第七章 第一节 冻融侵蚀
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土壤侵蚀原理_冻融侵蚀_冻融侵蚀相关术语及其防治_土壤侵蚀是指由于自然因素和人类活动导致的土壤表层被水流、风力等介质运动而逐渐流失和破坏的过程。
其中,冻融侵蚀是土壤侵蚀中的一种形式,指的是土壤中水分在冻结和融化过程中引起的体积变化和物质运动,从而加剧了土壤侵蚀的过程。
冻融侵蚀的原理主要与水分在冻结融化过程中体积变化有关。
当土壤中的水分在低温条件下遇冻结时,水分会由于结晶而形成冰相。
而冰相强烈膨胀与周围土壤实体产生机械作用,导致土壤颗粒的移动和破碎。
当土壤中的水分在高温条件下遇融化时,冰相会转变为水相,由于融化所引起的体积收缩则导致土壤中的颗粒下降,进一步引发土壤的滑坡和液体流动。
冻融侵蚀涉及的相关术语包括冻土侵蚀、冻结侵蚀、冻胀侵蚀、融化侵蚀等。
冻土侵蚀是指在寒冷地区,冻土在冻融过程中引起的土壤表层的破坏和流失。
在寒冷地区,冻融作用频繁,土壤中的积水在冻结时形成长冻的现象,土层中的冰相会加剧土壤的破坏和流失。
冻结侵蚀是指土壤中水分在冻结时引起的土壤结构的改变和破坏。
在冻结过程中,水分结晶形成冰相,冰相的形成会导致土壤的体积膨胀,进一步使土壤颗粒移动和破碎。
冻胀侵蚀是指冻结过程中由于冰相的体积扩大而引起的土壤破坏和流失。
冻胀侵蚀主要发生在土壤中存在含水层的地区。
当土壤中的水分在冻结时形成冰相,冰相由于体积扩大而抬高了土壤表层,土壤表层上的入渗水受限于土壤下部分冻土的封锁,由于无法向下渗透,土壤表层的积水不断增加,进一步加剧了冻胀的程度,导致土壤的破坏和流失。
融化侵蚀是指在冻结过程结束后,随着气温的升高,冻土中的冰相融化所引起的土壤变形和流动。
融化侵蚀主要发生在冷冻带边缘地区和高山地区。
当温度上升时,冻土中的冰相开始融化,融化的水分会导致土壤的流动、沉陷和滑坡。
冻融侵蚀的防治可以采取以下措施:1.合理利用冻土资源:冻土地区的土壤具有较好的保育性能,应优先考虑在冻土地区开发农田和建设居住区,减少人类活动对土壤的破坏和流失。
冻融侵蚀的影响因素及防治措施冻融侵蚀是指在寒冷季节中,地表水被冻结并膨胀,引起土壤和岩石表层的破碎和剥离,随着融化水的流动,形成的一种地表现象。
冻融侵蚀不仅对土地资源和农作物产量造成影响,还会破坏道路、建筑物等人类设施。
因此,了解冻融侵蚀的影响因素及防治措施对于保护环境和维护人类利益具有重要意义。
1.气候条件:气温的波动是冻融侵蚀的主要动力因素。
在寒冷季节,地表水被冻结成冰,冰与土壤和岩石之间的相互作用会导致冻结土体的膨胀和破坏。
气温的高低和波动幅度会影响冻融侵蚀的程度和频率。
2.土壤类型:不同土壤类型对于冻融侵蚀的敏感性不同。
粘土和砾石等比较易于受到冻融侵蚀的土壤类型,因为它们含有较多的水分且排水能力较差。
而沙地和壤土等排水性好的土壤则相对较少受到冻融侵蚀的影响。
3.植被覆盖:植被对于冻融侵蚀具有重要的保护作用。
植被的根系可以固定土壤,并减少土壤的水分含量,从而降低冻融侵蚀的发生概率。
同时,植被能够阻止雨水或融水直接进入土壤,减少水分的含量。
4.土地利用方式:不合理的土地利用方式也会加剧冻融侵蚀的发生。
例如,大片的砍伐和开垦会导致植被破坏,使得土壤暴露在外,增加了冻融侵蚀的可能性。
此外,不合理的水土保持措施也会加剧冻融侵蚀。
为了减轻冻融侵蚀的影响,需要采取相应的防治措施:1.合理规划和利用土地资源:根据土壤类型和地理条件,科学规划和合理利用土地资源,避免过度砍伐和过度开垦,减少土壤暴露面积,降低冻融侵蚀的风险。
2.加强水土保持工作:修建水土保持工程,如梯田、坎靠、沟渠等,改善地表排水条件,减少冻融侵蚀产生的溶液流动,稳定土壤表面。
3.种植适应性强的植被:选择适应冻融侵蚀环境的耐寒植物,加速土壤的恢复和固结。
