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本文以长江中上游地区为研究区,应用土壤侵蚀、坡面产流理论、区域土壤学、土壤水动力学的原理和方法,借助人工降雨装置和双环入渗装置,通过野外大量试验与室内分析等方法,系统的研究了长江中上游地区土壤入渗性能,分析了土壤入渗对坡面产流的影响。主要结果如下:
1.通过考斯加柯夫双曲线方程、霍顿逆指数方程、蒋定生经验公式以及Philip方程对长江中上游地区土壤入渗过程的模拟比较,表明利用目前已有的土壤入渗模型来模拟该地区土壤入渗过程是十分困难的,亟待开发一种新的适合长江中上游地区的土壤入渗模型;
2.影响长江中上游地区土壤入渗的因素有表层土壤的孔隙度、粉/黏、有机质含量、水稳性团粒含量以及容重。但土壤稳渗速率的主导因素为土壤表层容重和土壤有机质含量,土壤稳渗速率与表层土壤容重呈负相关,与孔隙度、粉/黏、有机质含量、水稳性团粒含量呈正相关;
3.不同类型土壤稳渗速率不同,黄壤类稳渗速率最大,为2.68mm/min,其次是石灰土和紫色土,均值分别为2.16mm/min和1.84mm/min,红壤类最小,稳渗速率均值为0.25 mm/min;
4.土壤稳渗速率在水平变化上,具有明显的地域差异性,四川盆地、毕节地区等为稳渗速率极高值区,陕南和陇南地区以及丹江口库区是稳渗速率高值区,金沙江下游地区以及赣南丘陵区为稳渗速率一般区;
5.对紫色土典型坡面进行人工降雨模拟试验表明,不同雨强下产流模式不同,在小雨强条件下产流模式为快速壤中流,中雨强条件下为蓄满产流,大雨强条件下为超渗产流。在产流量上,不同雨强条件下均出现壤中流,小雨强条件下,壤中流占重要部分,中、大雨强条件下,地表径流在降雨总量中所占的比例较大;
6.长江中上游地区土壤入渗能力强,但蓄水能力差,地面入渗量以及降雨损失量较大,有效降雨较小,降雨损失在坡地的产流过程中起着重要的调节限制作用。紫色土区壤中流主要为大孔隙流,由于壤中流的产生,从某种意义上来说而增加了土壤的入渗速率,减小了地表径流量,从而达到调蓄径流的作用。