浅析赣县崩岗侵蚀的特征及治理措施
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江西省崩岗侵蚀危害及防治对策张利超;谢颂华;肖胜生;喻荣岗;邬江颖【摘要】崩岗是我国南方地区最严重的土壤侵蚀类型之一。
根据江西省崩岗调查资料,在分析崩岗侵蚀现状与分布情况的基础上,阐述了崩岗侵蚀的危害性、治理现状与成效,并针对崩岗侵蚀治理中存在的问题提出了防治对策,包括领导重视、密切配合,预防为主、及早治理,科学施策、保障投入,注重宣传、全面监督,优化配置措施、治理开发并重,搞好示范、加强培训、保证质量等。
【期刊名称】《中国水土保持》【年(卷),期】2014(000)009【总页数】3页(P15-17)【关键词】崩岗侵蚀;现状;防治对策;江西省【作者】张利超;谢颂华;肖胜生;喻荣岗;邬江颖【作者单位】江西省水土保持科学研究院江西省土壤侵蚀与防治重点实验室,江西南昌330029;江西省水土保持科学研究院江西省土壤侵蚀与防治重点实验室,江西南昌330029;江西省水土保持科学研究院江西省土壤侵蚀与防治重点实验室,江西南昌330029;江西省水土保持科学研究院江西省土壤侵蚀与防治重点实验室,江西南昌330029;江西省水土保持科学研究院江西省土壤侵蚀与防治重点实验室,江西南昌330029【正文语种】中文【中图分类】S157崩岗是指山坡土体或岩石体风化壳在重力与水力作用下分解、崩塌和堆积的侵蚀现象,是土壤侵蚀的极度形式和水土流失的极端状态[1]。
崩岗侵蚀是我国南方一种特殊的侵蚀类型[2],主要分布于江西、广东、湖南、福建、广西等地[3],尤其是江西省崩岗侵蚀较为严重。
对崩岗进行科学有效的综合治理是我国南方水土流失治理的重要内容之一。
国家对崩岗治理极为重视,2009年水利部正式批复了《南方崩岗防治规划》(2008—2020年),将南方崩岗防治列入《全国水土保持生态环境建设规划》确定的国家水土流失重点治理工程优先实施项目。
此外,加强崩岗防治对于保护和增加耕地资源、减少洪涝和干旱灾害、改善区域生态环境、促进农村经济社会发展也具有十分重要的意义。
崩岗治理实施方案一、背景分析。
崩岗是指在山地、丘陵地区,由于地表水流冲刷、土壤侵蚀等原因,导致地表土壤崩塌、坍塌的现象。
崩岗不仅破坏了土地资源,还对周边环境和人们的生活造成了严重影响。
因此,制定崩岗治理实施方案,对于保护生态环境、维护人民生命财产安全具有重要意义。
二、目标确定。
1. 形成科学合理的崩岗治理方案,保障治理效果;2. 修复受损土地,恢复生态环境;3. 防止崩岗对周边区域造成的次生灾害。
三、实施方案。
1. 调查评估。
在治理崩岗之前,首先要进行全面的调查评估,了解崩岗的规模、分布、原因等情况。
通过地质勘测、水土保持等专业技术手段,科学评估崩岗的危害程度,为后续治理工作提供科学依据。
2. 制定治理方案。
根据调查评估结果,制定科学合理的崩岗治理方案。
包括采取物理防治措施,如梯田修复、植被恢复等;采取工程措施,如建设防护堤、排水渠等;加强监测预警,及时发现崩岗隐患,做好应急处置准备。
3. 实施治理工作。
根据治理方案,组织专业团队,实施崩岗治理工作。
包括土地整治、植被修复、水土保持工程等,确保治理效果和工程质量。
4. 加强监测管理。
治理完成后,加强对治理区域的监测管理工作,定期检查崩岗治理效果,及时发现问题并采取措施加以修复,防止崩岗再次发生。
四、保障措施。
1. 加强宣传教育。
通过开展宣传教育活动,增强人们对崩岗治理的认识和支持,提高社会参与度,形成全社会共同参与治理的良好氛围。
2. 加大投入力度。
政府部门要加大对崩岗治理的投入力度,确保治理工作的顺利进行。
同时,鼓励社会资本参与,形成政府主导、社会参与的治理格局。
3. 健全法律法规。
完善相关法律法规,对崩岗治理工作进行规范和监督,建立健全的治理机制,确保治理工作的顺利进行。
五、总结。
崩岗治理是一项长期而艰巨的任务,需要政府、社会各界和广大群众的共同努力。
只有通过科学合理的治理方案和坚决有力的实施措施,才能有效地遏制崩岗的发展,保护生态环境,维护人民生命财产安全。
崩岗治理实施方案一、背景分析。
崩岗是指山体或者坡地上的岩石、土壤等因为自然因素或人为因素而发生滑坡或崩塌现象,给周围环境和人民生命财产带来严重威胁。
我国地广人多,崩岗治理是一项重要的民生工程。
为了有效治理崩岗,保障人民生命财产安全,制定崩岗治理实施方案至关重要。
二、崩岗治理的重要性。
崩岗治理不仅关乎人民生命安全,也直接关系到生态环境的稳定。
山区崩岗治理不仅可以减少自然灾害的发生,还可以保护土地资源,促进生态环境的持续改善。
因此,崩岗治理实施方案的制定和实施,对于山区地质灾害防治和生态环境保护具有重要意义。
三、崩岗治理实施方案的内容。
1. 崩岗治理前期调查。
在制定崩岗治理实施方案之前,需要对治理区域进行全面的调查和评估,包括地质构造、地表植被、降雨情况等方面的数据收集和分析,以便制定科学合理的治理方案。
2. 崩岗治理技术方案。
根据崩岗的具体情况,采用合适的技术手段进行治理,包括但不限于植被恢复、边坡加固、排水排涝等措施,确保治理效果持久稳定。
3. 崩岗治理资金保障。
崩岗治理需要大量资金投入,要制定完善的资金保障机制,确保治理工程的顺利实施。
4. 崩岗治理后期监测。
治理工程完成后,需要对治理区域进行长期的监测和评估,及时发现问题并采取有效措施加以解决,确保治理效果持久稳定。
四、崩岗治理实施方案的推进。
1. 政府部门的重视和支持。
政府部门应高度重视崩岗治理工作,加大投入力度,推动崩岗治理实施方案的顺利实施。
2. 社会各界的参与。
崩岗治理是一项系统工程,需要社会各界的广泛参与和配合,形成合力,共同推进崩岗治理工作。
3. 强化宣传和教育。
加强对崩岗治理工作的宣传和教育,提高广大群众对崩岗治理工作的认识和支持度,营造良好的社会氛围。
五、崩岗治理实施方案的效果评估。
崩岗治理实施方案的效果评估是工作的重要环节,只有通过科学客观的评估,才能不断改进和完善治理工作,确保治理效果持久稳定。
六、结语。
崩岗治理实施方案的制定和实施是一项长期而艰巨的任务,需要政府、社会各界和广大群众的共同努力。
崩岗治理方法探讨崩岗治理方法探讨1. 崩岗问题的背景与重要性崩岗是指在山区、丘陵地带或岩石边坡上,由于长期的地质运动、人类活动或气候变化等原因,导致坡地上的土壤和岩石失去稳定性而发生坍塌的现象。
崩岗问题不仅危害地质环境和人类安全,还对生态系统和经济发展带来严重影响。
寻找有效的崩岗治理方法具有重要意义。
2. 崩岗治理方法的分类崩岗治理方法可以根据治理原理和措施的性质进行分类。
在治理原理方面,常见的分类包括: 机械支护法、生物工程法、化学固化法和水力控制法。
在治理措施性质方面,可以划分为: 预防治理、局部治理和整体治理。
3. 机械支护法机械支护法是指利用机械设备和人工构筑物对崩岗进行支护和加固的方法。
主要的技术包括护坡、挡土墙和岩石锚杆等。
该方法适用于较小规模的崩岗,可以迅速加固并降低崩岗的风险。
然而,由于成本较高且对环境影响较大,机械支护法在大规模崩岗治理方面存在一定的局限性。
4. 生物工程法生物工程法是利用植物根系和土壤结构来提高土壤的抗冲性和抗滑性的方法。
该方法通过选择适宜的植物种类和合理布局,使植物的根系能够有效地固土和保护土壤。
生物工程法具有成本低、环境友好和可持续性等优势,尤其适用于崩岗治理中的生态修复工作。
5. 化学固化法化学固化法是利用特定的化学材料对崩岗进行固化和加固的方法。
常见的化学固化剂包括聚合物、水泥和环氧树脂等。
该方法通过填充并固化崩岗裂缝和空隙,提高岩石和土壤的稳定性。
化学固化法具有施工灵活、效果稳定等优势,可用于崩岗治理的局部或整体修复。
6. 水力控制法水力控制法是通过调整岩土体的水分含量和水流路径,减缓或消除崩岗危险的方法。
常见的水力控制技术包括排水、防渗和引水等。
水力控制法通过减少地下水位、加强降雨排水和减轻坡面渗水压力,改善岩土体的稳定性。
这种方法的优点是简单易行,但对于一些长期积累的大规模崩岗治理来说,效果有限。
7. 崩岗治理方法的综合应用针对不同规模和情况的崩岗,通常需要综合应用多种治理方法。
