流域产沙

流域上的岩土在水力、风力、热力和重力等作用下的侵蚀和输移的过程。在多数地区,水力侵蚀是流域产沙的主要形式。被侵蚀的岩土经过输移过程中的冲淤变化,到达流域出口断面的泥沙数量称流域产沙量。流域产沙量不一定等于流域内岩土的侵蚀量,两者之比小于1。 岩土侵蚀量通常用单位面积上岩土的侵蚀数量即岩土的侵蚀模数(吨/平方公里)表示。 流域产沙量则用重量 (吨)或输沙率(吨/秒)表示。流域产沙使耕田面积缩小,耕作层和肥分流失,毁坏农田,使河道、水库和渠道淤积,降低甚至丧失功能。泥沙还是各种污染物的载体。

产沙方式

根据侵蚀的作用力,流域产沙方式分为:

(1)水力侵蚀,侵蚀以水力作用为主。水力侵蚀又分:溅蚀,雨滴击溅地表岩土,打碎大片土层,使其离散崩解;片蚀,坡面薄层水流,带走雨滴击溅的泥沙;细沟侵蚀,小股水流冲刷坡面,形成很小的(沟深宽10~15厘米)细沟(图1);浅沟、切沟侵蚀,细沟小股水流汇集后,冲刷力增加,沟宽沟深增大,达0.5~1.0米;冲沟侵蚀,地表受大股水流冲蚀,形成深10米以上、宽 5米以上的深沟。

(2)重力侵蚀,侵蚀以重力作用为主,往往也有水力的附加作用。又可分为:陷穴,雨水顺裂隙渗到隔水层,侵蚀底层,当底部逐渐被掏空,表层失去支持,陷落形成空穴。在厚层黄土分布地区陷穴十分发育;滑坡,由于地表水地下水、地震和人类活动影响,巨大岩体或土体沿坡面整体滑下;崩塌,在倾角大于35°的陡坡和50°~70°的陡岸上,土层崩裂散堆于坡脚。河床中的水流冲刷岸壁,也会造成河岸崩塌(图2)。

(3)风力侵蚀,指风把土粒吹起,从一地带到另一地。主要发生在干旱和半干旱地区。

图1 大理河庙介梁岸坡上的细沟和浅侵蚀 图2 大理河扬化渠三趾马红粘土谷坡崩塌 影响因素

(1)降水,暴雨形成水量丰沛的地表径流,侵蚀强烈,对地面破坏力大。而雨量相同,强度小的降水,对地面侵蚀弱,产沙少。

(2)岩土性质等地质条件,决定流域表面抗侵蚀能力。页岩和泥岩等容易被风化;石灰岩、胶结好的沙岩、变质岩火成岩不容易被风化,抗侵蚀性强。黄土结构疏松,在水力、重力作用下迅速侵蚀。中国黄土高原是世界上产沙量最高地区之一。在中国黄土沟壑区的小流域年产沙量达到34500吨/平方公里。

(3)坡度大的流域,产沙量大。

(4)湿润地区植被良好,植物截留降雨,削弱溅蚀,延缓地表径流,减弱侵蚀作用。半干旱区,植被稀少,集中的降水和径流对地表冲刷强烈。干旱区,几乎无植被覆盖,地表裸露,风蚀严重。

(5)人类活动如坡地开垦、人工切坡、砍伐森林加速岩土侵蚀和沙漠化,而各种工程措施、道路铺设和城市兴建,能有效防止侵蚀。