坡面土壤侵蚀.ppt

惠素敏
2013020810
坡面土壤侵蚀与其影响因素的关系
坡面侵蚀及其影响因素
坡度对坡面侵蚀的影响
森林植被对坡面侵蚀的影响
主要内容
一坡面侵蚀及其影响因素:
(一)降雨溅蚀
溅蚀是垂直降落的雨滴击溅地表土壤将其搬运原位而产生的侵蚀。
(二)面状侵蚀(主要的侵蚀形式)
影响面状侵蚀的自然因素主要有:
(1)降雨。降雨径流是坡面侵蚀、塑造坡面过程的主要外营力。侵蚀量的大小主要与降雨量、降雨强度成正比。
(2)植被。植被具有对地面的保护作用。
(3)坡面土壤结构。
(4)坡度和坡长。
(5)破向。
(6)坡形与坡面微形态。
(7)人类活动的影响。
国内的陈法扬、曹文洪从理论及实验上进行了研究, 理论上得出的临界坡度在41. 4°~57°, 而实验观测得出值为25°~40. 5°。对于这两个范围, 许多水保工作者存在一定疑虑: 一是理论值与实测值相差较大的原因何在?哪些因素在起作用, 如何对理论加以改进并完善; 二是在实际工作中如何选择适宜的临界值。
二坡度对坡面土壤侵蚀的影响 ——以黄土高原为例
在下垫面相同情况下, 降雨、地形是影响土壤侵蚀的最主要因子, 降雨对土壤侵蚀的作用, 表现在两个方面, 一是雨滴对土壤表面土粒的击溅作用, 引起土壤结构破坏及颗粒位置移动; 二是径流对土壤表层的冲刷作用, 引起表层土壤结构的破坏及移动, 因此引起土壤侵蚀的能量来源有降雨雨滴的能量及径流的能量。
(一) 从降雨侵蚀因子角度分析

黄土高原属超渗产流为主的地区, 径流特征主要与降雨强度和土壤渗透能力有关, 某一时刻当降雨瞬间强度( I ) 大于土壤的瞬时渗透率( f ) 时, 就开始产流。假设降雨均匀, 此时, 完全平整的土壤表面上任一点的水层厚度为 h= I -f 。设有一宽度为B, 坡度为∂的坡面, 斜面长度为L, 将其等分, 单位坡长为∆x , 第i 段水深为hi = hcos, 其径流能量即此段微小水体的势能, 如图1所示。
则微小水体体积:
dv=B·hi·dx
其位能为:
dEj =dv·ƿg·sin∂
在整个坡面上对径流能量积分可得:
Ei=1/4∙pgBLˆ2sin2∂Ph
ph其值等于坡面上形成的径流深;Ei单位面积上的径流能量
在其它条件一定情况下, 土壤侵蚀量的大小与径流能量Ej 成正比, 因此, 使Ej 值最大的坡面角度∂即构成土壤侵蚀的临界坡度, 由上式可知∂max= 45°。

降雨能量的大小取决于雨强、雨量及风力大小, 其值与地表坡度无关, 但地表坡度的大小影响到雨滴的击溅效果。
雨滴击溅在坡面上作用的效果一是使坡面径流产生扰动, 可引起径流携沙能力的增强, 此时坡面径流仍属层流范围, 故增强幅度有限。雨滴另一个作用是因击溅引起坡面土粒向上、向下输移, 导致侵蚀量的增加。江忠善等在陕北安塞水保试验站原状黄绵土小区上进行的观测表明, 随坡度的增加, 向上坡的溅蚀量保持减小趋势; 而向下坡的溅蚀量开始时随坡度增大而增大, 达到一定坡度后反而随着坡度增大而减小。经多次实验分析, 向下坡溅蚀量的转折临界坡度为26. 3°, 溅蚀净搬运量的转折临界坡度为30°, 总溅蚀量的临界坡度为21. 4°, 如果单从溅蚀的角度讲, 黄绵土的侵蚀临界坡度应小于30°。
土壤颗粒组成的变化
由表1可以看出,随坡度增大, 土壤中大粒径的砂、粉砂含量增加, 小粒径的粉土、粗黏土、黏土含量减小。说明随坡度增大, 具有相同能量的径流对松散颗粒的搬运难度增大, 输移能力降低。
(二)从土壤结构分析
土壤紧实度
由表2可以得到,随坡度增大, 土壤紧实度增大, 抵抗径流剪切破坏能力增强。
土壤入渗率
由右图可得,坡度对入渗速率
影响甚大, 表现为随坡度增大,
竖直方向入渗速率呈减小趋势。
入渗率的减小使得土壤水分含
量变化速率减慢, 增强了土壤
的抗剪切能力。