前期土壤含水量对坡面产流产沙起始时间的影响.pdf

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1、第42卷第9期人民长江Vo1．42，No．92011年5月YangtzeRiverMay，2011文章编号：1001—4179(2011)09—0102—03前期土壤含水量对坡面产流产沙起始时间的影响龚杰，罗麟2，周海燕(1．中交第二公路勘察设计研究院有限公司，湖北武汉430052；2．四川大学水力学与山区河流开发保护国家重点实验室，四川成都610065)摘要：以水稻土为研究对象，采用室内降雨模拟试验方法，通过控制坡地不同的前期土壤含水量和坡面坡度，研究了3种降雨强度(，．一0．6mm／min，L—1．2mm／min和，3—3．

2、0mm／min)下水稻土的前期土壤含水量对坡面产流产沙起始时间的影响。结果表明，水稻土的土壤饱和含水量不随坡面坡度的变化而改变，而是维持一个常量；坡面坡度越小，幂函数对于前期土壤含水量与坡面产流产沙起始时间拟合的相关性越显著；前期土壤含水量在36．49％一50．93％时的水稻土最早发生水力侵蚀。研究成果可为湿润半湿润地区的水土资源管理提供基础理论依据。关键词：土壤含水量；地表径流；土壤侵蚀；下渗率中图法分类号：S157文献标志码：A前期土壤含水量是地表形成径流和土壤发生侵蚀1模拟试验的重要因素，其差异导致了土壤颗粒间结合力和土壤

3、团聚体的稳定性不同，影响了土壤的剪切力¨。王1．1试验设备与材料辉等通过室内降雨模拟试验，观测前期土壤含水量从降雨设备采用四川大学水力学与山区河流开发保风干状态至近饱和条件下黄土坡地降雨人渗、产流产护国家重点实验室的室内模拟降雨装置，它通过多组沙的特征，并拟合成二次多项式关系，确定出壤土和砂不同孔径的喷头喷水来模拟天然降雨，其雨滴直径、下黄土土壤流失量最少的前期含水量值分别为11．25％落速度等与天然降雨较为接近。和12．74％【3J。而张玉斌和郑粉莉在安塞黄绵土和杨试验所设计的模型土槽长3m，宽0．3m，深0．4凌填土土壤上的

4、试验研究得出，前期土壤含水量越大，m。土槽上方开口。土槽尾部设有出水口，并在出水其侵蚀发育越严重。口下方布置接水的容器用于测量降雨过程中的产流与目前，这些试验研究都是在干旱与半干旱地区土产沙。土槽内坡面的坡度可以在0。～25。之间任意调壤上进行的，而在降雨较充沛的湿润、半湿润的南方地节。试验采用ProfileProbetypePR2土壤水分仪测量区，对坡地产流产沙过程的研究还有待深入。为此，本土壤含水量。该仪器的工作原理是传感器发射一定频文通过四川大学水力学与山区河流开发保护国家重点率的电磁波，电磁波沿土壤水分测定仪的探针传输，

5、到实验室的室内降雨模拟试验，选用广泛分布在长江中达底部后返回，测定仪检测探头输出的电压，经过频率下游平原、四川盆地的水稻土作为研究用的土料，并通电流转换成数字显示。该仪器具有测量水分范围宽、过控制不同的降雨强度、前期土壤含水量探讨了前期精度高、体积小、重量轻、可随身携带、检测快速等特土壤含水量与坡面产流产沙起始时间的关系，拟为湿点。润与半湿润地区的水土资源管理提供科学的依据。土壤采用成都平原较普遍的水稻土，为了保证模收稿日期：2011—02一l4作者简介：龚杰，男，助理工程师，主要从事水土资源与环境方面的研究。E—mail：go

6、ngjie1999@qq．com第9期龚杰，等：前期土壤含水量对坡面产流产沙起始时间的影响l03拟试验结果的准确性，采用的土壤均为原状土。水稻壤含水量的算数平均值确定的土壤饱和含水量为土集中分布在长江中下游平原、珠江三角洲、四川盆地50．93％。和台湾西部平原，是中国极其重要的土壤资源。供试2．2前期土壤含水量与产流产沙起始时间验的土料除去植物根系、石块等杂物。在降雨较充沛的湿润、半湿润南方地区，降雨产流1．2试验设计一般以蓄满产流模式为主。在满足植物截留、入渗、填试验在3种降雨强度下展开，即，。一0．6洼损失后，降雨损失不再随

7、其延续而显著增加，土壤基mm／min，厶≈1．2mm／min和13—3．0mm／min。为了本饱和，从而产生大面积地表径流。随着地表产流开便于对比分析水力侵蚀的全过程，每次降雨的历时均始，水体的搬运能力使得土壤的侵蚀也同时发生。蓄设为60rain。试验按如下程序操作：①每次试验前将满产流模式下，降雨强度，一0．6mm／min时，降雨开土料放在一旁的土工布上风干；②试验时把风干的土始到产流的时间(t。)随土壤含水量的增大而减小(见料放入模型槽内，用喷雾器将一定水量补充到土壤中；图1)，可用下列公式表示：③将土壤水分仪插入土壤中进行

8、实时监测，达到设计t0：口(Os一0)(1)水平的前期土壤含水量后立即停止补水；④实验结束式中，为饱和含水量，％；0为前期含水量，％；Ct为参后，把土料从模型槽中取出，放在一旁的土工布上风干数，与雨强和土壤特性有关；b为指数。以备下次使用。为了使每次试验的土料空