土壤侵蚀原理第2章土壤侵蚀类型.docx
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土壤侵蚀原理第2章土壤侵蚀类型
第2章土壤侵蚀类型
主要教学目标：
使学生掌握土壤侵蚀、水土流失、水土保持等的基本概念，掌握土壤侵蚀应力、土壤侵蚀类型及类型划分，土壤侵蚀形式、土壤侵蚀程度及强度。
本章概念较多，在教学过程中借助多媒体教学显示图片和实习实验来完成。
主要内容：
第一节土壤侵蚀及其与水土流失关系
第二节导致土壤侵蚀的营力
第三节土壤侵蚀类型及类型划分
第四节土壤侵蚀形式
第五节土壤侵蚀程度及强度
主要讲解内容
第一节土壤侵蚀及其与水土流失关系
一、土壤侵蚀及其与水土流失关系
1.基本概念
（1）土壤侵蚀：
《中国大百科全书•水利卷》（1992.3）对土壤侵蚀（soilerosion）的定义为：
土壤及其母质在水力、风力、冻融、重力等外劳力作用下，被破坏、剥蚀、搬运和沉积的过程。
（2）水土流失：
水土流失（waterandsoilloss）在《中国水利百科全书•第一卷》
（1990.12）中定义为在水力、重力、风力等外营力作用下，水土资源和土地生产力的破坏和损失，包括土地表层侵蚀及水的损失，亦称水土损失。
（3）土壤侵蚀量：
土壤在外营力作用下产生位移的物质量，称土壤侵蚀量（theamountofsoilerosion）。
（4）土壤侵蚀速度：
单位面积单位时间内的土壤侵蚀量成为土壤侵蚀速度（或土壤侵
蚀速率）（therateofsoilerosion）。
（5）水土保持：
在《中国大百科全书•农业卷》（1990.9）中水土保持的定义为：
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的经济效益和社会效益，建立良好生态环境的事业。
2.水土流失与土壤侵蚀关系：
从土壤侵蚀和水土流失的定义中可以看出，二者虽然存在着共同点，即都包括了在外营力作用下土壤、母质及浅层基岩的剥蚀、运搬和沉积的全过程；但是也有明显差别，即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。
虽然水土流失与土壤侵蚀在定义上存在着明显差别，但应该看到因水土流失一词源于我国，科研、教学和生产上使用较为普遍。
而土壤侵蚀一词为传入我国的外来词，其涵义显然狭于水土流失的内容。
随着水土保持这一学科逐渐发展和成熟，在教学和科研方面人们对二者的差异给予了越来越多的重视，而在生产上人们常把水土流失和土壤侵蚀作为同一语来使用。
3.水土保持与土壤侵蚀关系：
显然土壤侵蚀是水土保持的工作对象，水土保持就是在合理利用水土地资源基础上，组织运用水土保持林草措施、水土保持工程措施、水土保持农业措施、水土保持管理措施等构成水土保持综合措施体系，以达到保持水土、提高土地生产力、改善山丘区和风沙区生态环境的目的。
第二节导致土壤侵蚀的营力
一、内营力作用：
内营力作用的主要表现是地壳运动、岩浆活动、地震等。
1.地壳运动
（1）概念：
地壳运动使地壳发生变形和变位，改变地壳构造形态，因此又称为构造运
动（tectonicmovement）。
（2）类型：
根据地壳运动的方向，可分为垂直运动和水平运动两类。
（3）垂直运动：
垂直运动也叫升降运动或振荡运动。
运动方向垂直于地表（即沿地球半经方向）。
这种运动表现为地壳大范围地区的缓慢上升与下降。
