紫色土細(xì)溝侵蝕輸沙能力研究.pdf

1、紫色土集中分布在四川盆地的丘陵區(qū)和低山區(qū)，分布區(qū)雨量充沛，降雨集中，暴雨頻繁，地表植被覆蓋度差，加上紫色巖物理風(fēng)化強(qiáng)烈，母巖風(fēng)化一層剝落一層，形成大量膠結(jié)能力很弱的松散碎屑物，致使紫色土的土壤侵蝕非常嚴(yán)重，侵蝕嚴(yán)重程度僅次于黃土。紫色土分布區(qū)的土地利用方式主要是坡耕地，坡耕地的耕作方式極易形成細(xì)溝，因此細(xì)溝侵蝕是紫色土分布區(qū)極其重要的坡面侵蝕方式。細(xì)溝侵蝕造成的嚴(yán)重的水土流失，不僅制約農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展而且對(duì)人民生命財(cái)產(chǎn)的安全造成嚴(yán)重威脅

2、。細(xì)溝水流輸沙能力在侵蝕產(chǎn)沙及泥沙的輸運(yùn)過(guò)程中十分重要，并且是坡面水蝕預(yù)報(bào)的重要模型參數(shù)，一直是受到土壤侵蝕界的高度關(guān)注，準(zhǔn)確的計(jì)算水流輸沙能力是發(fā)展基于物理成因土壤侵蝕模型的關(guān)鍵。本文以紫色土作為研究對(duì)象，選擇5種坡度（5°，10°，15°，20°，25°）和3個(gè)流量（2，4，8 min/L），并采用6個(gè)12 m×0.1 m的限定性細(xì)溝，在一定時(shí)段的放水沖刷侵蝕后，在距細(xì)溝入口0.5，1，2，3，4，5，6，7，8，10，12 m處插

3、入擋板，將細(xì)溝分成11段，然后采用體積置換法獲得的細(xì)溝水流含沙量隨溝長(zhǎng)變化的過(guò)程數(shù)據(jù)，估算不同水力條件下的最大含沙量，進(jìn)而計(jì)算得到水流的輸沙能力。本文分別采用細(xì)溝侵蝕含沙量隨溝長(zhǎng)變化的輸沙過(guò)程的實(shí)測(cè)最大含沙量、擬合最大含沙量和細(xì)溝侵蝕剝蝕率為0時(shí)的含沙量3種方法確定紫色土細(xì)溝水流的輸沙能力，試驗(yàn)結(jié)果表明：
　　1）通過(guò)實(shí)測(cè)含沙量和擬合含沙量確定的紫色土細(xì)溝輸沙能力，在坡度為5°~15°范圍內(nèi)，紫色土輸沙能力隨坡度和流量的增加而增加

4、，在同一流量坡度為15°~20°范圍內(nèi)，紫色土輸沙能力隨坡度的增加，增加幅度很小，在同一流量坡度為20°~25°范圍內(nèi)，紫色土輸沙能力隨坡度的增加不再變化。據(jù)此推測(cè)15°~20°為紫色土細(xì)溝侵蝕的臨界坡度。相關(guān)分析得到，實(shí)測(cè)含沙量和擬合含沙量確定的紫色土細(xì)溝輸沙能力有很好的一一對(duì)應(yīng)關(guān)系。
　　2）相同試驗(yàn)條件下，將實(shí)測(cè)含沙量確定的紫色土和黃綿土細(xì)溝輸沙能力分別進(jìn)行對(duì)比，在相同的水力條件下，實(shí)測(cè)含沙量確定的黃綿土細(xì)溝的輸沙能力約是紫

5、色土細(xì)溝輸沙能力的1.59~2.56倍。將擬合含沙量確定的紫色土和相同試驗(yàn)條件下黃綿土細(xì)溝輸沙量和輸沙能力進(jìn)行對(duì)比，紫色土和黃綿土細(xì)溝輸沙量都隨細(xì)溝溝長(zhǎng)的增加而增加，但增加的幅度隨細(xì)溝溝長(zhǎng)的增加逐漸減小，紫色土輸沙量減少的幅度明顯大于黃綿土輸沙量減少的幅度，但最終都趨于一個(gè)穩(wěn)定值。
　　3）由實(shí)測(cè)含沙量確定的紫色土細(xì)溝水流輸沙量最后趨于解析剝蝕率確定的紫色土細(xì)溝水流輸沙能力，從理論上證明了該試驗(yàn)對(duì)體積置換法獲得的數(shù)據(jù)的處理方法的正

6、確性。本研究采用實(shí)測(cè)含沙量、擬合含沙量和解析剝蝕率確定輸沙能力，三種方法計(jì)算得到的輸沙能力是相當(dāng)?shù)摹＝馕鰟兾g率確定的輸沙能力比實(shí)測(cè)含沙量確定的輸沙能力和體積置換法確定的輸沙能力偏大，實(shí)測(cè)含沙量確定的輸沙能力比體積置換法確定的輸沙能力偏小。在相同的坡度流量條件下，解析法確定的黃綿土細(xì)溝的輸沙能力總是高于紫色土細(xì)溝的輸沙能力，黃綿土細(xì)溝的輸沙能力約是紫色土細(xì)溝輸沙能力的1.38~2.14倍。
　　4）由紫色土和黃綿土細(xì)溝水流含沙量與坡

7、度和溝長(zhǎng)關(guān)系等值線(xiàn)可知：紫色土和黃綿土細(xì)溝含沙量與坡度和溝長(zhǎng)關(guān)系等值線(xiàn)在不同坡度下都隨溝長(zhǎng)的增加，由密集變得稀疏，且坡度越大這種趨勢(shì)越明顯。在相同的水力條件和同一溝長(zhǎng)處，黃綿土細(xì)溝水流含沙量隨坡度和流量的變化要大于紫色土細(xì)溝水流含沙量隨坡度和流量的變化，表明黃綿土比紫色土更易遭受侵蝕。
　　5）對(duì)輸沙能力與坡度和流量的關(guān)系進(jìn)行擬合，黃綿土和紫色土細(xì)溝水流輸沙能力都隨流量的增加呈線(xiàn)性增加，坡度越大，流量對(duì)輸沙能力的影響越大；隨坡度的