雨滴击溅下薄层径流对土壤团聚体破碎、迁移的影响

摘要

黄土高原是我国主要土壤侵蚀区，也是世界上水土流失最严重地区。近年来国家和地方政府实施了多项植被恢复工程，对提高土壤抗蚀性有一定的积极作用。当前的研究内容主要集中在两个方面：其一，许多试验只采用侵蚀量这一指标来体现土壤侵蚀的变化规律。其二，溅蚀过程中团聚体破碎、迁移的数量变化。但是对于降雨过程中薄层径流对土壤团聚体进行悬浮搬运的数量变化关系这一本质问题却很少研究，而且关于侵蚀团聚体粒径分布特征的研究也相对较少。本试验采用可变式针头雨滴模拟装置和自制径流模拟装置，对黄土高原黄绵土和沙壤土进行雨滴击溅和径流冲刷的水力侵蚀试验。雨滴直径分别为0mm、2.67mm、3.05mm、3.39mm、3.79mm、4.05mm。径流深度分别为0mm、1mm、3mm、5mm。用塑料桶收集试验过程中产生的泥浆，称重计算得到侵蚀量、泥沙浓度和径流量。然后对泥浆进行湿筛处理，得到不同粒径的团聚体，粒径划分如下：＞2mm、1-2mm、0.5-1mm、0.25-0.5mm、0.106-0.25mm、0.053-0.106mm以及＜0.053mm，共7个等级。烘干团聚体至恒重，并称量记录结果。以期揭示在雨滴打击扰动下薄层径流对土壤团聚体悬浮、迁移的特征变化规律。 通过分析试验数据，得到以下成果：（1）泥沙分布与输移特征。在相同薄层径流深冲刷下，沙壤土和黄绵土泥沙侵蚀量均随着雨滴直径的增大而增加的趋势。在相同雨滴直径击溅下，当雨滴直径≤2.67mm时，侵蚀量随着薄层径流深的增加而增加。在雨滴直径＞2.67mm下，随着径流深增加，2种土壤侵蚀量呈现先增加后减少的趋势。在雨滴击溅参与下，沙壤土和黄绵土泥沙浓度大体上随着径流深度增加而呈现逐渐减少的趋势。在相同直径雨滴击溅下，沙壤土和黄绵土的径流量随着薄层径流深度增加而逐渐增加。（2）团聚体分布与迁移。在溅蚀下，沙壤土粒径分布特征：在雨滴直径≤3.39mm时，团聚体侵蚀量最大的粒径为＜0.053mm；当雨滴直径＞3.39mm时，团聚体侵蚀量最大的粒径为0.25-0.106mm。黄绵土在不同直径雨滴击溅下侵蚀量最多的为粒径＜0.053mm的团聚体，且大体上随着雨滴直径的增大而逐渐减小。在片蚀下两种土壤搬运、迁移团聚体的粒径主要集中＜0.053mm粒径。雨滴打击和径流冲刷混合侵蚀下沙壤土在雨滴直径≤3.39mm时侵蚀粒径分布呈双峰曲线分布，最高的峰值为＜0.053mm的粒径，且随着径流深度增加而逐渐减小；另一个峰值为0.25-0.106mm的粒径，且随着径流深度增加而逐渐增大。当雨滴直径＞3.39mm时，沙壤土侵蚀粒径分布变成单峰型分布，主要是0.25-0.106mm粒径的侵蚀量增加。黄绵土在混合侵蚀下团聚体粒径分布呈单峰曲线，峰值在粒径＜0.053mm处，且随着薄层径流深度增加而逐渐减少。（3）团聚体特征参数变化规律。沙壤土和黄绵土团聚体MWD值与雨滴直径d之间存在二次函数关系，这两种土壤团聚体MWD值与薄层径流深度h之间存在二次函数关系。沙壤土在雨滴直径较小时D值随着薄层径流深度的增加呈现先增后减的趋势，在雨滴直径较大时D值随着薄层径流深度的增大呈现逐渐减小的趋势。黄绵土在各雨滴直径下的D值随着薄层径流深度的增大均呈现逐渐减小的趋势。对完善黄土高原水土保持措施提供一定的指导意义。

目录

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第一章 绪论

1.1 选题背景和意义

1.2国内外研究进展

1.2.1降雨侵蚀

1.2.2径流侵蚀

1.2.3土壤团聚体

1.3亟需研究的问题

第二章 研究内容与试验方法

2.1 研究内容

2.1.1 雨滴击溅和径流冲刷对坡面土壤侵蚀机制

2.1.2雨滴击溅和径流冲刷对土壤团聚体破碎、迁移的影响

2.2试验方法

2.2.1采样点概况

2.2.2样品采集

2.2.3 试验装置

2.2.4样品收集

2.2.5数据分析

第三章 雨滴击溅下薄层径流侵蚀泥沙分布与输移特征

3.1径流泥沙分布特征

3.2雨滴直径对薄层径流侵蚀量的影响

3.3侵蚀量和泥沙浓度与薄层径流之间的联系

3.4侵蚀量与降雨历时

第四章 雨滴击溅下薄层径流土壤团聚体分布与迁移

4.1雨滴溅蚀对土壤团聚体破碎、迁移的影响

4.2 径流冲刷对土壤团聚体破碎、迁移的影响

4.3 混合侵蚀对土壤团聚体破碎、迁移的影响

第五章不同侵蚀条件下土壤团聚体特征参数变化规律

5.1团聚体平均重量直径（MWD）的变化规律

5.2团聚体分形维数（D）的变化规律

第六章 结论与研究展望

6.1研究结论

6.2研究展望

参考文献

致谢

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