人工降雨条件下扰动坡面土壤侵蚀规律研究.pdfVIP

第30卷 第4期 长 江 科 学 院 院 报 V01．30 No．4 2013年 4月 JournalofYangtzeRiverScientificResearchInstitute Apr． 2 0 l 3 DOI：10．3969／j．issn．1001—5485．2013．04．006 人工降雨条件下扰动坡面土壤侵蚀规律研究 王爱娟，李亚龙，王一峰 (长江科学院水土保持研究所，武汉 430010) 摘要：应用人工模拟降雨实验 ，拟定3种不同雨强对砂土、粉壤土、石质土和黏土4种不 同土壤质地扰动坡面产流 产沙规律进行研究。结果表明：地表径流的产流开始时间随着雨强的增加缩短，在 3．3～24．9rain之间变化；坡上、 坡中、坡下的径流流速呈现递增的趋势，但是整个坡面的单位水流功率在降雨过程中变化不大；石质土和黏土的产 沙量最大，且在降雨过程中呈现先增后减的趋势，而砂土和粉壤土的产沙量不大且呈现增加的趋势；同一坡度同样 降水量情况下产沙量呈现石质土粉壤土 砂土的规律 ；黏土坡面的产沙量随着雨强的增大而增大。 关 键 词：开挖坡面；地表径流；侵蚀 ；人工降雨 中图分类号：S157 文献标志码：A 文章编号：1001—5485(2013)40 —0025—04 1 研究背景 2 研究区概况和研究方法 近年来，我国国民经济快速发展，工业化、城镇 化速度加快，基础设施建设与交通、能源开发等项 目 2．1 研究区概况 急剧增加，扰动地表造成人为水土流失量剧增，开发 研究区位于南水北调 中干线工程石家庄段 建设项 目导致的新增水土流失问题成为有关专家关 (N37。27_38。47，E1l3。3O一115。20)，属暖温带 注的热点。 大陆性季风气候，多年平均降雨量 521mm，6至 8 由于开发建设项 目类型众多，下垫面条件各异， 月份 3个月的降水占全年降水量的63％一70％，多 工程规模引致新增水土流失是 自然水土流失的2～ 年平均蒸发量2000mm，蒸发量为降水量的4倍， 40000倍…，精确计算开发建设项 目水土流失量化 多年平均气温12．8cC，标准冻土深度0．54m。石家 困难 。国内目前应用的开发建设项 目造成的水土流 庄市地处太行山前洪积平原，西靠太行山，东接河北 失量化方法主要包括类比分析法、数学模型法、实地 中部平原，地势由西向东逐渐降低，项 目区属平原、 浅山丘陵的地貌形态，土壤类型主要有棕壤、褐土、 调查法(径流小区法、测钎法、侵蚀沟量测法)、侵蚀 等级划分法和专家预测法等 I4J。这些方法简单易 石质土、粗骨土、新积土、风沙土、潮土、沼泽土、草甸 行、可操作性强，但是很难得到开发建设项 目引起的 土、水稻土和盐土。 水土流失量的精确值，其科学性也较差。只有在对 2．2 研究方法 开发建设项 目水土流失特点的正确认识基础上，结 采用人工降雨的方法研究扰动土地表土壤侵蚀 合已有水土流失防治成果和防治措施体系及防治技 规律，降雨器为下喷式，喷头有大、中、小3套，其进 术，才能进行防治分区和防治措施布设_5一 。由于 水 口水压由压力表控制，工作频率 由多功能数据采 开发建设项 目往往使地表大面积硬化，改变了地表 集器控制，工作时间和间隔时问可在0～99rain内 的入渗、产流、产沙规律，扰动后的地表侵蚀规律鲜 调节，降雨强度可在0．5—3．5mm／min之间调节，均 有研究，鉴于此，本文 以工程开挖面为研究对象，采 匀度达到90％，喷头高度为3