水土保持学(第一章)
第一章 水土保持学_绪论汇总
防治水土流失，保护、改良与合理利用水土资源， 维护和提高土地生产力，以利于充分发挥水土资 源的效益和建立良好的生态环境。
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一、水土保持学的研究对象及内容
水土保持学： 研究水土流失形式、发生原因和规律、水 土保持基本原理，据以制定规划和运用综 合措施，防治水土流失，治理江河与风沙， 保护、改良和合理利用水土资源，维护和 提高土地生产力，改善农业生产条件，建 立良好的生态环境的应用科学。
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六、我国水土保持科学研究的进展及展望
2、水土保持科学研究的重点领域
基础理论研究
（7）在泥石流、滑坡方面 泥石流滑坡形成机理；泥石流滑坡动力学和成灾机制；山地灾 害于生态环境耦合作用机制。
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六、我国水土保持科学研究的进展及展望
2、水土保持科学研究的重点领域 水土保持关键技术方面
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黄河壶口瀑布
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新疆水土流失情况
新疆水土流失面积达103万平方公里，占全 国水土流失面积的28.9％ 全疆近7万平方公里的绿洲面积中，有2万平 方公里存在不同程度的水土流失。 新疆87个县(市)中80个县(市)有沙化土地， 近三分之二的土地和1200万人遭受荒漠化 危害。(新疆总人口2200万)
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六、我国水土保持科学研究的进展及展望
1、水土保持科学研究趋势
注重土壤侵蚀机理研究 注重研究手段革新（3S技术） 理念不断深化，多学科交叉趋势明显 注重生态系统健康评价与生态修复的研究 注重流域水土资源开发与保护，将水土流失治理与 河流健康相结合 注重水土保持与全球气候变化研究
《水土保持学》课程大纲
《水土保持学》课程大纲一、课程概述课程名称：《水土保持学》：《Water and Soil Conservation》课程编号：19371166课程学分：2.0课程总学时：32课程性质：选修课二、课程内容简介《水土保持学》是研究水土流失规律和水土保持措施的一门应用技术科学，属于林学专业的专业选修。
水土资源是人类赖以生存的物质基础，是发展农业生产的基本要素。
防止水土资源的损失与破坏，保护、改良和合理利用山丘区和风沙区的水土资源，对于维护和提高土地生产力，发展水土流失地区的生产和建设，改善生态环境，维持生态系统平衡具有重要意义。
《水土保持学》课程主要围绕水土流失规律、水土保持规划、水土保持措施、水土保持监测与水土保持方案等展开，系统介绍土壤侵蚀危害、形式和发生发展规律和分析影响土壤侵蚀的自然因子，并且突出与专业学习相关的治理水土流失的各种水土保持措施的方法等。
三、教学目标与要求教学目标：通过本课程的学习使学生具备水土保持方面的基本知识，认识在不同外营力作用下土壤侵蚀发生发展的过程、基本规律，并掌握主要水土保持措施的作用及方法，应用水土保持原理指导水土资源的合理开发、利用和保护，能在本专业范围内灵活应用各种措施防治土壤侵蚀，改良、维护和提高土地生产力，改善生态环境条件。
