水土保持學(xué) 第三章 水力侵蝕的教學(xué)目的和方法

1、第第3 3章章 水力侵蝕的教學(xué)目的和方法水力侵蝕的教學(xué)目的和方法教學(xué)目的：教學(xué)目的：分析水力侵蝕發(fā)生機(jī)制及其發(fā)展規(guī)律，闡述 影響水力侵蝕的自然因素，掌握防治水力侵 蝕的基本原理。教學(xué)方法：教學(xué)方法：以教師課堂講授為主，學(xué)生自學(xué)和參閱課外 書為輔。計(jì)劃學(xué)時(shí)：計(jì)劃學(xué)時(shí)：約6學(xué)時(shí)。第第 3 章章 水力侵蝕水力侵蝕 3.1 3.1 水流作用水流作用 3.2 3.2 濺蝕濺蝕 3.3 3.3 面蝕面蝕 3.4 3.4 溝蝕溝蝕 3.5 3.5 山洪侵蝕山洪侵蝕 3.6 3.6 海岸、湖岸及庫(kù)岸浪蝕海岸、湖岸及庫(kù)岸浪蝕 3.1 水流作用水流作用3.1.1 3.1.1 水流剝蝕作用水流剝蝕作用 水流剝蝕水流

2、剝蝕也就是地表泥沙被水流帶走，沙?？梢猿驶瑒?dòng)或滾動(dòng)形式運(yùn)動(dòng)。是否發(fā)生剝蝕可根據(jù)泥沙起動(dòng)條件來(lái)判斷。 v 沙?；瑒?dòng)時(shí)受力情況分析沙?；瑒?dòng)時(shí)受力情況分析 Px FdaGPyV VdK1d滑動(dòng)起動(dòng)流速滑動(dòng)起動(dòng)流速)(2xywMff式中：系數(shù)式中：系數(shù) K1 d泥沙粒徑泥沙粒徑 f 摩擦系數(shù)摩擦系數(shù)；M礫石的容重；礫石的容重；w水的容重水的容重 ；x x 推移力系數(shù)；推移力系數(shù)； y 上舉力系數(shù)；上舉力系數(shù)； 水的密度。水的密度。v沙粒滾動(dòng)時(shí)受力分析沙粒滾動(dòng)時(shí)受力分析G1d2 2d d3 3d dP Py yP Px xV Vd0d0K2d起動(dòng)流速起動(dòng)流速K2 4)213yxwM（）（式中符號(hào)物理意義

3、同前。式中符號(hào)物理意義同前。3.1.2 3.1.2 水流搬運(yùn)作用水流搬運(yùn)作用 泥沙的搬運(yùn)形式可分為推移推移和懸移懸移兩大類。這兩種形式運(yùn)動(dòng)的泥沙分別稱為推移質(zhì)推移質(zhì)及懸移質(zhì)懸移質(zhì)。v泥沙搬運(yùn)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)推移質(zhì) 河床河床床沙床沙(靜止靜止)懸移質(zhì)懸移質(zhì)床面床面流速流速空氣空氣水水v水流挾沙力水流挾沙力 在一定的水流條件下，能夠挾運(yùn)泥沙的數(shù)量，稱為挾沙力挾沙力。它的單位與含沙量s(kg/m3)相同，以符號(hào)0 表示。 水流挾沙力應(yīng)該包括推移質(zhì)和懸移質(zhì)的全部沙量全部沙量。 但在天然河流中，懸移質(zhì)一般成了全部運(yùn)動(dòng)泥沙的主體，因此，對(duì)于平原沖積性河流一說(shuō)，常以

4、懸移質(zhì)輸沙率代替水流的全部挾沙力。 3.1.3 泥沙的堆積泥沙的堆積 當(dāng)泥沙的來(lái)量大于水流的挾沙力時(shí)，多余的泥沙就要沉積下來(lái)。 當(dāng)摩阻流速相當(dāng)于泥沙的沉速時(shí)，泥沙懸移運(yùn)動(dòng)才有可能產(chǎn)生。 （水流摩阻流速* ，其中0為作用在床面上的水流切應(yīng)力）。 03.2 濺蝕濺蝕 3.2.1 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(shí)沖擊力、降雨量、降雨強(qiáng)度和降雨歷時(shí)等，直接影響侵蝕作用的大小。 v雨滴形狀、大小及分布雨滴形狀、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(guò)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(shí)，降落過(guò)

5、程中比較穩(wěn)定的雨滴稱穩(wěn)定雨滴； 當(dāng)雨滴直徑5.5mm時(shí)，雨滴形狀很不穩(wěn)定，極易發(fā)生碎裂或變形，稱暫時(shí)雨滴。對(duì)于直徑0.25mm的雨滴稱為小雨滴。 v雨滴速度與能量雨滴速度與能量 雨滴降落時(shí)，因重力作用而逐漸加速，但由于周圍空氣的摩擦阻力產(chǎn)生向上的浮力也隨之增加。當(dāng)此二力趨于平衡時(shí)，雨滴即以固定速度下降，此時(shí)的速度即為終點(diǎn)速度(terminal velocity)。 達(dá)到終點(diǎn)速度的雨滴下落距離，隨雨滴直徑增大而增加，大雨滴約需12m以上，終點(diǎn)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(diǎn)速度越大，其對(duì)地表的沖擊力也越大，換言之對(duì)地表土壤的濺蝕能力也隨之加大（E=0.5mv2）。v雨滴侵蝕

