土壤质地对坡面径流侵蚀产沙特性影响试验的研究.pdfVIP

李鹏，等：土壤质地对坡面径流侵蚀产沙特性影响试验研究 95 土壤质地对坡面径流侵蚀产沙特性影响试验研究 李 鹏1，郑良勇2，李占斌1’2，李雯1 (1．西安理工大学，陕西西安710048；2．中国科学院水利部水土保持研究所，陕西杨陵712100) 摘要：通过室内模拟冲刷试验系统研究了不同土壤坡面径流的侵蚀特性，结果表明：产沙随时间变化过程均为波形前进， 会出现1—2个峰值，且颗粒细占的比重越大剥蚀率越大。点绘剥蚀率跟径流剪切力关系以及剥蚀率与能耗的关系图，存在 一些临界剪切力与临界能耗为负值问题。经比较，就现状而言，使用能耗理论来研究土壤侵蚀精度更高。关于试验得出临 界剪切力和临界能耗的方法提出了些问题。 关键词：不同土质；细沟侵蚀；剪切力；能耗 1．3g·cm。3左右。为了保证每次试验的初始条 1 前言 件基本一致，试验开始前均匀撤水使表层土壤接 细沟侵蚀是坡耕土壤水力侵蚀的主要方式， 近饱和。采用定水头控制试验流量。试验开始 多年来关于坡面细沟侵蚀的研究一直是土壤侵 后每lmin取1次径流泥沙样，同时接取全部径 蚀研究的重要领域，研究人员从坡面径流的水动 流泥沙以计算侵蚀量。每分钟用染色法分4个 力学特征‘M】、临界坡度‘7-Jo]、径流能耗‘¨J2】、产段面测定坡面径流的流速，在固定位置量测坡面 L／rain、 沙过程Hj．13J，预测预报中剥蚀方程的建立¨4|、能径流的水流宽度。放水流量分别为3。5 耗方程¨副的建立，细沟侵蚀的时空分布以及土壤 4．5L／min、5．5L／min、6．5L／rain，8．5L／rain， 10．5 的可蚀性¨￡惦1多角度进行了深入细致的研究，有‘ L／IIlin5个流量，坡度采用150、2lo、24。、27。 力地推动了土壤侵蚀预报模型的发展。 四级变化。试验用土分别从杨陵和西安当地的 细沟侵蚀的发生取决于坡面水流的水力学 取土场获取，整个试验持续15min；实验进行2次 特性、坡面特征和土壤性质。到目前为止，有关 重复。 土壤特性对坡面细沟侵蚀影响的研究还比较少。 3结果分析 土壤是土壤侵蚀发生发展的物质基础，不同的土 壤由于其结构、颗粒组成等的差异，对侵蚀产沙 3．1土壤颗粒组成分析 过程具有重要影响u川。本文利用放水冲刷试验， 实验土壤粒径组成如表1所示。从表1中可 对不同土壤的坡面侵蚀过程中的细沟侵蚀水动 以看出，两地的土壤颗粒组成存在较大差异，其 力过程和产沙过程进行了研究，以期揭示土壤性 中杨凌土的颗粒主要集中在0．05～0．0lrain和 0．001 质对坡面细沟侵蚀产沙动力机制过程的影响。 mill两个粒径范围内，而西安土大部分 颗粒主要集中在0．25—0．01inin的范围内。总 2实验设计 体而言，杨凌土的土壤质地偏细，而西安土的土 模拟冲刷试验在可调坡度的钢制土槽进行， 壤质地偏粗。 杨陵土土槽长4In、宽0．33m、深0．5in，西安土 径流在坡面传递过程实际上是径流与坡面 土槽长4m、宽0．5m、深0．5m。槽底部铺填 土壤颗粒相互作用的过程¨引，在这个过程中，径 20cm厚的天然沙，以保持试验土槽的透水状况 流首先选择性地携带土壤细颗粒，其原因在于土 接近天然状况。试验土壤过1em孔