第四節 水力侵蝕
水力侵蝕簡稱水蝕,根據發生發展的形態和程度差異,又可分為片蝕和溝蝕兩個基本類型。
一、片狀侵蝕
片狀侵蝕(簡稱片蝕)又稱麵狀侵蝕(簡稱麵蝕)是土壤侵蝕的最初階段,是指雨滴或地表徑流對表層土壤的均勻侵蝕。當雨滴打擊地麵時,相互黏結的土壤被擊鬆,然後被坡麵徑流帶走。徑流帶著未采取保護措施的寶貴土壤,變成泥水注入小溪和河流中。凡裸露的地表,都有不同程度的片蝕發生,其表現形式很多,如雨滴濺蝕、隱匿侵蝕、層狀侵蝕、鱗片狀侵蝕、紋溝侵蝕等。
1.濺蝕
何謂濺蝕呢?通俗地講就是:裸露在地表的土壤,在較大雨滴的衝擊下,土壤顆粒即被濺起並發生分散、破裂和位移,這種現象叫做濺蝕。
當雨滴降至地麵時,最大速度可達9米/秒左右,雖然單個雨滴的體積、重量微不足道,但他的衝力可不小,再說一次降雨的雨滴數目數不清,加起來,他們的衝濺力卻相當驚人。尤其是高強度的暴雨,多由直徑大的雨滴組成,衝擊力就更為可觀。當雨滴降落到裸露的地麵上,就直接打擊土壤,使土體分散、破裂和濺起,引起土壤結構的破壞。觀察表明,幾乎在所有裸露的地麵上均可發生濺蝕,坡耕地尤為嚴重。
濺蝕的主要過程:降雨開始,雨滴降落到幹燥土壤的表麵,此時,土壤顆粒間隙充滿空氣,幹燥易碎,細小的土粒就會隨雨滴的碎粒濺散,這些細小的土粒常能維持原來的結構,此為濺蝕的第一階段——幹土濺散階段。
隨著降雨過程的延長,表層土壤吸收的水分增加,土壤顆粒間大部為水分填充,繼續承受雨滴衝擊震蕩,致使土壤結構破壞。當土壤表層水分繼續增加,土粒成為稀泥狀態時,再受雨滴打擊,衝濺泥漿四處飛起,此為濺蝕的第二階段——泥漿濺散階段。這時如果降雨立即停止,就沒有形成大量徑流,幹燥後的土壤容易板結,這是因為表層結構已遭破壞。
若降雨繼續延長,土壤表層的泥漿將阻塞土壤孔隙,妨礙水分下滲,坡地的泥漿將順坡而下,形成泥漿狀的地表混濁徑流,帶走部分土壤細粒,造成土壤表層均勻地流失。
不僅如此,雨滴直接衝擊薄層水流,還可以使地表徑流紊亂,使其挾帶泥沙的能力大大增加。據試驗資料分析,濺蝕可使徑流挾帶泥沙的能力增大12倍。雨滴打擊地麵衝碎的範圍要比雨滴直徑大得多,而且是隨雨滴降落速度的增加而增大。
值得指出的是,雨滴的擊濺可使土壤顆粒直接發生位移,也就是說,土壤侵蝕能夠在沒有徑流的情況下進行。實驗測得,直徑為5毫米的雨滴落到濕土上,可使土粒濺起75厘米高,土粒移動範圍的半徑可達1.2米,個別地方可達1.5米。
土壤顆粒在濺蝕作用下,他的位移取決於兩個條件,一是地表的傾斜情況,二是雨滴的打擊方向。
在斜坡上,土粒向下坡飛濺的數量大於向上坡的數量,有人對濺蝕做過測量,在10%坡度的地麵上,土壤濺蝕量的75%向下坡移動。在平地上被擊濺土粒的移動量取決於降雨的傾角,即隨雨滴的傾斜方向而移動。
a.坡地b.傾斜雨c.垂直雨
雨滴打擊裸土不僅引起土粒飛濺,也減少團聚作用,土壤結構遭到破壞,細顆粒被洗走後,地表粗化,積聚粗顆粒和碎屑。
雨滴衝擊土壤的能量,在坡麵上大致是均勻分布的。這種擊濺的均一性,使山坡頂部的土壤損失量較大,愈向下損失愈小。這是因為雨滴降至坡地頂部時,大部分土粒被擊濺後向下坡移動,隻有小部分向上坡移動,在斜坡下部,不斷有從上坡移來的土粒,所以土壤的損失就相應減少。每次降雨,濺蝕程度如何,與土壤的結構和抗蝕能力密切相關。因此,要有效地防止擊濺侵蝕,一方麵要改良土壤結構,提高其抗蝕能力,另一方麵要采取措施,保護地表,消除雨滴能量。比如,用秸稈覆蓋裸露的地麵,可降低濺蝕土壤95%;如果棚狀的秸稈架高10厘米,可以消除雨滴動能,避免濺蝕。因此,要防止濺蝕,重要的是增加地麵植被覆蓋。
值得強調的是,降雨的濺蝕,麵積廣大,凡是裸露的土地都可能發生。濺蝕不僅破壞表層土壤結構,而且為徑流挾帶土粒創造了條件,加劇了水土流失,影響了土地生產能力,應特別引起注意。