6、力雨滴侵蝕力 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(qiáng)、雨滴大小等，而與土壤性質(zhì)無(wú)關(guān)。 3.2.2濺蝕過(guò)程及濺蝕量濺蝕過(guò)程及濺蝕量 v濺蝕過(guò)程濺蝕過(guò)程 降雨雨滴動(dòng)能作用于地表土壤而作功，導(dǎo)致土粒降雨雨滴動(dòng)能作用于地表土壤而作功，導(dǎo)致土粒分散，濺起和增強(qiáng)地表薄層徑流紊動(dòng)等現(xiàn)象稱為雨滴濺分散，濺起和增強(qiáng)地表薄層徑流紊動(dòng)等現(xiàn)象稱為雨滴濺蝕作用（蝕作用（rain drop splash erosion）。其過(guò)程圖如下。其過(guò)程圖如下。v濺蝕量濺蝕量 擊濺侵蝕引起土粒下移的數(shù)量稱為濺蝕量濺蝕量。在侵蝕力不變情況下，

7、濺蝕量決定于影響土壤可蝕性的諸因子(包括內(nèi)摩擦力、粘著力等)。對(duì)同一性質(zhì)的土壤以及相同管理水平而言，則決定于坡面傾斜情況傾斜情況、雨滴打擊方打擊方向向和降雨性質(zhì)降雨性質(zhì)。 fill研究了不同性質(zhì)土壤的濺蝕，得了沙土濺蝕量與動(dòng)能的0.9次方成正相關(guān)，壤土則與降雨動(dòng)能的1.46次方成正相關(guān)。 3.2.3 影響濺蝕因素影響濺蝕因素 v氣候因素氣候因素 雨型不同雨滴大小分布亦不同，就一定雨強(qiáng)來(lái)說(shuō)，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。 降雨強(qiáng)度與雨滴的各種特征參數(shù)關(guān)系密切，因而，降雨強(qiáng)度也是影響濺蝕作用的因素之一。 濺蝕作用受風(fēng)力強(qiáng)烈影響，風(fēng)的推動(dòng)作用會(huì)增加雨滴的打擊能量，并改變雨滴打

8、擊角度。 v地形因素地形因素 土粒受雨滴打擊后，其移動(dòng)方向取決于坡向和坡度。在斜坡上土粒在擊濺作用下向下坡移動(dòng)的量大于向上坡移動(dòng)的量。一般情況下坡度越大，濺蝕導(dǎo)致的移動(dòng)土粒向下坡移動(dòng)的愈多，移動(dòng)距離也愈遠(yuǎn)。埃里林(Ellison)對(duì)濺蝕作用測(cè)量后發(fā)現(xiàn)，在10%的地面坡度上，75%的土壤濺蝕量移向下坡，在同樣條件下的沙土上，60%的濺蝕量移向下坡。 v土壤因素土壤因素 土壤種類不同，其粘粒、有機(jī)質(zhì)含量以及其他對(duì)土壤起粘結(jié)和膠結(jié)作用的物質(zhì)也不同，土壤團(tuán)粒粘結(jié)構(gòu)的增加能降低或減少雨滴擊濺下的土粒分散坡壞。隨著團(tuán)粒中粘土含量的增加，團(tuán)粒強(qiáng)度增大，雨滴濺蝕量減少。富含粘粒的土壤一般易于膠結(jié)，并且其團(tuán)粒較

9、粉質(zhì)或沙質(zhì)土的團(tuán)粒大。 v植被因素植被因素 植被和其枯枝落葉層在防治濺蝕過(guò)程中具有及其重要的作用枯枝落葉完全覆蓋的土壤表面能承受雨點(diǎn)降落時(shí)的沖擊力，可從根本上消除擊濺侵蝕作用。植被冠幅在大范圍內(nèi)減小雨滴的擊濺侵蝕，像谷類和大豆這樣密集生長(zhǎng)的農(nóng)作物能截留降雨、防止雨滴直接打擊在土壤上。 3.3 面蝕面蝕 3.3.1 3.3.1 坡面徑流形成坡面徑流形成v蓄滲階段 蓄滲階段一般包括植物截留、下滲和填洼三個(gè)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(chǔ)存現(xiàn)象。其截留量一般為幾毫米。 當(dāng)降雨量大于植物截留和下滲量時(shí)，雨水便在一些分散的洼地停蓄起來(lái)，這種現(xiàn)象稱為填洼。

10、填洼量可達(dá)10100mm。 tttdttnsfdtdtSedtdtiidttR00000)(產(chǎn)流量可用下式表示：Rs(t) t時(shí)刻地面徑流深（mm);i 降雨強(qiáng)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）。 許多學(xué)者對(duì)水分下滲過(guò)程進(jìn)行了研究，得出了一些許多學(xué)者對(duì)水分下滲過(guò)程進(jìn)行了研究，得出了一些經(jīng)驗(yàn)或理論公式。具有代表性的如下。經(jīng)驗(yàn)或理論公式。具有代表性的如下。（1）Green-Ampt（格林（格林安普特）方程安普特）方程ttLHHKdtdIqi00 式中：式中：i入滲率（入滲率（

