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水土保持基础知识

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1、水土流失的形成与危害 地球上人类赖以生存的基本条件就是土壤和水分。在山区、丘陵区和风沙区,由于不利的自然因素和人类不合理的经济活动,造成地面的水和土离开原来的位置,流失到较低的地方,再经过坡面、沟壑,汇集到江河河道内去,这种现象称为水土流失。水土流失是不利的自然条件与人类不合理的经济活动互相交织作用产生的。不利的自然条件主要是:地面坡度陡峭,土体的性质松软易蚀,高强度暴雨,地面没有林草等植被覆盖;人类不合理的经济活动诸如:毁林毁草,陡坡开荒,草原上过度放牧,开矿、修路等生产建设破坏地表植被后不及时恢复,随意倾倒废土弃石等。水土流失对当地和河流下游的生态环境、生产、生活和经济发展都造成极大的危害。水土流失破坏地面完整,降低土壤肥力,造成土地硬石化、沙化,影响农业生产,威胁城镇安全,加剧干旱等自然灾害的发生、发展,导致群众生活贫困、生产条件恶化,阻碍经济、社会的可持续发展。

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1、水土流失的形成与危害

地球上人类赖以生存的基本条件就是土壤和水分。在山区、丘陵区和风沙区,由于不利的自然因素和人类不合理的经济活动,造成地面的水和土离开原来的位置,流失到较低的地方,再经过坡面、沟壑,汇集到江河河道内去,这种现象称为水土流失。水土流失是不利的自然条件与人类不合理的经济活动互相交织作用产生的。不利的自然条件主要是:地面坡度陡峭,土体的性质松软易蚀,高强度暴雨,地面没有林草等植被覆盖;人类不合理的经济活动诸如:毁林毁草,陡坡开荒,草原上过度放牧,开矿、修路等生产建设破坏地表植被后不及时恢复,随意倾倒废土弃石等。水土流失对当地和河流下游的生态环境、生产、生活和经济发展都造成极大的危害。水土流失破坏地面完整,降低土壤肥力,造成土地硬石化、沙化,影响农业生产,威胁城镇安全,加剧干旱等自然灾害的发生、发展,导致群众生活贫困、生产条件恶化,阻碍经济、社会的可持续发展。

2、水土流失是我国的头号环境问题

我国的环境问题是多方面的,如城市空气污染、河流水质污染、工业的废水、废气、废渣(三废)污染等,但是,分布最广泛、危害最严重的是水土流失。我国山区、丘陵区面积约占国土总面积的2/3,大部分面积都有水土流失。据2000年水利部水土保持监测中心用先进的遥感技术调查,全国的水土流失面积约占国土总面积的40%。水土流失不仅破坏当地的生态环境和农业生产条件,造成群众生活贫困,而且为下游江河带来严重的洪水泥沙危害。被洪水淹没的地方,不论城镇和农村,人民的生命财产都遭受严重损失。泥沙淤积在湖泊、水库、河床,对整个国民经济建设造成的危害更是十分深远,在全国各省(区)不同程度地都存在这样的问题。所以说,水土流失是我国的头号环境问题。

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3、水土流失有多种类型

根据产生水土流失的“动力”,分布最广泛的水土流失可分为水力侵蚀、重力侵蚀和风力侵蚀三种类型。水力侵蚀分布最广泛,在山区、丘陵区和一切有坡度的地面,暴雨时都会产生水力侵蚀。它的特点是以地面的水为动力冲走土壤。重力侵蚀主要分布在山区、丘陵区的沟壑和陡坡上,在陡坡和沟的两岸沟壁,其中一部分下部被水流淘空,由于土壤及其成土母质自身的重力作用,不能继续保留在原来的位置,分散地或成片地塌落。风力侵蚀主要分布在我国西北、华北和东北的沙漠、沙地和丘陵盖沙地区,其次是东南沿海沙地,再次是河南、安徽、江苏几省的“黄泛区”(历史上由于黄河决口改道带出泥沙形成)。它的特点是由于风力扬起沙粒,离开原来的位置,随风飘浮到另外的地方降落。

