洞穴侵蝕

洞穴侵蝕是黃土地區存在的一種侵蝕形式。地表徑流沿黃土的垂直縫隙滲流到地下，由於可溶性礦物質和細粒土體被淋溶至深層，土體內形成空洞，上部的土體失去頂托而發生陷落，呈垂直洞穴，這種侵蝕現象稱為洞穴侵蝕。又稱為潛蝕或陷穴侵蝕。

基本介紹

• 中文名：洞穴侵蝕
• 外文名：tunnel erosion 
• 地點：黃土地區
• 釋義：黃土地區存在的一種侵蝕形式
• 又稱：潛蝕或陷穴侵蝕

簡介

地面流水或徑流沿土體裂隙、根孔、動物穴下滲時，發生溶蝕、潛蝕、沖淘、淘涮以及重力等作用而形成各種各樣洞穴的過程。它多見於黃土高原，是水蝕的一種特殊類型。

類型

有陷穴、跌穴、水涮窩、管道狀洞穴侵蝕等。

陷穴侵蝕

常見於平緩地形的邊緣或低洼部位(圖1)。這些部位土層中的裂隙、植物根孔或動物穴比較發育，暴雨時易集水，土層內有泥水外泄出口。驟集的水流沿裂隙或孔洞下滲，至弱透水層發生側滲並經出水口泄出。在此過程中，裂隙、孔洞越變越大，流至出水口的通道也越來越發展，形成地下穴道，待懸空土體塌落後，便形成陷穴。依其發生部位和形態特徵又可分為壺狀、圓盆狀、豎井狀和漏斗狀陷穴及黃土碟。壺狀陷穴為過渡形，頂部土體全部塌落後即為豎井狀。後者常見於塬畔，口徑1～5米，深10～18米，個別達30米。梯田階地的填土部位常出現陷穴，呈大而淺的圓盆狀。漏斗狀陷穴口大腔小，多見於墚峁坡或溝谷邊緣，除潛蝕沉陷作用外，亦有明顯的流水沖刷作用，形態小且距溝邊較近。黃土碟系黃土自重濕陷而成，僅見於開闊而低洼的地形中央。

圖1 溝頭洞穴群體發育示意圖(天水)

跌穴侵蝕

亦稱水蝕坑、穿洞或落水洞。多出現於溝頭崖岸等跌水部位下部和幼年切溝溝槽底部。起初因下泄水流強烈沖淘而形成跌窩，隨之加深擴大，其中水流沿底部土體裂隙側滲，並在下方陡坡或跌水上沖開出口而形成地下穴道。跌穴以圓盆狀為主，口徑2～8米，深2～10米。溝蝕與洞穴侵蝕互相促進，在一些溝床或谷坡，幾個跌穴的地下部分常由一條穴道連通，形成所謂“串珠洞”，加速了溝床的下切和擴展。

水涮窩侵蝕

地面集流通過陡崖、地坎、溝頭壁下瀉時，在其跌水部位被淘蝕成窩狀的半圓洞，它是溝頭溯源侵蝕的一種常見現象。

管道狀洞穴侵蝕或溝道狀侵蝕

因陷穴或跌穴的發育，地表下滲水流側向流動而形成地下管道狀侵蝕，其溝稱為暗溝或盲溝，直徑0.5～1米，個別達2米多，長十幾米至幾十米。在鹽鹼地的低洼集水區，因水流下滲時將帶有鈉離子的土壤膠粒分散下移，久而久之，將地表侵蝕成垂直向下的管道狀洞穴。

發育條件

土層深厚易蝕，土體內多垂直裂隙和孔洞; 匯集地表徑流的淺窪地，或具有加劇徑流沖刷力的陡坡、陡壁以及暴雨等均為洞穴侵蝕發育的主導因素。不同類型的洞穴其發育的坡形不同。在黃土高原區陷穴以凹形和凸凹形坡為主，豎井陷穴集中發育於塬畔，階地和梯田等坡面轉緩的低洼部位，坡度較小，多在10°以下。漏斗形可見於直形坡，坡度小於20°。跌穴主要發育於直形坡，或切溝和懸溝的溝床，穴道發育部位的坡度以35°～45°最多(見圖2)。按洞穴發育部位可見，地形切割破碎程度越大，越易形成洞穴; 洞穴侵蝕的發育，又導致地形愈加破碎。土體中的垂直裂隙發育，可蝕性高並具一定塑性，是陷穴發育的重要條件。土體砂性大，裂隙不甚發育，可蝕性高且塑性小，則難形成陷穴，但可發生跌穴。洞穴的發育還與雨型有關。高強度短歷時暴雨，徑流匯集，沖刷力大，易發育跌穴，促進溝蝕; 長曆時強度不大的降雨，利於下滲，易發育形成陷穴。此外，動物孔洞，植物腐根及修築梯田時填土部位的疏鬆層，均是促使洞穴侵蝕發生的潛在因素。

圖2 不同坡度部位的洞穴發育頻率統計圖

地理分布

洞穴侵蝕在中國黃土高原分布最為廣泛;在美國西部、澳大利亞東南部、紐西蘭、土耳其和南非等地亦有分布。其分布區域的氣候和下墊麵條件與中國大致類同。年降雨量500～700毫米，乾濕季節交替明顯，夏秋多暴雨。地面組成物質以鬆散的殘積物或第四紀土狀堆積物為主，土體中裂隙較發育，顆粒組成中粉粒含量高。黃土高原的洞穴侵蝕呈現自南向北，自東向西逐漸增強的趨勢。最發育地帶大致沿沙黃土南緣降雨量450～550毫米，其六盤山以西及隴東塬區陷穴比較發育，陝北丘陵區，跌穴比較發育。

危害和防治

洞穴侵蝕是加速溝頭前進、溝床下切的重要侵蝕方式，並促使地面切割愈加破碎。出現在梯田、道路和居民窯洞的洞穴侵蝕，常導致這些設施被毀壞，甚至出現窯洞倒塌和人畜傷亡。在黃土塬區因洞穴侵蝕，一次暴雨溝頭可前進40多米。梯田洞穴的次暴雨侵蝕量每平方公里可達6300噸/平方公里·年。

洞穴侵蝕的防治難度較大，主要應平整地面，分散徑流，防止徑流集中下滲，或在溝頭、陡崖修築攔蓄和加固工程，或配置生物措施，防止集中股流下泄;消除梯田的填土和切土部位的不均勻性，及時消除隱患。