11、mm/min）；）；I累積入滲量（累積入滲量（cm或或mm）；）；K濕潤(rùn)層的水力傳導(dǎo)度，這里為飽和導(dǎo)水率（濕潤(rùn)層的水力傳導(dǎo)度，這里為飽和導(dǎo)水率（cm/min）；）；H0土土表入滲處的壓力頭（表入滲處的壓力頭（cm）；）；Ht濕潤(rùn)鋒處的有效壓力頭（濕潤(rùn)鋒處的有效壓力頭（cm）；）；Lt濕潤(rùn)鋒到達(dá)的距離（濕潤(rùn)鋒到達(dá)的距離（cm）；）；zf垂直入滲時(shí)的濕潤(rùn)鋒深度垂直入滲時(shí)的濕潤(rùn)鋒深度（cm）。）。水平入滲時(shí)：水平入滲時(shí)：垂直入滲時(shí)：垂直入滲時(shí)：fftfzzHHKdtdzdtdIi0（2 2）Philip(Philip(菲利蒲菲利蒲) )入滲方程入滲方程 水平入滲時(shí)：水平入滲時(shí)：2/1tSIp垂直入滲

12、時(shí)：垂直入滲時(shí)：2/12/1tSipBtAttI2/1)(BAti2/121dfKi2)( 式中：式中：i入滲率（入滲率（mm/min）；）；I累積入滲量（累積入滲量（cm或或mm）；）； ，A土壤基摸的吸著率（土壤基摸的吸著率（LT-1/2）；）；t入滲時(shí)間（入滲時(shí)間（min）；）；B= 。pS（3 3）KostiakovKostiakov（考斯恰可夫）方程（考斯恰可夫）方程 I=CtI=Cta a 1atCi 式中：式中：i入滲率（入滲率（mm/min）；）；I累積入滲量累積入滲量（cm或或mm）；）；C和和a均為從實(shí)驗(yàn)求得的參數(shù)，它們?nèi)Q均為從實(shí)驗(yàn)求得的參數(shù)，它們?nèi)Q于土壤質(zhì)地和土壤物理

13、性質(zhì)。于土壤質(zhì)地和土壤物理性質(zhì)。CaC（4 4）Horton(Horton(霍頓方程霍頓方程) ) 式中：式中： fp 入滲能力；入滲能力；fc穩(wěn)定入滲率；穩(wěn)定入滲率； f0初始入滲率；初始入滲率； 參數(shù)。參數(shù)。tccpeffff)(0（5 5）HoltanHoltan( (霍爾坦方程霍爾坦方程) ) f入滲率；入滲率；GI作物生物指數(shù)；作物生物指數(shù)；Sa地表地表層有效蓄水量；層有效蓄水量；fc穩(wěn)定入滲率。穩(wěn)定入滲率。eafGIASf4 . 1 坡面上的地表徑流流量為：坡面上的地表徑流流量為： Q=V式中：式中： Q 為流量（為流量（m3/s); v為斷面平均流速為斷面平均流速(m/s)； 若

14、將坡面水流看作均勻流，可利用謝才公式（若將坡面水流看作均勻流，可利用謝才公式（Chezy Formula）計(jì)算其流速。）計(jì)算其流速。式中：式中：v為斷面平均流速為斷面平均流速(m/s)；R為斷面的水力半徑為斷面的水力半徑(m)； J為水力坡度為水力坡度(%)；C為謝才系數(shù)。為謝才系數(shù)。 RJCv 謝才系數(shù)謝才系數(shù)C可用曼寧公式可用曼寧公式(Manning Formula)計(jì)算：計(jì)算： 式中：式中：n為衡量邊壁形狀的不規(guī)則性和粗糙影響的一為衡量邊壁形狀的不規(guī)則性和粗糙影響的一個(gè)綜合性系數(shù)，叫做粗糙系數(shù)。個(gè)綜合性系數(shù)，叫做粗糙系數(shù)。R為水力半徑。為水力半徑。6/11RnCv坡面漫流階段坡面漫流階段

15、 坡面水流主要來(lái)源于超滲的降雨，在重力與摩阻力坡面水流主要來(lái)源于超滲的降雨，在重力與摩阻力支配下的水流運(yùn)動(dòng)。坡面水流的能量主要耗用于克服沿支配下的水流運(yùn)動(dòng)。坡面水流的能量主要耗用于克服沿程阻力，其運(yùn)動(dòng)可用坡面流運(yùn)動(dòng)方程和連續(xù)方程來(lái)描述。程阻力，其運(yùn)動(dòng)可用坡面流運(yùn)動(dòng)方程和連續(xù)方程來(lái)描述。假定坡面流為單向水流時(shí)，運(yùn)動(dòng)方程采用如下形式。假定坡面流為單向水流時(shí)，運(yùn)動(dòng)方程采用如下形式。h=Kqp連續(xù)方程為連續(xù)方程為eifixqth式中：式中：h水深（水深（m）；）；q單寬流量；單寬流量；i降雨強(qiáng)降雨強(qiáng)度（度（mm/min）；）；f下滲強(qiáng)度（下滲強(qiáng)度（mm/min）；）；ie超滲雨超滲雨強(qiáng)（強(qiáng)（mm/mi

16、n）；）； 坡面傾角（度）；坡面傾角（度）；p=3/5； ，其中，其中n為糙率。為糙率。 將兩式聯(lián)解，其特性方程為將兩式聯(lián)解，其特性方程為1epiKqtxKqtp 1pnK)sin(3.3.2 坡面徑流能量分析坡面徑流能量分析 v坡面流流速坡面流流速 坡面流的流動(dòng)情況十分復(fù)雜，沿程有下滲、蒸發(fā)和坡面流的流動(dòng)情況十分復(fù)雜，沿程有下滲、蒸發(fā)和降水補(bǔ)給，再加上坡度的不均一，使流動(dòng)總是非均勻的。降水補(bǔ)給，再加上坡度的不均一，使流動(dòng)總是非均勻的。為了使問(wèn)題簡(jiǎn)化，不少學(xué)者在人工降雨條件下，研究了為了使問(wèn)題簡(jiǎn)化，不少學(xué)者在人工降雨條件下，研究了穩(wěn)滲后的坡面水流，得到了各自的流速公式。但均可以穩(wěn)滲后的坡面水流