教学要求：教学与实践相结合，使学生基本掌握土壤侵蚀基本原理、水土保持原理及其主要措施和效益评价与监测的基本方法。
四、教学内容与学时安排第一章绪论（3学时）1. 教学目的与要求：掌握土壤侵蚀、水土流失和水土保持的三个基本概念的内涵和水土保持的意义；熟悉水土保持的研究内容、中国土壤侵蚀的研究特点和中国水土保持应重视的几个问题；了解我国、我省水土流失现状及其危害、国内外水土保持的发展历史、水土保持与其他学科的关系。
2. 教学重点与难点：教学重点:第一节水土保持学的几个重要概念（0.5学时）一、水土流失二、土壤侵蚀三、水土保持四、水土保持学第二节水土保持学研究方法与内容（0.5学时）一、研究方法二、研究内容及动态第三节水土流失现状(全国和安徽省)及危害（0.5学时）第四节水土保持的意义（0.5学时）第五节水土保持学的发展历史与其他学科的关系（0.5学时）第六节中国水土保持应重视的几个问题（0.5学时）难点：水土保持学研究方法和内容第二章水土保持基本原理（5学时）1. 教学目的与要求：掌握流域水循环和水量平衡的基本原理及流域水文要素及其过程的物理基础，如降水的基本概念和面降水计算方法，下渗概念及公式，径流的涵义和径流的形成过程蒸发和土壤水的基本概念和过程。
水土保持学资料
水土保持学资料绪论一、土壤侵蚀：土壤及其母质或其他地面组成物质在外营力的作用下，被剥蚀、破坏、分离、搬运和沉积的过程。
二、水土流失：在水力、重力、风力等外营力的作用下，水土资源和土地生产力遭受的破坏和损失，包括土地表层侵蚀及水的损失。
三、水土保持：防治水土流失，保护、改良与合理利用水土资源，维护和提高土地生产力，以利于充分发挥水土资源的效益和建立良好的生态环境。
四、水土流失的危害（1）破坏资源：表土层流失，土层变薄，地形破碎；（2）河道、水库淤浅，加剧洪涝灾害；（3）影响交通运输；（4）危及人民生命财产安全；五、水土保持的意义（不考）①保护土地资源，维护土地生产力。
②充分利用降水资源，提高抗旱能力。
③改善区域生态环境，促进当地社会和经济发展。
④减少江河湖库泥沙淤积，减轻下游洪涝灾害。
⑤减少江河湖库非点源污染，保护与改善水质。
第一章水土保持基本原理一、影响水土流失的因素主要有：气候:降雨，风等；地质：地貌：岩石、构造、坡度等；土壤：透水性、蚀性和抗冲性等；植被：覆盖度、植被类型等；人为因素。
其中自然地理要素在地球表面是成带性分布的。
二、风化作用：指暴露在地表的岩石，由于受到各种因素的作用，其形状、结构和成分发生改变的现象。
三、搬运作用：将风化的松散物质由原来的地方搬运到附近或很远的地方并堆积起来的过程。
四、沉积作用：风化产物经过一段时间的搬运后，由于介质的搬运能力减弱而沉积下来的过程。
第一章土壤侵蚀的基本类型一、土壤侵蚀：土壤及其母质在水力、风力、冻融、重力等外营力作用下，被破坏、剥蚀、搬运和沉积的过程。
二、水土流失与土壤侵蚀关系水土流失中包括了在外营力作用下水资源和土地生产力的破坏与损失，而土壤侵蚀中则没有。
三、导致土壤侵蚀的营力1）内营力作用是由地球内部能量所引起的。
其主要表现是地壳运动、岩浆活动、地震等。
地壳运动运动形式有垂直运动、水平运动、褶皱运动和断裂运动四种形式。
2）外营力作用的主要能源来自太阳能。
水土保持学
水土保持学
第一章概论
一、研究对象及国民经济的发展和改善生态环境意义
㈠研究对象
1.《水保》1961.农业出版社
解释：水土保持学它是研究水土流失原因和发展过程及运用综合性措施防治水土流失等自然灾害，从而解决保障生产发展的自然科学。
2.《中国水土保持学概论》1982.农出版