它出现于大陆和洋底，具有此起彼伏的补偿运动性质。
垂直运动的一个显著特点是作用时间长影响范围广。
（4）水平运动：
水平运动的方向平行于地表，即沿地球切线方向运动。
现代科学技术发展证实了世界大陆层经历了长距离水平位移。
水平运动使板块互相冲撞，形成高大的山脉，如喜马拉雅山、安地斯山等。
印度大陆向喜马拉雅山脉方向运动的速度达5cm/a，我国山东
郯城至安徽庐江的断裂，其西北盘与东南盘相对错动达150~200km,汾渭断裂深达4000m以
上，这些都反映了地壳存在水平运动。
地壳在内应力作用下发生水平运动，同样也会导致侵蚀基准面变化而影响到土壤侵蚀的发生和发展。
（5）褶皱运动：
褶皱运动是使岩层发生波状弯曲的地壳运动。
垂直运动和水平运动都可以使岩层发生褶皱。
（6）断裂运动：
断裂运动可分为水平断裂运动和垂直断裂运动。
实际上两者很难严格区分，它们往往是伴生的。
2.岩浆活动：
岩浆活动是地球内部的物质运动（地幔物质运动）。
地球内部软流圈的溶融物质在压力、温度改变的条件下，沿地壳裂或脆弱带侵入或喷出，岩浆侵入地壳形成各种侵入体，喷出地表则形成各种类型的火山，改变原来形态，造成新的起伏。
3.地震：
地震也是内营力作用的一种表现，它往往是与断裂、火山现象相联系，世界主要火山带、地震带与断裂带分布的一致性是这种联系的反映。
二、外营力作用
外营力作用的主要能源来自太阳能。
地壳表面直接与大气圈、水圈、生物圈接触，他们之间发生复杂的相互影响和相互作用，从而使地表形态不断发生变化。
外营力作用总的趋势是通过剥蚀、堆积（搬运作用则是将二者联系成为一个整体）使地面逐渐夷平。
外营力作用的形式很多，如流水、地下水、重力、波浪、冰川、风沙等等。
各种作用对地貌形态的改造方式虽不相同，但是从过程实质来看，都经历了风化、剥蚀、搬运和堆积（沉积）几个环节。
1.风化作用：
风化（weathering）作用就是指矿物、岩石在地表新的物理、化学条件下所产生的一切物理状态和化学成分的变化，是在大气及生物影响下岩石在原地发生的破坏作用。
风化作用可分为物理风化作用和化学风化作用。
而生物风化就其本质而言，可归入物
理风化或化学风化作用之中，它是通过生物有机体去完成的。
2.剥蚀作用：
各种外营力作用（包括风化、流水、冰川、风、波浪等）对地表进行破坏，并把破坏后的物质搬离原地，这一过程或作用称为剥蚀（denudation）作用。
狭义的剥蚀作用仅指重力和片状水流对地表侵蚀并使其变低的作用。
一般所说的侵蚀作用，是指各种外营力的侵蚀作用，如流水侵蚀、冰蚀、风蚀、海蚀等。
鉴于作用营力性质的差异，作用方式、作用过程、作用结果不同，于是分为水力侵蚀、风力侵蚀、冻融侵蚀等类型。
3.搬运作用：
风化、侵蚀后的碎霄物质，随着各种不同的外营力作用转移到其它地方的过程称为搬运（transportation）作用。
根据搬运的介质不同，分为流水搬运、冰川搬运、风力搬运等。
在搬运方式上也存在很多类型，有悬移、拖曳（滚动）、溶解等。
我国黄河每年平均输沙16亿t，全世界每年有23〜49亿吨溶解质被搬运入海洋。
4.堆积作用
被搬运的物质由于介质搬运能力的减弱或搬运介质的物理、化学条件改变，或在生物活
动参与下发生堆积或沉积，称为堆积作用或沉积（deposition）作用。
按沉积的方式可分为机
械沉积作用、化学沉积作用、生物沉积作用等。