赣南的水土流失及防治对策陈晓安;杨洁;郑海金;汪邦稳;肖胜生;莫明浩;宋月君【摘要】赣南是我国南方地区水土流失最严重的地区之一,全区水土流失面积8 663.4 km2,占土地总面积的22%,水土流失集中分布在宁都、赣县、于都、兴国4县,占水土流失总面积的40%.水土流失分布与岩性分布相一致,花岗岩发育的土壤水土流失最严重,红砂岩、紫色页岩发育的土壤次之;崩岗侵蚀剧烈,林下流水土流失严重.造成赣南水土流失严重的主要原因,一是降水量大,降水集中;二是地形破碎,坡度大,起伏显著;三是土壤可蚀性强,抗冲性弱,易崩解;四是植被覆盖质量较低;五是人口多,人类活动强烈.针对区内水土流失特点,提出了相应的防治对策.【期刊名称】《中国水土保持》【年(卷),期】2012(000)008【总页数】3页(P58-59,68)【关键词】水土流失;特点;成因;综合治理;赣南【作者】陈晓安;杨洁;郑海金;汪邦稳;肖胜生;莫明浩;宋月君【作者单位】江西省水土保持科学研究所,江西南昌330029;江西省水土保持科学研究所,江西南昌330029;江西省水土保持科学研究所,江西南昌330029;江西省水土保持科学研究所,江西南昌330029;江西省水土保持科学研究所,江西南昌330029;江西省水土保持科学研究所,江西南昌330029;江西省水土保持科学研究所,江西南昌330029【正文语种】中文【中图分类】S157.1赣南(赣州市简称)地处江西省南部赣江源头的章、贡两江汇合处,是长江流域水土流失最为严重的地区之一。
境内地貌以丘陵、岗地为主,兼有平原、山地,地势东南部和西北部高、中间低,呈马鞍型,以赣州市区为中心向南北呈阶梯形延伸。
1 水土流失类型及现状赣南属水力侵蚀区,按侵蚀方式可分为面状侵蚀、沟状侵蚀、崩岗侵蚀以及由采矿、采石、取土、修路、开发区建设、水利电力工程建设等人为活动引起的工程侵蚀。
2001年江西省第三次土壤侵蚀遥感调查结果显示:赣南土地总面积39415.0 km2,有水土流失面积8663.4 km2,占土地总面积的22%,其中:轻度侵蚀面积 3106.0 km2、中度 2608.5 km2、强烈 1854.3 km2、极强烈 746.6 km2、剧烈 348.0 km2,分别占土地总面积的7.9%、6.6%、4.7%、1.9%和 0.9%,分别占水土流失总面积的35.9%、30.1% 、21.4%、8.6% 和4%。
37卷第1期086~097页2019年2月㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀山㊀地㊀学㊀报MOUNTAINRESEARCH㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀Vol 37ꎬNo 1pp086~097Feb ꎬ2019收稿日期(Receiveddate):2018-09-12ꎻ改回日期(Accepteddate):2018-11-03基金项目(Foundationitem):国家自然科学基金项目(41601557ꎻ41571272)ꎻ国家科技支撑计划项目(2014BAD15B0303)ꎮ[NationalNaturalScienceFoundationofChina(41601557ꎻ41571272)ꎻNationalScienceandTechnologySupportProgram(2014BAD15B0303)]作者简介(Biography):季翔(1984-)ꎬ女ꎬ博士ꎬ讲师ꎬ主要研究方向:景观生态和崩岗侵蚀ꎮ[JIXiang(1984-)ꎬfemaleꎬPh.D.ꎬlecturerꎬspecializedinlandscapeecologyandcollapsinggullyerosion]E ̄mail:jixiangss@126.com∗通讯作者(Correspondingauthor):黄炎和(1962-)ꎬ男ꎬ博士ꎬ教授ꎬ主要研究方向:水土保持和崩岗侵蚀ꎮ[HUANGYanhe(1962-)ꎬmaleꎬPh.D.ꎬprofessorꎬspecializedinsoilandwaterconservationandcollapsinggullyerosion]E ̄mail:yanhehuang@163.com文章编号:1008-2786-(2019)1-086-12DOI:10 16089/j.cnki.1008-2786.000402崩岗侵蚀沟的时空侵蚀特征及预测季翔1ꎬ2ꎬ黄炎和1∗ꎬ林金石1ꎬ蒋芳市1ꎬ葛宏力1(1.福建农林大学资源与环境学院ꎬ福州350002ꎻ2.福建省土壤环境健康与调控重点实验室ꎬ福州350002)摘㊀要:崩岗是水力和重力复合的土壤侵蚀类型ꎬ严重危害我国南方地区的农业生产和生态环境ꎮ侵蚀沟对崩岗的侵蚀过程以及地貌变化起着关键作用ꎮ本研究以福建省安溪县龙门镇一处崩岗为研究区ꎬ以无人机获取的正射影像和高程数据为基础ꎬ通过采点重构坡面提取出侵蚀沟ꎬ然后对其进行时空动态分析ꎬ得到侵蚀沟的时空侵蚀特征ꎻ然后将其侵蚀特征与CA ̄Markov模型耦合ꎬ通过修正转移概率矩阵以及制定空间分配规则ꎬ构建崩岗侵蚀沟模拟模型ꎮ研究结果表明:降雨量与侵蚀沟的侵蚀强度呈正相关ꎬ强降雨利于侵蚀沟的下切侵蚀ꎬ弱降雨则有利于沟沿的重力崩塌ꎻ坡度对侵蚀沟的侧切和下切具有促进作用ꎬ沟道距离和坡面高度则对下切和堆积具有抑制作用ꎻ由面积差异率0.18和Kappa系数0.81验证了崩岗侵蚀沟模拟模型的精度ꎻ在对该崩岗侵蚀沟2018-12-02空间分布预测的基础上ꎬ得到其年侵蚀量和侵蚀模数ꎬ分别为653 9m3和340606t km-2 a-1ꎮ研究结果为探索崩岗侵蚀过程提供了新思路ꎬ并为崩岗侵蚀的防治工作提供了参考ꎮ关键词:崩岗ꎻ侵蚀沟ꎻ侵蚀特征ꎻCA ̄Markovꎻ预测中图分类号:S157㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀文献标志码:A㊀㊀崩岗是由崩落至坡脚的堆积物与崩落土体的坡面共同形成的特殊地貌ꎬ由于地势和土质的特点再次受到地表径流以及重力的二次侵蚀ꎮ崩岗侵蚀产生大量泥沙淤积河道㊁农田ꎬ严重威胁着生态环境和农业生产ꎬ是我国南方花岗岩地区最为严重的土壤侵蚀类型之一ꎬ甚至被称为该区域的 生态溃疡 ꎮ根据相关研究统计[1-3]ꎬ南方红壤丘陵区共有各类崩岗239125个ꎬ总侵蚀面积为1220.05km2ꎬ主要集中在江西㊁广东㊁福建和湖南等7个省(自治区)ꎮ崩岗地表沟壑横生ꎬ侵蚀沟既是重要的产沙来源又是泥沙的运移通道ꎬ其作用贯穿于崩岗的发生和发展ꎬ影响整个崩岗侵蚀过程[4-5]ꎮ因此ꎬ分析崩岗侵蚀沟的侵蚀特征以及对其空间形态的预测有助于崩岗防治工作的开展ꎬ从而减少损害ꎮ目前ꎬ对崩岗侵蚀沟的研究多侧重于通过收集崩岗土壤进行冲刷试验从而得到侵蚀特征[6-8]ꎮ例如ꎬ蒋芳市等[6]通过模拟不同降雨强度对崩积体30ʎ坡面进行冲刷试验ꎬ获取了细沟发育的形态特征ꎮ虽然ꎬ通过冲刷试验所获取的数据及其结果一般较为准确ꎬ不受其他因素干扰ꎬ然而由于试验用土以及试验参数设置等限制ꎬ难以完整地还原崩岗侵蚀过程中的真实条件ꎬ因而存在试验结果偏离现实的情况ꎮ以空间数据为基础的时空动态分析可以有效地弥补这一不足ꎬ如刘希林等[9]通过3D激光扫描仪对广东莲塘岗崩岗的地貌变化进行了监测研究ꎬ并发现崩岗侵蚀在不同高程和坡度上存在显著差异ꎮ他的方法虽然可以获取崩岗侵蚀沟的实际侵蚀特征ꎬ但难以对侵蚀沟的未来发展进行预测ꎮCA ̄Markov模型是目前应用较为成熟的空间预测模型ꎬ具有可定义的时间单元和空间单元ꎬ并可根据过程机理设置规则ꎮ该模型虽然侧重经验概率的计算ꎬ但不仅广泛适用于对土壤生态过程的模拟[10-13]ꎬ并且在对土壤侵蚀方面也获得了较好的应用[12-13]ꎮ因此ꎬ本文引入CA ̄Markov模型ꎬ根据崩岗侵蚀沟的时空侵蚀特征进行修正耦合ꎬ构建崩岗侵蚀沟的空间模拟模型ꎮ鉴于此ꎬ本研究以福建省安溪县龙门镇一处崩岗为研究区域ꎬ通过无人机采集该崩岗的正射影像和高程数据ꎬ然后利用ArcGIS空间分析工具对侵蚀沟进行提取ꎬ并对其形态变化进行时空分析ꎬ从而得到崩岗侵蚀沟的侵蚀特征ꎻ在此基础上ꎬ将侵蚀特征与CA ̄Markov模型耦合ꎬ构建崩岗侵蚀沟的空间模拟模型ꎬ实现对崩岗侵蚀沟的空间形态的预测ꎮ研究结果不仅为崩岗侵蚀过程及其侵蚀机制的进一步阐明提供新思路ꎬ还可为崩岗侵蚀的预防和治理工作提供较为直观的参考依据ꎮ1㊀材料与方法1.1㊀研究区与数据采集研究区位于福建省泉州市安溪县龙门镇ꎬ该区域为亚热带季风气候ꎬ年均气温为19ħꎬ降雨量高且集中ꎬ年降雨量1546~2024mmꎬ且多集中在5 