4、水力侵蚀、 重力侵蚀、风力侵蚀各具特点

在降水、地表径流、地下径流作用下,土壤、土体或其他地面组成物质被破坏、搬运和沉积的过程,称为水力侵蚀。根据水力作用于地表物质形成不同的侵蚀形态,进一步分为溅蚀、面蚀、细沟侵蚀、浅沟侵蚀和切沟侵蚀等。地面岩体或土体物质在重力作用下失去平衡而产生位移的侵蚀过程,称为重力侵蚀。根据其形态可分为崩塌、崩岗、滑坡、泻溜等。在气流冲击作用下,土粒、沙粒或岩石碎屑脱离地表,被搬运和堆积的过程,称为风力侵蚀。由于风速和地表物质组成的大小及质量不同,风力对土、沙、石粒的吹移搬运出现扬失、跃移和滚动三种运动形式。

5 、水力侵蚀因发生部位的不同而分为面蚀和沟蚀

在山区、丘陵区的坡面和沟壑都有水力侵蚀,发生在坡面上的叫面蚀,发生在沟壑中的叫沟蚀。面蚀包括片状侵蚀、细沟侵蚀、浅沟侵蚀和切沟侵蚀等现象。沟蚀主要以沟头前进、沟底下切和沟岸扩张三种方式,分别向长、宽、深三个方向发展,不断使沟壑加长、加宽、加深,其结果是不断地割切和吞蚀地面,使地面变得支离破碎,沟壑的面积和体积越来越大。

6 、重力侵蚀包括崩塌、滑塌、泻溜、陷穴、崩岗等各种现象

崩塌、滑塌、泻溜、陷穴、崩岗一般都发生在侵蚀活跃的坡面和沟壑中。

崩塌:沟壑两岸的沟坡或沟壁,坡度很陡,有的35~45度,有的甚至60~70度,处于基本稳定状态,如果由于沟底下切,沟坡或沟壁下部被水淘空,上部的土体由于自身的重力没有支撑,就崩塌下来。每处崩塌的土体,少的数十立方米,多的数千甚至上万立方米。

滑塌:沟壑两岸的沟坡,有的地方由于地质作用表层与深层土质不同,都向沟内倾斜。表层数米深的土质透水性较强,深层土质透水性较差或不透水,在两类土层的交接处形成一个“滑动面”,一般情况下能基本保持稳定。降雨时,表层土体吸收了水分,渗到下层不透水处,不能再向下渗透,达到或超过饱和,土体的自身重量增加,就沿着“滑动面”滑塌到沟中。滑体的深度,一般4~5米,深的可到8~10米,最深的甚至20~30米。每处滑塌的土体一般数百立方米,多的达到数万或数十万立方米。

泻溜:主要发生在黄土高原地区沟壑两岸的陡壁上,这些沟壁一般由粘性红土组成,坡度70~80度,甚至垂直。红土表层受风化作用,剥蚀成粗颗粒,脱离母体,其下部没有任何支撑,由其自身的重量经常地、分散地泻溜到沟中,随水冲走。每次每处数量不大,只有数立方米,但日积月累,给下游河道增加不少泥沙。

陷穴:陷穴也是黄土高原地区特有的侵蚀现象。在黄土沟头5~10米范围内,地面有低洼积水处容易发生陷穴。外形像土质水井一样,大致呈圆形的穴口,直径2~3米或5~6米,穴深5~6米,甚至20~30米,有的下部与沟底相通。产生的原因是:由于黄土有垂直节理性,而且土中富含易溶于水的碳酸盐,当地面低洼处积水以后,沿着垂直节理向下渗透,将土体中的碳酸盐溶解,形成更易透水的上下通道,水流在地下与沟底相通,将土粒逐步带到沟中,穴的下部逐渐空虚,上部土体由于自身重量没有支撑就垂直下坠,致使陷穴越来越深。有的地方沟头或沟边出现一连串陷穴,发展的结果即成为沟壑的一部分。

