【摘 要】
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我国分布有较大面积的坡耕地,主要分布在中西部地区,坡改梯工程的实施将大面积的坡耕地改造成梯田,对于增加高等级农业用地面积,提高当地居民的生活水平有着重要的意义,而土坎梯田又是梯田类型中占比较大的一种梯田类型。在自然状态下,土坎梯田由于地形、气候、土壤以及使用过程中自然作用的影响,导致田坎出现垮塌现象,田坎的质量直接影响着梯田蓄水保土效益,因此对于土坎梯田田坎保护的研究变得尤为重要。本文通过模拟自然
【基金项目】
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国家自然科学基金项目（41771308）； 2020.12','','');
">陕西省“近自然”坡面整治水土保持关键技术示范与推广项目,2018.092020.12； 至今','','');
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我国分布有较大面积的坡耕地,主要分布在中西部地区,坡改梯工程的实施将大面积的坡耕地改造成梯田,对于增加高等级农业用地面积,提高当地居民的生活水平有着重要的意义,而土坎梯田又是梯田类型中占比较大的一种梯田类型。在自然状态下,土坎梯田由于地形、气候、土壤以及使用过程中自然作用的影响,导致田坎出现垮塌现象,田坎的质量直接影响着梯田蓄水保土效益,因此对于土坎梯田田坎保护的研究变得尤为重要。本文通过模拟自然条件下的干湿交替过程,测定干湿交替作用下土壤的抗剪强度、临界剪切力、土体的崩解速度、土壤的抗冲性、土壤渗透系数等指标,对以上指标进行加权综合法,计算得到综合抗侵蚀指数,通过综合抗侵蚀指数分析干湿交替作用对土壤抗侵蚀性能的影响,揭示了土坎梯田田坎垮塌破坏的机理,取得的主要结果如下:干湿交替作用下抗剪强度的测定结果显示:随着干湿交替次数的增加,土壤粘聚力由2.25 kPa提升至5.40 kPa;土壤内摩擦角由5.65°降低至4.28°;随着干湿交替频次的增加,在100 kPa的垂直压力作用下,土壤的抗剪强度变化不明显,在200 kPa的垂直压力作用下,土壤的抗剪强度先增加,然后逐渐稳定;在300 kPa和400 kPa的垂直压力作用下,土壤的抗剪强度先增加再降低,最终趋于稳定;通过显著性分析可以看出不同干湿交替处理对土壤内摩擦角的影响大于粘聚力。土壤临界剪切力试验结果表明:1～3次干湿交替作用对临界剪切力无显著影响,数值在0.19 kPa～0.41 kPa之间浮动变化;4～7次干湿交替作用后临界剪切力呈小幅增加并趋于稳定,数值由0.41 kPa提升至0.90 kPa;渗透系数随着干湿交替次数的增加逐渐增大。土壤的崩解试验结果显示:崩解速率由2.48 g/s降低至0.38 g/s,说明干湿交替作用对土壤的崩解速率有减弱的作用,伴随干湿交替频次的增多,崩解过程（三个阶段）逐步延后。土壤进行抗冲试验的结果显示:抗冲系数由0.22 L/g提升至0.40 L/g后开始降低,说明干湿交替作用对土壤抗冲性有一定的增强作用,随着干湿交替次数的增加,土壤的抗冲刷能力先增加再降低,将以上试验得到的指标作为判断土壤抗侵蚀能力强弱的因子,通过计算综合土壤抗侵蚀指数得到土壤的抗侵蚀性能的变化情况。试验结果分析表明:内摩擦角和粘聚力对土壤抗侵蚀指数的影响最为敏感,渗透系数和临界剪切力和抗冲系数影响相对较弱,崩解速率的影响最小。在有限次数（0～7次）的前提下,随着干湿交替次数（n）的增多,土壤的抗侵蚀能力有一定程度的增强,在5次达到最大值后开始降低,6次后土壤的抗侵蚀能力逐渐稳定。综上所述,干湿交替作用在有限次数的前提下,对土壤的抗侵蚀能力有一定的增强的作用,主要是通过内摩擦角和粘聚力体现的,但这种增强是有限的,随着干湿作用次数的再增加,土壤抗侵蚀能力开始下降。
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