17、，得到了各自的流速公式。但均可以歸納成如下形式歸納成如下形式 V Vq qn nm m 式中：式中：V V流速；流速；qq單寬流量；單寬流量；JJ坡度；坡度；n n、mm指指數(shù)；數(shù)；KK系數(shù)。系數(shù)。 v徑流量徑流量 坡面徑流量的形成可坡面徑流量的形成可用下式用下式計(jì)算計(jì)算 W W（i it t-f-ft t）tt 式中：式中：W W徑流量；徑流量； i it t不同時(shí)刻的降雨強(qiáng)不同時(shí)刻的降雨強(qiáng)度度； f ft t 入滲率的差值與時(shí)段乘積來(lái)入滲率的差值與時(shí)段乘積來(lái) 也可通過(guò)量算降雨也可通過(guò)量算降雨入滲曲線所包圍區(qū)入滲曲線所包圍區(qū)域的面積來(lái)確定。域的面積來(lái)確定。v坡面徑流能量公式坡面徑流能量公式

18、坡面徑流能量公式無(wú)論是經(jīng)驗(yàn)式還是理論式，均是坡面徑流能量公式無(wú)論是經(jīng)驗(yàn)式還是理論式，均是上述二因素或影響其的相關(guān)因素的函數(shù)。典型的有：上述二因素或影響其的相關(guān)因素的函數(shù)。典型的有：(1)(1)拉爾拉爾( (R.LalR.Lal) )式式E EsinsinQ QL L 式中式中為坡面傾角，為坡面傾角，Q Q為單位面積上的徑流量，為單位面積上的徑流量，L L為坡長(zhǎng)。為坡長(zhǎng)。(2)(2)赫爾頓赫爾頓( (R.E.HartanR.E.Hartan) )式式 式中：式中：G G0 0為為每立方米含沙水流的重量每立方米含沙水流的重量( (kg/mkg/m3 3) )；h hx x為為距距分水嶺分水嶺X X

19、處徑流深處徑流深( (mm)mm)；V V為為X X處的流速處的流速(m/s)(m/s)；為坡度。為坡度。 sin10000VhGWx3.3.3 坡面侵蝕過(guò)程坡面侵蝕過(guò)程 坡面水流形成初期，水層很薄，速度較慢坡面水流形成初期，水層很薄，速度較慢能量不大，沖刷力微弱，只形成層狀侵蝕。能量不大，沖刷力微弱，只形成層狀侵蝕。 但當(dāng)?shù)乇韽搅餮仄旅媛鲿r(shí)，坡面水流的但當(dāng)?shù)乇韽搅餮仄旅媛鲿r(shí)，坡面水流的沖刷能力便大大增加，產(chǎn)生強(qiáng)烈的坡面沖刷，沖刷能力便大大增加，產(chǎn)生強(qiáng)烈的坡面沖刷，稱細(xì)溝侵蝕。稱細(xì)溝侵蝕。 3.3.4 影響因素影響因素 v氣候因素氣候因素 面蝕與降雨量之間的關(guān)系不很顯著，而與降雨面蝕與降雨

20、量之間的關(guān)系不很顯著，而與降雨強(qiáng)度之間的關(guān)系十分密切。當(dāng)降雨強(qiáng)度很大時(shí)，雨強(qiáng)度之間的關(guān)系十分密切。當(dāng)降雨強(qiáng)度很大時(shí)，雨滴的直徑和末速都很大，因而它的動(dòng)能也很大，對(duì)滴的直徑和末速都很大，因而它的動(dòng)能也很大，對(duì)土壤的擊濺作用也表現(xiàn)的十分強(qiáng)烈。土壤的擊濺作用也表現(xiàn)的十分強(qiáng)烈。 前期降雨使土壤水分飽和，再繼續(xù)降雨就很容前期降雨使土壤水分飽和，再繼續(xù)降雨就很容易產(chǎn)生徑流而造成土壤流失。易產(chǎn)生徑流而造成土壤流失。 v地形因素地形因素 地形因素包括坡度、坡長(zhǎng)、坡形、坡向。地形因素包括坡度、坡長(zhǎng)、坡形、坡向。 陳永宗研究了黃土區(qū)域，提出水蝕的臨界坡度為陳永宗研究了黃土區(qū)域，提出水蝕的臨界坡度為28.5，小于，

21、小于28.5時(shí)，侵蝕程度與坡度呈正相關(guān)；大時(shí)，侵蝕程度與坡度呈正相關(guān)；大于于28.5時(shí)，侵蝕強(qiáng)度與坡度呈反相關(guān)時(shí)，侵蝕強(qiáng)度與坡度呈反相關(guān)。 坡長(zhǎng)之所以能夠影響到土壤的蝕侵，主要是當(dāng)坡度坡長(zhǎng)之所以能夠影響到土壤的蝕侵，主要是當(dāng)坡度一定時(shí)，坡長(zhǎng)越長(zhǎng)，其接受降雨的面積越大，因而徑流一定時(shí)，坡長(zhǎng)越長(zhǎng)，其接受降雨的面積越大，因而徑流量越大，當(dāng)坡越長(zhǎng)時(shí)，其將有較大的重力位能，因此當(dāng)量越大，當(dāng)坡越長(zhǎng)時(shí)，其將有較大的重力位能，因此當(dāng)其轉(zhuǎn)化為動(dòng)能時(shí)能量也大，其沖刷力也就增大。其轉(zhuǎn)化為動(dòng)能時(shí)能量也大，其沖刷力也就增大。 除此以外，坡形的影響也較明顯。除此以外，坡形的影響也較明顯。 v土壤因素土壤因素 通常利用土壤

