[发明专利]土壤细沟可蚀性快速测定方法

说明书

技术领域

本发明属于水土保持技术领域，具体涉及一种土壤细沟可蚀性的快速测定方法。 

背景技术

水土流失是世界性的生态环境问题。水土流失不仅带走大量肥沃的土壤，造成土地退化，并且将泥沙、污染物质带入河流、湖泊与塘库，导致洪灾、水环境污染等一系列问题。 

坡面侵蚀，特别是细沟侵蚀是水土流失的重要原因。细沟可蚀性用来表示土壤抵抗细沟径流冲刷的能力，是定量计算坡面侵蚀的关键参数，现有的测定方法主要适用于室内条件，不能满足在自然坡面上快速测定细沟可蚀性的需要。 

发明内容

本发明的目的在于提供一种操作简便和快速，并且对试验设备和条件没有过高的要求，适用于野外各种复杂环境下土壤的细沟可蚀性快速测定方法。 

本发明的技术方案如下： 

一种细沟可蚀性快速测定方法，包括如下步骤： 

步骤一、地表处理 

选取一个坡面作为试验区，试验区顺着顺坡方向长不小于3m，宽不小于1.5m，坡度在5°-10°。去除试验区内地表杂草，使地表裸露，并对地表进行 翻耕，耙平，翻耕的深度为地表以下至少10cm。 

步骤二、细沟规格的确定： 

在试验区内按照顺坡方向开挖细沟5条，细沟长度L为2m，细沟横断面为U型，横断面宽度d为5cm，深度D为5cm，沟底与坡面平行，相邻细沟间距离10cm； 

步骤三、水分控制 

水分控制是测定的关键。因为细沟是在土壤含水量达到饱和的状态下开始发育，所以测定前需要通过各种措施保证土壤水分饱和：1)对试验区进行喷水，使表土尽量湿润；2)在试验区上方开挖水坑，并持续注入清水，通过下渗和侧渗，使试验区土壤下部饱和，以减少试验区表土水分的下渗；3)在试验区左右两侧开挖导流沟，并与上方水坑连通，保持径流持续在导流沟中流动，以从侧面保证试验区土壤的饱和。 

步骤四、测试设备布置 

在细沟的上坡方向上方有水源，水源通过供水管道给细沟供水，供水管道上有一个阀门控制径流的流量大小和关闭，在细沟上坡方向沟头放置双层塑料网垫；在细沟下坡方向出口安装集流槽，并连接塑料软管，用于将径流泥沙导出收集。 

步骤五、流量控制 

采用5个不同流量的清水径流通过双层塑料网垫分别对5个细沟进行冲刷，控制流量分别在2、4、6、8、10L/min左右。 

步骤六、细沟实际流量与侵蚀率测定 

每2min用量筒通过塑料软管取集留槽内全部的样品一次，记录样品体积V 与取样时间T₁，样品体积V单位为L，取样时间T₁单位为s，利用公式R＝V/T₁计算得到每个细沟内的实际流量R，流量单位为L/s； 

将每个量筒内的全部样品转入空盒重量为W₁的铝盒中，置入烘箱于105℃温度下烘干24小时，然后进行称重，获得干沙和铝盒总重量W₂，利用公式 计算得到细沟侵蚀率E，细沟侵蚀率E的单位换算成kg/(m²·s)； 

步骤七、细沟流速测定 

采用亚甲基兰溶液为染色剂，待细沟径流稳定后，在细沟入口滴入染色剂，记录染色剂随径流到达细沟出口的时间T₂，利用公式v＝L/T₂计算得到细沟径流的流速v，其中流速v单位为m/s，L为细沟长度，单位为m，T₂为测量时间，单位为s，重复3次取平均值； 

步骤八、径流剪切力计算 

利用公式 计算得到径流剪切力τ，式中，γ为水容重，取值9800N/m³；s为水力坡度，s＝sin(α)，α为地表坡度，单位为°；h为水深，单位为m；Q为流量，单位为L/s；d为细沟宽度，单位为cm；v为细沟流速，单位为m/s；最终计算得到的径流剪切力τ单位换算为N/m²； 

步骤九、细沟可蚀性计算 

以细沟的侵蚀率作为Y值，以径流剪切力为X值，绘制散点图，然后进行线性拟和，拟和直线的斜率即为细沟可蚀性值，细沟可蚀性值的单位为kg/(m²·s·Pa)。 

采用本发明的方法测定土壤细沟可蚀性，具有如下优点： 

1)适用于各种不同的坡面条件，对试验环境的要求不高；2)占有较小的 试验面积；3)试验布置简单，主要依靠供水装置；4)测定简便快速，在野外完成一次测定仅需要数小时；5)测定结果可靠。