三峡库区典型土质道路产流产沙特点研究

论文摘要

土质道路是一种在山区分布广泛的道路类型,路面容重高,饱和入渗率低。这种特性促使道路在较小的降雨强度下也能形成径流,是流域中形成超渗产流的主要区域之一。因此,土质道路是一类不同于一般坡面、沟谷的特殊侵蚀环境,其水文特性及侵蚀规律必然有自身的特点。三峡库区在生态环境建设与移民过程中修建了大量道路,限于经济条件,大多为土质路面。鉴于水沙问题对三峡水库的重要性,本文以三峡库区王家桥小流域为研究区,以村村、村镇两种典型土质道路为研究对象,在0.5、1.0mm/min两种人工模拟降雨强度下,定量研究土质道路径流泥沙特点,以期阐明其产流产沙规律,为土质道路水土流失防治提供依据。主要研究结果如下:（1）经过实地调查分析,受人为干扰强烈的土质道路砾石含量较高,土体容重大,村镇道路普遍达到2.0 g/cm3;饱和入渗率极低,最低可达1.6 mm/h;土体雨前含水率也比一般坡面低10个百分点;土粒排列紧密,土体抗冲性大;地表裸露,仅村村道路存在杂草;人为扰动强烈,路面存在易随径流流失的浮土层,村镇道路浮土重达0.4 kg/m2。（2）土质道路产流时间短,产流前累积降雨量小,0.5 mm/min时,均在累积降雨量达到4 mm之前产流,当雨强为1.0 mm/min时,累积降雨量＜2 mm时均产流;径流系数较大,均在70%以上。道路产流率在产流初期急剧增大,且短时间内趋于稳定。双因素方差分析表明,雨强差异是影响地表径流的主要因素,道路类型差异仅在0.5 mm/min雨强下对村镇道路径流参数的影响达到显著;道路下垫面物理性状对径流的影响较弱,与径流系数相关性分析表明,仅在0.5 mm/min雨强下,村村（r=0.859*）、村镇（r=0.824*）道路砾石含量达到了显著水平。（3）径流含沙量在产流初期即达峰值,随累积降雨量增加而下降,随后趋于稳定,当累计雨量达20mm左右时,含沙量又有所增加。1.0 mm/min雨强下,产流初期即达峰值,随后降低;而当雨强为0.5 mm/min时,产流初期含沙量先增大至峰值后减小。村镇道路含沙量峰值可达到28.58 g/L,村村道路可达23.64 g/L;累积降雨量达9 mm时,村镇道路含沙量降幅达52.2%,而村村道路亦达到了34.6%;累积产沙量变化曲线也随径流含沙量相应的变动。土质道路面浮土层是产流初期主要的泥沙源,随径流的不断冲刷,浮土层逐渐消耗殆尽,土质路面成为主要的泥沙源。降雨(F=7.382**)及道路类型（F=1.296*）差异均能够显著影响径流含沙量的变化。道路下垫面物理性状与径流含沙量相关性分析表明:土体容重、单位面积浮土含量的相关性均达到了显著;村镇道路砾石含量亦达到显著;杂草覆盖度在0.5mm/min的村村道路上达到了显著。（4）侵蚀率是坡面地表径流冲刷泥沙源的结果,产流初期,侵蚀率较大,后又随泥沙源的变更、侵蚀类型的变化而有所减小并在一段时间内趋于稳定,在降雨后期,随着径流侵蚀下切,侵蚀率又有所增加。0.5 mm/min时,侵蚀率变动趋势比较明显,当雨强为1.0 mm/min时,这种趋势有所弱化。降雨（F=8.492*）道路类型(F=6.082**)对侵蚀率的影响均达到了显著;道路下垫面物理性状各因子与侵蚀率相关性分析结果显示,土质道路土体容重、单位面积浮土重量均与侵蚀率显著相关,杂草覆盖度与砾石含量亦表现出了较高的相关性。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 1 引言
• 2 文献综述
• 2.1 土壤侵蚀
• 2.2 道路侵蚀的基本概念
• 2.2.1 地下径流
• 2.2.2 地表径流
• 2.2.3 研究尺度
• 2.3 道路侵蚀研究进展
• 2.3.1 国外研究
• 2.3.1.1 研究方法
• 2.3.1.2 流域尺度
• 2.3.1.3 路域尺度
• 2.3.2.国内研究
• 2.3.2.1 研究方法
• 2.3.2.2 降雨
• 2.3.2.3 下垫面
• 2.3.3 小结
• 3.研究意义、内容及技术路线
• 3.1 研究意义
• 3.2 研究内容
• 3.2.1 研究目标
• 3.2.2 研究内容
• 3.3 技术路线
• 3.4 研究区概况
• 3.5 研究方法
• 3.5.1 人工模拟降雨设置
• 3.5.2 野外试验小区处理
• 3.5.3 样品采集
• 3.5.4 道路下垫面物理性质测定
• 3.5.5 试验数据处理方法
• 4.结果与讨论
• 4.1 土质道路现状
• 4.2 径流泥沙数据
• 4.3 径流
• 4.3.1 径流变化过程曲线
• 4.3.2 径流影响因子分析
• 4.4 径流含沙量
• 4.4.1 径流含沙量变化曲线
• 4.4.2 含沙量累积变化曲线
• 4.4.3 径流含沙量影响因子分析
• 4.5 侵蚀率
• 4.5.1 侵蚀率变化曲线
• 4.5.2 侵蚀率影响因子分析
• 5.结论
• 参考文献
• 致谢