论文红壤坡面降雨侵蚀和水文过程是适合不知如何写红壤方面的相关专业大学硕士和本科毕业论文以及关于红壤土的肥力特点论文开题报告范文和相关职称论文写作参考文献资料下载。
摘 要通过人工模拟降雨试验,研究了有无壤中流情况下红壤坡面侵蚀、入渗过程及含水量分布状况.结果表明：初始产流时间无壤中流比有壤中流约快13 min,壤中流滞后于地表径流.产流强度无壤中流整体小于有壤中流,壤中流小于地表径流；有壤中流产沙量除峰值外其余都小于无壤中流.地表初渗速率无壤中流大于有壤中流,且入渗时间长；含水量无壤中流0～5 cm随坡深逐渐减小,5～25 cm随坡深逐渐增加,有壤中流0～10 cm随坡深逐渐减小,10～25 cm随坡深逐渐增加.无壤中流5 cm以下各个坡深处的含水量大于有壤中流；两种情况含水量都属弱变异,有壤中流的变异幅度大于无壤中流,较大变异集中在15～30 cm.
关键词红壤坡面；壤中流；入渗；产沙；产流
中图分类号K903 文献标识码A 文章编号10002537（2013）05008105
我国南方红壤主要集中在低山丘陵坡度为6～15°的缓坡地带[1],总面积约54.11万km2,占全国土地总面积的5.64%[2].由于该区人多地少,暴雨较多,加之居民对土地资源的不合理利用及对下垫面植被的破坏,在天然降雨的冲刷下,水土流失极易发生,对该区农业生产和生态安全带来严重的影响[3].
近年来,国内学者已经对红壤地区产流产沙规律做了大量研究工作,取得许多重要进展[47].但关于红壤地区坡面土壤在下垫面产生壤中流和不产生壤中流两种情况下产沙、产流和入渗的规律对比研究较少,在该区域这两种情况下由降雨引起的侵蚀危害程度也难以做出确切的评价.因此,通过室内降雨试验,模拟红壤地区裸坡有无壤中流两种情况,研究坡面降雨入渗和侵蚀的变化规律,为我国红壤地区降水时空分配提供一定的理论基础.
1材料和方法
1.1供试材料
试验供试土壤采自湖南省长沙市东郊浏阳河大桥附近,属于第四纪红粘土母质发育的红壤,其砂粒、粉粒和粘粒质量分数分别为23.3%、30.6%和46.1%,该土壤类型为粘土,富含铁、铝氧化物,呈酸性,一般具有粘性较高、吸水性强、但田间持水性不高的特点.试验用土过10 mm筛,自然风干至初始含水量（质量分数,下同）为15%,初始装土容重为1.1 g/cm3,样品土壤原有自然结构被破坏,属于被扰动土壤.
1.2试验装置及设计
室内模拟降雨装置采用中科院水土保持研究所研制的侧喷式降雨设备,该设备由供水、稳压、降雨3个子系统构成.降雨高度为7 m,雨滴有效降落高度为6.5 m,有利于保证雨滴降落的最终速度,满足天然降雨的特性[8].设计降雨强度为80 mm/h,由于受试验侧喷式设备及外界条件的限制,降雨均匀度在75%以上,实际降雨强度80～85 mm/h,降雨时间为60 min.试验土槽采用的尺寸规格为：长×宽×高为200 cm×30 cm×30 cm,坡度设计为15°.有壤中流产生的土槽上面末端和下面末端都设置了簸箕型集水口,上端集水口用于收集地表径流,下端集水口用于收集产生的壤中流.无壤中流产生的土槽只在上面末端设置了簸箕型集水口,用于收集地表径流.每个试验重复2次,取平均值进行计算和分析.
1.3试验过程
1.3.1装土过程在有壤中流试验设置的土槽里均匀填装3 cm 天然细沙,铺上透水纱布,模拟天然透水层,便于壤中流出流.其上再填装27 cm的供试土壤.无壤中流试验设置的土槽底部只铺设透水纱布,在其上填装30 cm的试验用土.为保证试验土壤容重均匀,根据设定好的土壤含水量和容重采取分层填装的方法,每5 cm一层,边填充、边压实,为防止土层之间出现分层现象,在填装上层土之前进行打毛.为防止延长初始产流时间,表层土壤和槽口必须处于同一水平位置.最后用塑料薄膜覆盖土壤表层,以防试验降雨之前表层土壤由于水分蒸发前期含水量降低.
1.3.2降雨产流过程每场试验均是先按实际雨强降落10 min,待降雨均匀后,揭开塑料薄膜开始试验,记下时间并密切关注降雨过程中坡面表层土壤的变化.降雨产流后,记录开始产流时间,地表径流第1～5个样品间隔1 min；第6～10个样品间隔2 min；第11个样品之后间隔5 min.壤中流的取样时间均间隔1 min,两种产流方式接样时间均为1 min,至试验结束.试验结束后,测得每个径流泥沙样的质量,用烘干法测出径流含沙量,计算出相应的径流量,并且记录每次试验的泥沙、径流总量.
1.3.3雨后采样降雨结束后,对试验土壤进行破坏性采样,坡深每5 cm一层,每层分别在坡长5、25、50、75、100、125、150、175、195 cm,坡宽5、15、25 cm处用铝盒采样.每土槽合计采样162处,测得土壤含水量,用以分析降雨过程中土壤水分分布状况.
2结果和分析
2.1红壤坡面产流过程
坡面的产流形式主要包括地表径流和壤中流[9].当降雨强度大于入渗强度或较薄土层中储水饱和后,多余的降水沿坡地表面土层侧向流动,形成地表径流；壤中流主要发生在上层透水和下层相对透水性较弱的土层界面,当上层土壤储水满足后就形成临时饱和带内的非毛管孔隙中侧向运动的水流即壤中流,它的运动服从达西定律.通常壤中流汇流速度比地面径流慢,但它的形成影响着地表径流.
图1描述了有无壤中流两种情况下,坡面地表径流和壤中流产流强度随降雨时间的变化过程.由图1可知,有壤中流的初始产流时间在32 min左右,无壤中流的初始产流时间在20 min左右,有壤中流的初始产流时间比无壤中流坡面慢了约13 min,说明壤中流的产生有延缓地表径流产流的作用.从产流过程来看,无壤中流时,地表径流产流强度前期增加趋势较缓慢,降雨后期产流强度呈波动上升的变化,产流强度达到峰值.有壤中流时,地表径流产流强度迅速增加直到峰值,在末段产流强度出现上下波动,整体上大于无壤中流.对 析地表径流和壤中流可以发现,壤中流的初始产流时间滞后于地表径流,产流强度也远远小于地表径流.壤中流是一条变化平缓的曲线.土壤蓄水达到饱和后开始产生壤中流,下渗速度已基本趋于稳定,因此壤中流流量变化较小.对整个过程中地表径流和壤中流总量进行分析,无壤中流试验条件下地表径流总量占总降雨量的16.43%；有壤中流情况下地表径流总量占总降雨量19.44%,壤中流径流量占降雨总量的2.82%.因为有壤中流情况时,土槽底部留有集水口,上下土壤层之间空气流通,水分向下运动过程中挤压土壤空气,压强逐渐变大,下层空气对水分子存在向上的支持力,阻碍了水分的下渗,大部分水分在上层积聚,进而上层土壤易于达到饱和,相应的地表产流比例增加,壤中流比例会减少.
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参考文献：
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