喀斯特坡地裸露心土层产流产沙模拟研究

发布时间：2019-10-04 02:05

【摘要】：通过人工降雨探索表土剥离后喀斯特坡地侵蚀产沙特征及机制,为该地区开展地下水土流失研究及指导水土流失防治工作具有重要的理论和现实意义。试验采用钢槽装填土石模拟喀斯特地区表土剥离后坡地的"二元结构",通过人工模拟降雨揭示了雨强(30、50、80mm h~(-1))、坡度(10°、15°、20°、25°)和地下孔(裂)隙度(1%、2%、3%、4%、5%)对坡地土壤侵蚀的影响,并在此基础上进一步讨论了各因子对剥离表土后的坡地造成的影响。结果表明:(1)表土剥离后地下漏失的隐蔽性增强,小雨强的坡地土壤侵蚀容易被忽视,30、50 mm h~(-1)雨强条件下,仅当坡地坡度≥15°时地表出现径流,坡地侵蚀产沙以地下流失为主,地下产流量、产沙量随雨强先增大后减小。(2)喀斯特地区坡地土壤侵蚀治理不应只重视地表水土流失,更应关注垂直方向上的土壤侵蚀——地下漏失,低坡度(坡度≤15°)条件下,地表近乎无产流产沙,坡地侵蚀产沙集中在地下孔(裂)隙,而坡度为20°、25°的坡地,其地下产沙比重仍分别高达0.85~0.97、0.59~0.84。剥离表土后的坡地水土保持应从地表、地下两个方向进行,避免由地下漏失引起的岩溶塌陷。增大地下孔(裂)隙度能显著提高地下产流量和产流系数,并促进地下孔裂隙产沙量和产沙比重的增加。
【图文】：

示意图,示意图,雨强,径流量

差值从０．２８逡逑减小至０．１８。比较３个雨强条件下地下径流量变化逡逑特征可见，地下径流量随雨强的增大呈先增大后减逡逑小的变化趋势，其中５０ｍｍ邋ＦＴ１雨强下的地下径流量逡逑最大，３０邋ｍｍ邋ｈ＿ｌ的次之，８０邋ｍｍ邋ｈ＿ｌ的最校可见逡逑在５０与８０邋ｍｍ邋ｈ＿１雨强之间存在临界雨强，使得地逡逑下径流量、径流模数均随雨强增大发生变化。地下逡逑孔（裂）隙度的增大使得地下岩溶裂隙系统容纳径逡逑流的体积增大，单位时间内更多的降雨从地下孔逡逑（裂）隙流失。逡逑法见公式（２）、（３）和图２。逡逑ｔＲ２逡逑ａｒｃｓｉｎ逡逑）孔逡逑９０逡逑Ｐ邋■－逡逑—－２Ｌ邋Ｉｒ２＾－逡逑ｓｉ％逡逑（２）逡逑（３）逡逑式中，Ｐ为孔（裂）隙度，％；邋Ｓ孔为孔洞重合区逡逑域的面积，ｍ２；邋＆为底板的面积，６邋ｔｎ２；邋７１为圆周逡逑率，取３．１４；邋为底板孔洞半径，０．０２５邋ｍ；邋Ｌ为孔逡逑洞重合区域最大弦长，ｍ。逡逑注：为圆心，为半径，Ｚ？为弦长邋Ｎｏｔｅ：邋０邋ｓｔａｎｄｓ邋ｆｏｒ邋ｃｅｎｔｅｒ邋ｏｆ逡逑ｔｈｅ邋ｃｉｒｃｌｅ，邋Ｒ邋ｆｏｒ邋ｒａｄｉｕｓ，邋Ｌ邋ｆｏｒ邋ｃｈｏｒｄ邋ｌｅｎｇｔｈ逡逑图２地下孔（裂）隙度计算示意图［１８１逡逑Ｆｉｇ．邋２邋Ｓｋｅｔｃｈ邋ｆｏｒ邋ｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎ邋ｏｆ邋ｕｎｄｅｒｇｒｏｕｎｄ邋ｐｏｒｅｓ邋ａｎｄ邋ｆｉｓｓｕｒｅｓ逡逑１．４数据处理逡逑试验数据采用Ｅｘｃｅｌ２０１３和ＳＰＳＳ１８．０进行统计逡逑分析。文中雨强、坡度及地下孔（裂）隙度的参照逡逑水平分别为３０邋ｍｍ邋ｈ—１、１０。、１％。逡逑２结果逡逑２．１坡地产流历时对各影响因素的响应逡逑在９０邋ｍｉｎ的降雨历时内，地表

产流,历时变化,地表

．邋２邋Ｓｋｅｔｃｈ邋ｆｏｒ邋ｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎ邋ｏｆ邋ｕｎｄｅｒｇｒｏｕｎｄ邋ｐｏｒｅｓ邋ａｎｄ邋ｆｉｓｓｕｒｅｓ逡逑１．４数据处理逡逑试验数据采用Ｅｘｃｅｌ２０１３和ＳＰＳＳ１８．０进行统计逡逑分析。文中雨强、坡度及地下孔（裂）隙度的参照逡逑水平分别为３０邋ｍｍ邋ｈ—１、１０。、１％。逡逑２结果逡逑２．１坡地产流历时对各影响因素的响应逡逑在９０邋ｍｉｎ的降雨历时内，地表出现产流后在降逡逑雨过程中无中断现象，地下孔（裂）隙产流时长逡逑均为９０邋ｍｉｎ。由产流历时变化特征（图３邋）可见，逡逑地表产流时长随雨强、坡度和地下孔（裂）隙度逡逑条件变化有明显的差异。３０邋ｍｒｎｌＴ１雨强下，仅２０°逡逑和２５°坡的地表有径流产生，同时随地下孔（裂）逡逑隙度的增大，，２０°坡的地表产流时间较２５°的产流时逡逑间迟４０邋￣邋６０邋ｍｉｎ；邋５０邋ｍｍ邋ｈ＿１雨强下，总体上表现逡逑为地表产流时间随坡度增大而提前，同时１５°和２０°逡逑的地表产流历时总体上随地下孔（裂）隙度的增大逡逑而递减；８０邋ｍｍ邋ＩＴ１雨强下，除地下孔（裂）隙度逡逑为１％，坡度为１０°的地表产流时长为８０邋ｍｉｎ，其他逡逑各坡度和地下孔（裂）隙度条件的地表产流时长均逡逑孑Ｌ邋（裂）隙度邋Ｆｉｓｓｕｒｅ邋ｐｏｒｏｓｉｔｙ邋（％）逡逑１２３４５１２３４５１２３４５逡逑图３地表产流历时变化特征逡逑Ｆｉｇ．邋３邋Ｔｅｍｐｏｒａｌ邋ｖａｒｉａｔｉｏｎ邋ｏｆ邋ｓｕｒｆａｃｅ邋ｒｕｎｏｆｆ逡逑５４８逡逑土壤学逡逑５４卷逡逑ｏｏｏｏｏｏｏｏｏｏｏ逡逑０９８７６５４３２１逡逑（ｕ！ｌｕ）ｆｃｏｉ％－＞ｏ
【作者单位】：贵州大学林学院;贵州晟泰工程咨询有限公司;贵州师范大学地理与环境科学学院;
【基金】：国家重点研发计划课题(2016YFC0502604) 国家自然科学基金项目(41671275,41461057) 贵州省重大专项(黔科合重大专项字[2016]3022号)资助~~
【分类号】：S157.1

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