土壤質(zhì)地層狀性和水質(zhì)對土壤侵蝕影響的試驗研究.pdf

1、由于氣象、地質(zhì)和生物等過程的作用，層狀土壤構型在自然界普遍存在，降雨水質(zhì)性質(zhì)隨著地域發(fā)生改變，因此在降雨侵蝕過程中這兩個因素也起到了關鍵的作用。并且土壤層狀構型的存在，使水分在均質(zhì)土中和層狀土壤構型中的運動規(guī)律具有很大的差異，土壤理化性質(zhì)也會隨降雨水質(zhì)的不同而發(fā)生改變。雖然土壤的層狀構型和各類的水質(zhì)對土壤入滲的影響被廣泛證實，但是對土壤侵蝕過程影響的研究較少，而且研究不同灌溉和降雨水質(zhì)在層狀土壤構型中的土壤入滲過程還未見有報道。因此，本

2、論文以黃土高原廣泛分布的塿土、黃綿土和砂土為研究對象，通過人工室內(nèi)模擬降雨，研究不同的層狀土壤構型對土壤入滲及坡面土壤侵蝕過程中的影響;以及不同降雨水質(zhì)作用下，土壤的降雨入滲過程，產(chǎn)流產(chǎn)沙特性;同時研究室內(nèi)層狀土壤構型，在各種水質(zhì)入滲過程中的土壤水分運動規(guī)律，以期為層狀土壤入滲過程和侵蝕過程模擬提供科學數(shù)據(jù)。研究結果表明:
　　(1)層狀土壤構型“上砂下黏”組合能夠降低降雨侵蝕程度。通過人工模擬降雨試驗，研究了3種土壤類型及其不同

3、層狀結構組成條件下的降雨入滲和產(chǎn)流產(chǎn)沙特征:隨降雨強度增大，各層狀土壤的產(chǎn)流時間均變短，而徑流系數(shù)均增大，土壤侵蝕強度增大;在相同降雨強度下，“上砂下黏”的層狀土壤構型穩(wěn)定入滲率較大，抗侵蝕能力較強，而“上黏下砂”的層狀土壤構型在降雨侵蝕過程中的產(chǎn)沙量大，土壤侵蝕強;土壤入滲率的大小由層狀土壤的總土水勢和導水率共同決定的，三層土壤組合的入滲率大小為砂土-黃綿土-塿土＞砂土-塿土-黃綿土＞塿土-砂土-黃綿土＞塿土-黃綿土-砂土;兩層組合的

4、大小為砂土-塿土＞塿土-砂土。土壤水分的入滲是有土水勢起主導作用，因此，在降雨侵蝕過程中，非飽和土壤水分運動，孔隙是與大氣相連通，層狀土壤構型的水頭壓力決定土壤入滲速率，從而使得其含水量高于均質(zhì)土壤。層狀土壤構型產(chǎn)流產(chǎn)沙量總體為三層組合＜兩層組合＜單層土壤，表明層狀組合層次越多，其抗侵蝕能力可能越強;根據(jù)Smith降水入滲模型和Kostiakov入滲模型，可得出在降雨條件下層狀土壤的入滲模型公式，利用試驗進行了模擬驗證;
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5、)降雨水質(zhì)的不同，侵蝕過程侵蝕程度不同。通過模擬降雨試驗研究了不同水溶液（去離子水、天然降水、天然積水、自來水和微咸水）模擬降雨條件下土壤入滲和產(chǎn)流產(chǎn)沙特征:隨著降水中鈉吸附比和電導率的增加，土壤侵蝕強度先降低后增加;天然積水作用下，侵蝕程度最低，因此其是降水中鈉吸附比和電導率的臨界值，高于或低于此值，侵蝕程度加劇;塿土入滲率和累積入滲量從大到小的排列順序為:天然積水＞微咸水＞自來水＞天然降水＞去離子水，天然積水的累積入滲量最高，去離子

6、水累積入滲量最低。水質(zhì)對降雨侵蝕的影響特征還受土壤質(zhì)地和構型的影響，粘粒含量較高的塿土降雨侵蝕受水質(zhì)影響比粘粒含量較低的黃綿土更加明顯，同時層狀構型塿土-砂土的降雨侵蝕程度和均質(zhì)塿土侵蝕規(guī)律一致，但是侵蝕程度比均質(zhì)塿土強;Philip模型應用于降雨水質(zhì)入滲模擬時，對于鈉吸附比較低的水質(zhì)計算結果較為精確，對于鈉吸附比較高的水溶液，其計算結果有一定偏差。也就是說水質(zhì)鈉吸附比(SAR)是有一定的閾值范圍，本試驗的范圍是當鈉吸附SAR等于天然積

7、水的SAR時，降雨侵蝕量最低。
　　(3)不同水質(zhì)的積水入滲過程是受土體構型控制。利用去離子水、天然降水、天然積水、自來水4種水質(zhì)的水，作用于三種土壤構型（均質(zhì)塿土、塿夾砂、砂夾塿），研究均質(zhì)和層狀土壤積水入滲過程:Philip入滲模型模擬不同水質(zhì)在均質(zhì)塿土的入滲過程，均方根誤差(RMSE)計算值偏小，擬合精度高;四種水溶液在三種土壤構型入滲的時間:去離子水＞天然降水＞自來水＞天然積水;均質(zhì)塿土＞塿夾砂＞砂夾塿。濕潤鋒在相同時間內(nèi)

8、推進距離:均質(zhì)塿土＜塿夾砂＜砂夾塿;含有不同鈉吸附比和電導率的水溶液對層狀土壤濕潤鋒推進距離的影響程度受由土壤分層組合方式?jīng)Q定。
　　土壤層狀結構的普遍存在，通過室內(nèi)人工模擬降雨和一維土柱入滲試驗，對層狀土壤構型的侵蝕規(guī)律進行研究，以及塿土夾砂土和砂土夾塿土進行積水入滲規(guī)律進行探討，獲得層狀土壤構型的侵蝕特征和不同夾層層狀土入滲規(guī)律及降雨水質(zhì)的對土壤侵蝕的影響程度，揭示了層狀土壤入滲機理，為干旱半干旱地區(qū)提高水資源的利用效率和預防