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武汉大学水土保持课程报告《武汉市珞珈山水土流失考察报告》


武汉市珞珈山水土流失考察报告 基本情况
地形 珞珈山位于中国湖北省武汉市武昌中部(珞珈山坐落在在湖北武昌东郊) ,东湖西南岸边,由十 几个相连的小山组成。珞珈山海拔 118.5 米,为东湖南岸临湖最高峰,山顶可远眺东湖全景和武汉景 色。珞珈山植物茂盛,林木森森,幽静中略带几分荒凉。珞珈山的山顶有十几个大坑,据说是抗日时 中国军队挖的掩体,山上多奇石,故在山顶有大块地表得

不到植被覆盖而裸露。 气候 珞珈山处在武汉这样一个大环境下。武汉属亚热带季风性湿润气候,雨量充沛、日照充足、夏季 酷热、冬季寒冷,四季明显。夏季极长达 135 天,又地处内陆、距海洋远,地形如盆地故集热容易散 热难,河湖多故夜晚水汽多,湿度大,加上城市热岛效应和伏旱时副热带高压控制,高温加高湿,十 分闷热,是中国三大火炉之一。梅雨季节雨量集中,年降水量为 1100 毫米。降水在年度内分布不均 匀,大暴雨多半发生在 6~7 月,少数年份发生在 8 月,6 月份是全年降雨量的高峰时期。而冬天也 并不比北方城市温暖,由于空气十分潮湿,气温低,气候阴冷。

水土流失现状
就武汉市整体而言,武汉市现有水土流失面积 1528.19 平方公里,占国土总面积的 18%。年土壤 侵蚀总量为 238.71 万吨,流失区土壤平均侵蚀模数为每平方公里每年 1562 吨。黄陂、江夏、新洲和 蔡甸 4 个远城区是武汉市水土流失“大户” 。武汉市土壤侵蚀类型主要为水力侵蚀,水土流失程度以 轻度为主。以大气降水产生的地表径流,对土壤及其母质进行剥蚀、搬运和沉积为主。 珞珈山由于其植被茂盛,土壤抗冲能力较强,其水土保持情况整体较为良好,只在局部区域有水 土流失现象发生。水土流失类型包括水力侵蚀、重力侵蚀、风力侵蚀等。针对珞珈山而言,由于其所 处的季风性气候,水力侵蚀占主导地位,通过溅蚀、面蚀、沟蚀冲刷土壤。主要分布于上山的人工道 路附近和植被覆盖率较小的南麓。夏季暴雨强度大而集中,降雨过程中雨水携带泥沙形成地表径流, 沿程冲刷。由于较高的植被覆盖和较为密实的土壤质地,风力侵蚀作用不明显。山体坡度较为平缓, 因而少有滑坡崩塌,重力侵蚀作用亦十分微小。 总结起来,珞珈山的水土流失成因主要包括如下几类: 气候因素 武汉夏季高温而多暴雨的气候对珞珈山的水土流失情况造成了影响。雨量、雨强大,坡面汇流形 成较强的面流侵蚀和沟蚀。 地质地貌 尽管在山顶有大块地表得不到植被覆盖而裸露,由于山脊由石英砂岩组成,抵抗剥蚀能力较强, 制约了了风化寝室和水力侵蚀作用。山麓地形陡峻,使得水流湍急,地表水动力侵蚀过程强烈。山麓 及斜坡处皆有坡积物分布,山坡处较薄,山麓较厚。 土壤 珞珈山地处南方红壤丘陵区,土壤以棕红壤、红壤为主,大都浅薄。红壤土质易受水流侵蚀。珞 珈山山脊是由抵抗剥蚀比较强的石英砂岩组成,山脊面亦即剥蚀面。 植被 由于珞珈山植被覆盖情况良好,使得土层蓄水能力较大。因而达到了一定的保持水土、涵养水源 的作用。 且由于植被的截留, 降雨的溅蚀作用得以减轻。 这在很大程度上保证了珞珈山水土保持能力。 人为因素 从武汉市的水土流失状况而言,其水土流失大多受人为活动影响,如开山采石、取土弃渣、修路 建桥、及房地产项目开发等,远比自然灾害造成的水土流失更难遏制。
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而由于珞珈山特殊的地理环境,人为因素造成的水土流失不是很明显。人为因素对地面植被和地 形地质的影响主要在于为修建上山道路而实施的工程。 比如珞珈山南北麓的上山小道两侧往往是暴雨 形成的径流携带的泥沙等坡积物堆积的集中地点。

产生水土流失的机理
岩土体受外营力作用时,若外营力大于岩土抵抗力,其结构即发生破碎,若外营力继续增加,超 过岩土的重量和摩擦阻力时,岩土即发生移动。人类活动会使土体遭到扰动,破坏原有结构,使得岩 土与原有相比结构松散,抵抗侵蚀能力偏低。 水力侵蚀机制 水力侵蚀主要包括雨滴击溅、线状侵蚀、坡面径流冲刷和沟槽水流冲刷四种外营力。 雨滴溅蚀机制 雨滴溅蚀破坏土壤表层结构,地表裸露面压实,产生地表结皮,影响坡面入渗和产流强度。同时 还使部分土粒向四周击溅和搬运。当坡面流产生后,雨滴雨滴动力部分作用于薄层流,对地面的溅蚀 作用减小。在表土结皮破坏之前,雨滴的溅蚀作用明显大于薄层面水流的冲刷作用,表土结皮在形成 与破坏的反复过程中, 水流的作用逐渐增大。 溅蚀破坏土壤表层结构, 堵塞土壤空隙, 阻止雨水下渗, 为产生坡面径流和层状侵蚀创造了条件。 当雨滴降落接地瞬间, 雨滴原有势能全部转化为动能, 对地表做功, 使土壤颗粒破碎, 飞离飞溅, 至此一个雨滴对地表产生的溅蚀过程完成。如图

