水土流失形态及土壤侵蚀计算

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水土保持调水保土效益的计算方法

水土保持调水保土效益的计算方法

水土保持调水保土效益的计算方法一、土壤侵蚀模型土壤侵蚀是水土流失的主要形式之一,准确评估土壤侵蚀的程度对于水土保持调水保土具有重要意义。

土壤侵蚀模型是评估土壤侵蚀程度的一种数学模型,常用的有RUSLE模型、MUSLE模型和WATEM/SEDEM模型等。

这些模型通过考虑降雨、坡度、土壤类型、覆盖度和土地利用状况等因素,来预测土壤侵蚀量。

通过模型计算得到土壤侵蚀量,可以评估调水保土的效益。

二、水土保持技术效益评估水土保持技术是有效的防治水土流失和保护土壤资源的手段,评估水土保持技术的效益对指导调水保土工程具有重要意义。

常用的评估指标包括水土保持效益指标、水土流失控制率和治理效益指标。

水土保持效益指标反映了水土保持工程对水土流失的削减效果,可以通过对比治理前后的水土流失量来计算。

水土流失控制率表示了水土流失减少的百分比,通过计算治理后的水土流失量与治理前的水土流失量的差异来计算。

治理效益指标是综合考虑了水土保持效益和经济效益的指标,可以通过对水土流失控制率和调水保土投资回收期等指标的综合评估来计算。

三、经济效益评估经济效益评估是指对调水保土工程进行经济性评估,判断该工程是否具有良好的经济效益。

常用的经济效益评估指标包括成本效益比、投资回收期和净现值等。

成本效益比是指治理措施的效益与投入的成本之比,通过计算治理后的土地产值与治理成本的比值来计算。

投资回收期是指治理措施的投资在经过一定时间后能够回收的期限,通过计算治理成本与土地产值之比来计算。

净现值是指将所有未来的现金流量按其中一确定利率折现的现值与总投资的比值,通过计算治理后的土地产值与治理成本之差的折现值来计算。

四、生态效益评估生态效益评估是指对调水保土工程对生态环境的影响进行评估,以保护生态环境为目标,评估工程的生态效益。

常用的生态效益评估指标包括生态环境变化指数、生态平衡指数和生态旅游收入等。

生态环境变化指数是指调水保土工程实施后生态环境的变化程度,通过对比工程实施前后的生态环境指标的差异来计算。

土壤侵蚀量估算

土壤侵蚀量估算

1 土壤侵蚀量计算模型关于土壤侵蚀量的计算,目前国内外主要采用的是美国的通用土壤流失方程USLE(Universal Soil- Loss Equation),作为一个经验统计模型,它是土壤侵蚀研究过程中的一个伟大的里程碑,在土壤侵蚀研究领域一度占据主导地位,并深刻地影响了世界各地土壤侵蚀模型研究的方向和思路。

由于USLE模型形式简单、所用资料广泛、考虑因素全面、因子具有物理意义,因此不仅在美国而且在全世界得到了广泛应用。

“通用土壤流失方程式”的形式如下:⨯⨯⨯A⨯⨯=1-1SPCLRK式中:A——土壤流失量(吨∕公顷·年)R——降雨侵蚀力指标;K——土壤可蚀性因子。

它是反映土壤吝易遭受侵蚀程度的一个数字。

其单位是,在标准条件下,单位侵蚀力所产生的土壤流失量;L——坡长因子。

当其它条件相同时,实际坡长与标准小区坡长(22.1米)土壤流失量的比值;S——坡度因子。

当其它条件相同时,实际坡度与标准小区坡度(9%)上土壤流失量的比值;C——作物经营因子。

为土壤流失量与标准处理地块(经过犁翻而没有遮蔽的休闲地)上土壤流失量之比值;P——土壤保持措施因子,有土壤保持措施地块上的土壤流失量与没有土壤保持措施小区(顺坡梨耕最陡的坡地)上土壤流失量之比值。

通用土壤流失方程的计算结果只适用于多年平均土壤流失量,而不能够代表当地某一年或某一次降雨所产生的土壤流失量。

当方程式右边每个因子值都是已知数时,即地块内的土壤种类、坡长、坡度、作物管理情况、地块内的土壤保持措施以及降雨侵蚀力都已知,且都被分别赋于一个适当的数值时,它们相乘后,就得出在此特定条件下所预报的年平均土壤流失量。

2 模型中各参数确定依据降雨侵蚀力指标R值的确定R值的确定有以下三种途径:(1)R值的经典算法:美国学者威斯奇迈尔和史密斯(1985年)利用美国35个土壤保持试验站8250个休闲小区的降雨侵蚀资料统计得出R指标与降雨动能E及最大30分钟降雨强度I 30的经验关系,计算式如下:∑•=30I E R 1-2(2)R 值的简易计算:上式在实际应用中,计算降雨动能E 需要降雨过程,其计算是件繁杂的事情,故R 值简易计算的关键在于寻求一个通过常规降雨资料就可得到的参数,并建立它与R 值的经典算法的关系,省去动能E 的计算。

