水土保持方案培训导则.pdf
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1、 林林 杰杰 教授、博导教授、博导 江苏省水土保持学会江苏省水土保持学会 南京林业大学水土保持学院南京林业大学水土保持学院 2023 2023年年7 7月月 南京南京NANJING FORESTRY UNIVERSITY生产建设项目土壤流失量测算导则生产建设项目土壤流失量测算导则一、监测指标一生产建设项目水土流失危害生产建设项目水土流失危害二术语及定义术语及定义三生产建设项目土壤流失类型划分生产建设项目土壤流失类型划分四生产建设项目土壤流失量测算流程生产建设项目土壤流失量测算流程生产建设项目水土流失危害Part ThreeNANJING FORESTRY UNIVERSITY一、背景及意义每个
2、人都应该对脚下的泥土充满敬意l 地球表面的岩石在风化作用下分解为成土母质,成土母质在气候、生物等因素长时间的作用下形成由矿物质、有机质和微生物等组成的可供植物生长的土壤。l 土壤是母质、气候、生物、地形和时间五大成土因素的产物。l 土壤的形成是一个复杂而缓慢的过程,已知最快的土壤形成速率出现在新西兰的南阿尔卑斯山,速率为2.5毫米/年,更多有的地区的土壤则是在如龟速般形成,如我国西南岩溶区则需要上千年的时间。l 据估算,地球表面土壤的平均形成速率约为0.056毫米/年。也就是说,在不考虑土壤侵蚀的情况下,形成1米厚的土壤,大概需要18000 年。我们常见的土壤,其形成一般都在万年以上,因而有“
3、千年龟万年土”的说法。l 土壤是一种近乎不可再生近乎不可再生的自然资源自然资源。土壤在整个生态系统中起着关键的作用,是人类赖以生存的基础。形成一厘米厚的土壤可能需要成百上千年,而它与毁灭之间,可能只差一场暴雨。l 损失。人类正加速退去地球的表皮 没有土壤,人类无法生存,而人类确把土壤看得一文不值。事实上,过度利用,过度开发,土壤退化和城市化,实际上土壤资源的基数大大缩减。现在土壤厚度不及百年前一半厚度。生产性土壤的进一步丧失,不仅将严重威胁到粮食生产和安全,有可能使数百万人陷入饥饿和贫穷,还将加剧对自然的破坏,摧毁人类共同的家园。我们大部分人都难以意识到,脚下看似亘古不变的泥土其实是极其脆弱的
4、。风雨无时不刻都在剥离着地表的泥土,或剧烈或缓慢,而这几乎完全取决于人类的活动强度。历史上的苏美尔人、古埃及人、古希腊人、古罗马人、玛雅人,都曾经在养育他们的沃土上遥望云卷云舒、思考宇宙人生,但他们都忽视了脚下的那片无价之宝泥土,结果就是众多的古文明在达到巅峰之后,由于土壤的退化再也支撑不起文明的永续发展而悄然陨落。大自然不需要人类,人类需要大自然健康的土壤一般应该具有类似三明治一样的“O+A+B+C多层剖面结构土壤资源如果得不到保护,其灾难性的后果也许在千年之后才会显现,土壤侵蚀的隐蔽性和缓慢性,这一点很难让所有人都有清醒的认识。不过人群中总会有超越时代的哨兵,时不时地为我们吹响警觉的号声,
5、让我们不至于到了危险跟前才猛然发现为时已晚。19341934年持续长达年持续长达3 3天美国的黑风暴事件天美国的黑风暴事件1934年5月12日,一场巨大的风暴席卷了美国东部与加拿大西部(部分地区)的辽阔土地。风暴从美国西部土地破坏最严重的干旱地区刮起,狂风卷着黄色的尘土,遮天蔽日,向东部横扫过去,形成一个东西长2400公里,南北宽1500公里,高3.2公里的巨大的移动尘土带,当时空气中含沙量达40吨/立方千米。风暴持续了3天,掠过了美国2/3的大地,3亿多吨土壤被风暴刮走,风所经过之处,水井、溪流干涸,牛羊大量死亡,北美大陆一片凄凉。这就是当时震惊全世界的北美黑风暴事件。黑风暴也称强沙尘暴,在