22、的抗蝕性和抗沖性作為衡量土壤抵抗通常利用土壤的抗蝕性和抗沖性作為衡量土壤抵抗徑流侵蝕的能力。徑流侵蝕的能力。 影響土壤抗蝕性和抗沖性的因素有土壤質(zhì)地、土壤影響土壤抗蝕性和抗沖性的因素有土壤質(zhì)地、土壤結(jié)構(gòu)及其水穩(wěn)性、土壤孔隙、剖面構(gòu)造、土層厚度、土結(jié)構(gòu)及其水穩(wěn)性、土壤孔隙、剖面構(gòu)造、土層厚度、土壤濕度，以及土地利用方式等。壤濕度，以及土地利用方式等。 一般來(lái)看，質(zhì)地較粗一般來(lái)看，質(zhì)地較粗，有降低侵蝕的作用有降低侵蝕的作用。 土壤結(jié)構(gòu)性愈好，總孔隙率愈大，其透水性和持水量土壤結(jié)構(gòu)性愈好，總孔隙率愈大，其透水性和持水量就愈大，土壤侵蝕就愈輕。就愈大，土壤侵蝕就愈輕。 v植被因素植被因素 森林、草地中

23、有一厚層枯枝落葉，具有很強(qiáng)的涵蓄水森林、草地中有一厚層枯枝落葉，具有很強(qiáng)的涵蓄水分的能力。隨凋落物量的增加，其平均蓄水量和平均蓄分的能力。隨凋落物量的增加，其平均蓄水量和平均蓄水率都在增加，一般可達(dá)水率都在增加，一般可達(dá)20206060kg/mkg/m2 2。 由于凋落物的阻擋，蓄持以及改變土壤的作用，提由于凋落物的阻擋，蓄持以及改變土壤的作用，提高了林下土壤的滲透能力。高了林下土壤的滲透能力。 上述幾種作用，使得有較好植被分布區(qū)域，徑流量上述幾種作用，使得有較好植被分布區(qū)域，徑流量減小，且延長(zhǎng)了徑流歷時(shí)，起到了減小徑流量，延緩徑減小，且延長(zhǎng)了徑流歷時(shí)，起到了減小徑流量，延緩徑流過(guò)程進(jìn)而減小徑

24、流能量的作用。流過(guò)程進(jìn)而減小徑流能量的作用。 v人為因素人為因素 歷史上歷史上，不能合理地利用土地，甚至是掠奪式地不能合理地利用土地，甚至是掠奪式地利用土地資源，在坡地上就引起了水土流失。利用土地資源，在坡地上就引起了水土流失。 影響破壞土壤侵蝕發(fā)生和發(fā)展及控制土壤侵蝕的有影響破壞土壤侵蝕發(fā)生和發(fā)展及控制土壤侵蝕的有關(guān)各因素的改變，都會(huì)影響破壞力與土體的抵抗力的消關(guān)各因素的改變，都會(huì)影響破壞力與土體的抵抗力的消長(zhǎng)。長(zhǎng)。 因此，可以通過(guò)改變有利于消除破壞力的因素，因此，可以通過(guò)改變有利于消除破壞力的因素，有利于增強(qiáng)土體抗蝕能力的因素，來(lái)達(dá)到保持水土的作有利于增強(qiáng)土體抗蝕能力的因素，來(lái)達(dá)到保持水土

25、的作用。也就是說(shuō)人類的活動(dòng)既有引起水土流失的一面，又用。也就是說(shuō)人類的活動(dòng)既有引起水土流失的一面，又有通過(guò)人的活動(dòng)控制土壤侵蝕的一面。有通過(guò)人的活動(dòng)控制土壤侵蝕的一面。 3.4 3.4 溝蝕溝蝕 3.4.1 3.4.1 侵蝕溝的形成侵蝕溝的形成 侵蝕溝是在水流不斷下切、側(cè)蝕，包括由切蝕引起的侵蝕溝是在水流不斷下切、側(cè)蝕，包括由切蝕引起的溯源侵蝕和沿程侵蝕，以及侵蝕物質(zhì)隨水流懸移、推移搬溯源侵蝕和沿程侵蝕，以及侵蝕物質(zhì)隨水流懸移、推移搬運(yùn)作用下形成的。在易侵蝕地方首先出現(xiàn)侵蝕溝谷，并逐運(yùn)作用下形成的。在易侵蝕地方首先出現(xiàn)侵蝕溝谷，并逐漸演化為大型溝谷。漸演化為大型溝谷。 通常把晚更新世以前形成的

