doi10.11766trxb201804280005

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1、土壤学报ActaPedologicaSinicaDOI:10.11766/trxb201804280005岩溶区煤矿工程堆积体边坡细沟发育及其水沙关系研究*重庆市水利局科技项目“重庆市生产建设项目水土流失危害评价研究（ZXKJXM002825）”和“重庆市水力侵蚀监测点背景侵蚀环境调查（20170036）”资助Supportedbythe“StudyontheDamageofSoilandWaterLossintheProductionandConstructionProjectsinChongqingCity(No.ZXKJX

2、M002825)”and“InvestigationonBackgroundErosionEnvironmentofHydraulicErosionMonitoringPointsinChongqing(No.20170036)”ofScienceandTechnologyProjectofChongqingMunicipalWaterConservancyBureau†通讯作者Correspondingauthor，E-mail：shidm_1970@126.com作者简介：林姿（1994-），女，浙江温州人，硕士研究生，主要

3、从事土壤侵蚀与流域治理研究。E-mail:linzi1994zj@126.com收稿日期：2018-04-28；收到修改稿日期：2018-12-01；优先数字出版日期（www.cnki.net）：2019-01-03林姿1史东梅1†娄义宝1蒋光毅2彭旭东3李叶鑫4(1西南大学资源环境学院，重庆400715）（2重庆市水土保持生态环境监测总站，重庆401147）（3贵州大学林学院，贵阳550025）（4辽宁工程技术大学环境科学与工程学院，辽宁阜新123000）摘要重力作用对坡面径流泥沙和细沟发育具有重要影响。以煤矿工程堆积体为研究

4、对象，采用野外实地放水冲刷法研究不同坡度条件下，重力作用对工程堆积体边坡产流产沙细沟发育形态的影响。结果表明：（1）工程堆积体坡面侵蚀过程分为面蚀（产流3min内）和细沟侵蚀阶段，其中细沟侵蚀存在扩张（产流3~24min）、过渡（产流24~30min）和稳定（产流30min后）3个发展过程，细沟最快出现为4s、最慢为97s，二者出现时间约相差24倍。（2）重力作用是影响工程堆积体边坡产流产沙及其波动性变化的重要原因，对工程堆积体边坡总产沙量贡献在17.41%以上，最高可达99.60%；初步判定，重力作用对边坡细沟发育影响作用明显

5、的临界径流条件为20L·min-1，临界坡度条件为35°。（3）重力作用造成工程堆积体边坡细沟由短向长、由浅向深、由窄向宽发展，坡面细沟沟宽在7.89~19.73cm之间，沟深在2.17~6.73cm范围，宽深比在2.12~4.36之间，细沟密度在1.35~3.00m·m-2之间；径流作用主导细沟深度发育，而重力作用主导细沟宽度发育；边坡细沟密度随放水流量及坡度增加呈先增大后减小的趋势。研究结果对于正确认识煤矿工程堆积体边坡产流产沙特征、影响因素及土壤侵蚀量测算具有重要参考意义。关键词细沟发育；重力作用；水沙关系；工程堆积体；煤

6、矿工程中图分类号S157.1文献标识码A工矿区水土流失是由于人为扰动地面或堆置固体废弃物而造成水资源和土地资源的破坏和损失[1]。作为我国主要能源之一的煤矿工程在建设和生产运行期间的各种活动会大量占压土地资源并产生各种废弃堆积物，对周边水资源、土地资源、植被资源、水文循环和生态环境质量造成严重影响甚至破坏。煤矿工程建设所产生的大量弃土、石、渣，在水力和重力作用下极易发生诱发性崩塌、滑坡、泥石流等地质灾害[2]。一旦坡面http://pedologica.issas.ac.cn土壤学报ActaPedologicaSinica水流将

7、地面切割出一定高差后，沟道两侧的物质势能得到释放机会，形成水力与重力相伴发生的复合侵蚀[3]。当坡面侵蚀形式由面状侵蚀发展为细沟侵蚀时，侵蚀量会成倍或数十倍增长[4-5]，可达到坡面总侵蚀量70%以上[6]。目前对工程堆积体坡面土壤侵蚀过程研究集中在工程堆积体陡坡土壤侵蚀过程[7]、边坡面蚀[8]、弃土场侵蚀产沙过程[9]、边坡土壤流失量的预测[10-11]、煤矿工程建设松散弃渣诱发人为泥石流发育特征[12-13]及工程堆积体水土流失防治等[14-15]，较少涉及重力作用对坡面细沟形态特征的影响。坡面上跌水的形成是侵蚀方式变化的

8、重要分界点，标志着细沟开始形成[16]，重力作用对其形成和坡面产流产沙变化有直接影响。因此本文以煤矿工程堆积体为研究对象，采用野外实地放水冲刷法，重点研究：（1）工程堆积体坡面细沟侵蚀发生特征，分析坡面土壤侵蚀发展阶段特征；（2）重力作用对不同堆积体坡面水沙关系