6、美国发生过若干起,主要是由于美国拓荒时期开垦土地造成植被破坏、开发者对土地资源的不断开垦,森林的不断砍伐,致使土壤风蚀严重,连续不断的干旱,更加大了土地沙化现象。在高空气流的作用下,尘粒沙土被卷起,股股尘埃升入高空,形成了巨大的灰黑风暴。1220深圳山体滑坡 2015年12月20日11时40分,广东省深圳市光明新区凤凰社区恒泰裕工业园发生的山体滑坡 。此次灾害滑坡覆盖面积约38万平方米,造成33栋建筑物被掩埋或不同程度受损,由此造成管道受损泄漏,并发生爆炸 。事故造成73人死亡、4人失踪,直接经济损失人民币8.8亿余元。2017年5月5日,继续公开开庭审理;对上述案件涉及的26名直接责任人员和
7、19名相关职务犯罪被告人进行了公开宣判,40多人被判刑;而房地产在这一时期快速发展,楼盘开发数量激增,汽车保有量的增加又使得无论商业还是住宅地产均需要配备足够面积的地下车库,开挖的土方也大大增加。1220深圳山体滑坡原因余泥渣土处理 事故发生地点原是一个老采石场,后作为余泥渣土受纳场使用。人工堆土垮塌的地点属于淤泥渣土受纳场,主要堆放渣土和建筑垃圾,由于堆积量大、堆积坡度过陡,导致失稳垮塌,造成多栋楼房倒塌。虽然事故当天有一点点降雨,但理论上并不足以诱发山体滑坡,初步判断主要原因还是废弃堆土堆得过多过高,时间又久,且没有防护措施对堆土进行支护。而由于滑坡体位置较高,冲下来的势能很大,造成破坏较
8、大中国东北黑土区的土壤侵蚀中国东北黑土区的土壤侵蚀郑州郑州7.207.20降雨事件降雨事件目的和意义术语及定义Part twoNANJING FORESTRY UNIVERSITY二、术语及定义术语及定义 土壤侵蚀土壤侵蚀:指地球陆地表面的土壤及其母质受水力、风力、冻融、重力等外营力的作用,发生的各种破坏、分离(分散)、搬运(移动)和沉积的现象。其本质是土壤肥力下降,理化性质变劣,土地利用率降低,生态环境恶化。水土流失水土流失:为在水力、重力、风力等外营力作用下,水土资源和土地生产力的破坏和损失,包括土地表层侵蚀及水的损失,亦称水土损失。水土保持水土保持其不仅仅是研究土壤侵蚀的控制,消极地保持
9、水土,而是将水土流失的治理、研究和预防监督有机的结合起来,保护和合理利用水土资源,实现经济、社会和环境的可持续发展。年土壤侵蚀模数年土壤侵蚀模数:指年土壤侵蚀总量与总土地面积之比,即:指年土壤侵蚀总量与总土地面积之比,即:年土壤侵蚀模数(年土壤侵蚀模数(t/kmt/km2 2aa)=年土壤侵蚀总量年土壤侵蚀总量/总土地面积总土地面积 年土壤侵蚀总量(年土壤侵蚀总量(t t)=年冲刷深度(年冲刷深度(m m)土地侵蚀面积(土地侵蚀面积(m m2 2)土壤天然容重(土壤天然容重(t/mt/m3 3)土壤侵蚀强度分级按原水利电力部颁发按原水利电力部颁发关于土壤侵蚀类型区划分和强度关于土壤侵蚀类型区划
10、分和强度分级标准的规定(实行)分级标准的规定(实行),拟定了我国的水力侵蚀强度分,拟定了我国的水力侵蚀强度分级指标(见下表)。级指标(见下表)。土壤侵蚀强度分级指标土壤侵蚀强度分级指标级别级别年土壤侵蚀模数年土壤侵蚀模数(t/kmt/km2 2)年平均流失厚度年平均流失厚度(mmmm)一微度侵蚀微度侵蚀(无明显侵蚀)(无明显侵蚀)二、轻度侵蚀二、轻度侵蚀三、中度侵蚀三、中度侵蚀四、强烈侵蚀四、强烈侵蚀五、极强烈侵蚀五、极强烈侵蚀六、剧烈侵蚀六、剧烈侵蚀200200,500500,10001000(200200,500500,10001000)-2500-25002500-50002500-50