26、溝谷稱古老溝谷，把全新通常把晚更新世以前形成的溝谷稱古老溝谷，把全新世以來(lái)形成的溝谷稱現(xiàn)代侵蝕溝谷。世以來(lái)形成的溝谷稱現(xiàn)代侵蝕溝谷。 每一條侵蝕溝可分為溝頂，溝底，水道，溝沿，沖積每一條侵蝕溝可分為溝頂，溝底，水道，溝沿，沖積園錐及侵蝕溝岸地帶等幾個(gè)部分。園錐及侵蝕溝岸地帶等幾個(gè)部分。 3.4.2 侵蝕溝的發(fā)育侵蝕溝的發(fā)育 v侵蝕溝縱斷面形成侵蝕溝縱斷面形成 侵蝕溝開始形成的階段，向長(zhǎng)發(fā)展最為迅速侵蝕溝開始形成的階段，向長(zhǎng)發(fā)展最為迅速，首先，首先在在溝頂處形成水蝕穴，水蝕穴繼續(xù)加深擴(kuò)大，溝頂逐漸溝頂處形成水蝕穴，水蝕穴繼續(xù)加深擴(kuò)大，溝頂逐漸形成跌水狀。形成跌水狀。 溝頂?shù)纬芍?，溝底的縱剖

27、面線與當(dāng)?shù)氐钠旅鏈享數(shù)纬芍?，溝底的縱剖面線與當(dāng)?shù)氐钠旅嫫露认嘁恢碌臓顟B(tài)就明顯的表現(xiàn)出來(lái)，水流的沖力表現(xiàn)坡度相一致的狀態(tài)就明顯的表現(xiàn)出來(lái)，水流的沖力表現(xiàn)在下切溝底的作用亦較明顯在下切溝底的作用亦較明顯。 侵蝕溝縱剖面的形成過(guò)程正是溝頂前進(jìn)，溝底下切侵蝕溝縱剖面的形成過(guò)程正是溝頂前進(jìn)，溝底下切的反復(fù)過(guò)程。的反復(fù)過(guò)程。v侵蝕溝的發(fā)育階段侵蝕溝的發(fā)育階段 （1）水蝕溝階段）水蝕溝階段 侵蝕溝的第一階段是屬于沖刷范圍的，形成的水侵蝕溝的第一階段是屬于沖刷范圍的，形成的水蝕穴和小溝通過(guò)一般耕作不能平復(fù)，此階段向長(zhǎng)發(fā)展最蝕穴和小溝通過(guò)一般耕作不能平復(fù)，此階段向長(zhǎng)發(fā)展最快，向?qū)挵l(fā)展最慢。其深度一般不超過(guò)

28、快，向?qū)挵l(fā)展最慢。其深度一般不超過(guò)0.50.5m m。(2)侵蝕溝頂?shù)那懈铍A段侵蝕溝頂?shù)那懈铍A段 由于溝頭繼續(xù)前進(jìn)，侵蝕溝出現(xiàn)分支現(xiàn)象，集水區(qū)由于溝頭繼續(xù)前進(jìn)，侵蝕溝出現(xiàn)分支現(xiàn)象，集水區(qū)的地表徑流從主溝頂和幾個(gè)支溝頂流入侵蝕溝內(nèi)。結(jié)果的地表徑流從主溝頂和幾個(gè)支溝頂流入侵蝕溝內(nèi)。結(jié)果在溝頂下部形成明顯跌水。在溝頂下部形成明顯跌水。 通常以溝頂?shù)黠@與否作為第一、第二階段劃分通常以溝頂?shù)黠@與否作為第一、第二階段劃分的主要依據(jù)，它的縱剖面與原來(lái)的地面線不相一致，溝的主要依據(jù)，它的縱剖面與原來(lái)的地面線不相一致，溝底縱坡甚陡且不光滑。第二階段是侵蝕溝發(fā)展最為激烈底縱坡甚陡且不光滑。第二階段是侵蝕溝

29、發(fā)展最為激烈的階段，因此它是防治最困難的時(shí)期。的階段，因此它是防治最困難的時(shí)期。(3)平衡剖面階段平衡剖面階段 發(fā)展到這一階段由于受侵蝕基底的影響，發(fā)展到這一階段由于受侵蝕基底的影響，不再激烈的向深沖刷，而兩岸向?qū)挵l(fā)展卻成為不再激烈的向深沖刷，而兩岸向?qū)挵l(fā)展卻成為主要形式，溝底縱坡雖然較大，但溝底下切作主要形式，溝底縱坡雖然較大，但溝底下切作用已經(jīng)甚微，以溝岸局部擴(kuò)張為主，其外形具用已經(jīng)甚微，以溝岸局部擴(kuò)張為主，其外形具有最嚴(yán)重的侵蝕形態(tài)有最嚴(yán)重的侵蝕形態(tài)。(4)停止階段停止階段 在這一階段，溝頂接近分水嶺，溝底縱坡在這一階段，溝頂接近分水嶺，溝底縱坡接近于或相當(dāng)接近于臨界侵蝕曲線，溝岸大致接

30、近于或相當(dāng)接近于臨界侵蝕曲線，溝岸大致接近于自然傾角，因此溝頂已停止朔源侵蝕，接近于自然傾角，因此溝頂已停止朔源侵蝕，溝底不再下切，溝岸停止擴(kuò)張。溝底不再下切，溝岸停止擴(kuò)張。3.4.3 影響溝谷發(fā)育自然因素影響溝谷發(fā)育自然因素 溝谷的發(fā)育主要受地形及水流形態(tài)的影響，溝谷的發(fā)育主要受地形及水流形態(tài)的影響，而匯水面積的大小影響到徑流量，坡度、坡長(zhǎng)而匯水面積的大小影響到徑流量，坡度、坡長(zhǎng)影響到徑流流速及溝谷的發(fā)育空間。影響到徑流流速及溝谷的發(fā)育空間。v匯水面積匯水面積 匯水面積是保證淺溝形成發(fā)育的首要條件，匯水面積是保證淺溝形成發(fā)育的首要條件，有了足夠大的匯水面積，才能夠形成足以進(jìn)行有了足夠大的匯水

