黄土地区细沟径流分离输沙过程模拟

Rill erosion is one of the most important soil erosion type and source of sediment yield. Soil detachment and sediment transport are the key processes of rill erosion, and their intensity directly affects the rill erosion rate. The soil physical and chemical properties of clay loess soil, loessial soil and sand loess soil distributed from south to north in loess region of China are quite different, which will inevitably affect the strength of soil detachment and sediment transport process by rill flow. However, there is a lack of studies which use the same method to systematically study the soil detachment and sediment transport processes of rill flow in loess region, of which soil properties are quite different. Accordingly, five loess soil which is spatial different are collected as test soil, and rill flume experiment, rill flume with soil feeding hopper experiment, test of soil physical and chemical properties, and combined analysis of test results are applied in this project. This project aims to model soil detachment capacity and sediment transport capacity by rill flow based on different loess soil so as to establish models of soil detachment and sediment transport capacity by rill flow of the loess region, to analysis the effect and contribution of sediment load to soil detachment rate by sediment-laden rill flow on the loess region, and to establish a soil detachment and sediment transport process model which has a comprehensively describe for spatial different soil of loess region. The results will help to reveal the rill erosion process mechanism of the loess region and the scientific establishment of the rill erosion process model.

细沟侵蚀是黄土地区极其重要的侵蚀方式和严重侵蚀产沙的重要根源之一。细沟径流分离与输沙过程是细沟侵蚀关键过程，其强烈程度直接影响着细沟侵蚀速率的大小。我国黄土地区从南到北分布的粘黄土、黄绵土、沙黄土等土壤，其土壤理化性质具有较大差异，必然影响细沟径流分离与输沙过程的强弱。然而，以往研究缺乏在土壤性质具有差异的黄土地区，对不同土壤的细沟径流分离输沙过程采用同一测定方法进行系统研究。据此，本项目拟针对黄土地区空间分布上5种不同土壤的细沟径流分离输沙过程，采用细沟水槽试验、细沟水槽与漏斗供土组合试验、土壤理化性质测试，以及试验结果联合分析方法，研究该区域细沟径流分离能力、细沟径流输沙能力，辨析黄土地区细沟径流输沙对分离的影响及贡献，建立统一表达黄土地区空间分布上不同土壤的黄土地区细沟径流分离输沙过程模拟方程。研究成果将有助于揭示黄土地区细沟侵蚀过程机理，实现该区细沟侵蚀过程模型的科学建立。

细沟侵蚀是黄土地区极其重要的侵蚀方式和严重侵蚀产沙的重要根源之一。细沟径流分离与输沙过程是细沟侵蚀关键过程，其强烈程度直接影响着细沟侵蚀速率的大小。本项目针对黄土地区空间分布上5种不同黄土土壤的细沟径流分离输沙过程，采用细沟水槽试验、细沟水槽与漏斗供土组合试验、土壤理化性质测试等方法，研究了黄土地区细沟径流分离能力、细沟径流输沙能力、细沟径流输沙对分离的影响及贡献、细沟径流分离输沙过程模拟方程。主要结果为：（1）不同土壤细沟径流分离能力动力学方程皆为细沟径流分离能力与水流功率关系的线性方程。细沟径流分离能力与土壤粘结力和粉粒级有效颗粒含量呈显著负相关关系，与土壤有效中值粒径以及砂粒级有效颗粒含量呈显著正相关关系。黄土地区细沟径流分离能力方程为用水流功率、土壤粘结力、土壤有效中值粒径为变量描述的三元幂函数方程。（2）不同土壤细沟径流输沙能力动力学方程皆为细沟径流输沙能力与水流功率关系的幂函数方程，水流功率是与细沟径流输沙能力关系最密切的水动力学指。细沟径流输沙能力与土壤粉粒含量呈显著负相关关系，与土壤中值粒径以及砂粒含量呈显著正相关关系。黄土地区细沟径流输沙能力方程为用径流功率、土壤中值粒径为变量描述的二元幂函数方程。（3）不同土壤下，细沟径流分离率均随径流输沙率的增大而减小。细沟径流分离率与输沙率之间的关系为负线性相关关系。黄土地区细沟径流分离率对输沙率与水流功率的综合响应关系可用二元线性方程很好地描述。黄土地区细沟径流输沙率对细沟径流分离影响的贡献率为31%，水流功率对细沟径流分离影响的贡献率为56%。（4）黄土地区细沟径流分离输沙过程方程是细沟径流分离率对细沟径流分离能力、细沟径流输沙能力差缺率响应的二元幂函数方程，方程可对本研究试验条件范围的黄土地区各地不同土壤细沟径流分离率大小进行模拟。研究成果将有助于揭示黄土地区细沟侵蚀过程机理，实现该区细沟侵蚀过程模型的科学建立。