9月ꎮ龙门镇是福建省崩岗最多的乡镇[14]ꎬ本研究所选择的崩岗位于龙门镇的北部(N24ʎ57ᶄ7ᵡꎬE118ʎ3ᶄ48ᵡ)ꎬ与同区域其他崩岗相比该崩岗面积较大ꎬ约5260m2ꎬ海拔高度为250~295mꎬ相对高差为45mꎬ由上及下呈红土层㊁沙土层和碎屑层分布ꎮ该崩岗土壤属酸性花岗岩类ꎬ为中-粗颗粒似斑状结构ꎬ长石为其主要矿物ꎬ其次为石英与云母ꎮ该崩岗沟壑纵横㊁侵蚀剧烈ꎬ因此本研究以此崩岗为案例点ꎬ如图1ꎮ研究所用的正射影像(DOM)和高程数据(DEM)由无人机飞行器(DJIGO4APP)和RTK(TrimbleR4GNSS)获取ꎬ采集于2017-03-11㊁2017-07-21和2017-12-02ꎮ同时期降雨量数据由放置在距离研究区约740m的翻斗雨量计(Onsetrg3-m)获取ꎮ1.2㊀崩岗侵蚀沟的提取目前侵蚀沟提取的方法主要有目视解译与基于图1㊀研究区位置及其DEM(下载地址:http://bzdt.nasg.gov.cnꎻ审图号:GS(2006)1593号)Fig.1㊀ThelocationofstudyareaanditsDEMinChina(Downloadlink:http://bzdt.nasg.gov.cnꎻNumber:GS(2006)1593)水文过程两种ꎬ这两种方法在区域等较大尺度上的应用较为成熟[15-16]ꎮ崩岗流域面积较小㊁侵蚀剧烈㊁地表复杂多变ꎬ难以应用这两种方法提取崩岗侵蚀沟ꎮ因此ꎬ本研究通过叠加重构坡面与现状坡面ꎬ提取出崩岗侵蚀沟ꎬ具体流程如下:1)以无人机获取的DOM为底图ꎬ在非侵蚀沟的位置ꎬ进行2mˑ2m的网格采点ꎬ共684点ꎻ2)根据无人机获取的DEMꎬ对上一步中得到的点位进行高程赋值ꎬ得到高程样点ꎻ3)对高程样点进行空间插值ꎬ得到不含侵蚀沟的重构坡面ꎬ该坡面与侵蚀沟沟沿等高程ꎻ4)将重构坡面与现状坡面叠加ꎬ计算二者之间的高程差ꎬ根据差值大小提取侵蚀沟:差值ɤ0表示非侵蚀沟ꎬ差值越大ꎬ表示侵蚀沟的深度越大ꎮ1.3㊀崩岗侵蚀沟的影响因子为在时间和空间两个尺度上对崩岗侵蚀沟的侵蚀特征进行分析ꎬ分别从这两个尺度上选取影响崩岗侵蚀沟侵蚀过程㊁且具有一定差异性的因子ꎮ(1)时间尺度影响崩岗侵蚀的因子众多ꎬ主要包括地形㊁土壤和降雨等方面[3ꎬ17]ꎬ而在时间尺度上差异性较为显著的只有降雨ꎮ因此ꎬ选择度量降雨条件的降雨量(g1)㊁降雨强度(g2)和降雨历时(g3)作为时间尺度上的影响因子ꎮ(2)空间尺度78第1期崩岗侵蚀沟的时空侵蚀特征及预测影响因子在空间尺度上的差异性使崩岗侵蚀沟在不同空间位置上的侵蚀过程不同ꎮ崩岗侵蚀是水力和重力的复合侵蚀ꎬ水力侵蚀主要是通过降雨形成的地表径流产生作用[18-20]ꎬ重力侵蚀则在坡度陡峭的土体上较为显著[21-23]ꎮ因此ꎬ分别选择沟道距离(不同地理空间与沟道的最近距离ꎬf1)和坡度(ArcGIS空间分析工具计算的最大坡度ꎬf2)作为表征两个侵蚀力的影响因子ꎮ另外ꎬ侵蚀力相同的情况下ꎬ土壤抗蚀能力的差异也会影响侵蚀沟的发展ꎮ土壤结构等理化性状决定其抗蚀能力ꎬ但这方面的空间数据较难获取ꎮ崩岗土体由上至下呈 表土层-红土层-沙土层-碎屑层 的结构[22-23]ꎬ且各土层的容重㊁孔隙度以及质地等理化性状递变[24-25]ꎮ因此本文以崩岗最低海拔为基准计算其坡面高度(f3)作为表征抗蚀能力的因子ꎮ1.4㊀侵蚀沟动态模拟模型CA ̄Markov模型是将Markov模型中的转移概率矩阵应用到CA模型的空间分布中ꎬ通过上一时段的转移概率预测下一时刻各状态的面积ꎬ并以此在对下一时刻的空间模拟过程中控制状态数量ꎮ其中ꎬMarkov模型的表达式如式(1):St+1=Stˑmij(1)式中ꎬSt和St+1分别表示上一时刻和下一时刻的状态ꎻmij表示这一时段中i状态转移为j状态的概率(%)ꎮCA模型是一种根据转换规则对元胞状态进行空间分配的系统ꎮ转换规则一般包括转移概率和邻域影响ꎬ由于崩岗侵蚀在空间上具有显著的差异性ꎬ因此还需要考虑空间因子的作用ꎬ即某状态的空间适宜性ꎮ该模型的表达式如式(2):St+1=f(StꎬmijꎬNijꎬQj)(2)式中ꎬNij为i状态转化为j状态的邻域影响ꎻQj表示j状态的空间适宜性ꎮ即根据t时刻元胞状态对应的转移概率㊁邻域影响以及空间适宜性ꎬ从最高值的元胞开始赋值ꎬ然后次高ꎬ直到满足t+1时刻的预测面积ꎮ该模型具体参数如下:1)元胞:CA模型以栅格数据为基础ꎬ元胞即为栅格ꎬ本研究采用的栅格大小为0.1mˑ0.1mꎮ2)元胞状态:在对崩岗侵蚀沟的动态模拟中ꎬ元胞的状态主要分为非侵蚀沟和侵蚀沟两部分ꎮ3)邻域:邻域中元胞的状态对核心元胞的转变产生影响ꎮ一般通过5ˑ5扩展摩尔型的滤波器设置邻域大小ꎬ邻域影响的计算式如式(3):Nij=cj/c0ˑ(ci+cj)/c0(3)式中ꎬc0为邻域元胞数ꎻci和cj分别是邻域中i状态和j状态的元胞数ꎮ4)空间适宜性:转移概率矩阵控制状态之间的转移概率ꎬ而空间适宜性反映不同地理位置的转换概率ꎬ通过影响各状态转换的空间因子确定ꎬ具体如式(4):Q=ðlk=1ωkfk(4)式中ꎬQ为某状态的空间适宜性ꎻfk和ωk分别为与该状态对应的第k个空间因子的取值与其权重ꎻl为空间因子的数目ꎮ图2㊀侵蚀沟空间分布:(a)2017-03-11㊁(b)2017-07-21㊁(c)2017-12-02和(d)2018-12-02的预测结果Fig.2㊀Spatialdistributionoferosiongullieson: (a)2017-03-11ꎬ(b)2017-07-21ꎬ(c)2017-12-02ꎬandthepredictionresulton(d)2018-12-022㊀结果与分析2.1㊀崩岗侵蚀沟的提取结果利用ArcGIS生成不含侵蚀沟的重构坡面ꎬ通过与相同时期的DEM数据叠加提取出崩岗侵蚀沟ꎬ如图2a~cꎮ88山㊀地㊀学㊀报37卷由图2可以看出ꎬ在2017-03-11 2017-12-02时段内ꎬ该崩岗的侵蚀沟逐渐扩宽及加深ꎬ基本符合崩岗侵蚀沟的发展趋势ꎮ将图2a和图2c叠加ꎬ得到2017-03-11 2017-12-02侵蚀沟的体积变化ꎬ即该时段侵蚀沟的侵蚀量ꎬ为504.96m3ꎮ然后由DEM叠加计算该崩岗的总侵蚀量ꎬ为668.11m3ꎬ由此可以得到侵蚀沟的侵蚀量占崩岗总侵蚀量的比率ꎬ为75.58%ꎮ这与崩岗同时受重力崩塌㊁雨滴击溅㊁片流侵蚀㊁径流下切等多种侵蚀的客观事实相符[26]ꎬ进一步说明了本研究提取崩岗侵蚀沟的方法较为合理ꎬ可用于分析崩岗侵蚀沟的时空侵蚀特征ꎮ2.2㊀崩岗侵蚀沟的侵蚀特征崩岗侵蚀沟对土壤的侵蚀可分为侧切加宽和下切加深两种[9]ꎬ在空间分布上分别表现为侵蚀沟外扩和原侵蚀沟加深ꎮ另外ꎬ在泥沙运移的过程中存在未被运移出去堆积在侵蚀沟内的情况ꎬ因此崩岗侵蚀沟的动态变化还包括堆积这一现象ꎮ利用ArcGIS的栅格工具将前后2期数据叠加ꎬ提取出对应时段内侵蚀沟外扩的斑块㊁原侵蚀沟加深的斑块以及侵蚀沟中堆积的斑块ꎬ通过对这3种斑块的动态分析可以得到崩岗侵蚀沟的时空侵蚀特征ꎮ2.2.1㊀时间尺度侵蚀特征2017-03-11 2017-07-21(P1)和2017-07-21 2017-12-02(P2)的时间长度接近ꎬ分别为132d和134dꎬ因此在研究崩岗侵蚀沟在时间尺度上的侵蚀特征方面具有较好的对比性ꎮ分别提取出P1和P2中外扩斑块㊁加深斑块和堆积斑块ꎬ然后计算各类斑块的面积和体积以及在总量中所占比值ꎬ如表1ꎮ由表1中可以看出:(1)从总量看ꎬP1中的面积和体积变化量均比P2中多ꎻ(2)从3种变化斑块的占比看ꎬP1和P2中加深斑块的面积和体积均为最大ꎬ外扩斑块和堆积斑块较少ꎻ(3)从变化斑块占比的差值看ꎬ不论是面积还是体积ꎬP1至P2均表现出外扩斑块减少ꎬ加深斑块增加ꎬ堆积斑块几乎不变的特征ꎮ由此说明ꎬ崩岗侵蚀沟在P1中的侵蚀比P2剧烈ꎬ且均以下切侵蚀为主ꎬ侧切侵蚀为辅ꎻP2中侵蚀沟的下切加深较P1更为剧烈ꎬ侧切外扩较P1少ꎮ根据安置在研究区雨量计(Onsetrg3 m)的记录ꎬ分别统计出P1和P2的降雨量和降雨历时ꎬ然后求出两个时段中的平均雨强ꎮ由于量纲不同ꎬ以P1中的数值为单位1计算P2中各数值的标量使其具有可比性ꎬ具体如表2ꎮ由表2中可以看出P2中的降雨量和降雨历时均比P1少ꎬ但降雨强度比P1大ꎬ由此可以看出P1中多绵绵细雨ꎬ而P2中多短时大雨ꎮ综合而言ꎬ结合以往学者的研究结果[23-24]ꎬ降雨量是崩岗侵蚀沟侵蚀的关键因子ꎮ降雨强度利于崩岗侵蚀沟的下切加深ꎬ这主要是单位时间内降雨越多ꎬ越容易形成地表径流ꎬ且冲刷力越强ꎬ从而使侵蚀沟的深度增加ꎮ另外ꎬ绵绵细雨更容易引起崩岗侵蚀沟的外扩ꎬ这是由于崩岗侵蚀沟外扩不仅需要侵蚀沟的侧切作用ꎬ还需要沟沿土体的重力作用使其坍塌ꎬ降雨强度越小越不容易形成地表径流ꎬ从而使越多的水分入渗土壤使其重力增加ꎮ表1㊀P1和P2中侵蚀沟斑块的数量变化Tab.1㊀QuantitychangesoferosiongulliespatchesinP1andP2斑块类型时段斑块面积斑块体积面积/m2占比/%差值/%体积/m3占比/%差值/%外扩加深堆积合计P1103.613.5P28.33.7P1558.872.8P2191.785.3P1104.913.7P224.711P1767.3-P2224.7--9.812.5-2.7-542.5m275.315.82.62.6364.776.588.489.336.47.788.1476.4-99--13.212.80.4-377.4m3注: 