31、面積，才能夠形成足以進(jìn)行淺溝侵蝕的水流淺溝侵蝕的水流。 一般地說(shuō)，集水面積在降雨量大的地區(qū)比一般地說(shuō)，集水面積在降雨量大的地區(qū)比降雨量小的地區(qū)??；坡度平緩地區(qū)的淺溝匯水降雨量小的地區(qū)??；坡度平緩地區(qū)的淺溝匯水面積大于坡度較陡地區(qū)；黃土高原砂黃土分布面積大于坡度較陡地區(qū)；黃土高原砂黃土分布區(qū)較細(xì)黃土區(qū)大。區(qū)較細(xì)黃土區(qū)大。 v坡度與坡長(zhǎng)坡度與坡長(zhǎng) 地貌條件也是影響淺溝發(fā)育的重要因素，地貌條件也是影響淺溝發(fā)育的重要因素，尤以坡度、坡長(zhǎng)最大。在有的凹斜形坡上，切尤以坡度、坡長(zhǎng)最大。在有的凹斜形坡上，切溝在坡度較大地段出現(xiàn)，沿坡向下，坡度變緩，溝在坡度較大地段出現(xiàn)，沿坡向下，坡度變緩，切溝隨之消失。如果

32、緩坡下方坡度再次變陡，切溝隨之消失。如果緩坡下方坡度再次變陡，又可以出現(xiàn)切溝。又可以出現(xiàn)切溝。 一般情況下，切溝長(zhǎng)度隨坡度和坡長(zhǎng)增加一般情況下，切溝長(zhǎng)度隨坡度和坡長(zhǎng)增加而增加。而增加。 3.5 山洪侵蝕山洪侵蝕 3.5.1 3.5.1 山區(qū)洪水類型山區(qū)洪水類型 依按照成因不同，可將山洪分為以下幾種。依按照成因不同，可將山洪分為以下幾種。 由短歷時(shí)大暴雨形成的局地性山洪；由短歷時(shí)大暴雨形成的局地性山洪； 由中等歷時(shí)的一次暴雨過(guò)程所形成的區(qū)由中等歷時(shí)的一次暴雨過(guò)程所形成的區(qū)域性山洪；域性山洪； 由長(zhǎng)時(shí)間大范圍的連續(xù)淫雨，并有多個(gè)由長(zhǎng)時(shí)間大范圍的連續(xù)淫雨，并有多個(gè)地區(qū)多次暴雨組合產(chǎn)生的大范圍淫雨性山

33、洪。地區(qū)多次暴雨組合產(chǎn)生的大范圍淫雨性山洪。 3.5.2 山洪時(shí)空分布山洪時(shí)空分布 v一次山洪一次山洪 在流域面積、降水強(qiáng)度、歷時(shí)相等的情況下，在流域面積、降水強(qiáng)度、歷時(shí)相等的情況下，狹長(zhǎng)形坡度較緩的流域匯流歷時(shí)長(zhǎng)，洪峰流量小，狹長(zhǎng)形坡度較緩的流域匯流歷時(shí)長(zhǎng)，洪峰流量小，洪水歷時(shí)長(zhǎng)。而漏斗形坡度較陡的流域匯流歷時(shí)短，洪水歷時(shí)長(zhǎng)。而漏斗形坡度較陡的流域匯流歷時(shí)短，洪峰流量大，洪水歷時(shí)短。植被條件較好的流域洪洪峰流量大，洪水歷時(shí)短。植被條件較好的流域洪峰流量小。峰流量小。v季節(jié)分布季節(jié)分布 每年春夏之交我國(guó)華南地區(qū)暴雨開始增多，每年春夏之交我國(guó)華南地區(qū)暴雨開始增多，洪水發(fā)生機(jī)率隨之加大，受其影響的

34、珠江流域洪水發(fā)生機(jī)率隨之加大，受其影響的珠江流域在在5、6月易發(fā)山洪，月易發(fā)山洪，6 6、7 7月主雨帶北移，受其月主雨帶北移，受其影響的長(zhǎng)江流域易發(fā)生山洪。影響的長(zhǎng)江流域易發(fā)生山洪。 v年際變化年際變化 山洪在年際分布上表現(xiàn)為不規(guī)律性，很難山洪在年際分布上表現(xiàn)為不規(guī)律性，很難準(zhǔn)確預(yù)報(bào)。就近準(zhǔn)確預(yù)報(bào)。就近80年的資料來(lái)看，山洪在不同年的資料來(lái)看，山洪在不同時(shí)期發(fā)生頻次也很不均勻，常在某一時(shí)段形成時(shí)期發(fā)生頻次也很不均勻，常在某一時(shí)段形成頻發(fā)期，而在另一時(shí)期則很少發(fā)生。頻發(fā)期，而在另一時(shí)期則很少發(fā)生。 3.5.3 影響山洪因素影響山洪因素 山洪發(fā)生的影響因素很多，其中較為密切的有山洪發(fā)生的影響因素