同时,加强植被的管理和保护,减少植被的破坏,提高植被对冻融侵蚀的抵抗能力。
4.提高公众意识:加强公众对于冻融侵蚀的认识和防治知识的宣传教育,提高公众对于环境保护的重视程度,积极参与冻融侵蚀的防治工作。
冻融侵蚀的影响因素及防治措施冻融侵蚀是指在寒冷地区由于冰冻和融化循环引起的地质过程,常发生在高山、高原、冰川、冻土等地区。
它对地表造成的侵蚀和破坏是不可忽视的。
本文将讨论冻融侵蚀的影响因素以及相应的防治措施。
1.温度变化:温度的周期性变化是导致冻融侵蚀的主要原因。
在寒冷地区,气温昼夜变化剧烈,日均温度可能从负数下降到零下数十度,并在白天回升到零上。
这种温度变化引发了岩石和土壤中的冻融循环,导致地表侵蚀。
2.冻融胀缩:冰融化时膨胀,冰冻时收缩,这种周期性的胀缩也是产生冻融侵蚀的重要原因。
当地表上的水进入岩石和土壤中后,随着温度下降,水分先发生膨胀,然后转化为冰,导致周围的松散物质也发生胀缩,增加了地表的破坏和侵蚀。
3.冰的滑移和磨损:在冻融侵蚀过程中,冰对地表松散物质的滑移和磨损起到了重要作用。
冰的运动使地表松散物质受到冲刷和切割,导致地表的磨损和侵蚀。
为了应对冻融侵蚀带来的地表破坏和侵蚀问题,以下是一些有效的防治措施:1.植被保护:通过植被的覆盖可以增加地表的稳定性,减少冻融侵蚀的发生。
植被能够减缓降雪的积聚和冰的形成,同时可以阻止冰的滑移和磨损,减少地表的侵蚀。
2.排水系统:在受冻融侵蚀影响较大的地区,应建设排水系统,将地表上的积水快速引导到下游地区。
这样可以减少水在岩石和土壤中的渗透,减缓冻融胀缩的过程,减少侵蚀的发生。
3.加固地表松散物质:对于容易受到冻融侵蚀的地表松散物质,可以采取一些措施进行加固,增加其稳定性。
例如,在斜坡上可以建立挡土墙,通过抵挡冰的滑移和磨损来保护地表。
4.减少人类活动:人类活动是加剧冻融侵蚀的重要因素之一、开垦土地、采石和旅游开发等活动都会破坏地表的完整性,增加冻融侵蚀的风险。
因此,减少人类活动可以有效地控制冻融侵蚀的发生。
综上所述,冻融侵蚀是一种常见的地表破坏和侵蚀过程,其影响因素主要包括温度变化、冻融胀缩和冰的滑移和磨损。
为了应对冻融侵蚀的问题,可以采取一些防治措施,包括植被保护、排水系统建设、加固地表松散物质和减少人类活动等。
融冻泥流作用的侵蚀过程和表现冻结的饱水松散土层和风化层解冻后在重力作用下沿斜坡发生缓慢流动或蠕动的现象。
融冻泥流又叫冻融泥流、泥流、土溜、土滑、冰滑等冻融泥流指冻结的饱水松散土层和风化层解冻后,在重力作用下沿斜坡发生缓慢流动或蠕动的现象。
概念解释冻融泥流指冻结的饱水松散土层和风化层解冻后,在重力作用下沿斜坡发生缓慢流动或蠕动的现象。
其堆积物称冻融泥流堆积。
主要由粘性土和砂砾组成,是一种没有层理和分选性的杂乱尤章的堆积物,成分与坡地的岩性一致,常有泥炭、古土壤夹层。
在滑移过程中遇阻,常出现小型褶皱、断裂或形成台阶状的泥流堆积体,称泥流阶地。
性质描述发生在消融季节者为块体运动,年流动速度一般<1米。
其产生和运动速度的大小,除气候条件外,主要取决于地表物质组成和坡度。
若地表物质粗大,没有粘性土,水分可自由下渗,融冻泥流即不会产生;坡度>30°的山坡,细沙土不易聚集,含水性差,不利于融冻泥流的形成。
故在坡度为5~20°、地表物质以细沙土为主、含水量较多的坡地,最适于形成融冻泥流。
分类融冻泥流的地貌形态包括泥流坡坎、泥流舌、泥流阶地及石川等。
泥流坡坎和泥流舌呈鱼鳞状顺坡分布,前缘弧形突起。
泥流阶地沿等高线分布,呈倾斜平台,长数十至数百米,高数米,宽数米至数十米。
石川是顺坡地沟谷分布的由石块组成的舌状体,长可达数百米至1~2公里,末端流速可达1~1.5米/年。
危害冻融作用引发泥流对工程建筑造成的危害。
冻融泥流的危害主要表现在两个方面:在滑移、堆积过程中,对‘房屋、铁路、公路以及农田等产生破坏,造成工程设施变形位移;泥流堆积物具有特殊的工程地质条件,如作为建筑工程地基,容易产生沉陷、滑移。
