小流域土壤入渗速率随空间和治理度之变异规律研究

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	小流域土壤入渗速率随空间和治理度之变异规律研究
	袁建平
学位类型	博士
导师	蒋定生
	1999
学位授予单位	中国科学院、水利部水土保持研究所
学位授予地点	陕西
学位专业	土壤学
摘要	本文采用野外试验与室内分析，原型小流域野外实测资料、流域把口站降雨径流观测资料与小流域模型试验资料相结合的方法，按照时、空间尺度的不同，利用计算机等现代技术定量研究安塞纸坊沟小流域土壤的降雨入渗产流变化规律。主要成果如下： 1. 野外坡地降雨入渗试验装置的研制。由于受野外地形条件的限制，现行人工模拟降雨试验装置多在定点小区上使用，自身比较笨重，移动不便，且以电为动力，耗水量大；而双环法只能选择野外小流域地势平缓处测定，无法反映小流域土壤入渗产流的真实情况，特别是小流域产沙的真实情况，为此作者在分析比较前人降雨试验装置优缺点的前提下，自行研制一套适用于野外坡地土壤入渗产流测定的试验装置。该装置具有体积小，重量轻，价格低廉，野外使用运输方便，用水量少等优点。野外测试结果表明，该装置不仅可以适用于不同坡度的坡地测量，而且雨强调节幅度宽广(0.4—10mm/min)，降雨重复性好，平均雨强重复性误差不大于5.5%，降雨均匀度系数为0.97—0.99。2. 土壤有压入渗与无压入渗关系研究。传统双环法测得的入渗速率是在地表有积水条件下的入渗速率，是一种有压入渗；而人工模拟降雨法测得的入渗速率是在地表无水层覆盖条件下测得的，是一种无压入渗。运用作者研制的便携式人工模拟降雨装置和传统双套环分别对流域内的坝地、梯田、农地、林地土壤入渗速率进行测定，结果表明双环法测得的土壤稳渗率普遍高于便携式人工模拟降雨装置法，约为1:1.43—1.78，二者之间的定量关系式为：V_j=-0.032+0.684V_S 3. 不同土地利用方式下影响坡地降雨产流历时的因子研究。通过影响林地、农地、裸地产流历时的诸因子(坡度、承雨强度、土壤初始含水率、林地植被盖度要、枯枝落叶层厚度)分析得出：坡度与产流历时呈指数负相关；承雨强度与产流历时呈幂函数负相关；土壤初始含水率与产流历时呈线性负相关；枯落层厚度、植被盖度与产流历时呈对数正相关。影响林地产流历时的主要因子有承雨强度与植被盖度；影响农地、裸地产流历时的主要因子则为坡度、承雨强度、土壤初始含水率，由此通过植被盖度、坡度、土壤初始含水率三个易于测定的因子，再由不同降雨强度就可预测不同土地利用情况下的径流发生时间，为合理配置各种水土保持措施，延长径流产生时间，强化降水就地入渗，减少土壤流失，具有一定的指导意义。4. 小流域土壤入渗空间变异性研究。由于受地形地貌、土地利用方式及人为生产活动等的影响，使得流域内各点的土壤入渗速率存在较大差异。经野外多点实测资料分析，暂将纸坊沟小流域土壤入渗速率按照不同土地利用方式、不同地形地貌特性分为以下四级：Ⅰ级，包括陡坡(>25°)撩荒地、陡坡(>25°)农耕地，稳渗率为0.30—0.50mm/min；Ⅱ级，包括缓坡耕地，普通耕作的塌地农地，梯田果园及绝大部分坝地，稳渗率为0.50—0.80mm/min；Ⅲ级，包括大垄沟，水平沟耕作农地，少数坝地，纸坊村林草地，稳渗率为0.80—1.10mm/min；Ⅳ级，其余林草地，稳渗率为>1.10mm/min。5. 不同治理度下小流域入渗产流产沙正态整体模型模拟试验研究。由于小流域综合治理后的产流产沙效益很难在短期内得以检验，如果小流域水土保持治理措施的规划实施存在技术上的失误，那将会造成巨大的经济损失，为此，需要寻找一种新方法，在短期内就能检验出实施在小流域内各种水土保持治理措施在设计和配置上的合理性与否，避免不必要的经济损失。小流域正态整体模型模拟试验正是基于上述目的而开展的，经试验表明，①纸坊沟流域治理生物措施的林草植被覆盖度最低下限值为60%，流域径流渗比临界值为林草覆盖度65%，取得最佳减水减沙效益的林草覆盖度为78%；②林草植被覆盖度与30min产流总量、停止降雨后流域产沙量呈明显指数负相关，与30min产沙量呈显著线性负相关，而与停止降雨后流域产流量呈二次曲线负相关；③流域坡面工程治理措施存在一个阈值(纸坊沟流域为80%)，该值以下，流域产流产沙量随治理度变化而变化幅度增大，该值以上，量值变化幅度缓慢。 6. 纸坊沟流域点上的入渗速率与流域面上的转化关系研究。野外多点实测的点的入渗速率不能代替整个流域的入渗速率，为了弄清该流域土壤整体入渗能力，必须将所获得的多点入渗速率转化到整个流域上，为此作者借鉴前人研究成果，提出一种考虑点面转化和地表结皮等影响因素在内的方法求得整个流域平均土壤入渗速率，1998年约为0.123mm/min，并将转化后的入渗速率与流域把口站1998年实测降雨径流资料作对比，结果表明二者相对误差不超过16%，精度较高，方法可行。
文献类型	学位论文
条目标识符	sbir.nwafu.edu.cn/handle/361005/4002
专题	水保所知识产出(1956---)
推荐引用方式 GB/T 7714	袁建平. 小流域土壤入渗速率随空间和治理度之变异规律研究[D]. 陕西. 中国科学院、水利部水土保持研究所,1999.