崩岗:崩岗是我国南方广东、江西等省风化花岗岩地区特有的现象。在这些地区,由于气温高、降雨多,山区、丘陵区的风化花岗岩深50~60米或更深,由松散的石英颗粒组成。当地面有林草植被覆盖时,不会有崩岗发生,一旦地面植被破坏,暴雨中坡面水流集中到浅沟,很快形成切沟和冲沟。沟头和沟壁的风化花岗岩石英颗粒大片大片地崩塌下来形成“崩口”。开始时崩口宽、深各处 10米左右,长20~30米,逐步发展到宽、深20~30米到40~50米,长100~200米甚至400~500米。是沟壑侵蚀的一种特殊形式。

7、风力侵蚀中的扬起、沉积和沙丘移动现象

扬起:在风沙区和丘陵盖沙区,风力经常在5~6级或7~8级以上,大风过处把地面的沙粒、土粒刮起,随风搬运到远处。

沉积:被刮起的沙粒或土粒飘浮在空中一定距离,随风力的逐渐减弱,沙粒和土粒就逐渐降落到地面。

沙丘移动:上述扬起和沉积(搬运)的结果,沙丘就不断向顺风的方向移动。我国西北地区和长城沿线的风沙区,风从西北方向吹来,沙丘就向东南方向移动,每年1~3米。一般沙丘的迎风面坡度15度左右,背风面坡度35度左右,反映出沙粒沉落时其自然安息角在35度左右。

8、水土流失容易破坏地面完整

水土流失中的沟蚀是破坏地面完整的“元凶”。例如,黄河流域的黄土高原地区,许多地方沟头每年平均前进3米左右,把地面切割得支离破碎,从飞机上向下看,许多地方一半左右的地面都变成了沟壑。据黄土丘陵区许多典型小流域的调查,平均每平方公里面积上沟壑长度就有3~5公里。我国南方的广东、江西、湖南等省境内风化花岗岩地区的崩岗,也有类似的情况。破坏地面完整是破坏生态环境的一个重要方面。

9、水土流失使土壤肥力衰退,严重影响农业生产

暴雨中陡坡耕地的水土流失特别严重,据科学观测,15~25度的坡耕地每年每公顷流失水量400~600立方米,流失土壤30~150吨;土壤中的氮、磷、钾、有机质等养分都同时流掉,造成土地日益瘠薄,田间持水能力降低,不耐旱,又加剧了干旱的发展,其结果是农作物产量很低,群众生活贫困。例如,黄土高原地区,许多地方治理前一般每年人均粮食只有250~300公斤,灾年甚至颗粒无收,靠国家从外地调进粮食救济。

10、水土流失严重影响水资源的开发利用

水土流失造成大量泥沙下泄,淤积山塘、水库,降低了这些水利设施的蓄水功能,影响了水资源的开发利用。新中国成立以来,黄土高原各地在沟道中兴建的近3000座小水库,大部淤满失效,被迫改作坝地使用。四川省龚嘴水电站库容3.6亿立方米,原设计为蓄水发电,1976年建成,1987年已淤满,改为径流发电。河北省庙宫水库,库容1.83亿立方米,1960年建成,1988年已淤积9650万立方米,占总库容的53%。辽宁省兴修的733座小水库中10年左右已有106座淤满报废。广东省梅州市兴修的3.5万多座山塘和370座小水库,到80年代后期已分别淤积31.6%和61.5%,其中505座山塘库容已全部淤满报废。据1990年初步统计,全国各地由于水土流失损失水库和山塘库容历年累计在200亿立方米以上,按每立方米最低造价0.5元计算,直接经济损失在100亿元以上。至于因减少灌溉面积和发电量而造成的经济损失,至少应是损失库容造价的2~3倍。

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