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黄土坡耕地土壤入渗规律研究

赵西宁  
【摘要】: 本文以陕西淳化黄土高原沟壑区和安塞黄土丘陵沟壑区为研究试验区,应用土壤水动力学和土壤侵蚀学的原理与方法,借助人工降雨装置和双环装置,通过野外大量试验与室内分析及计算机模拟等方法,系统地研究了黄土坡耕地土壤入渗规律。主要结果如下: (1)以不同坡度、不同降雨强度下的直线坡为例,得出黄土坡耕地有压入渗速率大于无压入渗速率,两者呈直线关系,在黄土高原沟壑区两者稳定入渗速率之比介于1.8~3.0倍之间,黄土丘陵沟壑区介于2.1~3.2倍之间。 (2)在对黄土坡耕地(黄土高原沟壑区和黄土丘陵沟壑区)不同坡度、不同降雨强度、不同耕作措施进行降雨入渗试验的基础上,采用曲线拟合法,对这些实测入渗数据计算分析,将线性方程建立的原理应用于非线性方程,选取了适合于黄土坡耕地的土壤入渗模型。 (3)采用土壤稳定入渗速率、坡面开始产流时间、土壤湿润锋面下渗深度三个指标来反映坡耕地土壤入渗影响(土壤性质、土壤初始含水率、地面坡度、降雨强度、积水深度、水土保持耕作措施等)因素效用大小,建立了各因素与三个指标的关系模型,详细分析了不同水土保持耕作措施强化土壤入渗的影响,其中等高耕作作用最为显著,其次是人工掏挖和人工锄耕。在相同的降雨条件下,黄土高原沟壑区等高耕作与直线坡相比,可提高入渗67%,人工掏挖可提高入渗41%,人工锄耕可提高入渗29%;黄土丘陵沟壑区等高耕作可提高入渗45%,人工掏挖可提高入渗22%,人工锄耕可提高入渗14%。并根据黄土高原超渗产流的概念和水量平衡方程,建立了不同水土保持耕作措施强化入渗速率模型。 (4)积水深度和土壤结皮对初始入渗速率影响较大,对稳定入渗速率影响不大,随着积水深度和结皮厚度的增大,这种情况尤为显著,如在积水深度为5cm和3cm情况下,稳定入渗速率在黄土高原沟壑区分别为0.57mm/min和0.56mm/min,在黄土丘陵沟壑区分别为0.94mm/min和0.93mm/min,两者相差甚微。 (5)对不同含沙量的浑水入渗进行研究得出,泥沙含量越高,浑水稳定入渗速率越低,当含沙量分别为0%、10%、20%、30%、40%时,在黄土高原沟壑区稳定入渗速率分别为0.48mm/min、0.28mm/min、0.24mm/min、0.21mm/min、0.20mm/min:在黄土丘陵沟壑区分别为0.53mm/min、0.35mm/min、0.32mm/min、0.30mm/min、0.29mm/min,两者呈指数关系:在不同颗粒组成情况下,物理性粘粒含量越高,浑水稳定入渗速率越低,在黄土高原沟壑区,粘粒含量分别为53.51%、56.09%、59.44%时,稳定入渗速率分别为0.32mm/min、0.28mm/min、0.27mm/min;在黄土丘陵沟壑区,粘粒含量分别为35.23%、38.48%、42.25%时,稳定入渗速率分别为0.38mm/min、0.30mm/min、0.29mm/min,两者为幂函数关系。


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