土壤侵蚀量估算

土壤侵蚀量估算

C 值等于 1.0; C 值按表 2 求
地面覆盖度( %) 草地 灌木
乔灌混交 茂密森林
表 2 作物经营因子 C 值表
不同植被覆盖的 C值
0
20
40
0.450
0.240
0.150
0.400 0.390
0.220 0.200
0.140 0.110
0.100
0.080
0.060
60 0.090 0.085 0.060 0.020
中国不同措施 P 值
坡度(o)
等高带状耕作草田带状间作水平来自田水平沟等高垄作
<5
0.3
0.1
0.01
0.1
5— 10
0.5
0.1
0.03
0.05
0.1
>10
0.6
0.2
0.1
0.3
3 土壤多年平均侵蚀量估算
算例:利用上述计算模型,选取鄂东—安徽段几个典型水毁在灾害点,估算其多年平 均土壤侵蚀量,并对管道安全风险作评价。
其单位是,
L ——坡长因子。当其它条件相同时,实际坡长与标准小区坡长( 流失量的比值;
22.1 米)土壤
S——坡度因子。当其它条件相同时,实际坡度与标准小区坡度( 失量的比值;
9%)上土壤流
C——作物经营因子。 为土壤流失量与标准处理地块 (经过犁翻而没有遮蔽的休 闲地)上土壤流失量之比值;
P——土壤保持措施因子, 有土壤保持措施地块上的土壤流失量与没有土壤保持 措施小区(顺坡梨耕最陡的坡地)上土壤流失量之比值。
0.36
5.41
0.31
1
0.3
1
184
655.9
0.36

新六项指标及土壤侵蚀模数计算方法

新六项指标及土壤侵蚀模数计算方法
地面观测法
1、侵蚀沟量测法 2、测钎法
a
8
1.侵蚀沟量测法
a
9
2.测钎法
在重点样区内选择样地,钢钎直径 0.5cm、长 50cm, 按 2m×2m 呈方格网状排列,钢钎垂直打入地下,在钉 帽上涂上油漆,编写编号。钢钎呈品字形布设,并沿地表 给钢钎涂上红漆,编号登记入册。定期观测钉帽距地面的 高度,并在样地内取土样测得土壤容重,进而可计算出土 壤侵蚀模数。
A=ρZS /1000 cosθ A——土壤侵蚀量(t) ρ ——土壤容重(t/ m3) Z——侵蚀厚度(mm) S——水平投影面积(m2) θ——斜坡坡度值
a
10
a
5
4.表土保护率
项目水土流失防治责任范围内保护的表土数量 占可剥离表土总量的百分比
表土保护率=保护的表土数量/可剥离表土总量
a
6
5.林草植被恢复率 6.林草覆盖率
林草植被恢复率=植物措施面积/(可恢复面积=水土 流失面积-复耕面积-工程措施面积)
林草覆盖率=植物措施面积/项目区面积
a
7
二、监测方法
a
3
2.土壤流平均土壤流失量=土壤流失总量/项目区面积
a
4
3.渣土防护率
项目水土流失防治责任范围内采取措施实际 挡护的永久弃渣、临时堆土数量占永久弃渣
和临时堆土总量的百分比。 渣土防护率=采取措施实际挡护的永久弃渣、
临时堆土数量/永久弃渣、临时堆土总量
一、六项指标 二、监测方法
a
1
一、六项指标
1、水土流失总治理度 2、土壤流失控制比 3、渣土防护率 4、表土保护率 5、林草植被恢复率 6、林草覆盖率
a
2
1.水土流失总治理度

土壤侵蚀量估算

土壤侵蚀量估算

3 土壤多年平均侵蚀量估算算例:利用计算模型,选取鄂东—安徽段几个典型水毁在灾害点,估算其多年平均土壤侵蚀量,并对管道安全风险作评价。

各水毁点的基本特点和坡体性质参数根据野外管道沿线地质灾害点的现场调查结果,选取灾害点编号为74、132、137、141、147、149、182及184的水毁点进行土壤多年平均侵蚀量及侵蚀深度估算。