搬运物堆积于陆地上，在一定条件下就会形成“悬河”并导致洪水灾害发生；堆积在海洋中，会改变海洋环境，引起生物物种的变化。
第三节土壤侵蚀类型及类型划分
一、划分方法
根据土壤侵蚀研究和其防治的侧重点不同，土壤侵蚀类型（thetypeofsoilerosion）
的划分方法也不一样。
最常用的方法主要有以下3种，即按导致土壤侵蚀的外营力种类来划
分土壤侵蚀类型、按土壤侵蚀发生的时间划分土壤侵蚀类型和按土壤侵蚀发生的速率划分土壤侵蚀类型。
二、按导致土壤侵蚀的外营力种类划分
按导致土壤侵蚀的外营力种类进行土壤侵蚀类型的划分，是土壤侵蚀研究和土壤侵蚀防
治等工作中最常用的一种方法。
一种土壤侵蚀形式的发生往往主要是由一种或两种外营力导致的，因此这种分类方法就是依据引起土壤侵蚀的外营力种类划分出不同的土壤侵蚀类型。
在我国引起土壤侵蚀的外营力种类主要有水力、风力、重力、水力和重力的综合作用力、
温度（由冻融作用而产生的作用力）作用力、冰川作用力、化学作用力等，因此土壤侵蚀类型就有水力侵蚀类型、风力侵蚀类型、重力侵蚀类型、冻融侵蚀类型、冰川侵蚀类型、混合侵
蚀类型和化学侵蚀类型等（见图）。
三、按土壤侵蚀发生的时间划分
以人类在地球上出现的时间为分界点,
将土壤侵蚀划分为两大类，一类是人类出现在地
地球上之后所发生的侵蚀，称之为现代侵蚀（modernerosion）。
人类在地球上出现的时间从
距今200万年之前的第四纪开始时算起。
1.古代侵蚀：
古代侵蚀是指人类出现在地球以前的漫长时期内，由于外营力作用，地
球表面不断产生的剥蚀、搬运和沉积等一系列侵蚀现象。
这些侵蚀有时较为激烈，足以对地表土地资源产生破坏；有些则较为轻微，不足以对土地资源造成危害。
但是其发生、发展及其所造成的灾害与人类的活动无任何关心和影响。
2.现代侵蚀：
现代侵蚀是指人类在地球上出现以后，由于地球内应力和外营力的影响，
并伴随着人们不合理的生产活动所发生的土壤侵蚀现象。
这种侵蚀有时十分剧烈，可给生产
建设和人民生活带来严重恶果，此时的土壤侵蚀称为现代侵蚀。
一部分现代侵蚀是由于人类不合理活动导致的，另一部分则与人类活动无关，主要是在
地球内营力和外营力作用下发生的，将这一部分与人类活动无关的现代侵蚀称为地质侵蚀（geologicalerosion）。
因此地质侵蚀就是在地质营力作用下，地层表面物质产生位移和沉积等一系列破坏土地资源的侵蚀过程。
地质侵蚀是在非人为活动影响下发生的一类侵蚀，包
括人类出现在地球上以前和出现后由地质营力作用发生的所有侵蚀。
四、按土壤侵蚀发生的速率划分
1.加速侵蚀：
加速侵蚀是指由于人们不合理活动，如滥伐森林、陡坡开垦、过度放牧和过度樵采等，再加之自然因素的影响，使土壤侵蚀速率超过正常侵蚀（或称自然侵蚀）速率，导致土资源的损失和破坏。
一般情况下所称的土壤侵蚀就是指发生在现代的加速土壤侵蚀部
分。
2.正常侵蚀：
正常侵蚀指的是在不受人类活动影响下的自然环境中，所发生的土壤侵
蚀速率小于或等于土壤形成速率的那部分土壤侵蚀。
这种侵蚀不易被人们所察觉，实际上也
不至于对土地资源造成危害。
不同侵蚀之间的关系见下图。
第四节土壤侵蚀形式
一、水力侵蚀形式
1.概念：
水力侵蚀（watererosion）是指在降雨雨滴击溅、地表径流冲刷和下渗水分作用下，土壤、土壤母质及其他地面组成物质被破坏、剥蚀、搬运和沉积的全部过程。
2.类型：