差值 均为P2对应的值减去P1对应的值ꎮNote: Difference isthevalueofP2minusthevalueofP1.98第1期崩岗侵蚀沟的时空侵蚀特征及预测表2㊀P1和P2的降雨量㊁降雨强度和降雨历时Tab.2㊀RainfallamountꎬrainfallintensityandrainfalldurationinP1andP2时段降雨量降雨强度降雨历时实际值/mm标量实际值/(mm h-1)标量实际值/h标量P1784.6011.491526.831P2349.200.451.901.34176.670.332.2.2㊀空间尺度侵蚀特征通过对2017-03-11 2017-12-02时段中3种斑块的空间分布与影响因子间的关系ꎬ实现对崩岗侵蚀沟在空间尺度上的侵蚀特征分析ꎮ首先ꎬ提取出该时段的崩岗侵蚀沟的外扩斑块㊁加深斑块以及堆积斑块ꎬ并以0.3m为间距将其变化深度/高度划分为5个等级(图3a)ꎮ以2017-03-11的DEM为基础数据ꎬ通过ArcGIS生成空间尺度上影响因子沟道距离(f1)㊁坡度(f2)和坡面高度(f3)的分布图ꎬ如图3ꎮ图3㊀侵蚀沟斑块及其影响因子的空间分布:(a)侵蚀沟斑块㊁(b)沟道距离㊁(c)坡度和(d)坡面高度Fig.3㊀Spatialdistributionoferosiongulliespatchesandtheirinfluencefactors:(a)erosiongulliespatchesꎬ(b)channelproximityꎬ(c)slopegradientꎬand(d)slopeheight然后ꎬ分别计算各级别变化斑块在空间尺度上影响因子中的分布率ꎬ如公式(5):Rkvp=AkvpAkv(5)式中ꎬRkvp为p斑块在k因子v值中的分布率(%)ꎻAkvp为p斑块在k因子v值中的面积(m2)ꎻAkv为k因子v值时的面积(m2)ꎮ其中ꎬ沟道距离和坡面高度精确到0.1mꎬ坡度精确到1ʎꎬ分别作散点图如图4~6ꎮ由图4可以看出:(1)沟道对崩岗侵蚀沟外扩的作用集中在4m以内ꎬ特别是2m左右时和0m处ꎬ这反映了两种侵蚀沟外扩:一种与沟道水平ꎬ另一种沿沟道方向ꎮ可以看出沿沟道方向的侵蚀沟外扩深度较小ꎬ这是由于该种外扩主要由径流冲刷导致ꎻ而与沟道水平方向外扩的深度相对较大ꎬ这是由于沟沿在受到侧切侵蚀后土体崩落ꎬ导致高度骤减ꎮ(2)坡度对侵蚀沟外扩的作用集中在大于45ʎ坡时ꎬ进一步说明了侵蚀沟的外扩受外切侵蚀和重力侵蚀的共同作用ꎮ(3)坡面高度对崩岗侵蚀沟外扩的作用集中在20~30m处ꎬ由于坡面高度反映崩岗土壤的抗蚀力ꎬ与抗蚀力越小侵蚀越剧烈的假设相悖ꎮ这一方面是由于20~30m处分布着该崩岗最大最深的侵蚀沟ꎬ另一方面说明了侵蚀沟外扩受土壤抗蚀能力的影响较不显著ꎮ综合而言ꎬ崩岗侵蚀沟的外扩包括沟沿坍塌和沟道延伸两种方式ꎻ其中ꎬ沟道距离和坡面高度作用的规律性较低ꎬ而坡度的作用最为显著ꎬ且作用范围为45ʎ~90ʎꎬ超过此范围坡度对侵蚀沟的外扩无影响ꎮ这说明在崩岗侵蚀沟的外扩主要取决于重力作用ꎬ水力冲刷及土壤抗蚀力的作用相对不显著ꎮ由图5中可以看出:(1)沟道距离对侵蚀沟加深的作用也集中在4m以内ꎬ且随沟道距离的增加侵蚀深度递减ꎬ说明侵蚀沟的加深主要由下切侵蚀导致ꎮ(2)坡度对沟道加深的作用呈递增趋势ꎬ且在大于75ʎ时骤增ꎬ这一方面说明坡度越大ꎬ径流冲刷作用越强ꎻ另一方面则反映了重力对侵蚀沟加深的作用ꎮ(3)坡面高度对崩岗侵蚀沟加深的作用基本呈递减趋势ꎬ这不仅反映了土壤抗蚀能力越小ꎬ加深侵蚀越剧烈的规律ꎬ同时也证明了采用坡面高度表征土壤抗蚀能力的合理性ꎮ另外ꎬ由于0~3m处为崩岗泥沙出口ꎬ容易发生泥沙堆积ꎬ因此加深斑块在这一段的分布率较小ꎮ综合而言ꎬ侵蚀沟加深与3个空间因子的关系比较规律:沟道距离和坡面高度对侵蚀沟加深的作09山㊀地㊀学㊀报37卷-# /m [0.4, 0.7)[1.0, 1.3)图4㊀侵蚀沟外扩斑块在各因子中的分布率:(a)沟道距离㊁(b)坡度和(c)坡面高度Fig.4㊀Distributionprobabilityoferosiongulliesexpandedpatchineachfactor:(a)channelproximityꎬ(b)slopegradientꎬand(c)slopeheight-# /m [0.4, 0.7)[1.0, 1.3)图5㊀侵蚀沟加深斑块在各因子中的分布率:(a)沟道距离㊁(b)坡度和(c)坡面高度Fig.5㊀Distributionprobabilityoferosiongulliesdeepenedpatchineachfactor:(a)channelproximityꎬ(b)slopegradientꎬand(c)slopeheight306090010203040)/%MP /m(c) / -P /m (0, 0.4)[0.4, 0.7)[0.7, 1.0)[1.0, 1.3)[1.3, +∞)图6㊀侵蚀沟堆积斑块在各因子中的分布率:(a)沟道距离㊁(b)坡度和(c)坡面高度Fig.6㊀Distributionprobabilityoferosiongulliescumulatedpatchineachfactor:(a)channelproximityꎬ(b)slopegradientꎬand(c)slopeheight19第1期崩岗侵蚀沟的时空侵蚀特征及预测用递减ꎬ坡度对侵蚀沟加深的作用递增ꎮ根据分布规律性可以看出3个因子的作用大小ꎬ由大及小为沟道距离㊁坡度和坡面高度ꎬ其中沟道距离的作用范围为0~4mꎬ超过此范围沟道距离对侵蚀沟的加深无影响ꎮ由图6可以看出:(1)沟道距离对崩岗侵蚀沟的堆积作用同样集中在4m以内ꎬ且呈递减趋势ꎬ证明了沟道对泥沙的运移作用ꎮ(2)坡度对崩岗侵蚀沟堆积的作用集中在小于15ʎ和大于75ʎ两个范围内ꎬ这反映了侵蚀沟堆积现象的两种阶段:一是泥沙在运移过程中ꎬ由于坡度降低地表径流挟沙力减弱产生的堆积ꎻ二是坡度陡峭处发生土体崩塌落入侵蚀沟后ꎬ尚未被运移的堆积ꎮ(3)坡面高度表征土壤抗蚀能力ꎬ对崩岗侵蚀沟堆积无直接作用ꎬ但从其分布率可以看出堆积斑块主要集中在坡脚ꎮ综合而言ꎬ侵蚀沟堆积不仅在沟道运移泥沙过程中产生ꎬ也会在坡度陡峭的土体受重力侵蚀崩落后产生ꎬ但主要集中在坡脚附近ꎮ坡度对侵蚀沟堆积的作用不显著ꎬ但沟道距离和坡面高度对崩岗侵蚀沟堆积的作用相对显著ꎬ且作用范围分别为0~3m和0~4mꎬ超过此范围沟道距离和坡面高度对侵蚀沟的堆积无影响ꎮ2.3㊀崩岗侵蚀沟模拟模型的构建将以上对崩岗侵蚀沟时空动态分析的结果与CA ̄Markov模型耦合ꎬ构建崩岗侵蚀沟的模拟模型ꎮCA ̄Markov模型是将Markov链中的经验计算应用到CA模型中的空间分布中ꎮ因此ꎬ本研究根据崩岗侵蚀沟的时间尺度侵蚀特征修正转移概率矩阵ꎬ根据空间尺度侵蚀特征构建CA的空间分配规则ꎮ2.3.1㊀状态划分转移概率矩阵和元胞分布均以离散数据为基础ꎬ因此需要将崩岗侵蚀沟划分为有限数量的状态集合ꎮ将崩岗中的非侵蚀沟定义为状态1ꎬ根据深度将侵蚀沟分为状态2~8ꎬ共计8个状态(图2)ꎮ2.3.2㊀转移概率矩阵的修正转移概率矩阵式(6)是Markov模型的核心ꎬ反映某时段内一种状态转变为另一种状态的概率ꎮ矩阵中不同位置的元素反映崩岗侵蚀沟的不同变化方式:对角线的元素(i=j)表示状态未变化ꎻ下三角中的元素(i>j)表示侵蚀沟深度变浅ꎬ即堆积ꎻ上三角中的元素(i<j)表示侵蚀沟深度变深ꎬ包括外扩和加深ꎬ其中第一行的元素(i=1&i<j)表示侵蚀沟外扩ꎮmij=m11m12 m1nm21m22 m2nmn1mn2 