解释：他是劳动人民防止水土流失灾害，发展农业的实践中产生和发展的一门科学。
主要任务：研究地表水土流失形势，发生和发展规律，控制水土流失基本原理，治理规划措施及其效益，已达到合理利用水土资源，为发展农业生产、治理江河与风沙、保护生态环境
3、《中国大百科全书·水利卷》
解释：它是一门研究水土流失规律和水土保持综合措施，防治土流失，保护和改良、合理利用山丘区和风沙区水土资源，维护和提高土地生产力，以充分发挥水土资源社会生态和经济效应的应用技术科学。
补充：①水土保持学是山丘区和风沙区两大区水和土两大资源的保护、改良与合理利用
②目的：发挥山丘区和风沙区两大资源效应
③应用和科学技术
㈡对国民经济发展和改善生态环境意义
1、水土流失发展现状及趋势
特点：强度高、成因复杂、危害严重
三大趋势：西北黄土高原地区
南方红壤丘陵地区
东北黑土区
三大类型：水蚀、风蚀、冻融侵蚀
二、水土流失危害
①破坏土地资源，蚕食农田，威胁群众
②削弱地力，加剧了干旱的发展
③泥沙淤积河床，加剧洪涝灾害
④泥沙淤积水库、湖泊、降低了综合利用功能
⑤影响航运，破坏交通安全。
第一章水土保持基本原理_水土保持学
消费者
分解者
森林生态系统
树木
白尾鹿 生 物
枯枝落
生
叶分解
态
(微生物)
系 统
土壤
环 境
生物 生 态 系 统
非生物环境
生产者 消费者 分解者 土壤、空气
❖ 生产者（producers）又称初级生产者 （primary producers），利用太阳光 能把CO2和H2O合成有机物质，同时把 光能转化为化学能。
❖
种群结构和数量比例持久地没有明显变化。
❖ 第四节 景观生态学原理 ❖ 第五节 环境保护与可持续发展。
❖
❖ 特定资源生产力水平下群落种群多样性的高低直接影响 到群落对扰动的抵抗力。
❖ 例如，对因外来种入侵而引起的扰动：
❖
多样性程度高
缺乏闲置生态位
外来种群
❖
难以立足
抵抗力强
❖ 恢复力：指群落经扰动后恢复到初始状态的能力。
❖
它直接决定了扰动后群落中种群构件和种子库的丰
富度。
❖ 持久性和变异性： ❖ 持久性和变异件是测度群落在正常的环境变化
❖ 能量的流动是单向的。
五、生态系统的物质循环
❖ 1、物质循环路径 ❖ 生态系统的物质循环：指组成生物体的C、H、O、N、
P、K等元素在无机环境与有机界(生物群落)之间形成的 往复循环运动。 ❖ 可区分为两条途径：气态循环路径和沉积循环途径。 ❖ 气态循环：指在生物地球化学循环过程中有一定阶段 以气态的形式存在于大气中的化学元素循环过程。 ❖ 沉积循环：指化学元素始终以非气态形式进行生物地 球化学循环的过程。
地下流人海洋：水分这样往返循环不断转移交替的现象称为
水分循环或水循环。包括了降水、径流和蒸发三过程。
1-2水土保持原理
坐标确定的方向有规律的发生分化所引起的差异。
地域分异规律：支配自然环境各组成要素或自然综合体
从高级单位分化到低级单位现象的客观规律。
第一节 水土流失地带性规律
2、形成地域分异的基本因素
太阳辐射
地带性分异 纬 度 地 带 性 经 度 地 带 性 垂 直 地 带 性
矛盾
地球内能
非地带性分异 地球内能引起的海陆 分布、地形起伏
地 域 分本 异质 规成 律因 的
温带草原带
荒漠带 世界自然带分布图
高山植物区
长白山高山苔原带 热带雨林
温带草原
亚热带常绿阔叶林
热带草原
热带草原
温带荒漠
温带落叶阔叶林
热带季雨林
温带荒漠
E
温带草原
D
温带落 叶阔叶林
C
亚热带常 绿阔叶林
B
热带季 A 雨林
亚寒带 温带落叶 针叶林 阔叶林带 带
一般来说，耕地土层深厚且剖面土壤肥力接近的情况