35、很多，其中較為密切的有暴雨、地形、植被和人類活動(dòng)等。暴雨、地形、植被和人類活動(dòng)等。v暴雨暴雨 在我國(guó)，暴雨是引起山洪的主要原因。一次在我國(guó)，暴雨是引起山洪的主要原因。一次高強(qiáng)度的暴雨，降水強(qiáng)度遠(yuǎn)大于土壤入滲速率，降高強(qiáng)度的暴雨，降水強(qiáng)度遠(yuǎn)大于土壤入滲速率，降水來(lái)不及入滲即產(chǎn)生地表徑流。地表徑流從坡面到水來(lái)不及入滲即產(chǎn)生地表徑流。地表徑流從坡面到溝道不斷匯聚，產(chǎn)生山洪。溝道不斷匯聚，產(chǎn)生山洪。 v地形地形 流域形狀對(duì)山洪也有著很大的影響。狹長(zhǎng)流域形狀對(duì)山洪也有著很大的影響。狹長(zhǎng)形流域，其溝系單一，主溝較長(zhǎng)，支溝少，等形流域，其溝系單一，主溝較長(zhǎng)，支溝少，等流時(shí)線短，產(chǎn)生徑流歷時(shí)長(zhǎng)，洪峰流量小。圓

36、流時(shí)線短，產(chǎn)生徑流歷時(shí)長(zhǎng)，洪峰流量小。圓形、扇形、輻射形流域，主溝較短，支溝多，形、扇形、輻射形流域，主溝較短，支溝多，等流時(shí)線長(zhǎng)，匯流快，洪峰流量大。等流時(shí)線長(zhǎng)，匯流快，洪峰流量大。 v植被植被 植被，尤其是森林植被，具有涵養(yǎng)水源，植被，尤其是森林植被，具有涵養(yǎng)水源，保持水土的作用，它對(duì)水循環(huán)中的降雨、下滲保持水土的作用，它對(duì)水循環(huán)中的降雨、下滲和徑流三個(gè)環(huán)節(jié)都有調(diào)節(jié)和控制作用。因此，和徑流三個(gè)環(huán)節(jié)都有調(diào)節(jié)和控制作用。因此，它可以消減洪峰流量，增加枯水流量，使河它可以消減洪峰流量，增加枯水流量，使河(溝溝)徑流在年內(nèi)分配趨于均勻。徑流在年內(nèi)分配趨于均勻。 v人類活動(dòng)人類活動(dòng) 森林被砍伐后，暴

37、雨之后不能蓄水于山上，森林被砍伐后，暴雨之后不能蓄水于山上，使洪峰來(lái)勢(shì)迅猛，峰高量大，增加了水災(zāi)頻率。使洪峰來(lái)勢(shì)迅猛，峰高量大，增加了水災(zāi)頻率。 城市化加大了洪水成災(zāi)因素。城市化加大了洪水成災(zāi)因素。 庫(kù)壩興建之初，由于種種原因可造成洪水庫(kù)壩興建之初，由于種種原因可造成洪水漫頂潰壩。潰壩洪水所造成的損失要比暴雨洪漫頂潰壩。潰壩洪水所造成的損失要比暴雨洪水大的多。水大的多。3.5.4 山洪侵蝕特征山洪侵蝕特征 發(fā)生山洪的河溝，發(fā)生山洪的河溝，以主溝道為準(zhǔn)，可分以主溝道為準(zhǔn)，可分為上游、中游、下游。為上游、中游、下游。 上游徑流量小上游徑流量小，產(chǎn)生的徑流以沖力為主產(chǎn)生的徑流以沖力為主。 中游匯水面

38、積大，形成偏態(tài)流動(dòng)，產(chǎn)生側(cè)中游匯水面積大，形成偏態(tài)流動(dòng)，產(chǎn)生側(cè)蝕，沖淘河岸。蝕，沖淘河岸。 下游段，坡降緩，但流量更集中下游段，坡降緩，但流量更集中，沖淘兩沖淘兩岸岸，使河流表現(xiàn)為蛇形前進(jìn)。使河流表現(xiàn)為蛇形前進(jìn)。 3.5.5 山洪沉積物特征山洪沉積物特征 砂物質(zhì)的沉積包括流路中的沉積和山口的砂物質(zhì)的沉積包括流路中的沉積和山口的沉積。當(dāng)山洪行進(jìn)到山口地帶時(shí)，地勢(shì)突然變沉積。當(dāng)山洪行進(jìn)到山口地帶時(shí)，地勢(shì)突然變得開闊，所帶土砂石塊沉積下來(lái)。在山前出現(xiàn)得開闊，所帶土砂石塊沉積下來(lái)。在山前出現(xiàn)了傾斜的半圓扇形堆積體，即洪積扇。了傾斜的半圓扇形堆積體，即洪積扇。 山前的洪積物質(zhì)分選作用較明顯，距溝口山前的洪積物質(zhì)分選作用較明顯，距溝口越近，組成物質(zhì)越粗，距溝口越遠(yuǎn)，組成物質(zhì)越近，組成物質(zhì)越粗，距溝口越遠(yuǎn)，組成物質(zhì)越細(xì)小。越細(xì)小。3.6 海岸、湖岸及庫(kù)岸浪蝕海岸、湖岸及庫(kù)岸浪蝕 3.6.1 海岸帶劃分海岸帶劃分 海洋水體與陸地的接觸稱為海岸帶。海岸海洋水體與陸地的接觸稱為海岸帶。海岸帶自陸向?？煞譃楹０丁⒊遍g帶和水下岸坡三帶自陸向?？煞譃楹０?、潮間帶和水下岸坡三部分部分。3.6.2 海浪、湖浪及庫(kù)浪形成海浪、湖浪及庫(kù)浪形成 海洋中的波浪主要是風(fēng)作用于海面將其能海洋中的波浪主要是風(fēng)作用于海面將其能量傳遞給