（1）雨滴击溅侵蚀在雨滴击溅作用下土壤结构破坏和土壤颗粒产生位移的现象称为雨滴击溅侵蚀（raindropsplasherosion），简称为溅蚀（splasherosion）。
（2）面蚀：
斜坡上的降雨不能完全被土壤吸收时在地表产生积水，由于重力作用形成地表径流，开始形成的地表径流处于未集中的分散状态，分散的地表径流冲走地表土粒称之为面蚀（surfaceerosion）。
按面蚀发生的地质条件、土地利用现状和发生程度不同，面蚀可分为层状面蚀、砂砾化面蚀、鳞片状面蚀和细沟状面蚀。
（3）沟蚀：
在面蚀的基础上，尤其细沟状面蚀进一步发展，分散的地表径流由于地形影响逐渐集中，形成有固定流路的水流，称作集中的地表径流或股流。
集中的地表径流冲刷地表，切入地面带走土壤、母质及基岩，形成沟壑的过程称之为沟蚀（gullyerosion）。
（4）山洪侵蚀：
在山区、丘陵区富含泥沙的地表径流、经过侵蚀沟网的集中，形成突发洪水，冲出沟道向河道汇集，山区河流洪水对沟道堤岸的冲淘、对河床的冲刷或淤积过程称之为山洪侵蚀（torrentialflooderosion）。
（5）海岸浪蚀及库岸浪蚀：
在风力作用下，形成的波浪对海岸及水库岸库产生拍打、冲蚀作用，如果岸体为土体时，使海岸及库岸产生涮洗、崩塌逐渐后退，如果岸体为较硬的岩石时，岸体形成凹槽，波浪继续作用就形成侵蚀崖。
二、风力侵蚀
1.概念：
风力侵蚀（winderosion）系指土壤颗粒或沙粒在气流冲击作用下脱离地表，被搬运和堆积的一系列过程，以及随风运动的沙粒在打击岩石表面过程中，使岩石碎屑剥离出现擦痕和蜂窝的现象。
风力侵蚀简称为风蚀。
2.类型：
风力侵蚀包括石窝（风蚀壁龛）、风蚀蘑菇、风蚀柱、风蚀垄槽（雅丹）、风蚀洼地、风蚀谷、风蚀残丘、风蚀城堡（风城）、石漠与砾漠（戈壁）、沙波纹、沙丘（堆）及沙丘链（新月形沙丘链、格状沙丘链）和金字塔状沙丘等形式。
三、重力侵蚀
是一种以重力作用为主引起的土壤侵蚀形
1.概念：
重力侵蚀（gravitationalerosion）式。
他是坡面表层土石物质及中浅层基岩，由于本身所受的重力作用（很多情况还受下渗水分、地下潜水或地下径流的影响），失去平衡，发生位移和堆积的现象。
重力侵蚀的发生多在〉25°的山地和丘陵，在沟坡和河谷较陡的岸边也常发生重力侵蚀，由人工开挖坡脚形成
形成的临空面、修建渠道和道路形成的陡坡也是重力侵蚀多发地段。
2.类型：
根据土石物质破坏的特征和移动方式，一般地可将重力侵蚀分为陷穴、泻留、滑坡、崩塌、地爬、崩岗、岩层蠕动、山剥皮等。
（1）陷穴在黄土地区或黄土状堆积物较深厚地区的堆积层中，地表层发生近于圆柱形土体垂直向下塌落的现象称之为陷穴（holeerosion）。
（2）泻溜
在陡峭的山坡或沟坡上，由于冷热干湿交替变化，表层物质严重风化，造成土石体表面松散和内聚力降低，形成与母岩体接触不稳定的碎屑物质，这些岩土碎屑在重力作用下时断时续地沿斜坡坡面或沟坡坡面下泻的现象称为泻溜（debrisslide）。
（3）滑坡坡面岩体或土体沿贯通剪切面向临空面下滑的现象称为滑坡（slopeslide）。
滑坡的特征是滑坡体与滑床之间有较明显的滑移面，滑落后的滑坡体层次虽受到严重扰动，但其上下之间的层次未发生改变。
滑坡在天然斜坡或人工边坡、坚硬或松软岩土体都可能发生，它是常见的一种边坡变形破坏形式。
（4）崩塌与坠石
在陡峭的斜坡上，整个山体或一部分岩体、块石、土体及岩石碎屑突然向坡下崩落、翻转和滚落的现象称为崩塌（collapse）。