mnn(6)㊀㊀由于数据等限制ꎬ模拟期与经验期的时间长度往往不等ꎬ为了保证变化总量与模拟期对应ꎬ需要对经验期的转移概率矩阵进行修正ꎬ常规的做法是根据两个时期的时间长度进行修正ꎮ由于崩岗侵蚀的主要驱动力为降雨[18-19]ꎬ而降雨在时间尺度上的变动非常大ꎬ导致时间长度难以反映崩岗在不同时期内的变化量ꎮ根据对崩岗侵蚀沟的时间动态分析ꎬ降雨量是最能综合反映降雨与侵蚀量关系的因子ꎬ且易于获取ꎮ因此本研究根据降雨量修正转移概率矩阵中的转移总量ꎬ从而实现对侵蚀沟变化总量的修正ꎮ另外ꎬ由对崩岗侵蚀沟的时间动态分析可知ꎬ降雨量相同的情况下ꎬ降雨强度对外扩㊁加深和堆积3种变化的作用不同ꎮ而这3种变化在转移概率矩阵中为不同位置的元素ꎬ因此可根据降雨强度对转移概率矩阵中不同位置的元素进行修正ꎬ从而实现对侵蚀沟3种变化的修正ꎮ具体如下:首先ꎬ由于Markov转移概率为转移面积与转出状态总面积之比ꎬ需要先将其转换为转移面积在崩岗总面积中的比率ꎬ记为转移比率如式(7):pij=mijˑAi/A(7)式中ꎬpij为经验期内i状态到j状态的转移比率(%)ꎻAi为转出时i状态的总面积(m2)ꎻA为崩岗总面积(m2)ꎮ然后ꎬ根据降雨强度对3种变化进行修正ꎮ根据对崩岗侵蚀沟时间动态分析可知ꎬ降雨强度与侵蚀沟外扩呈负相关ꎬ与加深呈正相关ꎬ与堆积关系不显著ꎮ因此只对外扩和加深两种变化进行修正ꎬ采用Pastor提出的转移概率修改公式[27]ꎬ具体如式(8):piij=1-exp[(I1/I2)ˑln(1-pij)]1-exp[(I2/I1)ˑln(1-pij)]㊀㊀㊀rijìîíïïï㊀i=1&i<ji>1&i<ji>j(8)式中ꎬpiij是根据降雨强度修正后的i状态到j状态转移比率(%)ꎻI1和I2分别为经验期和模拟期的降雨强度(mm h-1)ꎮ此时的转移比率对应着模拟29山㊀地㊀学㊀报37卷期降雨强度和经验期降雨量ꎬ因此还需要根据降雨量对总转移比率进行修正ꎬ同样根据Pastor提出的公式进行修正[27]ꎬ具体如式(9)~(11):Spr=1-exp[(R2/R1)ˑln(1-Sp)](9)Sp=ðiʂji=1ðiʂjj=1pij(10)prij=piijðiʂji=1ðiʂjj=1pijˑSpr(11)式中ꎬSpr为与模拟期降雨量对应的总转移比率(%)ꎻR1和R2分别是经验期和模拟期的降雨量(mm)ꎻSp为经验期的总转移比率(%)ꎻprij为与模拟期降雨量和降雨强度均对应的i状态到j状态的转移比率(%)ꎮ最后ꎬ再将prij转换回转移概率矩阵ꎬ如式(12):Mij=prij/(Ai/A)1-ðiʂjj=1Mij{㊀iʂji=j(12)式中ꎬMij为与模拟期降雨量和降雨强度均对应的i状态到j状态的转移概率(%)ꎮ图7㊀崩岗侵蚀沟模拟模型精度验证:(a)面积差异率和(b)Kappa系数Fig.7㊀Accuracyvalidationforthesimulationmodeloferosiongullies:(a)areadifferenceratioand(b)Kappacoefficient2.3.3㊀空间适宜性的计算转移概率矩阵从总量上控制不同状态之间的转变ꎬ空间适宜性则影响每个元胞的状态转变概率ꎬ由在空间尺度上影响崩岗侵蚀沟变化的因子决定ꎮ根据对崩岗侵蚀沟的空间动态分析ꎬ可以得到各因子针对3种侵蚀沟变化的取值及权重:由于沟道距离和坡面高度对侵蚀沟外扩的作用不显著ꎬ因此只选择坡度作为在空间尺度上影响侵蚀沟外扩的因子ꎬ作用范围为45ʎ~90ʎꎻ3个因子在空间尺度上对侵蚀沟加深的作用均显著单调ꎬ且沟道距离的作用范围为0~4mꎬ由于显著度大小依次为沟道距离㊁坡度和坡面高度ꎬ根据等差法将其权重分别设为0.5㊁0.33和0.17ꎻ坡度对侵蚀沟堆积的作用较为复杂ꎬ而沟道距离和坡面高度的作用显著单调ꎬ因此选择沟道距离和坡面高度作为在空间尺度上影响侵蚀沟堆积的因子ꎬ且作用范围分别为0~3m和0~4mꎬ权重分别为0.5ꎮ将各因子的取值在相应作用范围内进行0~1标准化处理ꎬ然后根据式(4)分别生成3种变化的空间适宜性图集ꎬ用于计算每个元胞的转变概率ꎮ2.3.4㊀精度验证以2017-12-02为基期ꎬ根据2017-03-112017-07-21之间的转移变化模拟2017-12-02时的侵蚀沟形态ꎬ并与实际值对比进行精度验证ꎮ如果精度达到要求ꎬ应用该模型对崩岗侵蚀沟进行预测ꎮ首先ꎬ将2017-03-11和2017-07-21两期数据叠加从而求得各状态之间的转移概率ꎬ并根据降雨强度和降雨量进行修正ꎬ使之与模拟期对应ꎮ然后与真实值对比ꎬ通过计算面积差异率进行数量精度的验证ꎬ如式(13):di=|Ami-Ari|Ari(13)式中ꎬdi为i状态的面积差异率(%)ꎻAmi和Ari分别为i状态的模拟面积和实际面积(m2)ꎮ计算结果如图7aꎬ其中ꎬMR表示根据降雨因素修正的转移概率矩阵计算的面积差异率ꎬMT表示传统方法修正的转移概率矩阵计算的面积差异率ꎮ由图7a可以看出ꎬMR的分类面积差异率和平均差异率均比MT的低ꎬ说明根据降雨因素修正后的转移概率矩阵更合理ꎻMR的平均面积差异率0 18ꎬ说明利用该转移概率矩阵模拟面积的精度较高ꎮ然后ꎬ将根据降雨修正的转移概率矩阵与CA模型耦合ꎬ根据邻域以及适宜性图集对2017-12-39第1期崩岗侵蚀沟的时空侵蚀特征及预测。
崩岗侵蚀分布特征及其成因陈晓安;杨洁;肖胜生;宋月君;郑海金;沈乐【摘要】崩岗是南方最严重的侵蚀类型.通过分析崩岗侵蚀空间上的分布和成因,表明:崩岗主要分布在淮河以南亚热带湿润地带,主要集中分布在花岗岩母质区,垂直空间上分布在海拔100~500 m丘陵地区.崩岗的形成和分布特征主要与以下3点有关:1.亚热带湿润地区高温多雨的气候为崩岗发育提供了深厚的风化壳和侵蚀动力;2.崩岗侵蚀发育与风化壳物理性质密切相关,风化壳颗粒组成决定着其物理性质,是影响崩岗发育的最根本因素之一,花岗岩地区风化壳颗粒组成的特殊性质导致其抗剪强度低,从而容易失稳崩塌;3.丘陵地区土体深厚,同时高强度径流冲刷和重力能量容易引起崩岗.【期刊名称】《山地学报》【年(卷),期】2013(031)006【总页数】7页(P716-722)【关键词】崩岗侵蚀;分布特征;发育成因【作者】陈晓安;杨洁;肖胜生;宋月君;郑海金;沈乐【作者单位】江西省水土保持科学研究院,江西南昌330029;江西省土壤侵蚀与防治重点实验室,江西南昌330029;江西省水土保持科学研究院,江西南昌330029;江西省土壤侵蚀与防治重点实验室,江西南昌330029;江西省水土保持科学研究院,江西南昌330029;江西省土壤侵蚀与防治重点实验室,江西南昌330029;江西省水土保持科学研究院,江西南昌330029;江西省土壤侵蚀与防治重点实验室,江西南昌330029;江西省水土保持科学研究院,江西南昌330029;江西省土壤侵蚀与防治重点实验室,江西南昌330029;江西省水土保持科学研究院,江西南昌330029;江西省土壤侵蚀与防治重点实验室,江西南昌330029【正文语种】中文【中图分类】P642.21;S157崩岗是我国南方最严重的土壤侵蚀类型,是丘陵岗地上由水力、重力相互作用形成的一种特殊侵蚀地貌类型[1]。
崩岗侵蚀危害性仅次于滑坡和泥石流灾害,是造成区域生态环境恶化的重要原因[2],是红壤丘陵山区生态安全、粮食安全、防洪安全和人居安全的主要威胁,是丘陵区发展生态经济、振兴农业的最大障碍,严重制约了地方经济社会的可持续发展。
资源与环境科学现代农业科技2014年第19期崩岗是在水力和重力共同作用下发展而成的最为严重的水土流失类型,形成的主要原因是自然因素和人类社会经济活动,是沟壑侵蚀的一种特殊形式,对生态安全、社会生产、生活和经济发展造成极大危害[1-2]。
1崩岗的成因崩岗是我国南方广东、江西、福建、广西、湖南、安徽等省风化花岗岩地区特有的现象,以广东省最多,江西省次之,其形成受自然因素和人为因素的影响。
1.1自然因素主要发生在年降雨量1400~1600mm 等雨量线的区域内,并且降雨量较降雨强度对崩岗侵蚀量的影响更大。
从地形上来看,80%是丘陵山地,山高坡陡,河流短小、比降大,加快了地表径流速度,增强了径流冲刷力,加剧了径流对地表土壤的冲蚀作用。
如果当地的水土保持不佳,造成地面植被保护不力,地面植被遭到破坏,当天降暴雨时,坡面的水会在短时间内流到地表浅沟中,很快就会在地表造成冲沟和切沟[3]。
1.2人为因素人类社会经济活动、土地资源的不合理开发利用等人为因素是崩岗形成的主导因素。
最重要的原因之一就是由于乱砍滥伐等造成大量地表植被严重破坏,极大地削弱了其保水能力,当短时间地面径流增加,就会加剧崩岗。
采石、修路及城市开发新区的不规范建设等活动造成了本地区严重的新的崩岗,这类崩岗由于是开发建设发展经济所引起的,不易引起重视,但其结果往往是不可逆转的,不易治理。
陡坡开垦、顺坡耕种、除草积肥松土等人类的耕作行为也会加剧崩岗侵蚀[4]。
