喀斯特坡耕地产流产沙特征及过程研究

针对喀斯特坡耕地独特的地上、地下二元结构，在详细探索坡耕地微地貌和地下孔（裂）隙特征的基础上，选择二者的典型组合，运用可调坡度可调孔裂隙试验钢槽模拟喀斯特坡耕地，采用人工降雨的方式，研究了其地表及地下孔（裂）隙产流产沙特征及过程，并利用野外径流小区地表产流产沙校验模拟研究方法，结果表明：①雨强大于50mm/h时，坡面地表产流量和产沙量主要决定于雨强，雨强增大，地表径流总量增加，土壤侵蚀模数也增大；坡面地表径流率随时间的变化为先快速增加，50min后变化平缓并趋于稳定；径流率随雨强的增大而增加，随基岩裸露率的增加而降低；不同坡度、相同雨强下，累积径流量随时间的变化呈线性递增，累积产沙量与降雨历时之间符合一元二次多项式方程；②地表产沙形式以推移质为主，占总量的62%-74%；径流含沙量随坡度的增大而增大，不同坡度相同雨强条件下的输沙率曲线变化趋势都是先上升，后下降；③在同等雨强和坡度下，基岩裸露率为20%的地表径流和产沙总量均比基岩裸露率为40%的大，分别是基岩裸露率为40%的地表径流量和产沙量的1.09-1.20倍和1.34-1.40倍；在基岩裸露率、雨强及坡度一定的情况下，随着地下孔裂隙度的增大，地表径流量和产沙量均减小；④地表产沙量与产流量呈极显著正相关关系（P<0.01）；通过对坡面地表径流产沙量与其影响因子的灰色关联度分析，得出坡度对产沙量影响最大，其次是地表产流量，随后是地下孔裂隙度、雨强、基岩裸露率，这几个因子的关联度均达到0.5以上。⑤不同雨强下的地下径流系数最大的与地下孔裂隙度最大值对应；地下产流量随地下孔裂隙度的增大而增大；不同雨强、同一孔裂隙度下，雨强越大，地下径流率随时间的变化越小；径流率随时间的延长，表现出先快速增加，然后大约在降雨50min后趋于稳定；较小雨强（30和50mm/h）时，地下孔隙度对径流率的影响较小，但随着雨强的增大，地下孔裂隙度对径流率的影响逐渐明显，随着地下孔裂隙度的增大，地下孔裂隙流也增大；对数方程Y=a+blnX能较好的表示地下径流率与降雨历时两者的关系；⑥雨强与地下径流产沙量的关系，可用二次方程表示；随着基岩裸露率的增大，地下产流量和产沙量均增大。⑦人工模拟降雨试验可以用来研究喀斯特地区坡面水土流失机理，坡面产流规律与自然降雨条件下的基本相似，人工模拟降雨对降雨强度较大的自然降雨模拟较好。