冻融泥流和冰雪融化形成的冰川泥石流是两种小同的现象:冻融泥流是冻结层融化后自身发生小规模蠕动、滑移的现象;冰川泥石流是冰雪融化后的水流挟裹大量泥砂石块形成的具有一定流速的特殊洪流。
防治措施1.预警部门在高寒地区土壤质地多为松散的颗粒状黏土部分,安装各类传感器,并利用飞机卫星实时拍摄影像进行监测土壤移动状况,将数据上传至地理信息系统对其综合分析评估。
冻融侵蚀的影响因素及防治措施冻融侵蚀是指在寒冷地区,由于水在冻结和融化过程中产生的体积变化,导致地表岩土松动,从而引发侵蚀的现象。
冻融侵蚀对地表和土壤的稳定性和生态环境造成了严重影响,因此,研究冻融侵蚀的影响因素和防治措施非常重要。
影响因素1.温度变化:冻融侵蚀主要发生在寒冷地区,温度变化是冻融侵蚀的首要因素。
温度的昼夜变化、季节变化以及年际变化都可能对冻融侵蚀造成影响。
2.土壤含水量:土壤中的含水量是冻融侵蚀的重要因素。
当土壤中的含水量较高时,水在冻结时会形成冰膜,增加冻结的力量,从而加剧侵蚀的程度。
3.土壤固结度:土壤的固结度是指土壤颗粒间的接触力,也是冻融侵蚀的影响因素之一、固结度较低的土壤容易受到冻融作用的影响,从而加剧侵蚀。
4.地形和坡度:地形和坡度对冻融侵蚀有显著影响。
在陡峭的山坡上,水在冻结过程中容易形成冰川,增加了冻融侵蚀的力量。
防治措施1.合理规划土地利用:合理规划土地利用是预防和减轻冻融侵蚀的重要措施。
在寒冷地区,应避免在易发生冻融侵蚀的地区开展农业、工业等活动,减少土壤的破坏和侵蚀。
2.加强水资源管理:合理利用和管理水资源可以减轻冻融侵蚀的影响。
避免水分过度积聚和堆积,以减少冻结过程中水分的体积膨胀造成的压力。
3.提高土壤质量:改善土壤结构,提高土壤的固结度和抗冻性,对于控制冻融侵蚀非常重要。
通过添加有机质、改良土壤、合理施肥等措施,提高土壤的保水能力和抗冻性。
4.构筑防护措施:在易受冻融侵蚀地区,可采用人工构筑的地表覆盖体系,如透水沥青、湿地建设等,能够有效减少水分渗透并加强土壤的稳定性。
5.种植植被:种植植被是防治冻融侵蚀的有效方法之一、植被能够增加土壤的覆盖率,减少土壤的暴露程度,保持土壤的稳定性,减缓冻融侵蚀的过程。
总结起来,冻融侵蚀的影响因素主要包括温度变化、土壤含水量、土壤固结度以及地形和坡度等。
为了减轻冻融侵蚀带来的影响,应采取合理规划土地利用、加强水资源管理、提高土壤质量、构筑防护措施以及种植植被等防治措施。
冻融和硫酸盐侵蚀实验方案冻融:一、冻融破坏机理混凝土的冻融循环会使得混凝土内部产生冻胀从而导致混凝土开裂,而开裂的裂缝在冰溶解之后会渗透更多的水,在下一次水结冰之后会产生比上次一更大的膨胀,以此循环最终导致混凝土破坏。
二、检测参数混凝土强度损失率、混凝土质量损失率。
三、仪器设备材料试验机、低温箱、水槽、台秤四、试验内容(1)、按照要求制作直径70mm,高155mm的圆柱体混凝土试块,并养护。
(2)、无特殊要求,试件在28天后进行冻融实验,实验前4天,取出试件放在温度为15℃到20。
C的水中。
浸泡时水面至少高出试件顶部20mm,4天之后进行冻融实验,对比试件应保留在标准养护室内,知道完成冻融循环试验之后与抗冻试件同时试压。
(3)、箱内防冻液的高度要高出试件盒内水溶液的高度,且试件之间要保持20mm的空隙,以保证防冻液能在冻融箱内顺畅流动。
(4)、抗冻试验冻结温度在・15。
(:到20。
C循环,试件在温度为20。
C时放入,装完试件后如果温度有较大的升高,则以温度降低到5。
C时起算冻结时间,每次从装完时间到重新降低到・15。
C所需要的试件不应超过2小时。
冷冻箱的温度以其中心处的温度为准。
试件箱内如果没有有空余的试件位,需要用其他试件填充,以保证盒内温度均衡稳定。
(5)、抗冻试验结束后,把试件放在15・20。
