喀斯特典型工程堆积体土壤侵蚀特征研究

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工程堆积体现已成为水土流失的重要来源之一,其水土流失因其特殊结构、复杂的组成物质等特点而具有一定的特殊性,一直受到学术界的关注。工程堆积体特殊的结构特征是否会导致雨水携带泥土从堆积体内部孔隙往深层运移,当前尚未有研究涉及。因此,本文以线性工程形成的一类典型工程堆积体(依坡倾倒型)作为研究对象,通过模拟降雨试验研究降雨强度、砾石含量、坡度三种重要的影响因素对堆积体土壤侵蚀的影响,包含地表、地下产流产沙特征及壤中流产流特征。研究结果可为该区工程堆积体水土流失预测及防治提供理论参考和依据,为该区生态恢复提供理论支撑。主要研究结果如下:(1)随着降雨强度的增大,工程堆积体地表、壤中流及地下产流均逐渐增大;地表产流所占比率随降雨强度的增大而减小,壤中流则相反(降雨强度为110mm/h时除外);地下产流比例随降雨强度的增大逐渐减小。工程堆积体产沙量、产沙率及产沙模数均随降雨强度的增大而增大;地下产沙量所占比率明显大于地表产沙量所占比率;不同降雨强度下工程堆积体地表及地下产沙过程基本呈增大、减小、趋于平稳三个阶段。(2)三种砾石含量下,工程堆积体产流量、产流率及产流模数均表现为地下>壤中流>地表;地表产流量随砾石含量的增大而减小,而壤中流和地下产流量却相反。产流所占比率均表现为地下最大,壤中流次之,地表最小;产流过程整体呈缓慢增大后快速增大,最后趋于平稳三个阶段。不同砾石含量下工程堆积体地表产沙量均小于地下产沙量;地表产沙量、产沙率及产沙模数随砾石含量的增大逐渐减小。地表产沙量所占比率明显小于地下。地表、地下产沙量均随降雨时间表现为先增大后减小最后趋于平稳的变化趋势。(3)各坡度等级下,工程堆积体产流量、产流率及产流模数均表现为地下最大、壤中流次之、地表最小。地表产流量随坡度增大而增大,地下产流量相反,壤中流先减小后增大。工程堆积体产流比例为地下>壤中流>地表;地表产流比例随坡度的增大而增大,地下相反,但是壤中流表现为先减小后增大。工程堆积体产沙从以地下为主过渡到以地表为主的坡度在35°-40°之间时。工程堆积体地表产沙量随坡度的增大而增大,地下产沙量却相反。整个降雨过程中工程堆积体地表产沙量均表现为30°<35°<40°,地下则相反。(4)降雨强度与工程堆积体地表产流量、地下产流量、地表产沙量、地下产沙量之间相关性呈极显著(p﹤0.01);与壤中流产流量之间相关性显著(p﹤0.05)。砾石含量与工程堆积体地表产流、产沙量之间呈负相关;与壤中流、地下产流量、地下产沙量之间呈正相关。坡度与工程堆积体地表产流量、地表产沙量之间呈正相关;与壤中流、地下产流量、地下产沙量之间呈负相关。降雨强度与工程堆积体地表、壤中流、地下产流量、地表产沙量之间均可以用二次函数很好地进行拟合,与地下产沙量之间可以用线性关系很好地进行拟合。砾石含量、坡度与工程堆积体各类型产流、产沙之间均可用二次函数很好地进行拟合。
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