人工降雨和放水冲刷条件下紫色土坡面产流产沙特征分析.pdfVIP

第32卷第3期 长 江 科 学 院 院 报 Vo1．32 No．3 2015年 3月 JourmdofYangtzeRiverScientificResearchInstitute MRr． 2 0 1 5 DOI：10．3969／j．issn．1001—5485．2015．03．007 人工降雨和放水冲刷条件下紫色土坡面 产流产沙特征分析 王爱娟 ，丁文峰 ，王万君 (1．水利部 水土保持监测中心，北京 100055；2．长江科学院水土保持研究所，武汉 430010) 摘 要：采用可变坡的3in×1nl土槽进行人工降雨和放水冲刷试验 ，在不 同坡度 (5。～20。)、不同雨强(0．6～2．5 mm／min)和放水流量 (1．6～7m ／s)情况下 ，对紫色土坡面的产流产沙特征进行了研究。结果表明：放水冲刷试验 中径流流速从坡上到坡脚表现出先增加后减小、逐渐增大和逐渐减小3种趋势，而人工降雨试验则恰恰相反，径流 流速从坡上到坡脚表现出逐渐增大的趋势；15min是2种试验方法产流过程稳定的临界时间；人工降雨试验径流 含沙量稳定的时间介于5—50min之间，放水冲刷试验含沙量稳定的临界时间为 20min。试验成果可为后续紫色 土侵蚀相关研究提供数据支持。 关键词：紫色土；径流流速 ；含沙量；人工降雨；放水冲刷 中图分类号：S157．1 文献标志码：A 文章编号：1001—5485(2015)03—0031—04 不同坡度、不同降雨强度和放水流量的人工降雨与 放水冲刷试验 ，研究2种条件下坡面径流流速、产流 1 研究背景 过程和产沙过程特征，以期为后续紫色土侵蚀相关 紫色土发育于亚热带地区石灰性紫色砂页岩母 研究提供数据支持。 质土壤，主要分布在我国亚热带地区，以长江三峡地 区分布较广，四川盆地更为集 中，是我国南方重要的 2 试验材料与方法 耕作土壤。土壤侵蚀是土地退化的重要原因。紫色 土土层较薄，平均厚度不超过 50cm，母质疏松，物 2．1 供试土壤 理风化强烈。紫色土侵蚀规律的研究，关系到当地 试验用土壤为紫色土，采 自湖北省秭归县某坡 农业的可持续发展，与粮食安全和生态安全息息相 耕地，母质为紫色砂岩。土壤有机质含量为5．12 ； 关。 ÷ kg，密度为1．35g／cm ，土壤砂粒、粉粒、黏粒含量 降雨是土壤侵蚀的动力来源，侵蚀强度主要取 分另0占54．5l％，20．18％，6．64％。 决于降雨强度、降雨量和降雨历时。在土壤侵蚀发 2．2 试验装置与方法 生发展规律研究中，人工降雨因其可控 的降雨过程 试验在水土流失移动实验室内进行，试验装置 被研究人员广泛采用；当不考虑雨滴对地表的打击 中可变坡土槽长 3m、宽 1nl、深 50cm，坡度变化范 时，可采用放水冲刷试验研究土壤侵蚀和坡面流水 围为0。～30。，槽底部有渗流孔，在出口处有壤中流 力参数特征。研究人工降雨和放水冲刷条件下坡面 和地表径流收集装置。土槽装土厚度为40cm，边 的产流产沙特征有助于分辨有雨滴作用和无雨滴作 填边压实，控制填土密度为1．3g／em 。采用人工降 用的侵蚀特征。总结已有的研究成果发现，对紫色 雨法和放水冲刷法进行试验。降雨采用下喷式降雨 土的研究集中在不同土地利用类型对土壤侵蚀和径