一、片状流水(简称片流)的特点
片状流水分布面广,水层薄,作用的时间短,作用的范围通常在上坡或高处,距离水的源头不远。片流受地面粗糙度影响大,常不依最大的坡度流动,时分时合,织成网状,没有固定的流路,这些特点都说明片流是水流发展的初期阶段,具有分散的特点。
片流流向下坡,距源头渐远,常有逐渐变强、水流逐渐合并、且流路逐渐有固定的趋势。此时水层增厚,侵蚀力变强,可进一步转化为纹沟(细沟),但沟形小而浅,形态和位置均不固定,雨后不能长期保存,很快便自然夷平而消失,它仍属于片流的范畴。在长坡的下部,这种情况尤为明显。
二、片流的侵蚀作用
片流的侵蚀称为片状侵蚀(简称片蚀),分布面广,对整个坡面进行成层而大致均匀的侵蚀,使斜坡均匀降低,常常失去肥沃的表土,危害很大。
(1)坡面径流侵蚀。
坡面径流侵蚀力大小与地形、土壤和植被等因素有关。地形(坡长、坡度和坡形)控制坡面流水冲刷速度和冲刷量。从理论上说,坡面越长,越到下坡水量越多,水流的能量也越强。但是,随着坡面的增长,水流挟带的泥沙量也随之增多,需要消耗一部分能量,使水流侵蚀能力减小。因此,坡面径流侵蚀能力并不是随坡长增加而加大。坡度加大可使坡面径流速度加快,冲刷加强;坡度加大却又使径流量减小,因为在降雨强度不变的情况下,坡度加大,实际上坡面单位面积接受的雨量减少(图6-1)。坡度和坡长变化与城面侵蚀强度之间的关系非常复杂,F.C.伦勒和R.E.霍顿的坡面侵蚀强度和坡度关系试验研究认为在20°~60°之间坡面侵蚀强度最大(图6-2)。
图 6-2 侵蚀强度和坡度的关系(根据F.G.伦勒)
(2)坡面侵蚀的影响因素。
自然界的坡地形状是各式各样的,有凸形坡、凹形坡和平直坡等。各种不同坡形的坡面径流速度和径流量是不同的,这也影响到坡面侵蚀强度。
土壤结构对坡面侵蚀也有很大影响。土壤团粒结构好,可以吸收一部分雨水,使地表径流量减少;土层厚,吸水较多,也可减少地表径流量,使侵蚀减弱。
植被可以防止雨滴对坡面的冲击和减少坡面径流冲刷,表现在3个方面:
①植被可以减少坡面径流量;
②植被可控制坡面径流速度;
③植被可阻挡雨滴直接冲击地面。
在其他条件相同情况下,植被好坏对坡面侵蚀作用有显著差别。可见,植树造林是防止水土流失的有效方法之一。
三、片流作用形成的地貌
根据坡地侵蚀与堆积的变化,自上而下,一般可将斜坡划分为下列3个片流作用带,相应地形成了不同的地貌类型。
(1)不明显冲刷带。位于坡地上部,接近分水岭的地带。地貌类型以浅凹地为代表,主要指河谷源头的浅平低洼地。它在台地面或高平原上亦有分布。地势开阔微缓,呈波状起伏。冲刷量顺坡随径流量的增加而逐步加大,致使浅凹地在具有一定纵向倾斜凹槽的下端渐渐变深,转化为深凹地,并进一步可与暂时性水流形成的侵蚀沟谷相连接。
在台地面或高平原上的浅凹地,片流作用使物质不断向下移动,在浅凹地底部逐步堆积,形成平缓的地势和较厚的土层,常被辟为农田。
(2)冲刷带。位于斜坡中部。一般坡度变陡,随着面状水流进一步分异、积聚,径流量和流速有所增加,坡面冲刷强度加大,形成许多侵蚀沟。其流向与坡向基本一致,横剖面多呈“V”形,深度通常小于0.5m。
在上述两带的冲刷动力中,除片流作用之外,雨滴的冲击作用也不能忽视,特别是对裸露疏松的地表,雨滴降落以每秒数米的速度向地面冲击,将地表细颗粒泥沙向四周激溅,其中向下坡激溅泥沙的数量和距离比向上坡的大,因此,造成地表物质逐渐向下坡方向运移。
(3)淤积带。在坡麓地带,由于坡度变缓,片流流速减小,并有大部分水渗入地下,所以水流携带的大量碎屑物质发生堆积,围绕着坡地下部呈片状覆盖,形如裙边,称为坡积裙。其纵剖面形态表现为微凹向下的缓倾斜曲线,上部倾角一般为6°~8°,向下坡逐步变缓。坡积裙的前缘通常与河谷底部、山间盆地或山前平原相连接。