紫色土崩解特性对容重和含水率的响应特征

以紫色土为研究对象,通过室内重塑土试验,采用多元回归方程和曲面响应等分析方法,研究容重和含水率对紫色土崩解特性的影响。结果表明:(1)在相同容重下,崩解量随着含水率的增加而减小,不同含水率的土样崩解时间有所不同;土样完全崩解时间总体上随着含水率的增加而延长,且崩解量主要集中在崩解阶段前3 min。(2)在相同含水率下,崩解量随着容重的增加而减小,土样完全崩解时间总体上随容重的增大而延长,且崩解量主要集中在前4 min。(3)在相同容重和含水率下,土样崩解速率均随着容重和含水率的增大而减小;较之容重,含水率对崩解速率的影响较大。容重和含水率的交互作用对崩解速率影响显著,即随着容重和含水率的增加,土样崩解速率减小。研究成果为紫色土的侵蚀防治提供了参考。     

干密度初始含水率坡度对紫色土崩解特性的影响

为研究干密度、初始含水率和坡度对紫色土崩解特征的影响,通过采用自制仪器对27种不同干密度、不同初始含水率和不同坡度的紫色土进行崩解试验,为三峡库区消落带静水侵蚀导致的水土流失现象提供理论依据,分别得到试样的崩解速率与干密度、初始含水率和坡度的曲线关系.结果表明:在相同初始含水率和坡度下,随着干密度的增加,崩解速率随着浸泡时间增加呈现先增加后减小;在相同干密度和坡度下,随着初始含水率的增加,崩解速率是随着浸泡时间的增加呈现先增加后减小;相同含水率且干密度一定下,随着坡度的增加,崩解速率随着浸泡时间的增加呈现先增加而后减小.研究发现试样崩解均是从底部开始崩解,且崩解区域随浸泡时间的增长由底部逐渐延伸到顶部.     

砂质黏性紫色土粒组缺失对降低持水特性的影响

紫色土结构松散、具高生产性,但具有较弱的抗侵蚀能力,侵蚀后表现出土壤干密度减小、细颗粒流失严重等现象,影响其持水特性。为探讨紫色土降雨侵蚀后土壤持水特性的变化,该研究选取砂质黏性紫色土在降雨条件下最易变化的3组粒组（>0.250～0.500、>0.075～0.250、0～0.075 mm）,开展广义吸力范围内粒组缺失的土-水特征曲线（soil-water characteristic curve,SWCC）试验,分析粒组缺失对砂质黏性紫色土持水特性的影响。结果表明： 1）粒组缺失会降低土体持水特性,在边界效应区和过渡区最为明显,残余区影响较小。缺失粒组质量分数与进气值和残余含水率呈反比;2）使用粒径参数（限制粒径、平均粒径、中值粒径、有效粒径）表征土体级配状况,建立土体级配曲线与SWCC特征值的关系,发现除有效粒径,其余参数均与进气值和残余值呈线性反比关系;3）使用Fredlund-Xing模型对不同方法所得数据进行拟合,发现使用单一试验方法所得数据结果拟合优度较高,但SWCC明显偏离其余试验数据点。提出获得准确的紫色土全吸力SWCC仅需确定吸力最大值,并引入3种评价指标进行验证,拟合结果表明,此方法可有效缩短SWCC试验周期,为SWCC在三峡库区紫色土地区的工程运用提供了可靠的思路。     

黄土坡面的微生物矿化加固及抗侵蚀性能试验研究

[目的] 研究黄土坡面的微生物矿化加固及抗侵蚀性能,为该区域坡面土壤侵蚀的防治提供防治技术。[方法] 采用微生物矿化技术对黄土坡面进行加固,通过光学显微镜和扫描电子显微镜(SEM),从微观角度探究微生物诱导碳酸钙沉淀(MICP)技术对黄土坡面矿化加固的作用机制,并结合室内人工模拟降雨测试分析了加固坡面的抗侵蚀性能。[结果] 采用微生物矿化技术固化黄土坡面,能够有效提高坡面的抗侵蚀性能;随着固化处理次数的增加,固化层厚度逐渐增加,坡面渗透性逐渐降低,坡面总产流量逐渐增加,从38.5 L/h增加到44.4 L/h,增加了15.6%,而坡面总产沙量逐渐减少,从480.64 g/h减少到17.1 g/h,减少了96.5%。固化处理7次及以上的坡面,经雨强为120 mm/h的降雨持续冲刷1 h,坡面均没有发生明显的土壤侵蚀,坡面径流量与径流含沙量几乎不随降雨历时的增加而变化,分别稳定在0.72～0.74 L/min和0.001～0.002 g/ml之间。固化处理次数达7次及以上时,固化处理次数对总产沙量有显著影响,随着固化处理次数的增加,总产沙量不断减小。[结论] MICP技术可为黄土丘陵沟壑区临时和永久边坡土壤侵蚀的防治,黄土坡面的加固提供新方法和新技术,具有较广阔的实际应用前景。     

