粒径分布之降雨-国立中兴大学水土保持学系.ppt

礫石敷蓋與混合對土壤沖蝕影響 報告人：謝亞倫 學號參考文獻 林俐玲[1] 蔡義誌[2] 游韋菁[3] （2008），「礫石敷蓋與混合對土壤沖蝕影響之研究」，國立中興大學水土保持學研究所碩士論文。 摘 要 台灣地區降雨量高，土壤沖蝕嚴重，在沖蝕過程中土壤之細顆粒較易流失，遺留下之礫石量相對增加，改變土壤之成份，對於土壤抗沖蝕能力亦有相當的影響。 為瞭解土壤礫石對於土壤沖蝕之影響，本研究利用台灣西部分佈較多之黃壤（砂質壤土）及紅壤（坋質粘壤土）為實驗土樣，將過篩處理之土壤（粒徑2mm），以表面敷蓋及混合方式加入礫石，重填於沖蝕觀測箱中，以人工模擬降雨試驗測定土壤流失量，並以USLE 公式求取實驗之土壤沖蝕指數。 同時將實驗結果、土壤沖蝕指數線解圖法及幾何平均粒徑法三種方式求取之土壤沖蝕指數進行比較。 土壤中的礫石，改變了土壤的物理性質，其中又以降低其孔隙度，間接影響其飽和水力傳導度，降低土壤水分移動的速率，因而礫石的存在對於土壤沖蝕指數具有極高的影響，本研究中又以紅壤受礫石影響程度較大，黃壤之影響程度較小。 而土壤表面礫石，減少了土壤滲透之面積，減緩土壤水分之滲透，增加了逕流量。 當土表之礫石量，對於土壤的保護效力，超過其增加逕流量帶來之沖蝕力時，始確實對土壤保護有正面之效益。 前 言 台灣位處於年平均降雨量2000mm 以上之亞熱帶多雨區域，且山多地勢陡峻，長久以來，土壤沖蝕問題備受重視。在開發山坡地之同時，如何有效控制土壤流失，則為當前水土保持處理之重要課題。而土壤特性之研究，在探討土壤沖蝕方面有其關鍵性之地位。 土壤為一多相、異質、分散且多孔性之系統，依其母岩性質、所在地之氣候、成土時間、動植物生長及分佈等各項因素之影響，形成不同種類與特性之土壤，而直接影響土壤沖蝕之發生。例如，雨滴打擊地表之「飛濺沖蝕」，表面逕流之「漫地流沖蝕」，甚至更大規模之「紋溝沖蝕」或「溝谷沖蝕」等，均與土壤之理化性質息息相關。 目前台灣山坡地土壤沖蝕量之推估，以通用土壤流失公式（universal soil loss equation）為主流，於其估算過程中，土壤沖蝕指數K值依然參考Wischmeier and Smith（1978）所提出之線解圖，或以未開發地區之表土試驗代入經驗公式估算之，惟台灣地區山坡地之土壤大多富含礫石，而其含量直接影響沖蝕之結果。 據此，本研究採用人工模擬降雨進行含礫石土壤之沖蝕試驗，以探討礫石存在狀態與土壤沖蝕間之關係，再由實測沖蝕量以USLE 推算土壤沖蝕指數，最後和線解圖法與幾何平均粒徑法二種方式求取之土壤沖蝕指數進行比較。 研究材料與方法 研究材料 本研究的試驗土樣來源以台灣西部分佈廣泛之黃壤及紅壤為試驗樣本。黃壤之來源為南投縣草屯鎮風水坪水土保戶外教室， 其海拔約237m（ 東經120°43′7″；北緯23°57′29″），其地質為上新世卓蘭層之崩積土，土壤厚度約120cm，該區之年平均氣溫約為23℃，年雨量約為2,400mm，採集地點為一邊坡面，土壤硬度高達13.249g/cm2（山中式硬度計測值），地表面植生少且有少數礫石存在，有較明顯之沖蝕現象。 紅壤則採集自彰化縣彰化市八卦山台地之銀行山，其海拔約230m（東經120°35′39″；北緯24°2′54″），其地質為更新世頭嵙山層，土壤屬紅壤，厚度約30cm，地區之年平均氣溫約為23℃，年雨量約為1,642mm，採集時為種植龍眼樹及鳯梨之果園地，果樹已生長多年樹冠茂密，地表多為落葉敷蓋，土壤硬度約為2.747g/cm2（山中式硬度計測值）。 分別於上述二地點以鏟子進行採集裝袋，帶回實驗室經風乾過篩處理，並將粒徑2mm 以上之部分去除。 研究方法 研究流程：本研究之流程如圖1 所示。土樣經過風乾過篩處理後，進行土壤理化性質分析，並將過篩後之土壤（粒徑2mm），以表面敷蓋及混合方式加入礫石，採室內人工模擬降雨方式進行土壤沖蝕試驗。表面敷蓋係以沖蝕箱表面積0%、5%及15%等三項進行試驗；混合礫石則以沖蝕箱體積0%、5%及15%等三項進行試驗。分別觀測土壤中混合礫石及表面敷蓋礫石之土壤沖蝕情形，並比較土壤沖蝕指數實驗值與推估值之差異及適用性。 實驗方法及步驟： 土壤理化性質分析： 將試區採回之土樣，經過風乾與過篩（取2mm粒徑5mm 和粒徑2mm 兩種粒徑土樣實驗分析之用）兩項處理後，分別以下列方法量測所需之基本資料： (a) 土壤水分係數：將土樣風乾秤重後再烘乾即可求出。 (b) 總體密度/顆粒密度：以金屬管法測總體密度；以比重瓶法測顆粒密度。 (c) 粒徑分析/土壤質地：以Stoke’s law 配合吸管法量測土壤在各粒徑的含量比例。土壤質地則根據粒徑分佈比例，由三角質地圖（soil texture triangle）決定土壤的質