降雨驅(qū)動下侵蝕泥沙顆粒分選特征及搬運機制.pdf

1、土壤侵蝕由雨滴擊濺和徑流沖刷引起的土壤顆粒分離、輸移和沉積三個相互制約、相互影響的過程組成。侵蝕過程中泥沙顆粒攜帶的污染物質(zhì)，如化肥、農(nóng)藥、殺蟲劑等物質(zhì)，對侵蝕區(qū)域的生態(tài)環(huán)境具有重要影響。侵蝕泥沙顆粒的研究有助于加深對侵蝕過程的理解，為侵蝕預報模型的建立提供理論基礎(chǔ)，還可揭示土壤侵蝕的內(nèi)在規(guī)律，指導水土保持規(guī)劃設(shè)計與水土保持措施配置。本文以黃土高原兩種典型土壤，長武黑壚土和綏德黃綿土為研究對象，設(shè)置模擬降雨強度為90 mm/h，坡長為5

2、m，坡度分別為10°、15°、20°、25°，通過模擬降雨試驗與傳統(tǒng)的坡面侵蝕過程監(jiān)測法、激光粒度分析方法相結(jié)合，闡述了降雨驅(qū)動下侵蝕過程中侵蝕泥沙顆粒分布特征、分選規(guī)律及其搬運機制。取得的主要結(jié)論如下:
　　(1)在相同降雨條件下，長武黑壚土的產(chǎn)流時間比綏德黃綿土的時間要短，但是長武黑壚土的徑流量、泥沙濃度、土壤侵蝕率均高于綏德黃綿土。不同坡度下，兩種土壤的產(chǎn)流時間、徑流量表現(xiàn)出極顯著差異(p＜0.01)。兩種土壤的徑流量隨時間

3、變化規(guī)律為:在降雨開始的幾分鐘內(nèi)，徑流量逐步增加，隨著降雨的進行，徑流量達到平穩(wěn)的狀態(tài)。而泥沙濃度隨時間變化規(guī)律為:產(chǎn)流開始后，泥沙濃度從最大值迅速下降，然后保持一個相對穩(wěn)定的狀態(tài)。
　　(2)長武黑壚土侵蝕泥沙顆粒主要由粉粒(0.002 mm-0.05 mm)組成，其含量占整個泥沙侵蝕量的60％-65％。綏德黃綿土侵蝕泥沙顆粒的主要組成部分為粗粉粒(0.02 mm-0.05 mm)和細砂粒(0.05 mm-0.25 mm)，其含

4、量占泥沙組成的65％-70％。黑壚土侵蝕泥沙顆粒中粘粒的平均含量為16.4％，而黃綿土侵蝕泥沙顆粒中粘粒的平均含量為9.9％。黑壚土侵蝕泥沙顆粒中粉粒的含量在降雨過程中，變化較小，而黃綿土侵蝕泥沙顆粒中粉粒的含量在降雨初期，逐步增加而達到相對穩(wěn)定的狀態(tài)。兩種土壤侵蝕泥沙顆粒中砂粒的含量逐漸下降，然后到達一個穩(wěn)定的狀態(tài)。
　　(3)兩種土壤侵蝕泥沙顆粒中粉粒的團聚率接近1，表明其以原始土壤的形式被搬運，而砂粒的團聚率均大于1，表明其

5、以原始顆粒的形式被搬運。黑壚土和黃綿土侵蝕泥沙顆粒中粘粒的富集率均小于1，說明粘粒發(fā)生了分散，大多數(shù)粘粒以團聚體的形式被侵蝕;而砂粒的富集率大于1，說明在侵蝕過程中砂粒發(fā)生富集，而粉粒在侵蝕過程中沒有發(fā)生明顯變化，與原始土壤組成一致。兩種土壤侵蝕泥沙顆粒呈現(xiàn)出相同的規(guī)律:隨著降雨的進行，最終侵蝕泥沙顆粒組成和原始土壤的泥沙顆粒組成一致。
　　(4)長武黑壚土侵蝕泥沙顆粒出現(xiàn)雙峰分布，其中一個峰值的粒級為小于0.02mm粒級的細顆粒