各水毁点的基本特征如表4所示,管沟开挖后,坡体基本无任何水工保护措施,坡面上已形成深度不等的冲沟。

表5为各水毁灾害点坡体性质的基本参数。

室内编号灾害类型:附图水毁点基本特征74坡面水毁管道向下敷设,坡体上未修建水工保护工程,坡面冲刷成深沟,目前水土流失严重。

光缆开挖形成约2m宽的坑,管道外露,未用土填上。

132坡面水毁管道顺斜坡敷设,坡度在15°左右。

管沟为砂性碎石土,因管沟开挖致使土体松散,水土流失严重。

管沟外侧已形成冲沟。

137`坡面水毁管道上坡,坡体为风化砂土,由于管沟开挖后,使得坡上土体极为松散,在坡面流水冲刷下,水土流失严重,目前坡面上已形成小冲沟。

141坡面水毁管道顺坡向上敷设,坡长约150m。

上部局部坡度达30°,整体坡度为10°-15°。

地层为薄层砂页岩,强-全风化,极易发生冲刷。

147坡面水毁管道上坡,坡体为风化砂土,由于管沟开挖后,使得坡上土体极为松散,在坡面流水冲刷下,水土流失严重,目前坡面上已形成冲沟。

…149坡面水毁管道上坡,坡体为风化砂土,由于管沟开挖后,使得坡上土体极为松散,在坡面流水冲刷下,水土流失严重。

182坡面水毁管道顺坡向下敷设,由于管沟开挖后,使得坡上土体极为松散,在坡面流水冲刷下,水土流失严重,目前坡面上已形成冲沟。

184坡面水毁、管道上方土体松散,表面水流冲刷下,水土流失严重,目前坡面上已形成冲沟。

表5 各水毁灾害点坡性参数一览表灾害点编号地区土体类型坡长平均坡度相对高度植被覆盖率水土保持措施…74大冶市 砂性碎石土 80 15 荒草地,小于5% 无 132 池州市 砂性碎石土 ` 80 15 灌木,30%无 137 池州市风化砂土60 15 | 灌木,30% 无 141 池州市 砂性碎石土 150 13 灌木,30% 无 147 [池州市 风化砂土 120 15 荒草地,10% 无 149 池州市 风化砂土 60 | 20 荒草地,5% 无 182 广德县 风化砂土 60 15 灌木,10% : 无 184广德县风化砂土4520灌木,5%无各水毁点计算参数的确定 ~土壤多年平均侵蚀量的计算公式为:P C S L K R A ⨯⨯⨯⨯⨯=(R 取多年平均值) 依据上述计算模型各参数的确定原则,得到表6所示的各灾害点的计算参数取值表,74号灾害点位于大冶市,其余各灾害点均位于池州市,由于无实际降雨资料可查,故依据前人所作的全国降雨侵蚀力R 值的等值线图进行估算,74号灾害点的年均R 值取,其他灾害点的年均R 值取,地形参数LS 根据公式1-4确定,C 、P 参数分别依表2和表3可查的。

水土流失计算方法

水土流失计算方法

RUSLE 模型是通过对通用土壤流失方程 USLE 模型的改进得到的。

RUSLE 与 USLE 具有相同的数学表达式:A=R·K·LS·C·P式中,A 为年均土壤侵蚀量(t·hm -2·a -1),主要指由降雨和径流引起的坡面细沟或细沟间侵蚀的年均土壤流失量;R 为降雨侵蚀力因子(MJ·mm·hm -2·h -1·a -1),它反映降雨引起土壤流失的潜在能力。

本方案基于月平均降雨量和年平均降雨量的Wischmeier 经验公式计算(Wischmeier, 1969);21.5lg 0.81881211.73510p i p i R ⎡⎤⎛⎫ ⎪⎢⎥⨯- ⎪⎢⎥⎝⎭⎣⎦==⨯∑式中pi 和p 分别是月均和年均降雨量(mm)。

计算得到各站点在2000-2007年平均降雨侵蚀力,然后利用Kriging 空间内插方法对34个站点(包括@@@@@站点)进行插值,得到流域水平降雨侵蚀力图层,最后得到流域30 m×30 m 的R 因子栅格图层(图2)。

K 为土壤可蚀性因子(t·hm -2·h·MJ -1·mm -1·hm -2),它是衡量土壤抗蚀性的指标,用于反映土壤对侵蚀的敏感性。

K 表示标准小区单位降雨侵蚀力引起的单位面积上的土壤侵蚀量。

由于缺乏各土壤类型的结构系数和渗透性等级数据,因此选择侵蚀/生产力影响模型EPIC 的公式计算流域各类型土壤的K 因子值,EPIC 的计算公式为:(){}()()0.30.20.3exp 0.02561/1000.250.711.0 1.0exp 3.72 2.951exp 5.5122.91SIL K SAN SIL CLA SIL C SN C SN SN ⎛⎫=+-⎡⎤ ⎪⎣⎦+⎝⎭⎛⎫⎛⎫-- ⎪⎪ ⎪⎪+-+-+⎝⎭⎝⎭ 式中,SAN 、SIL 、CLA 和C 是砂粒、粉粒、粘粒和有机碳含量(%),其中SN1=1-SAN/100。