11、005000-80005000-80008000-150008000-1500015000150000.160.16,0.40.4,0.80.8(0.160.16,0.40.4,0.80.8)-2-22-42-44-64-66-126-121212生产建设项目土壤流失量测算导则生产建设项目土壤流失量测算导则1范围范围 本标准规定了生产建设项目士壤流失类型划分,土壤流失量本标准规定了生产建设项目士壤流失类型划分,土壤流失量测算流程和应用规定,水力作用下生产建设项目的测算流程和应用规定,水力作用下生产建设项目的一般扰动地表一般扰动地表、工程开挖面工程开挖面、工程堆积体工程堆积体等土壤流失量测算,风
12、力作用下生产建等土壤流失量测算,风力作用下生产建设项目的一般扰动地表、工程堆积体等土壤流失量测算。设项目的一般扰动地表、工程堆积体等土壤流失量测算。本标准适用于水力和风力作用下生产建设项目土壤流失量的本标准适用于水力和风力作用下生产建设项目土壤流失量的事前预测,事中监测和事后计算事前预测,事中监测和事后计算。生产建设项目土壤流失量测算导则生产建设项目土壤流失量测算导则2术语和定义因生产建设活动挖填、占压、翻扰以及其他扰动方式破坏了原有植被、改变了原有地形或表层物质物理性状的土地。u 扰动地表 disturbed land surfaceu 扰动单元 disturbed unit因生产建设活动扰
13、动形成的扰动方式相同、扰动强度相仿、土壤类型和质地相近、气象条件相似,以及空间上连续的扰动地表。生产建设项目土壤流失量测算导则生产建设项目土壤流失量测算导则术语和定义术语和定义以一定数量和抽样比例确定的,能够反映生产建设扰动情况,需要量测和调查其几何尺寸、地表覆盖、土壤类型和质地以及气象等参数,用于测算生产建设项目土壤流失量的扰动单元。u 典型扰动单元 typical disturbed unitu 计算单元 calculation unit按照扰动方式、坡度、坡长、地表覆盖、土壤类型和质地、气象条件等参数相对一致的原则,对各个典型扰动单元进行划分,能够直接应用生产建设项目土壤流失类型三级分类
14、对应的土壤流失量测算公式计算流失量的基本单元。生产建设项目施工期和运行期,由挖损、占压等建设活动形成的林草植被减少、表层土壤物理性状改变,仍维持原有整体地形的扰动地表。u 一般扰动地表 generally disturbed land surfaceu 工程开挖面 bare slope due to excavation of project生产建设项目施工期和运行期,因开挖造成的由土壤、成士母质或岩石构成的裸露坡面。生产建设项目施工期和运行期产生的土、石、渣或其他固体物质组成的堆积体。u 工程堆积体 congeries of project生产建设项目土壤流失量测算导则生产建设项目土壤流失量
15、测算导则术语和定义术语和定义在工程开挖面的坡面上设置的宽为1m,水平坡长为5m,坡度为50,用于对比观测土壤流失的全土质裸露下垫面。u 工程开挖面标准下垫面standard underlying erosion surface for bare slope due to excavation of project在工程堆积体的坡面上设置的宽为1m,水平坡长为5m,坡度为25,用于对比观测土壤流失的全土质裸露下垫面。u 工程堆积体标准下垫面standard underlying erosion surface for congeries of project生产建设项目土壤流失量测算导则生产建设