下，容许流失量可大些；对于土层薄、少量侵蚀即会显著 降低生产力的情况，其值要低。
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第二节 水、沙平衡原理
（三）我国采用的T值
我国根据有效土层厚的抗蚀年限，划分出土壤潜在侵蚀 危害程度（P18）。显然，无险型土壤抗蚀年限最长，容许流 失量可大些；极险型和毁坏型，容许流失量应取最小值。 我国主要侵蚀类型区土壤容许流失量
设想沿区域的边界作一个垂直 的柱体，柱体底部为地面心下 的某一水平面，假设在该水平 面上下的水量不进行交换。
第二节 水、沙平衡原理 （三）区域水量平衡方程
计算时段内的区域水量平衡方程为：
' P+ Rs + Rg = E+ Rs + R'g + qa +△W
1-2水土保持原理
4、非地带性差异
自然带因受海陆分布、地形起伏、洋流等因素的影响而出
现的分异现象称为非地带性分异。
例1：南美洲安第斯山南段，东侧是沙漠， 西侧是温带森林
地形地貌
例2：南半球缺少亚寒带针叶林带、苔原带
海陆分布，56 °S~65 °S是广阔的海洋
第一节 水土流失地带性规律
二、土壤侵蚀的地理分布
（一）地表水、热状况与外营力的关系 （二）侵蚀的地带性规律 （一）地表水、热状况与外营力的关系
土壤侵蚀与地表水热状况是分
不开的：
•
•
2000•
高温少雨地区，风化作用以物
理风化为主，风蚀严重；
高温Байду номын сангаас雨区，化学风化为主，
低温少雨区，风蚀为主。
水力侵蚀活跃；
年均降水量（mm）
图1-2 侵蚀形式与水、热关系
第一节 水土流失地带性规律
（二）侵蚀的地带性规律
全球可划分为三个气候侵蚀带即： 1.冰雪气候侵蚀带：气候特点是降雪量大于消融量，形成冰
容许流失量是发展持续农业的重要条件，因此，可以 简称为维持土地持续高生产力的最大侵蚀量，又称T值。 该量值决定于某地的风化成土速度W和土壤可溶物质 移动速度D。 可用公式表示为： W = T+D T= W-D 式中：T为侵蚀率。
2
第二节 水、沙平衡原理
（二） T值范围
美国依据满足作物生长需要的土层深度、流失区域大 小、保证下游的安全等条件确定不同情况的T值（P17）。
②闭合流域多年水量平衡方程
P = E + R + △W
P为流域平均年降水量，R为流域年径 流深，△W为年终与年初流域蓄水量的 增量。 如△W为正值，则表示年内的降水一部分消 耗于径流和蒸发，其余则储蓄在流域之内； 如△W为负值，表示年径流和蒸发不仅来源 于降水，还有一部分取自流域原有的蓄水量。
水土保持学电子教案
⽔⼟保持学电⼦教案第⼀章绪论[教学⽬的与要求]：通过对本章内容的学习，使学⽣了解⽔⼟流失的现状、趋势和危害；国内外⽔⼟保持的状况和趋势；⽔⼟保持与其他学科的联系。
掌握⽔⼟保持的含义。
[教学重点]：⽔⼟保持的含义。
⼀、⽔⼟保持的定义北京林学院森林改良⼟壤教研组编著的我国第⼀部《⽔⼟保持学》（农业出版社，1961）中指出：“⽔⼟保持学是研究⽔⼟流失原因和发展过程，以及运⽤综合性技术措施，防治⽔⼟流失等⾃然灾害从⽽保障⽣产发展的⼀门新的⾃然科学”。
⾟树帜与蒋德麒主编的《中国⽔⼟保持概论》（农业出版社，1982）中，⽔⼟保持学的定义为：“⽔⼟保持学是在劳动⼈民防治⽔⼟流失灾害，发展农业⽣产实践中产⽣和发展起来的⼀门科学，它的主要任务是研究地表⽔⼟流失的形式、发⽣和发展规律与控制⽔⼟的基本原理、治理规划、技术措施及其效益等，以达到合理利⽤⽔⼟资源，为发展农业⽣产、治理江河与风沙，保护⽣态环境服务”。
该书还特别强调了“⽔⼟流失”和“⼟壤侵蚀”的区别。
