàng)造條件。單就降雨量、降雨強度對土壤侵蝕的影響進行分析時，并不能充分反映降雨對侵蝕的作用。因此，通常利用降雨量P與降雨強度I進行不同的組合，再與侵蝕進行分析?？晌g性降雨——侵蝕模數(shù)≥1t/km2的降雨。(2)降雨量降雨量大，土壤侵蝕也可能大（發(fā)生侵蝕的潛在危險216天水水保站1945—1953年平均月降水和水土流失比較月份降水量徑流量侵蝕量(mm)占全年%M3/公頃占全年%T/公頃占全年%14.00.7————29.31.7——316.43.1————440.07.50.080.40.010.2560.311.328.2518.42.4912.8668.112.834.2322.34.7224.3780.415.119.1812.54.0120.68105.019.967.1243.77.1836.8921.80.482.51081.40.663.41114.62.7————123.80.7————總計533.7100153.6910019.41100 6、7、8三個月降水量占全年降水量的47.8%。在此期間徑流量占全年徑流量的78.5%，侵蝕量占年侵蝕總量的81.7%。217天水水保站1945—1953年平均月降水和水土流失比較月份降1.水文因素1.水文因素218(3)前期降雨入滲的水分消除了顆粒之間的吸附力；溶解了顆粒之間的膠結(jié)物；增加了土體、巖體的重量；使?jié)撍嫔?，孔隙水壓力對潛在破裂面以上的土石體起著浮托作用；軟化巖石。(3)前期降雨入滲的水分消除了顆粒之間的吸附力；219序號前期降水情況時間(年月日)降水量(毫米)歷時(時分)強度徑流(m3/ha)沖刷(kg/ha)作物1雨前32天內(nèi)共降水22次，最大一次6.1