紫色土細溝侵蝕輸沙能力研究.pdf

1、紫色土集中分布在四川盆地的丘陵區(qū)和低山區(qū)，分布區(qū)雨量充沛，降雨集中，暴雨頻繁，地表植被覆蓋度差，加上紫色巖物理風化強烈，母巖風化一層剝落一層，形成大量膠結(jié)能力很弱的松散碎屑物，致使紫色土的土壤侵蝕非常嚴重，侵蝕嚴重程度僅次于黃土。紫色土分布區(qū)的土地利用方式主要是坡耕地，坡耕地的耕作方式極易形成細溝，因此細溝侵蝕是紫色土分布區(qū)極其重要的坡面侵蝕方式。細溝侵蝕造成的嚴重的水土流失，不僅制約農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展而且對人民生命財產(chǎn)的安全造成嚴重威脅

2、。細溝水流輸沙能力在侵蝕產(chǎn)沙及泥沙的輸運過程中十分重要，并且是坡面水蝕預(yù)報的重要模型參數(shù)，一直是受到土壤侵蝕界的高度關(guān)注，準確的計算水流輸沙能力是發(fā)展基于物理成因土壤侵蝕模型的關(guān)鍵。本文以紫色土作為研究對象，選擇5種坡度（5°，10°，15°，20°，25°）和3個流量（2，4，8 min/L），并采用6個12 m×0.1 m的限定性細溝，在一定時段的放水沖刷侵蝕后，在距細溝入口0.5，1，2，3，4，5，6，7，8，10，12 m處插

3、入擋板，將細溝分成11段，然后采用體積置換法獲得的細溝水流含沙量隨溝長變化的過程數(shù)據(jù)，估算不同水力條件下的最大含沙量，進而計算得到水流的輸沙能力。本文分別采用細溝侵蝕含沙量隨溝長變化的輸沙過程的實測最大含沙量、擬合最大含沙量和細溝侵蝕剝蝕率為0時的含沙量3種方法確定紫色土細溝水流的輸沙能力，試驗結(jié)果表明：
　　1）通過實測含沙量和擬合含沙量確定的紫色土細溝輸沙能力，在坡度為5°~15°范圍內(nèi)，紫色土輸沙能力隨坡度和流量的增加而增加

4、，在同一流量坡度為15°~20°范圍內(nèi)，紫色土輸沙能力隨坡度的增加，增加幅度很小，在同一流量坡度為20°~25°范圍內(nèi)，紫色土輸沙能力隨坡度的增加不再變化。據(jù)此推測15°~20°為紫色土細溝侵蝕的臨界坡度。相關(guān)分析得到，實測含沙量和擬合含沙量確定的紫色土細溝輸沙能力有很好的一一對應(yīng)關(guān)系。
　　2）相同試驗條件下，將實測含沙量確定的紫色土和黃綿土細溝輸沙能力分別進行對比，在相同的水力條件下，實測含沙量確定的黃綿土細溝的輸沙能力約是紫

5、色土細溝輸沙能力的1.59~2.56倍。將擬合含沙量確定的紫色土和相同試驗條件下黃綿土細溝輸沙量和輸沙能力進行對比，紫色土和黃綿土細溝輸沙量都隨細溝溝長的增加而增加，但增加的幅度隨細溝溝長的增加逐漸減小，紫色土輸沙量減少的幅度明顯大于黃綿土輸沙量減少的幅度，但最終都趨于一個穩(wěn)定值。
　　3）由實測含沙量確定的紫色土細溝水流輸沙量最后趨于解析剝蝕率確定的紫色土細溝水流輸沙能力，從理論上證明了該試驗對體積置換法獲得的數(shù)據(jù)的處理方法的正

6、確性。本研究采用實測含沙量、擬合含沙量和解析剝蝕率確定輸沙能力，三種方法計算得到的輸沙能力是相當?shù)?。解析剝蝕率確定的輸沙能力比實測含沙量確定的輸沙能力和體積置換法確定的輸沙能力偏大，實測含沙量確定的輸沙能力比體積置換法確定的輸沙能力偏小。在相同的坡度流量條件下，解析法確定的黃綿土細溝的輸沙能力總是高于紫色土細溝的輸沙能力，黃綿土細溝的輸沙能力約是紫色土細溝輸沙能力的1.38~2.14倍。
　　4）由紫色土和黃綿土細溝水流含沙量與坡

7、度和溝長關(guān)系等值線可知：紫色土和黃綿土細溝含沙量與坡度和溝長關(guān)系等值線在不同坡度下都隨溝長的增加，由密集變得稀疏，且坡度越大這種趨勢越明顯。在相同的水力條件和同一溝長處，黃綿土細溝水流含沙量隨坡度和流量的變化要大于紫色土細溝水流含沙量隨坡度和流量的變化，表明黃綿土比紫色土更易遭受侵蝕。
　　5）對輸沙能力與坡度和流量的關(guān)系進行擬合，黃綿土和紫色土細溝水流輸沙能力都隨流量的增加呈線性增加，坡度越大，流量對輸沙能力的影響越大；隨坡度的