《中国⼤百科全书?⽔利》⽔⼟保持分⽀中明确指出：⽔⼟保持学是⼀门研究⽔⼟流失规律和⽔⼟保持综合措施，防治⽔⼟流失，保护、改良与合理利⽤⼭丘区和风沙区⽔⼟资源，维护和提⾼⼟地⽣产⼒以利于充分发挥⽔⼟资源⽣态效益、经济效益和社会效益的应⽤技术科学。
从这个定义可以看出以下⼏个⽅⾯的含义：1.⽔⼟保持是对⽔及⼟两种⾃然资源的保护、改良与合理利⽤，⽔⼟保持不等同于⼟壤保持。
2.保持的含义不仅限于保护，⽽是保护、改良与合理利⽤。
3.⽔⼟保持的⽬的在于充分发挥⼭丘区和风沙区⽔⼟资源的⽣态效益、经济效益和社会效益，改善当地农业⽣态环境，为农业⽣产和建设服务。
4.⽔⼟保持学是近年来才形成的⼀门综合性很强的应⽤技术科学。
⼆、⽔⼟流失现状、趋势、危害1.⽔⼟流失现状我国是世界上⽔⼟流失最严重的国家之⼀，⼟壤侵蚀遍布全国，⽽且成因复杂，强度⾼，尤其以西北的黄⼟、南⽅的红壤和东北的⿊⼟⽔⼟流失最为强烈。
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指生态系统在结构未受到直接损害 时，其功能受到影响的情景。
• 自然干扰的生态系统总是返回到生态系统演 替的早期状态，一些周期性的自然干扰使生 态系统呈周期性的演替，自然干扰也是生态 演替不可缺少的动力因素。 • 人为干扰下生态演替可能加速、延缓、改变 方向甚至向相反的方向进行。人为干扰常常 产生较大的生态冲击或生态报复现象，产生 难以预料的有害后果。
五、流域生态经济系统功能 ★物质循环
生态系统
大气
气象的
土壤和岩石矿 物质
剩余有机体 （活的和死的）
气象的
溶于水和土壤
★价值增殖 ★信息传递 六、流域生态经济系统平衡 1.概念 是保持生态平衡条件下的经济平衡，是生态平 衡与经济平衡有机结合、相互渗透的矛盾统一体， 是在自然选择与人工选择的进化过程中，流域管理 的生态目标和经济目标相统一的平衡状态。
不同 稳定性不同
二、景观生态学的一般原理
第一章
水土保持基本原理
第一节 水土流失地带性规律 一、自然地理环境的地域分异规律
►自然地理地带性（physical geographic district） 地球表面的自然地理要素、过程和现象在空间分布上 都依据各自所有的自然地理特点，呈有规律的带状排 列。
二、土壤侵蚀的地理分布 （一）地表水、热状况与外营力的关系 地表水、热状况不同，决定了不同性质的外营力 作用及其强度。
第四节 景观生态学原理
景观生态学
生态学
地理学
用生态学的概念、理论 和方法研究景观
景观可分为 自然景观和人为景观
一、景观生态的属性
空间组成
地球化学背景 自然干扰 植被内源演替 人类活动
异质性
空间构型 空间相关
点格局 线格局
景观格局
网格局 平面格局 立体格局
干扰
改变
景观异质性 景观格局
异质性不同
尺度
（三）平面平衡
R1
R
R3 R =
2
∞
R= ∞
稳定河槽示意图 a
α1
α2
λ1
λ2
α3
稳定河槽示意图 b
R= ∞
B
2B
凸岸
凸岸
B
稳定河槽示意图 c
R=
∞
B
第三节 生态系统平衡原理
一、生态系统 ★生态系统：就是在一定空间中共同栖居着的所有 生物（即生物群落）与其环境之间由于不断地进行 物质循环和能量流动过程而形成的统一整体。
2.基本特性 ★该平衡主要表现在结构、机制和功能平衡上； ★流域生态经济系统具有自组织能力； ★流域生态经济系统平衡是相对的； ★流域生态经济系统平衡是客观的。
七、生态系统的恢复与重建原理
z 生态学干扰 指发生在一定地理位置上，对生态系统结 构造成直接损伤的、非连续性的物理作用或事 件。 z 生态学胁迫
