紫色土侵蝕細溝輸沙、剝蝕過程及與黃綿土的對比研究.pdf

1、紫色土是我國南方的主要土壤類型之一，是一種極易侵蝕的高生產(chǎn)力巖性土。該土壤具有質地松軟、結構松散、易風化、抗蝕性較差、保水保土能力弱的特點，使得我國紫色土地區(qū)土壤侵蝕面積及強度僅次于北方的黃土。細溝侵蝕是坡面土壤侵蝕的重要組成之一，也是紫色土地區(qū)坡面水蝕的重要過程以及小流域泥沙的重要來源，并對流域地貌的發(fā)育和演化過程具有重要的潛在影響。最近幾十年，關于細溝侵蝕的研究越來越豐富，但紫色土細溝侵蝕研究較少。因此，紫色土細溝侵蝕研究對科學與生

2、產(chǎn)實際具有重要意義。
　　1）本研究采用土槽模擬細溝侵蝕，研究紫色土細溝侵蝕沿程變化過程、及其與已完成研究的黃綿土侵蝕過程對比，并據(jù)此計算土壤剝蝕過程及其與含沙量和溝長的關系。試驗數(shù)據(jù)涉及三個流量水平：2，4和8 L min-1和5個坡度水平：5°、10°、15°、20°和25°。在細溝溝長為0~0.5 m、0.5~1 m、1~2 m、2~3 m、3~4 m、4~5m、5~6m、6~7m、7~8m、8~10m及10~12m間，分段

3、測量侵蝕體積，根據(jù)出口處侵蝕泥沙量，計算得到細溝侵蝕分布過程，并用于后續(xù)計算剝蝕過程。結果表明：
　　2）紫色土細溝累積侵蝕泥沙量及水流含沙量與細溝溝長的關系可以用指數(shù)函數(shù)較好地擬合，累積侵蝕量與水流含沙量隨細溝溝長的增加而增加，但增加的趨勢逐漸變緩，最終趨于一個穩(wěn)定值。這種變化趨勢在陡坡和大流量條件下更為明顯，且累積侵蝕量與水流含沙量的穩(wěn)定值隨坡度和流量的增大而增大。通過多元回歸分析得出試驗設置的兩個變量因子坡度與流量對輸沙過程

4、的影響，坡度的變化對輸沙過程的影響更為明顯。黃綿土水流含沙量的沿程變化趨勢與紫色土相似，將兩種土壤的研究結果進行對比，兩者因土壤結構不同導致黃綿土水流可搬運泥沙量較紫色土多，而兩者水流中泥沙增加速率基本相同。
　　3）通過紫色土細溝水流含沙量隨細溝溝長變化擬合所得參數(shù)，推導計算出不同水力工況條件下紫色土細溝侵蝕輸沙臨界坡長。在坡度較緩（5°、10°）時，即使在大流量條件下，紫色土輸沙臨界坡長仍較長，范圍在11~19m。在坡度較陡時

5、（15°、20°、25°）時，輸沙臨界坡長就表現(xiàn)較為穩(wěn)定都集中在4~5m之間。
　　紫色土細溝剝蝕率隨細溝溝長的增加呈指數(shù)下降，隨水流含沙量的增加呈線性減少。此規(guī)律在陡坡和大流量條件下更明顯。細溝剝蝕率穩(wěn)定峰值隨坡度和流量的增大而增大，且減少至最低值（0左右）的速率加快。說明了當細溝下墊面土壤類型確定，在確定的坡度和流量條件下，細溝起始段大部分能量用于泥沙剝蝕作用，即此時具有最大剝蝕能力，剝蝕率最大。隨細溝溝長增加，能量逐漸從大部

6、分用于剝蝕作用轉化為半剝蝕半運輸泥沙，到了細溝后半段，大部分能量用于已剝蝕泥沙的運輸，接近水流可承載的最大含沙量，此時剝蝕能力最小，剝蝕率趨近于0。同時通過模型公式指出細溝剝蝕率是坡度、流量、細溝溝長和水流含沙量的函數(shù)，很好地得出紫色土細溝剝蝕過程的特征規(guī)律。黃綿土與紫色土細溝剝蝕過程變化趨勢大致相同，因紫色土黏粒含量多，極易形成團聚體結構，相對黃綿土顆粒大，不易被水流搬運，所以從剝蝕過程看黃綿土剝蝕泥沙量較紫色土高，但兩種土壤基本在相