通城县花岗岩崩岗剖面优先流孔隙空间分布和水分特征研究

【摘要】崩岗是发生于我国南方花岗岩红壤区的一种特殊的水土侵蚀现象,崩岗发生造成的危害性非常大,威胁生态环境和人们的生命财产安全。本论文以湖北省通城县的五里镇和杨垄村发育较为典型的花岗岩崩岗为研究对象,采用室外和室内实验结合的方式和模拟计算分析方法。测定和分析了崩岗基本理化性质、崩岗优先流孔隙及崩岗各土层孔隙状况、崩岗土体入渗性能以及雨后不同时段崩岗含水量的动态变化。主要结论如下：崩岗剖面不同层次土壤物理性质存在明显的差异。崩岗各个土层的容重表现为淀积层(B层)>淋溶层(A层)>过渡层(BC层)>母质层(C层)；B层粘粒含量最高,都高于30%,母质层粘粒含量最低,都低于6%。杨垄Ⅰ、杨垄Ⅱ、五里崩岗中B层黏粒含量分别是C层的7.8倍、5.7倍和8.4倍。崩岗母质层的砂粒含量最高,都达到70%以上,A层最低；母质层的渗透系数最高,淀积层渗透系数最小,杨垄Ⅰ、杨垄Ⅱ、五里崩岗中C层渗透系数分别为B层16.0倍、16.1倍和12.9倍。崩岗剖面不同层次土壤孔隙状况差异明显。通气孔隙最高的为C层,最低的为B层,杨垄Ⅰ、杨垄Ⅱ、五里崩岗C层中通气孔隙度分别是B层的3.2倍、3.3倍和3.3倍；无效孔隙最高的为B层,最低的是C层,杨垄Ⅰ、杨垄Ⅱ、五里崩岗B层无效孔隙分别是C层的2.3倍、2.5倍、3.3倍。通气孔隙度越高,渗透性能越好；无效孔隙度越高,土壤的持水能力越强。崩岗地表的入渗性能存在明显的空间变化。崩岗地表不同点位的入渗率与崩壁的距离关系密切,距离崩壁距离越近,入渗速率越大,如距离崩壁0.5m处的土壤稳定入渗率为2.0mm/min,而距离2m处的土壤稳定入渗速率仅为0.4mm/min。崩岗不同层次土壤的入渗速率也存在明显差异。土壤稳定入渗速率是A层(1.019mm/min)>C层(0.708mm/min)>B层(0.198mm/min)。前期降雨水分在土体中的积累,对崩岗的发生具有促进作用。崩岗前期水分的积累可以减少崩岗土层水分蓄满的时间,使水分入渗到更深层次的土壤中。通过崩壁不同层次水分蓄满时间的模拟计算,在经历38mmm降雨,雨后第1天后崩岗土体的水分积累可使A层土壤蓄满时间减少了0.1d,A层和B层蓄满减少了0.27d。再一次降雨水分很难入渗到崩岗发生所需的深度情况下,前期水分的积累对崩岗的发生起着不可缺少的作用。崩岗土体存在优先流孔隙,并具有不同程度的空间变化。崩岗与崩壁壁面70cm范围内发育有优先流孔隙,离崩壁越近,优先流孔隙越多,优先流孔隙使水分进入土体的总量大大增加,土壤中优先流孔隙本身也是容易断裂部位,所以70cmm内是最可能发生崩岗的部位。崩岗母质层没有优先流孔隙的存在。崩积堆只有局部存在优先流孔隙。试验中只测定到离崩壁较近部位才出现有优先流孔隙。崩积堆优先流孔隙的存在,水分能够更多的进入到母质层,使得母质层中的土壤被壤中流带走,造成对崩岗进一步侵蚀,水分会改变母质层的理化性质,减少母质层对重力的承受能力,对崩岗的稳定性构成威胁。
【作者】刘龙水；
【导师】吕国安；
【作者基本信息】华中农业大学，水土保持与荒漠化防治，2014，硕士
【关键词】崩岗；土壤含水量；优先流孔隙；入渗性能；

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