模拟降雨条件下石灰岩区土壤水土流失的研究

摘要

本文针对太行山区石灰岩土壤,通过室内模拟降雨实验,研究了不同降雨强度、不同坡度石灰岩土壤坡面侵蚀产流产沙过程,并根据土壤的理化性质和人工模拟降雨试验所得数据,结合通用水土流失方程RUSLE模型和前人总结经验,探讨了石灰岩土壤可蚀性K值的测定方法及其随雨强变化规律。取得的主要结论如下:
　　 (1)坡面动态径流量在其他条件相同,不同降雨强度下,随着降雨强度的增大而增加,即1OOmm/h＞85mm/h＞60mm/h:
　　 (2)坡面径流总量随雨强的变化,100mm/h时径流总量为540.97L-603.20L,85mm/h时径流总量为445.68-528.95L,60mm/h时径流总量为332.28L-354.52L;
　　 (3)坡面径流泥沙含量变化,坡度为5°时,径流泥沙含量随着降雨强度的增大而增加,坡度为10°、15°、20°、25°时,85mm/h与1OOmm/h雨强下径流泥沙含量十分接近,且均大于60mm/h雨强径流泥沙含量;
　　 (4)坡面累计产沙总量随雨强的变化,1OOmm/h时产沙总量为9293.57g-13670.34g,85mm/h时产沙总量为7201.51g-11855.19g,60mm/h时产沙总量为5273.98g-6144.86g;
　　 (5)坡面动态径流量与径流总量在其他条件相同,不同坡度下,随着坡度的增大而增加,即25°＞20°＞15°＞10°＞5°;
　　 (6)坡面径流泥沙含量在其他条件相同,不同坡度下,随着坡度的增大而增加,即25°＞20°＞15°＞10°＞5°;
　　 (7)坡面累计产沙总量随坡度的变化,雨强为60mm/h时,产沙总量维持在5300g-6100g左右,其他雨强条件下,产沙总量随着度的增大而增加,即25°＞20°＞15°＞10°＞5°;
　　 (8)坡面径流系数变化规律,各降雨强度下径流系数曲线斜率大小顺序为85mm/h＞100mm/h＞60mm/h,在相同降雨强度条件下,径流系数随着坡度的增大而增大,即25°＞20°＞15°＞10°＞5°;
　　 (9)坡面径流深随着降雨强度的增大而增加,受坡度因素影响不大。在雨强为60mm/h时,径流深为33.33mm-35.45mm,在雨强85mm/h时,径流深为44.57mm-52.90mm,在雨强1OOmm/h时,径流深为54.10mm-60.32mm;
　　 (10)通过模拟降雨试验,运用RUSLE模型测得的石灰岩土壤可蚀性性K值平均值为0.0186t·h/(MJ·mm),土壤抗冲性Kwi平均值为O.0181kg/m2·mm。根据土壤可蚀性K值的计算关系式测得的K值为0.0194t·h/(MJ·mm)。