R′ R′ g s +
P+Rs+Rg=E+
+qa+△W
（四）流域水量平衡方程 闭合流域：对于一个天然流域，如果地面分水线与地下 分水线一致。
P=E+R+△W
Hale Waihona Puke P =E+R对于内流区的河流 ：
R E + =1 P P
α +β =1
0 0
二、土壤允许流失量 土壤侵蚀速率
平衡
成土速率
(Soil—Loss Tolerance) 。 我国南方丘陵山区：T值为200~500 t／km2·a 黄土区： T值为1000 t／km2·a
2、流域生态经济系统组成 （1）流域概念
流域既是一个完整的地形单元，又是一个水文单 元，还是一个生态经济系统，所以水土流失的综合 防治要以流域为单元进行规划和管理。
（2） 流域管理 流域管理注重水土 等资源的保护、改良和 合理利用，而不只是对 水土流失的治理。
（3）概念 流域生态经济系统是由流域生态系统和流域 经济系统相互交织而成的复合系统。它具有独立的 特征和结构，有其自身运动的规律性，是一个能够 经过调控，优化利用流域内各种资源，形成生态经 济合力，产生生态经济功能和效益的开放系统。 （4）组成要素
（一）生态系统的组成成分
非生物环境 生产者 消费者
分解者
（二）生态系统的结构 空间结构，时间结构，营养结构（食物链（网））
食物链
（三）生态系统的功能 1、物质循环 2、能量流动 3、信息传递
二、生态经济学理论 1、生态经济学的观念
生态经济学以生态学原理为基础，经济学理论为主导，以人 类活动为中心，围绕着人类经济活动与自然生态之间相互发展 关系这个主题，研究生态系统和经济系统相互作用所形成的生 态经济复合系统，研究其矛盾运动中发生的生态经济问题，阐 明它们产生的生态经济原因及解决的理论原则，从而揭示生态 经济运动的发展的客观规律。 将流域作为一个开放的生态 经济系统进行分析、评价、 调控和经营管理，是生态经 济学理论在流域整治与管理 中的具体运用。
（二）侵蚀的地带性规律 （1）冰雪气候侵蚀带；
（2）湿润气候侵蚀带；
（3）干旱气候侵蚀带
第二节
一、水量平衡
水、沙平衡原理
（一）水分循环
自然界水的循环 P=E P=E+R
I=O+△W
水分循环示意图
（二）水量平衡（water balance）
I=O+（W2-W1）=O+△W
R′ s
（三）区域水量平衡方程
三、冲淤平衡 （一）纵向平衡 １、不冲不淤平衡 一般情况满足： 来水最大含沙量ρmax≤不淤挟沙能力ρh ρmin≥不冲挟沙能力ρK。
2、冲淤平衡 冲刷量=淤积量（1年）。 （二）断面平衡
P R
就是断面形状率（ξ）或“形率”。由于半圆形断面的P 最小，R最大，所以，形率的最少限度ξmin=2π。
三、流域生态经济系统的特性
融合性 协调有序性 有形要素 无形要素 生态系统与经济系 统能否相互协调 资源、环境具 有地域性 不同发展水 平、发展阶段 可控性 人为可以加以 控制 系统的特性
地域性 层次性
整体性
四、流域生态经济系统的结构
1.有序的耗散结构 流域生态经济系统是一个远离平衡状 态的开放系统，由于远离平衡状态， 系统就需要不停的物质、能量、信息 的交换来趋于或维持一定的动态平 衡，在这一复杂的运动变化中，系统 内部不同元素之间存在着非线性的机 制。因此，流域生态经济结构是一种 典型的有序的组织结构—耗散结构。 2.网络结构 流域生态经济系统各要素之间 的相互结合，不仅是点的结合 和单链条上的结合，而且是纵 横交织的网络结合。 3.立体结构 流域生态经济系统的结 构，有明显的三维空间 特征。如：云南的茶胶 人工森林。