2崩岗的危害崩岗一旦发生会对当地的生态造成巨大破坏,并且给当地人民的生产、生活造成极大的不便,严重阻碍了当地的经济发展。
崩岗的主要危害:一是侵蚀破坏土地资源,导致土地不能利用,并且毁坏基本农田,危及粮食安全。
当发生崩岗侵害后,当地的土壤被严重破坏,严重地降低了土壤肥力,地面径流带来砂石,增加了土壤的酸性,破坏了土壤的酸碱度,造成土壤板结酸化,从而导致土壤沙化、荒漠化。
据调查统计,我国南方高肥力土壤仅占20%,中肥力土壤不足40%,低肥力土壤超过40%。
水土保持生态修复存在的问题及对策摘要:注重大自然的力量,充分发挥生态的自我修复能力,在较短的时间内实现大面积水土流失的初步治理和生态恢复,实现人与自然的和谐共处。
一、水土保持生态修复存在的问题1.1思想意识淡薄,专业知识缺乏过度放牧、乱伐乱弃及无规划开发建设等违法行为十分严重,诸多活动中产生的水土流失所造成河库淤积、生态系统退化、面源污染等危害,对人类的身心健康、社会经济发展及生态环境建设均造成严重的影响。
应加强全国各级领导和群众对水土流失危害性的认识,提高水土保持生态建设在生态文明中的地位。
加强执法力度,整顿执法队伍。
执法人员自身应具备一定的专业知识,加强后期的习,做到知识进取与执法为人一体化。
1.2植被严重退化,水土流失加剧随着牧区经济的迅速发展,过度的放牧及对草场养护知识的缺乏,使草场超负荷放牧和对牧场周边农田过度开发,导致不合理的资源利用,使草原植被覆盖率下降,草原生产力降低,草原生态环境恶化。
改革开放窗口深圳,在城市文化水平提高和经济高速发展的同时,疯狂的土地扩张和开发建设对生态环境所造成的压力是前所未有的,水土流失和自然景观的破坏也是空前的。
1.3土壤贫瘠,营养流失过度经济快速发展,过度土地开发及基建工程的不文明施工,导致严重的水土流失。
工程建设将扰动原地貌、损坏土地和植被,土石方的开挖及其他建设活动,势必会引起地表植被损坏,使裸地在雨水冲刷下引起水土流失,从而带走土壤表层中的营养元素,破坏土壤的理化性质,影响植被的生长。
同时若对原有的耕植土不加以合理堆放及采取相应临时防护等措施,势必会导致耕植土的流失,流失过程中带走大量养分,从而使土壤肥力降低,影响绿化效果。
如崩岗侵蚀(水土流失特殊形式)则会使地形破碎,土层丧失,土壤养分流失,良地变成难以利用的侵蚀劣地。
据调查,江西赣县崩岗侵蚀区年均流失量在85000t/km2,平均每年流失土层1cm左右。
崩岗形成后,土壤表土流失,碎屑层裸露地表,地薄缺肥,温高缺水,土壤肥力极差,土壤有机质大量减少,且植被难以恢复,治理难度大。
第16卷 第2期1997年12月 生 态 科 学Ecolog ic ScienceV ol.16 N o.2Dec.1997崩岗灾害地貌及其环境效应 吴志峰钟伟青(广东省生态环境与土壤研究所) (广东省环境保护局)摘 要 全面论述了崩岗灾害地貌的分布、发育条件及其带来的环境效应,提出崩岗灾害治理的措施.关键词 崩岗,环境效应1 引 言崩岗灾害地貌是一种发育于热带、亚热带山区严重水土侵蚀地貌,在我国广东、福建、江西、湖南等省山区常见.当暴流冲沟发展到一定程度时,沟头的集水盆地内常出现重力崩塌形成的陡崖,群众称之为“崩岗”,1960年曾昭璇教授著文论述[1],并将其引入地貌学中,现“崩岗”已作为专用名词普遍用于土壤学、水土保持学中,并作为一种特殊地貌编入大学教材[2].崩岗一词中的“崩”是指崩塌作用作为重要的侵蚀方式,“岗”则是指形成的地貌形态,它形象生动,具有发生学和形成学方面的双重函义.水土流失是当今世界上的主要自然灾害之一,也是国际减灾10年的重要内容.国外关于水土流失的研究多为冲沟侵蚀(Heede,1976;Piest and Bradfard,1977;Scho ote and Rang1984)、冲沟成因(M ang an,1986)、冲沟发育模式(Stocking,1980;USSES,1966; Seg iner,1966)等.关于重力与流水共同作用所产生的崩岗,在国外的报道中少见.在我国南方山区,尤其是花岗岩风化壳区,崩岗侵蚀是最重的侵蚀过程[3],虽然表面侵蚀及细沟侵蚀是崩岗的先导,但土地大量流失却是崩岗地形发育的直接结果.因此对崩岗地形的研究具有重大的理论与实践意义.2 崩岗灾害地貌的分布特点崩岗的分布受自然因素和人类活动的影响,具有下列特点.2.1 水平分布上具有地带性的区域性气候是影响崩岗形成发育的重要因子之一,崩岗地貌只出现在热带、亚热带气候区内,因此它的分布具有地带性.只有在亚热带、热带的湿热气候条件下,化学风化强烈,花岗岩、,亚热带、热带气候带来的经常性的强度降水为崩岗发育提供了动力因此崩岗灾害地貌在我国亚92生 态 科 学1997年热带、热带气候区的福建、江西、湖南、广东、云南、贵州等地皆有分布.崩岗的水平分布还受到岩性的影响,花岗岩、砂页岩等容易形成厚层风化壳,崩岗在这些岩区多见,而石英砂岩、板岩等抗风化强,风化壳薄,崩岗少见.此外,人类活动也是影响崩岗分布的重要因素.在人类活动严重破坏植被的地区,往往是崩岗分布集中的区域,受这些因素的影响,崩岗分布呈现出不连续的斑状分布特点,表现出区域性特征.2.2 垂直分布上具有低矮性岩石的风化因地形部位和海拔高度不同而有变.地势高,化学作用弱,风化壳薄;坡度陡,剥蚀作用强,不利于风化物质累积,地层薄.300~m以下的丘陵,低山山麓处,受其影响,崩岗分布的垂直高度一般不大,表现出低矮特点.受地形和气候差异的影响,各地最易出现崩岗的高度也略有差异,福建多见于150~250m,江西南部为150~350m[4],广东则多数不足100m[5].2.3 坡向分布上具有选择性不同坡向上具有选择性发育是崩岗灾害地貌分布的另一个显著特点.据吴克刚等人的研究[6],华南花岗岩风化壳上的崩岗多数分布在阳坡或半阳坡上,而阴坡上极少.如广东德庆马墟河流域,221个崩岗中南坡(含东南、西南坡)上共有170个,占总数的77%;北坡(含西北、东北坡)上只有4个,占2%,其余的21%分布在东坡或西坡上.崩岗在不同坡向上的选择性发育与坡向差异导致的小气候、植被差异等因素有关.3 崩岗发育的影响因素分析崩岗地貌是自然环境各要素及人类活动的不合理性综合作用的结果,下面为影响崩岗发育的主要因素.3.1 构造与岩性构造对崩岗发育的影响,主要表现在岩体的节理和裂隙对风化壳的发育及其稳定性的影响上,这点在花岗岩区表现尤为明显.花岗岩体的原生节理和风化壳中的次生裂隙的发育促使崩塌作用的产生,有助崩岗的发育.节理构造多的地方,崩岗分布也多.据史德明的调查[4],在江西兴国县杨村附近的崩岗区内,2m以内的节理多达23条,崩岗壁边缘有许多垂直裂隙发育,2m2内裂隙总长度达6~12m.赣县田村乡金沟形崩岗区内,崩岗沿节理发育极为普遍.节理构造还控制着崩岗的发育方向,据姚清伊对广东德庆县深涌小流域的研究[7],受NW—SE和NE—SE方向两组裂隙控制的崩岗占崩岗总数的80.9%.岩性对崩岗的影响是通过风化壳厚薄及其机械组分差异来实现的.花岗岩体中富含易风化的长石和云母(含量分别达到60%~64%,8%~13.3%[4]),解理发达,有利于雨水和空气深入,在湿热气候条件下最易发生化学风化,形成具有最大厚度和最完整剖面的厚层风化壳[8].以粗砂为胶结物质的砂砾岩、红色砂页岩等,岩层透水性好,热传导快,也易形成厚层风化壳.风化壳的稳定性与其颗粒的机械组分有关.张虎男等认为[8],风化壳的稳定性与粘性成分的相对富集位置有关.易滑体和易滑面均受控于粘土矿物在风化壳中所占的比例,当粘性矿物在两层风化层中含量相差悬殊时,其界面常成为易滑面,易滑层则常为粘土矿物含量较低的风化层.黄少敏等人[5]也认为风化壳(红土)的胶结程度与粘粒含量呈正相关.当风化壳化学胶结力弱时,最易滑塌.花岗岩风化壳粘粒含量少(粘粒含量只有8%,粗粒物质竟占了近2/3[4]),胶结性弱,结构疏松.松而厚的风化壳最有利于崩岗的发育,这也是崩岗多发生在花岗岩区的重要原因.3.2 气 候气候对崩岗的形成发育及分布的影响不仅表现在热带、亚热带气候,有利于厚层风化壳的形成,为崩岗发育奠定物质基础,丰富的降水为崩岗发育提供了动力.降雨形成的地表径流是崩岗发育的重要营力之一,尤其在集中降雨和暴流侵蚀最为突出.径流对崩岗入侵的直接作用集中表现在下切侵蚀过程中[4].当地的势高差大,集水面上来水多时,径流切割力量加强,下切速度增快,并把原先崩塌下来的崩积锥带走,从而加大陡壁的高度和不稳定性,为崩岗进一步发展创造了条件,同时径流沿风化物中节理不断渗透和破坏,不断扩大裂隙的宽度和深度,加速了崩塌的发展,部分水体还渗入地下变为潜流,形成滑动面,促使滑塌增多.3.3 地 形地形对崩岗发育的影响有两个方面,一是起伏和缓的低矮山丘有利于风化物质的累积,为崩岗发育创造条件,.