溅蚀过程包括干土溅散,湿土溅散,泥浆溅散,地表土板结四个阶段。 珞珈山由于其地表的植被覆盖,树木的截留使得雨滴溅蚀很大程度上得到减轻。 坡面径流侵蚀机制 坡面径流侵蚀的发展表现为沿程侵蚀,侵蚀斑痕,细沟侵蚀三个阶段。 水流侵蚀受流速和泥沙颗粒直径大小的影响。 坡面径流起始于降雨强度大于土壤入渗强度而产生 的坡面薄层水流, 随降雨历时的延长, 地表水体增厚, 冲刷能力加强, 薄层水流开始分离形成细沟流。 地表流相对集中于细沟,薄层水流与细沟流水体相连,水流总是向低凹处、下坡部位集中。最初沿程 侵蚀由于地表不均匀,在凹陷处径流集中,出现侵蚀瘢痕,进一步发展到细沟贯通。 坡面径流侵蚀过程划分为三个作用带,如图。

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坡面径流是珞珈山上水土流失的主要成因之一。 漕流侵蚀机制 流速分布上,沟槽水流属紊流。在沟床周界附近由于流速梯度较大,易产生漩涡。沟槽水流的这 种涡动使紊流中各水层的性质不断进行交换。而横向环流和螺旋流为其又一特征。环流成因包括变道 离心力和地球自转带来的科氏力。 侵蚀方向可分为下切侵蚀、溯源侵蚀和侧向侵蚀三种。下切侵蚀主要见于松散废弃物的坡面上, 股流冲刷表土并切割地面,形成新的侵蚀沟。溯源侵蚀为向沟头的后退侵蚀,沟头前进的速度远远大 于下切侵蚀的速度;侧向侵蚀是沟谷流水及其所携带的泥沙对沟谷两侧侵蚀,导致沟谷展宽的过程。 珞珈山上随处可见发育程度不一致的沟槽,暴雨季节,沟槽水流携带大量泥沙从高处集中倾泻而 下,漕流侵蚀是珞珈山上水土流失的主要方式。 重力侵蚀机制 坡面上的风化碎屑或不稳定岩土体在重力作用下导致崩塌、错落、滑坡及蠕动。坡面上块体运动 是重力引起的下滑力与岩土块体的内摩擦力及粘结力相互作用的结果, 由下滑力与抗滑力之间的对比 关系决定岩土体是否能够发生位移。 珞珈山坡度较为平缓,尽管能见到少量的岩土颗粒受扰动沿坡面下滑或翻滚的现象,但大范围的 崩塌滑落少有发生,重力侵蚀不显著。 风力侵蚀机制 风蚀包括吹蚀和磨蚀两种形式。吹蚀指风本身在流动时,由于风的迎面冲击力和因紊流、涡流产 生的上举力使地面松散碎屑物或岩石风化产物吹起或剥离原地的作用。 磨蚀即指被风扬起的碎屑物质 在沿地表运动时对地面岩石的碰撞和磨损。岩土在风的作用下表现出悬移和推移两种方式。 由于较好的植被覆盖率,风力侵蚀对珞珈山的影响范围很小。

现有水土保持措施及评述、优化建议
珞珈山整体受到了良好的规划和保护,主要水保措施及针对不同措施的建议有: 一,植被护坡。植被覆盖率高,珞珈山山顶为落叶阔叶林,山脚为常绿树,山坡上则由落叶树和 常绿树混交。较好的植被种植情况减弱了水蚀和风蚀。植被截留降水,削弱降雨能量,下部枯枝落叶 形成覆盖层,防止溅蚀作用,分散滞缓地表径流,拦截过滤泥沙。植被还改善着土壤结构,增强蓄水 性能,增强土壤抗冲性和抗剪强度。茂密的植物还降低了风速,削弱风蚀强度。 二,坡脚防护。珞珈山上以浆砌石挡土墙为主。在山脚采取挡土截流措施,如修建挡土墙或截流 排水沟,使顺山坡下滑的土体在山脚被阻拦堆积,同时逐步减缓坡降。 。 三,排水工程。地面径流的产生导致路基冲刷,形成沟蚀、冲淘,影响整体稳定性。水分入渗常 使土体过湿而降低强度,引起路基湿软,强度降低,甚至冻胀,翻浆,崩塌,滑坡以至整个路基沿倾 斜基地滑动。排水工程可以防止土壤流失,控制坡面沟蚀,同时还起到防滑固坡的作用。 四,加固硬化措施。在上山道路两侧,山体的水土冲刷可能带来一定的隐患。一些坡度较大的山 体往往采用各种硬化或是铺设金属网拦截的措施。鉴于珞珈山较缓的坡度,只需要在两侧山体表土进 行一定程度的土壤加固硬化,避免形成较大规模的面状侵蚀。在沟槽水力侵蚀严重、坡度较缓的区域 可设置台阶等硬化路面的形式阻止下层土壤继续被侵蚀,已有的台阶侵蚀区需进行修复和加固。

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