（5）地爬（土层蠕动）
寒温带及高寒地带土壤湿度较高的地区在春季土壤解冻时，上层解冻的土层与下层冻结的土层之间形成两张皮，解冻的土层在重力分力作用下沿斜坡蠕动，在地表出现皱褶，称地爬或土层蠕动。
（6）崩岗山坡剧烈风化的岩体受水力与重力的混合作用，向下崩落的现象称之为崩岗（rock
slide）。
（7）岩层蠕动
岩体蠕行是斜坡上的岩体在自身重力作用下，发生十分缓慢的塑性变形或弹性变形。
（8）山剥皮
土石山区陡峭坡面在雨后或土体解冻后，山坡的一个部分土壤层及母质层剥落，裸露出基岩的现象称之为山剥皮。
四、混合侵蚀
1.概念：
混合侵蚀（mixederosion）是指在水流冲力和重力共同作用下的一种特殊侵蚀形式，在生产上常称混合侵蚀为泥石流（debrisflow）。
2.类型：
（1）石洪
石洪（rockflow）是发生在土石山区暴雨后形成的含有大量土砂砾石等松散物质的超饱和状态的急流。
其中所含土壤粘粒和细沙较少，不足以影响到该种径流的流态。
石洪中已经不是水流冲动的土沙石块，而是水和水沙石块组成的一个整体流动体。
因此石洪在沉积时分选作用不明显，基本上是按原来的结构大小石砾间杂存在。
（2）泥流
泥流（mudflow）是发生在黄土地区或具有深厚均质细粒母质地区的一种特殊的超饱和急流，其所含固项物质以粘粒、粉沙等一些细小颗粒为主。
泥流所具有的动能远大于一般的山洪，流体表面显著凹凸不平，已失去一般流体特点，在其表面经常可浮托、顶运一些较大泥块。
（3）泥石流
泥石流（debrisflow）是一种饱含大量泥沙石块和巨砾的固液两项流体。
泥石流发生过程复杂、爆发突然、来势凶猛、历时短暂，是我国山区常见的一种破坏力极大的自然灾害。
泥石流不仅需要短时间内汇集大量地表径流，而且还需要在沟道或坡面上储备有大量松散固项物体，而面蚀、沟蚀及各种形式重力侵蚀的发生是产生大量松散固项物体的条件，因此泥
石流的发生是山区严重土壤侵蚀的标志之一。
五、冻融侵蚀
当温度在0C上下变化时，岩石孔隙或裂缝中的水在冻结成冰时，体积膨胀（增大9%左右），因而它对围限它的岩石裂缝壁产生很大的压力，使裂缝加宽加深；当冰融化时，水沿扩大了的裂缝更深地渗入岩体的内部，同时水量也可能增加，这样冻结、融化频繁进行，不断使裂缝加深扩大，以致岩体崩裂成岩屑，称冻融侵蚀（freeze-thawerosion）。
也称冰劈作用。
六、冰川侵蚀
（glacier
由冰川运动对地表土石体造成机械破坏作用的一系列现象称为冰川侵蚀
erosion）。
高山高原雪线以上的积雪，经过外力作用，转化为有层次的厚达数十米至数百米的冰川冰。
而后冰川冰沿着冰床作缓慢塑性流动和块体滑动，冰川及其底部所含的岩石碎块不断锉磨冰床。
同时在冰川下因节理发育而松动的岩块突出部分有可能和冰川冻结在一起，冰川移动时将岩块拔出带走。
冰川侵蚀活跃于现代冰川地区，我国主要发生在青藏高原和高山雪线以上。
七、化学侵蚀
土壤中的多种营养物质在下渗水分作用下发生化学变化和溶解损失，导致土壤肥力降低的过程称为化学侵蚀（chemicalerosion）。
进入土壤中的降水或灌溉水分，当水分达到饱和以后受重力作用沿土壤孔隙向下层运动，使土壤中的易溶性养分和盐类发生化学作用，有时还伴随着分散悬浮于土壤水分中的土壤粘粒、有机和无机胶体（包括他们吸附的磷酸盐和其它离子）沿土壤孔隙向下运动等，这些作用均能引起土壤养分的损失和土壤理化性质恶化，导致土壤肥力下降。