16、项目土壤流失量测算导则术语和定义术语和定义反映工程开挖面下垫面质地和土体密度对外营力剥蚀和搬动影响程度的指标。u 工程开挖面土质因子soil and rock factor for bare slope due to excavation of project反映工程堆积体物质被外营力剥蚀和搬运敏感程度的指标。u 工程堆积体土石质因子 soil and rock factor in congeries of project生产建设项目土壤流失量测算导则生产建设项目土壤流失量测算导则术语和定义术语和定义 降雨、土壤、坡度、土地利用和水土保持措施等其他条件一致的情况下,一般扰动地表某一坡长坡面的土
17、壤流失量与标准小区的土壤流失量之比;降雨(径流)、土壤(石)、坡度等除坡长以外的其他条件一致的情况下,工程开挖面、工程堆积体某一坡长坡面的土壤流失量与标准下垫面的土壤流失量之比。u 坡长因子 slope length factorsoil and rock factor in congeries of projectAAL生产建设项目土壤流失量测算导则生产建设项目土壤流失量测算导则术语和定义术语和定义 降雨、土壤、坡长、土地利用和水土保持措施等其他条件一致的情况下,一般扰动地表某一坡度坡面的土壤流失量与标准小区的土壤流失量之比;降雨(径流)、土壤(石)、坡长等除坡度以外的其他条件一致的情况下,
18、工程开挖面、工程堆积体某一坡度坡面的土壤流失量与标准下垫面的土壤流失量之比。u 坡度因子 slope gradient factorAAS生产建设项目土壤流失量测算导则生产建设项目土壤流失量测算导则术语和定义术语和定义降雨、土壤、坡度、坡长等其他条件一致的情况下,有一定植被覆盖坡面上的土壤流失量与标准小区的土壤流失量之比。u 植被覆盖因子 vegetation cover factor降雨、土壤、坡度、坡长等其他条件一致的情况下,有水土保持工程措施坡面上的土壤流失量与标准小区的土壤流失量之比。u 工程措施因子 engineering measure factor降雨、土壤、坡度、坡长等其他条件
19、一致的情况下,有水土保持耕作措施坡面上的土壤流失量与标准小区的土壤流失量之比。u 耕作措施因子 tillage measure factor生产建设项目土壤流失量测算导则生产建设项目土壤流失量测算导则术语和定义术语和定义表征上方来水对坡面冲刷能力的指标u 径流冲蚀力因子 runoff scouring force factor风力逐渐增加使地表颗粒物脱离静止状态开始运动时的临界风速。u 起动风速 threshold wind speed表征植被、砾石等地表覆盖对土壤风蚀削弱作用的指标。u 粗糙干扰因子 roughnes effecting factor生产建设项目土壤流失量测算导则生产建设项目
20、土壤流失量测算导则术语和定义术语和定义生产建设项目土壤流失类型划分Part threeNANJING FORESTRY UNIVERSITY3生产建设项目土壤流失类型划分生产建设项目土壤流失类型宜按下表划分。其中:一级分类依据侵蚀外营力划分二级分类依据下垫面工程扰动形态划分,三级分类依据扰动程度、上方有无来水等因素划分。生产建设项目土壤流失量测算导则生产建设项目土壤流失量测算导则类型划分类型划分 一级分类(侵蚀外营力)二级分类(下垫面工程扰动形态)三级分类(扰动程度、上方有无来水)说明水力作用下的土壤流失一般扰动地表植被破坏型人为活动导致原有林草植被遭受破坏,地表植被覆盖减少或裸露,未扰动地表