不同近地表水文条件下紫色土坡面土壤侵蚀过程研究

采用模拟降雨试验,研究了自由下渗(free drainage)、土壤水分饱和(saturation)、壤中流(seepage)3种近地面水文条件下紫色土坡面土壤侵蚀过程.结果表明,近地表水文条件会对紫色土坡面侵蚀过程产生重要影响.在地面坡度5°～15°条件下,当地表水文条件由自由下渗演变为土壤水分饱和时,坡面侵蚀量由1.31～2.02 g/(min·m2)增加到1.83～5.50 g/(min·m2);当地表水文条件由土壤水分饱和变为壤中流时,坡面侵蚀量达到4.40～16.41 g/(min·m2).土壤水分饱和条件下坡面侵蚀量是自由下渗的1.40～2.73倍;壤中流条件下坡面侵蚀量是自由下渗时的3.36～8.12倍,是土壤水分饱和时的2.40～2.98倍.同时,坡面坡度对紫色土坡面侵蚀过程有重要的影响.     

WEPP模型在紫色土坡面侵蚀预测中的应用研究

WEPP模型是一种基于侵蚀过程的计算机土壤侵蚀预测模型。本文通过对遂宁市紫色土产流、产沙侵蚀的观测．运用WEPP模型进行单次降雨侵蚀预测,并与实测值进行比较。通过分析比较结果．认为WEPP模型对紫色土侵蚀过程预测合理,为进一步研究WEPP模型对紫色土多年侵蚀预测提供参数参考。     

流域水文模型在川中丘陵区小流域水沙过程研究中的应用

流域水文模型对定量评价水沙的输出响应具有重要的作用。探讨了新安江流域水文模型在川中丘陵区小流域水沙过程研究中的应用,结果表明该模型对水沙过程的模拟效果良好,确定性系数达到0．8以上。为川中丘陵区小流域水沙输出的定量评估提供了一种有效的方法和思路。     

紫色土区土壤侵蚀对土地生产潜力的影响研究

紫色土具有自然肥力高、成土母质易风化的特点 ,在土地开发中若未采取合理的水土保持措施 ,极易产生严重的水土流失 ,破坏土地资源。定量分析了不同侵蚀程度下不同作物的土地生产潜力 ,为搞好紫色土开发利用中的水土保持提供了科学依据。     

电解质对土壤水土迁移特征的影响

以不同浓度的Ca(NO3)2电解质溶液为水源,在大雨强高坡度下进行降雨模拟,研究紫色土水土迁移特征,试图探索在较强的物理破坏下电解质作用对土壤侵蚀的影响.结果表明:自来水降雨对土壤中的电解质产生很强的稀释效应,改变土壤表面电场而产生强大的化学分散力(水合斥力和静电排斥力),因而产生土壤强烈的分散.降雨中加入的Ca(NO3)2电解质屏蔽了土壤电场而减弱了这种化学分散力,因而减弱了土壤分散,增加了渗透,减缓了水土流失的进程,这种作用随着降雨中Ca(NO3)2浓度的增高而增强.因此土壤侵蚀的根本原因是土壤电解质及其浓度控制下的化学分散力.     

不同降雨带上的土壤侵蚀状况分析

利用遥感和地理信息系统技术对我国不同降雨量等级下的土壤侵蚀情况进行了分析 ,结果表明 ,轻度以上水蚀的百分比和水蚀综合指数的最高值都出现在降雨量为 2 5 0～ 40 0 m m的半干旱、农牧交错区的带上 ,分别为 5 5 .7%和 182。风蚀综合指数、冻融侵蚀综合指数和土壤侵蚀综合指数的最高值分别为 6 40 ,192和 44 7,均出现在降雨量小于 2 0 0 mm的干旱地带上。在降雨量大于 16 0 0 mm的带上不存在冻融侵蚀。在湿润、潮湿和过湿的地带上主要以水蚀为主 ,均占 96 %以上。在半湿润地带上 ,水蚀也占优势 ,占 76 .1%。在半干旱地带上 ,水蚀、风蚀和冻融侵蚀接近于各占 30 %。在干旱地带上 ,以风蚀为主 ,占 5 8.6 %。     

紫色丘陵区土壤侵蚀对土壤生物学肥力的影响

为更好地理解侵蚀土壤质量变化,该文利用137Cs技术探讨了川中丘陵区紫色土陡坡耕地土壤侵蚀对土壤生物学肥力的影响。结果表明,与无侵蚀的坡地相比,陡坡耕地土壤微生物量碳含量及碱性磷酸酶、蔗糖酶活性分别显著降低41%、44%、17%,土壤生物学肥力退化指数MFDI达-35%。陡坡耕地土壤蔗糖酶活性与137Cs浓度显著正相关（r=0.643,p=0.024）,表明蔗糖酶活性随土壤侵蚀强度增大而降低。耕作侵蚀造成的陡坡耕地上坡土壤损失导致土壤微生物量碳含量、碱性磷酸酶、脲酶及蔗糖酶活性最低,而耕作侵蚀造成的陡坡耕地坡底土壤堆积导致这4个微生物特性最高,结果陡坡耕地这些微生物特性的空间变异分别增大2.8、0.8、1.4、4.5倍。紫色土陡坡耕地土壤生物学肥力退化与空间变异性增大在今后的土地管理中应引起关注。