在酸性条件下碳酸岩类在地表径流作用下的溶蚀也属于化学侵蚀类的一种。
第五节土壤侵蚀程度及强度
一、土壤侵蚀量与土壤流失量
1.概念：
土壤侵蚀量（amountofsoilerosion）是指土壤侵蚀作用的数量结果。
通常把土壤、母质及地表散松物质在外营力的破坏、剥蚀作用下产生分离和位移的物质量，称为土壤侵蚀量。
单位时间单位面积内产生的土壤侵蚀量，称为土壤侵蚀速率（或速度），或称为土壤侵蚀模数，量纲是t/km2•a。
土壤侵蚀物质以一定的方式搬运，并被输移出特定地段，这些被输移出的泥沙量称为流域产沙量（sedimentyield）。
相应地单位时间内，通过河川某断面的泥沙总量称为流域输沙量。
在黄土地区由于土壤组成多以粉沙为主，且粒径组成范围较小，导致流域内的泥沙输移比较大，可以近似地将输沙量看作流域的产沙量，因而常用流域的输沙量和流域土壤侵蚀面积来计算平均侵蚀模数。
2.区别：
需要指出的是土壤侵蚀和土壤流失是两个不同的概念，关于土壤侵蚀前面已经
作了比较多的阐述。
土壤流失（soilloss）所至指的仅为在水力侵蚀中，由于地表径流导
致的土壤面蚀部分（包括层状面蚀、鳞片状面蚀、沙粒化面蚀和细沟状面蚀），因此土壤流
失量（amountofsoilloss）所指的也就是由于发生土壤面蚀所流失的土沙数量。
二、土壤侵蚀程度
土壤侵蚀程度（degreeofsoilerosion）是指任何一种土壤侵蚀形式在特定外营力种类作用和一定环境条件影响下，自其发生开始，截止到目前为止的发展状况。
在土壤侵蚀发生发展过程中，土壤侵蚀不仅受到外营力种类、外营力作用方式等的影响，还受到地质、土壤、地形、植被等条件和人为活动的影响，因此土壤侵蚀表现形式可明显地产生较大差异。
就其一种土壤侵蚀形式而言，在不同条件下，其发展过程和所发生的阶段也不一样。
三、土壤侵蚀强度
1.概念：
土壤侵蚀强度（intensityofsoilerosion）所指的是某种土壤侵蚀形式在特定外营力种类作用和其所处环境条件不变的情况下，该种土壤侵蚀形式发生可能性的大小。
常用单位面积上在一定时间内土壤及土壤母质被侵蚀的重量来表示。
2.分级：
土壤侵蚀强度是根据土壤侵蚀的实际情况，按轻微、中度、严重等分为不同级别。
由于各国土壤侵蚀严重程度不同，土壤侵蚀分级强度也不尽一致，一般是按照允许土壤流失量与最大流失量值之间进行内插分级。
土壤侵蚀强度也称为土壤侵蚀潜在危险性。
四、允许土壤流失量
1.概念：
允许土壤流失量（toleranceofsoilloss）是指小于或等于成土速度的年土壤流失量。
也就是说允许土壤流失量是不至于导致土地生产力降低而允许的年最大土壤流失量。
2.计算方法：
在农耕地的土壤侵蚀防治中，常用通用土壤流失方程进行土壤流失量的估算，如果估算初定土壤流失量低于该土地的允许土壤流失量，则表明该土地的利用合理，不
需要采取治理措施。
确定土壤流失量是一项较为复杂的工作，目前各国确定的指标还有待完
善，需要积累成土速率和土壤侵蚀对土壤生产能力影响等方面的资料。
在美国规定各类允许土壤流失量的值为4〜11.2t/hm2•a。
在中国这方面的工作也正在不断积累资料的基础上，制定不同地区的允许土壤流失量值，有人提出的允许土壤流失量为2〜10t/hm2•a。
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