21、土壤。维持原有整体地形的扰动地表。地表翻扰型人为活动导致地表土壤翻动,原有植被覆盖明显减少或裸露,维持原有整体地形的扰动地表。工程开挖面上方无来水工程开挖面上缘已达到或越过分水岭,或在工程开挖面顶部有截排水沟等坡面径流拦截措施,不受上方来水冲涮侵蚀的开挖面上方有来水工程开挖面上缘未达到分水岭,且在工程开挖面顶部无截排水沟等坡面径流拦截措施,受上方来水冲涮侵蚀的开挖面工程堆积体上方无来水在平地或坡面堆积,不受上方来水冲涮侵蚀的堆积体。上方有来水在坡沟堆积或在平地堆积但顶部有较大平台,受降水和堆积体顶部以上来水共同侵蚀的堆积体。风力作用下的土壤流失一般扰动地表工程堆积体表表1 1 生产建设项目土壤
22、流失类型划分生产建设项目土壤流失类型划分生产建设项目土壤流失量测算导则生产建设项目土壤流失量测算导则类型划分类型划分 u水力作用下生产建设项目土壤流失可按一般扰动地表、工程开挖面,工程堆积体3种下垫面类型计算。u未经夯实的工程回填面,可参照地表翻扰型一般扰动地表计算土壤流失量;u未采取水土流失防治措施的碾压地表、填压面(填筑面),可参照工程开挖面计算土壤流失量。u风力作用下生产建设项目土壤流失可按一般扰动地表、工程堆积体2种下垫面类型计算。碾压地表的风蚀量可参考一般扰动地表进行计算。生产建设项目土壤流失量测算导则生产建设项目土壤流失量测算导则类型划分类型划分 u风力作用下生产建设项目土壤流失可
23、按一般扰动地表、工程堆积体2种下垫面类型计算。碾压地表的风蚀量可参考一般扰动地表进行计算。生产建设项目土壤流失量测算导则生产建设项目土壤流失量测算导则类型划分类型划分 4生产建设项目土壤流失量测算流程生产建设项目土壤流失量测算流程(1)1)划分扰动单元划分扰动单元u收集生产建设项目主体工程建设内容、建设规模、建设期、项目区地形、气象、植被等基础资料。u根据以上收集的资料,确定生产建设项目扰动地表的范围。按扰动方式相同、扰动强度相仿、土壤类型和质地相近、气象条件相似、空间上相连续的原则,将生产建设项目的扰动地表划分为扰动单元。划分扰动单元划分扰动单元划分要求如下:a)空间不连续的区域划分为不同的
24、扰动单元。b)按年降雨量 800m、800mm 年降雨量 400mm、400mm 年降雨量 200mm、年降雨量200mm的区间将不同年降雨量的区域划分为不同的扰动单元。c)砂土、壤土、黏土等不同土壤质地划分为不同的扰动单元d)水力作用和风力作用等不同主导外营力作用的扰动地表划分为不同的扰动单元。e)同一外营力作用下,一般扰动地表、工程开挖面、工程堆积体等不同类型划分为不同的扰动单元。f)工程不同防治分区划分为不同的扰动单元。4生产建设项目土壤流失量测算流程生产建设项目土壤流失量测算流程划分扰动单元划分扰动单元具体划分要求如下:a)一般扰动:按扰动面积10hm2、10hm2扰动面积 1hm2、
25、扰动面积1hm2划分为大、中、小三个规模。b)工程开挖面:按挖方量10万m3、10万m3挖方量 1万hm3、挖方量1万hm3划分为大,中、小三个规模。c)工程堆积体:按填方量10万m3、10万m3填方量 1万hm3,填方量1万hm3划分为大,中、小三个规模。4生产建设项目土壤流失量测算流程生产建设项目土壤流失量测算流程划分扰动单元划分扰动单元(2 2)确定典型扰动单元)确定典型扰动单元u 生产建设项目扰动单元数量小于等于20个时,全部扰动单元均应确定为典型扰动单元。u 生产建设项目扰动单元数量大于20个时,宜以抽样的方式确定扰动单元。抽样时:a)按前面划分的不同类型下的大、中、小规模分别抽样,
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