(:的水中解冻4小时,融化完毕即为该次冻融循环结束,取出试件送入冷冻箱进行下一次循环试验。
(6)、冻结时间和融化试件均不得少于4个小时。
(7)、应常对冻融循环试件进行外观检查,发现有严重破坏时应进行称重,如果试件的平均质量损失率超过5%,即可停止试验。
、试件达到预定的循环次数之后,则用石膏找平后进行试压(8)、在冻融过程中,因故需要中断试验,为了避免是谁和影响强度,应将冻融试件放置在标准养护室保存,直至恢复冻融实验为止。
(9)、混凝土冻融试验后应按以下公式计算其强度损失率:具体测量指标公式:1、强度损失率:Δfm=(fm1-fm2)/fm1△fmrN次冻融循环之后的强度损失率fml:对比组试块强度值fm2:N次冻融循环后试件的强度值2、质量损失率△Mm=(M()-Mn)∕M()△Mm:N次冻融玄幻之后质量损失率△Mo:试验之前试块的质量∆M n:试验之后试块的质量(三)>同时满足强度损失率不超过25%,质量损失不超过5%的最大冻融循环次数作为试件的抗冻号备注:对照组:3个试验组:A组冻融循环30次、B组冻融循环60次、C组冻融循环90次,共3个试块试块分为不加新型HC复合筋,与加新型HC复合筋2个因素实验要用C25和陶粒2个因素冻融循环试验所需试块数量共计:3χ2χ2=36块混凝土冻融循环试验记录表试件编号:试验日期:年硫酸盐侵蚀:一、硫酸盐侵蚀混凝土机理硫酸盐侵蚀破坏是一个复杂的物理化学过程,侵蚀破坏的机理可以从化学作用和物理作用两方面考虑;化学作用是指侵蚀介质中的硫酸根离子与水泥石的组分发生化学反应生成膨胀性物质,产生膨胀内应力,导致混凝土结构物的破坏;物理作用主要是指地下水中有侵蚀性盐类物质进入混凝土结构内,当水分蒸发或湿度化时会析出晶体并逐渐长大,最终由于产生较大的内应力而使混凝土遭受破坏。
高寒区冻融侵蚀类型及驱动力分析钱登峰;庄晓晖;张博【摘要】高海拔寒区环境特殊,在全球气候变暖和人为活动加剧等因素的影响下,高海拔寒区日益严重的水土流失给牧区人民生产生活和生态环境带来严重影响。
对高海拔寒区主要的土壤侵蚀类型---冻融侵蚀的概念,高海拔寒区冻融侵蚀的主要类型---冰川侵蚀、融冰/雪径流侵蚀、冻融风蚀、冻融泻溜、冻融泥流和沟道冻融侵蚀的形成特点及驱动力进行了分析,以期为高海拔寒区冻融侵蚀研究提供参考。
【期刊名称】《中国水土保持》【年(卷),期】2014(000)006【总页数】2页(P16-17)【关键词】冻融侵蚀;侵蚀类型;驱动力;高海拔寒区【作者】钱登峰;庄晓晖;张博【作者单位】西藏大学农牧学院资源与环境学院,西藏林芝860000;中国农业大学水利与土木工程学院,北京100013;西藏大学农牧学院资源与环境学院,西藏林芝860000【正文语种】中文【中图分类】S157.1据第三次全国土壤侵蚀遥感调查资料统计,全国水土流失面积(含冻融侵蚀)484.74万km2,占国土面积的50.49%,其中冻融侵蚀面积127.82万km2,占国土面积的13.31%。
我国冻融侵蚀区涉及西藏、青海、新疆、内蒙古、甘肃、四川、黑龙江7个省(自治区),其中西藏自治区冻融侵蚀面积最大,达90.50 万km2,占全国冻融侵蚀面积的70.8%[1]。
基于高海拔地区的定义[2]和陈仁升对中国寒区的界定[3],提出高寒区(高海拔寒区)的概念,即海拔3 500 m (或4 000 m)以上,存在多年冻土、冰川和稳定性季节积雪的高山高原地区。
作为高寒区一种主要的土壤侵蚀形式,由于其所处的地理位置和地质环境特殊,冻融侵蚀产生的水土流失问题也比较特殊。
对高寒区土壤侵蚀进行分类和驱动力分析,能为进一步研究土壤侵蚀发生发展机理、空间分布特征和规律以及制定科学的土壤侵蚀防治对策提供依据。
1 冻融侵蚀与冻融作用所谓冻融侵蚀是指在多年冻土地区,土体或岩石风化体中的水分反复冻融而使土体和风化体不断冻胀、破裂、消融、流变而发生蠕动、移动的现象[4]。