文[6]认为,阳坡相对于阴坡具有辐射平衡大,热力作用强,蒸发量大,湿度低的特点,形成了不利于植被生长的干燥环境和抗蚀力弱的物质特性.小气候差异导致阴阳两坡植被也出现差异,阳坡上主要是稀疏旱行的鹧鸪草,岗松,覆盖度差,阴坡上主要是喜阴的铁芒箕,覆盖度好.而植被的差异正是崩岗在不同坡向上选择性发育的直接原因.3.4 人为因素从崩岗的分布和发生的历史来看,人类活动在崩岗发育中扮演也极为重要的角色.崩岗多数分布在村庄稠密,人口集中,交通便利的盆(谷)地边缘的低山丘陵中,而在交通闭塞、人烟稀少的边远山区少见,显然这与人类的不合理活动有关.其中,影响最大因素应为植被的大量破坏.在我国南方山区,历来有以柴草为主要生活生产(如烧砖瓦、陶瓷及冶炭等),近百年来随着人口的剧增,生产的发展,人们对林木的消耗大增,原始的亚热带植被遭到破坏.建国后,人口大增,特别是“大炼钢铁”、“农业学大寨”几次运动中森林遭到了毁灭性的破坏,植被的逆引演替至极.许多地方出现大面积的童山秃岭,水土流失急剧变重,崩岗侵蚀也迅速发展.如在福建建安溪县官桥地区,本世纪初该区莲美村只有5个数米规模的小崩岗,50、60年代由于植被遭到大量破坏,到1965年已发育成宽70m 、深25m 的大崩岗,岗头平均每年前进2.8m ,目前崩岗面积已占坡地总面积的50%以上[4].此外,人类对土地资源的不合理开发,如开山采石、露天采矿、劈山修路等也可导致崩岗的发生.从崩岗发生的历史来看,多数崩岗是现代形成的,历史短,长的只有70~80a,短的只有30~40a,基本上与近百年来自然植被遭到严重破坏的历史吻合.4 崩岗灾害地貌的环境效应一个地区的自然环境是多因素构成的,它们之间既相互联系又相互制约,其中一个因素发生变化时,必然会引起其他因素的连锁反应.崩岗灾害地貌一旦形成,其环境效应也是多方面的.93第2期 吴志峰等:崩岗灾害地貌及其环境效应94生 态 科 学1997年4.1 破坏土地资源崩岗灾害对土地资源的破坏首先表现在破坏了地表的完整性,山丘(坡)被冲蚀成沟谷纵横、陡坎遍布、崩壁林立、地表支离破碎的“烂地”,由于土地贫瘠,植被立地条件差,成为种草草不生、种树树不长的难以利用的“红色沙漠”.其次是带走大量肥力高、结构好的表层土壤,降低土壤肥力.第三是大量泥沙排出丘陵山地外,掩埋山间梯田和绿地,变良田为沙砾裸露的沙渍地.流出崩岗的黄泥水还流入远处农田,沉积一层或沙或粘土的新覆盖层,致使原来熟化的耕作层被淤埋,变高产田为低产田.据统计,80年代初期广东梅州地区因黄泥水流入而变坏的农田约有1×104hm2,变为低产田的约为1.7×104hm2[9].4.2 淤塞江湖塘库崩岗侵蚀下来的泥沙砾石除直接掩埋农田和就近堆积外,还有约1/3的悬移物质随地表径流进入江河湖泊山塘水库.沿途沉积,造成河湖塘库淤积抬高,给灌溉、排涝、航运、发电等水利水电事业造成许多不良影响.近数十年来,广东山区河流普遍淤高,特别是崩岗侵蚀严重的地区,如德庆悦城河淤高了3m,五华吉程河淤高了1.6m[10],据广东省国土厅资料[11],建国至今,广东省因水土流失造成的河道淤塞而断航里程达919km.水土流失不仅给上游地区本身带来不良的生态、社会后果,还影响到下游地区,如广东韩江下游30多a来河床已淤高1m多,由于韩江三角洲地势低平,因而形成了大面积潜育现象严重的“落河田”,有的地段,河面高出两岸地面1m多,成为“地上悬河”.被带到下游的泥沙在河流出海口处沉积,对港口建设极为不利,如韩江带来的泥沙在汕头港外形成拦门沙,对汕头港的建设影响很大.4.3 恶化生态环境,助长自然灾害崩岗侵蚀除造成水土流失外,还恶化生态环境,助长自然灾害.崩岗侵蚀本身是自然生态环境恶化的结果,.如在崩岗侵蚀地及沙渍地上,由于植被遭到破坏,沙砾、风化壳裸露,地面反射率大增(达25%~40%[9]),引起地面水热平衡结构的迅速改变,气候变干,土壤水分减少,气温、地温的日较差和年较差增大,并增加了秋冬季发生霜冻等自然灾害的可能性,对植物生长极为不利.同时由于植被减少,涵养水源的能力大大降低,这不但造成水资源的缺乏,还降低水资源的效用,助长了洪涝、干旱等灾害.每次大雨,农田便易成涝,历时稍长,则山洪暴发,泥沙俱下.相反,若稍长时间无雨,由于缺乏地下水补给,水断河干,出现旱害,真是“一场暴雨洪涝劫,三天无雨蚁过河”.5 崩岗灾害地貌的治理崩岗侵蚀是一种严重的土壤侵蚀形成,它的治理有一定难度.总结过去的经验,本文认为崩岗治理务必坚持下面两点.5.1 对不同类型应采用不同的措施过去崩岗的治理采用的工程措施一般是建谷坊,筑拦沙坝,上堵下截.这种方法对有的崩岗有效,对有的却效益不大.原因是不同性质的崩岗有不同的营力因素,不同的发育过程,故必须针对不同的崩岗采用不同的措施,才能达到目的.从崩岗发生动力来看,崩岗可分为径流侵蚀型和重力崩塌型两大类.它们的发育过程和营力作用有差异,故治理方法也不同.径流侵蚀的崩岗是由片流凹地→暴流河谷→沟脑发展而来,也即前期以径流下切和溯源侵蚀为主,兼有重力崩塌,中后期则以重力崩塌为主要发育过程,它的发育具有一定的阶段性.重力崩塌型崩岗的发育,前期以重力侵蚀滑坡为主,中期崩塌(滑塌)兼有径流下切和冲刷,后期以崩塌为主[12].这类崩岗与前面的径流侵蚀型在分布和特点有明显区别,首先它不一定出现在光坡上,在植被覆盖较好(多为芒箕群落),但缺少深根性乔木树种的陡坡(>25°).其次它具有突发性,发育猛烈,以横向为主,崩塌量大,其危害性也较大.对它们治理,必须采取不同的措施.据德庆的经验 对于径流侵蚀型崩岗,治理的原则是宜疏(水源)和不宜堵(流沙),治理的措施可在沟头前方数米处开天沟,把股流引走,,而后视具体情况再采用其他措施.如筑谷坊,拦沙坝及等高线沟等.生物措施是在光坡和崩岗内外种草植树,尽快绿化,变光坡为绿坡,以保水土.对于重力崩塌型崩岗,除开天沟外,量重要的工程措施是削坡开梯级,加固基底,以加大内摩擦阻力和内聚力,阻止下滑崩塌.采用的生物措施是在坡地上栽种灌木、乔木等深根性植物,促进植物群落的顺向演替,恢复亚热,变单纯的蕨类坡(铁芒箕)为混合林坡.5.2 治理与开发并重,同时兼顾生态效益和经济效益崩岗侵蚀区由于生态恶化,工农业生产落后,往往也是贫困落后的地区.因此在治理崩岗灾害时,不应只单纯追求生态方面的治理,而应同扶贫工作相结合,治理同开发并重,治山合治穷,做到治理一片,带富一方.通过开发,使群众尽快改善生活,从而调动群众的积极性,促进治理工作的开展,通过治理,改善生态环境,从而保障开发活动的顺利进行.只有这样从根本上改善和协调好人地关系,方能达到最终治本的目的.具体的做法可结合本地区的具体情况进行.广东五华县华城镇河子口管理区是一个成功的例子[9].他们根据山区资源的特点,把发展水果列为重点开发项目,结合造林绿化,建立起具有立体结构的生态农业体系,取得了明显的生态、经济和社会效益.通过几年的努力,植被覆盖率上升到65%,河床平均下降了65cm ,基本制止了水土流失,生态环境明显好转.人均收入也有明显提高,并跃为五华县的首富.参考文献1 曾昭璇.地形学原理(第一册).华南师范大学地理丛书之二,19602 黄少敏,吴正.地貌学基础.华南师范大学地理丛书之十四,19843 吴克刚,D annel Clanke ,P eter D icenzo .华南花岗岩风化壳的崩岗地形与土壤侵蚀.中国水土保持,1989(2)4 史德明.我国热带、亚热带地区崩岗侵蚀的剖析.水土保持通报,1984(3)5 黄少敏,黄山.广东崩岗灾害地貌.热带地貌,1992(1)6 吴克刚,李定强,等.崩岗侵蚀的坡向差异初探.地理论丛,1989(2)95第2期 吴志峰等:崩岗灾害地貌及其环境效应 德庆县水土保持专题小组.德庆县土壤侵蚀水土保持重点调查和区划报告,198396生 态 科 学1997年7 姚清伊,陆兆熊.花岗岩裂隙构造及其对风化与岩体破碎的影响.见:广东水土保持研究.北京:科学出版社,19898 张虎男,陈伟光,等.热带震害研究.中国科学(B辑),1993(7)9 广东省科学院丘陵山区综合科学考察队.广东山区国土开发与治理.广州:广东科技出版社, 199110 广东省科学院丘陵山区综合科学考察队.广东山区水土流失及其治理.广州:广东科技出版社, 199111 广东省国土厅等.广东省国土资源,198612 张淑光,钟朝章.广东省崩岗形成机理与类型.