土壤侵蚀的估算方法

土壤侵蚀的估算方法

土壤侵蚀的估算方法土壤侵蚀是指水、风或人为活动导致的土壤表层的流失和破坏。

土壤侵蚀对农田、生态环境和社会经济发展都有重要影响,因此对其进行准确的估算和监测是非常关键的。

本文将介绍土壤侵蚀的估算方法,并详细阐述传统评估方法和现代遥感技术在土壤侵蚀估算中的应用。

一、土壤侵蚀的传统评估方法1.水文模型法水文模型法是一种通过数学模型对土壤侵蚀进行估算的方法。

常用的水文模型包括水域侵蚀预测与评估模型(Water Erosion Prediction Project, WEPP)和联合国粮农组织(FAO)的Soil Loss Equation(SLE)等。

这些模型可以通过输入降雨、土壤类型、地形等参数,来模拟土壤流失过程和量化土壤侵蚀的程度。

2.土壤侵蚀等级划分法土壤侵蚀等级划分法是依据土壤侵蚀程度的不同将其分为不同等级的方法。

该方法主要通过对土壤侵蚀因子进行测定和评估,包括地形因子、土壤侵蚀性因子、农作物覆盖度等指标。

根据这些指标,将土壤侵蚀分为轻度、中等、严重、极严重等等级。

二、现代遥感技术在土壤侵蚀估算中的应用1.土壤侵蚀模型与遥感数据相结合利用遥感数据获取地表覆盖信息,结合土壤侵蚀模型对土壤侵蚀进行估算的方法,可以提高土壤侵蚀的定量评估能力。

通过遥感数据获取植被覆盖度、土壤类型和地形等参数,结合水文模型和土壤侵蚀方程,可以精确地估算土壤侵蚀的程度和流失量。

2.遥感图像分类和变化检测利用遥感图像的分类和变化检测方法,可以获取土地利用/覆盖的信息,并对土壤侵蚀进行估算。

分类方法主要包括像元分类、对象分类和混合分类等,通过提取图像中的特征,将其归类为不同的土地利用类型。

变化检测方法可以通过对多期遥感图像进行比较,分析土地利用的变化情况,进一步估算土壤侵蚀的程度。

三、总结土壤侵蚀的估算是预防和治理土壤侵蚀的基础,传统的评估方法通过数学模型和指标法提供了估算土壤侵蚀的手段,而现代遥感技术的应用则为土壤侵蚀的估算提供了更加精确和高效的方法。

土壤侵蚀的估算方法

土壤侵蚀的估算方法

土壤侵蚀的估算方法土壤侵蚀是指由于自然因素和人类活动导致土壤表面的侵蚀和流失。

土壤侵蚀不仅对农业生产和生态环境造成威胁,还会导致水土流失和河流污染等问题。

因此,准确估算土壤侵蚀对于科学制定防治措施和保护土壤资源至关重要。

定量评估方法主要是通过土壤侵蚀模型来进行计算,常用的有环境系统研究所的Universal Soil Loss Equation (USLE)模型和农业部农业资源与环境信息系统研究中心的Revised Universal Soil Loss Equation (RUSLE)模型等。

这些模型通过考虑降雨、土壤侵蚀因子(如坡度、土地利用、植被覆盖、土地管理等)、保护措施等因素,计算土壤侵蚀量,并得出相应的侵蚀风险区划图。

在进行定量评估时,需要收集相关的地理信息数据、遥感数据、气象数据等来进行模型输入。

除了土壤侵蚀模型,还有一些其他方法可用于定量评估土壤侵蚀。

比如,通过单位面积年均土壤流失量来评估土壤侵蚀程度,或者使用Erosion Potential Method来评估土壤的侵蚀潜力。

定性评估方法主要是通过专家经验和现场观察来估计土壤侵蚀程度。

通过观察地表产生的裸露土壤、水沟沉积物、农田墙垛等现象,结合水土流失指数、土壤侵蚀风险评价指标等,进行判定。

土壤侵蚀的估算方法还可以通过GIS技术来进行空间分析和建模。

通过将土壤侵蚀模型与GIS融合,可以实现土壤侵蚀的空间分布模拟和风险评估。

通过引入地理空间分析和遥感信息,可以更准确地估算土壤侵蚀的程度和影响范围。

总而言之,土壤侵蚀的估算方法可以通过定量评估和定性评估相结合,使用土壤侵蚀模型、Erosion Potential Method、单位面积年均土壤流失量等方法,并结合GIS技术进行分析和建模。

同时,还需要收集相关的地理信息数据、遥感数据、气象数据等来进行评估。

这些方法的应用可以帮助科学制定土壤侵蚀防治措施,实现土壤资源的可持续利用。

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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。

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