水土保持通报,1990(1)G ravity Gully Erosion and It's InfluenceW u Zhif eng Zhong W eiqing(Guangzhou Enviro nment M onit or ing Center,G uang zho u510030)Abstract Gr av ity g ully erosion is the most serious type o f soil erosio n and w ater loss in South China,especially in gr anite hilly lands.The distr ibutio n of gravity gully,the factors of gravity g ully erosion,the infulence of circumstance of g ravity gully erosio n are discussed in this paper.And the controlling measurem ent of g ravity gully erosio n are put for ward for co nserv ing the degrade lands and improv ing land productivity. Keywords g ravity g ully,circum stance infulence。
浅析赣县崩岗侵蚀的特征及治理措施
作者:付强李可徐金华万莉萍
来源:《城市建设理论研究》2013年第09期
【摘要】崩岗侵蚀在我国主要发生在长江以南,在热带、亚热带的花岗岩、砂砾岩、变质岩等均有不同程度的发育,其中主要发育于风化花岗岩。
南方崩岗发生地区风化母质残积物深厚、降雨量大,导致崩岗发展速度快、突发性强,水土流失十分严重,对当地的人民生命财产造成极大危害。
【关键词】崩岗侵蚀水土流失治理措施
中图分类号:S157.1 文献标识码:A 文章编号:
赣县地处江西省南部,赣江上游。
土地总面积2993km2,总人口54万,辖9镇15乡(管理区),315个行政村。
全县山地面积230210hm2 , 人均0.45hm2,耕地面积27780hm2,人均0.057hm2,是一个典型的人多地少的山区农业县。
由于地址地貌、降雨特征等自然因素和人为不合理的开发致使水土流失严重,尤其是崩岗面积之广,流失程度之剧烈,危害之巨大。
在2005年开展的南方崩岗调查报告中表明,江西赣州是该次普查中崩岗发生最广的县市之一,并属典型崩岗县市。
在我国江南堪称罕见,严重地影响着当地工农业生产和人民生命财产安全。
1 崩岗侵蚀分布及特征
赣县是一个崩岗发生多、分布广、面积大、危害严重的县城,全县24个乡镇(管理区)中有 17个乡镇(管理区)有崩岗发生,涉及67个行政村,占21.3%,发生崩岗4138个(处),面积661.36hm2 ,防治面积790.02h m2,平均每处崩岗面积0.16hm2。
崩岗分布较广、面积较严重的有白鹭、田村、南塘、沙地、攸镇、三溪、大田、大埠、韩坊、阳埠等乡镇,其它乡镇(管理区)有小部分地域存在崩岗侵蚀。
其中白鹭乡的吉塘、上塘、桃溪,田村镇的大塘、杨梅、坪内、兰芬,三溪乡的下浓,沙地镇的凹上,南塘镇的黄屋、劳田等村崩岗侵蚀最为剧烈,集中连片崩岗成群。
南塘-田村-白鹭崩岗群连片区域面积达25km2以上,崩岗密度大、沟谷深,地面支离破碎,沟谷面占坡面面积的30~70%,崩岗悬臂可达~50m,每坯崩塌泥土一般几百至及千立方米,危害巨大。
1.1 按乡镇分
赣县崩岗侵蚀按行政区域可分为攸镇管理区14.08hm2,沙地镇0.49hm2,古田管理区
9.24hm2,湖信乡11.30hm2,湖江乡0.59hm2,储潭乡2.19hm2,白鹭乡179.47hm2,田村镇81.35h6m2,南塘镇31.62hm2,三溪乡50.09hm2,石芫乡11.30hm2,白石管理区7.53hm2,吉
埠镇19.0hm2,江口镇3.42hm2,茅店镇2.35hm2,大田乡51.08hm2,大埠乡26.29hm2,阳埠乡81.74hm2,韩坊乡74.42hm2,王母渡镇3.49hm2。
1.2 按崩岗侵蚀类型分
赣县崩岗侵蚀按侵蚀类型可分为瓢形崩岗、弧形崩岗、条形崩岗及爪形崩岗。
其中瓢形崩岗分布最广,面积208.33hm2,占31.55;弧形崩岗63.49hm2,占9.6%;条形崩岗
82.01hm2,占12.4%;爪形崩岗25.13hm2,占3.8%。
混合形崩岗面积最大,面积
282.40hm2,占42.7%。
表一赣县崩岗侵蚀调查现状表单位:hm2
图一崩岗几种形态示意图
2 崩岗侵蚀的影响因子
崩岗侵蚀是自然环境各要素及人类活动的不合理性综合作用的结果,影响崩岗发育的主要因子有地质因素、气候因素、植被因素、人为因素。
2.1 地质因素
地质构造是崩岗侵蚀的内因和基础.赣县地处南亚热带,主要岩性类型为花岗岩、砂岩、变质岩。
但崩岗侵蚀主要发生在花岗岩风化壳之上。
其风化壳厚度一般可以达到10~50m,石英砂粒含量高,结构松散,空隙度大,渗透力强,降雨时土壤水分极易达到饱和并超过土壤塑限,在地表径流和重力作用下,土体极易崩塌形成崩岗。
调查情况表明,风化壳越深厚,其出现的崩岗就越多,风化壳在25m以上,崩岗群最多, 25~20m之间次之,5m以下几乎没有出现崩岗侵蚀。
2.2 气候因素
赣县地处赣南暴雨边缘暴雨频繁且强大。
多年平均气温19.3度。
实测资料统计全县多年平均降雨量为1476m,是江西省降雨量较多的地区之一,最大降雨量2279.1mm(1973年),最小降雨量969.6mm(1963年),平均降雨日152天,多年平均流深为814cm。
全年的各季节降雨分配不均,4-6月降雨量占全年降雨量的45.0%,有记录最大24h暴雨达200.8mm.雨量多,强度大,降雨集中构成了强大降雨侵蚀动力,导致表层土壤剧烈冲刷,年复一年,逐渐发育成崩岗。
2.3 植被因素
植被条件对土壤起着直接保护作用。
赣县原是森林茂盛的山区,早年仅有少量的水土流失,但由于长期受到人为活动的影响,特别是大练钢铁时期,大片树木遭受砍伐,山上植被不
断减少,植被的破坏,控制水土流失的作用就相对减弱,径流量和冲刷量相对增大,致使水土流失日益加剧,加之重力作用逐渐形成崩岗侵蚀。
2.4 人为因素
由于历史原因, 赣县曾出现多次乱砍乱伐,人为破坏了原有植被,致使地表大量裸露,径流加剧,切沟加深,逐渐出现崩岗,面积日益扩大。
另外,在现实生活生产实际中,开发建设、顺坡耕作、采沙取土等生产活动缺乏水土保持措施,在地面径流的长期冲刷、下切下,逐渐形成崩岗造成危害。
3 崩岗侵蚀的机理
3.1 崩岗侵蚀的主要过程
3.1.1 崩岗的发育过程
崩岗侵蚀多发生在花岗岩区,其过程一般是在花岗岩风化发育地区,植被被破坏后,面蚀加剧,多次暴雨径流导致土层侵蚀流失,于是片流形成的凹地迅速演变为冲沟,冲沟下切到一定深度便形成陡壁,之后,冲沟陡壁上的土体吸水饱和,内摩擦角减小,抗剪强度降低,在重力作用下便发生崩塌,崩塌溯源推进便形成崩岗侵蚀。
崩塌的基本形式主要有片状崩落、滑塌、倾倒崩塌、拉裂崩塌和剥落等。
径流冲刷和崩塌过程交替进行,互相促进,促使崩岗沟不断扩大,崩岗侵蚀加剧。
随着崩岗的发育阶段推移,崩岗侵蚀速率的变化,将崩岗分为发生阶段、发展阶段、缓和阶段、稳定阶段和终结阶段。
3.1.2 崩积堆的再侵蚀
降雨时,崩岗产沙过程主要产生在崩积堆。
崩积堆结构疏松且缺乏植被保护,故很容易遭受雨滴溅蚀和深切细沟的侵蚀,以及泻溜、滑塌等重力侵蚀。
3.1.3 沟床侵蚀
沟床的组成物质多为流水携带的沉积物,其颗粒较细。
崩岗沟床通常只发生淤积,这是因为崩岗的沟床不同于冲沟或切沟的沟床,其地势较平坦开阔,水力坡度较小,径流速度较慢,呈漫流或散流状态。
但是某些情况下,当临时基准面改变时,水流速度加快,常发生跌水集中冲刷,此时沟床会随之发生下蚀或侧蚀。
沟床分水条件和养分条件相对较好,是崩岗内采用植物措施进行治理的主要部分。
沟床发生侵蚀,会危及到其上的崩积堆和崩壁的稳定。
3.2 地表径流和表层流
当大暴雨发生时,雨强超过下渗率,便产生径流,崩岗顶以上径流面积大且坡度陡,产流大而急,水流沿坡面流入崩岗内,动能大,发生剧烈冲刷。
这样,将土壤层层剥蚀,呈片状剥离,顶端不段后退,侧面也有这种现象。
而岗顶水流下泄时,使岗壁形成许多大小不同洞穴,水分不断渗入,成饱和状态,雨过天晴,太阳辐射热强,土壤水蒸发而土壤收缩,发生剥落。