初始解凍深度對(duì)黃綿土坡面產(chǎn)流產(chǎn)沙的影響

袁 瀛, 張 輝

(1.陜西省水土保持勘測(cè)規(guī)劃研究所, 西安 710004;2.西安理工大學(xué) 西北旱區(qū)生態(tài)水利工程國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室培育基地, 西安 710048)

凍融是指土層由于溫度降到零度以下和升至零度以上而產(chǎn)生凍結(jié)和融化的一種物理地質(zhì)作用和現(xiàn)象[1]。這種由于溫度變化所引起土體、巖石反復(fù)融化與凍結(jié)而導(dǎo)致土體或巖體的破壞、擾動(dòng)、變形甚至移動(dòng)的現(xiàn)象定義為凍融侵蝕[2]。季節(jié)性?xún)鋈谑侵竿寥涝诙緝鼋Y(jié)而在夏季消融。中國(guó)的黃土丘陵區(qū)地處溫帶內(nèi)陸，年0℃以下天數(shù)約為105～125 d，約占全年總天數(shù)的1/3，多年平均年降水量450～550 mm，滿(mǎn)足季節(jié)性?xún)鋈谧饔冒l(fā)生的氣候條件[3]。

已有研究表明，凍融過(guò)程能有效地改變土壤結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致土體穩(wěn)定性、抗剪強(qiáng)度等物理性質(zhì)發(fā)生改變，造成土壤的抗蝕性降低，從而增大了土壤侵蝕發(fā)生的幾率[4]。Klaveren等[5]研究發(fā)現(xiàn)，在水分一定的條件下，相對(duì)于未凍土，通過(guò)一次凍融循環(huán)后的土壤可蝕性較高。Frame等[6]通過(guò)室內(nèi)試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，凍融循環(huán)后的侵蝕產(chǎn)沙量相對(duì)增加了25%。李強(qiáng)等[7]通過(guò)測(cè)定和分析凍融前后土壤物理性質(zhì)及其抗沖性發(fā)現(xiàn)，與凍融前相比，裸地對(duì)照(CK)和低密度草地(LD)處理下總產(chǎn)沙量相對(duì)增加了19.4%和6.7%，但在高密度草地(HD)處理下影響不大。同時(shí)，CK，LD和HD條件下的土壤的崩解速率分別提高了20.6%，18.8%和7.3%。

以上的研究結(jié)果均表明，凍融作用可通過(guò)改變土壤性質(zhì)來(lái)影響土壤可蝕性，從而影響土壤侵蝕和輸沙過(guò)程，但是凍融作用對(duì)土壤侵蝕的影響各不相同，定量理解凍融作用對(duì)侵蝕產(chǎn)沙過(guò)程的參數(shù)還不存在。而相對(duì)于探討凍融前后土壤性質(zhì)以及可蝕性的變化，更多的關(guān)注均放在春季解凍期的土壤水力侵蝕上，在解凍期，坡面表層融解而深處未融解的情況下，未融解層就形成了不透水層，春季的降水和融雪水無(wú)法在土層中迅速下滲，從而導(dǎo)致地表徑流和土壤含水量增加，侵蝕產(chǎn)沙量增加[8]，故未完全解凍層作為主要影響因素之一，對(duì)土壤侵蝕影響較大[8-11]。Froese等[12]研究認(rèn)為，溫帶地區(qū)年土壤流失量的50%以上都發(fā)生在凍土層解凍時(shí)期。Sharratt等[13]通過(guò)降雨試驗(yàn)分析認(rèn)為，凍土層距離地表越近，則坡面產(chǎn)流量越大、徑流含沙量越多，土壤中存在不透水的“心土層”是導(dǎo)致土壤表層水分含量較高的主要原因。Oygarden等[14]通過(guò)研究發(fā)現(xiàn)，下部?jī)鰧拥拇嬖谑菍?dǎo)致較小降雨帶來(lái)大范圍的片蝕和細(xì)溝侵蝕的主要原因，且侵蝕量超過(guò)100 t/hm2，相當(dāng)于整個(gè)地區(qū)8～9 mm厚土壤流失量。馮大光、周麗麗、范昊明等[8～11]通過(guò)室內(nèi)降雨試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，土壤解凍深度對(duì)我國(guó)東北地區(qū)黑土入滲、產(chǎn)流以及侵蝕量有較大影響。

雖然未完全解凍層是影響春季解凍期土壤侵蝕的主要原因之一，但國(guó)內(nèi)外對(duì)其研究卻相對(duì)較少，且國(guó)內(nèi)對(duì)于黃土的研究遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于黑土?；谝陨显颍疚脑谇叭搜芯康幕A(chǔ)上，以我國(guó)黃土丘陵區(qū)黃綿土為研究對(duì)象，通過(guò)室內(nèi)人工模擬試驗(yàn)，分析了不同初始解凍深度、降雨強(qiáng)度下的坡面降雨侵蝕過(guò)程，為進(jìn)一步揭示未完全解凍層對(duì)坡面土壤侵蝕的影響提供理論依據(jù)。

1　材料與方法

1.1　試驗(yàn)材料

試驗(yàn)用土取自陜西省綏德縣王茂莊鄉(xiāng)王茂溝小流域。試驗(yàn)前將土樣風(fēng)干，過(guò)5 mm×5 mm的篩，剔除植物根系、石塊等雜物。土壤干容重為1.3 g/cm3，土壤飽和含水率為46.41%，機(jī)械組成為黏粒0.20%、粉粒72.01%、沙粒27.79%。

試驗(yàn)裝置主要由凍土系統(tǒng)、試驗(yàn)土槽和降雨系統(tǒng)3部分組成。凍土系統(tǒng)采用西安理工大學(xué)的凍融試驗(yàn)系統(tǒng)；試驗(yàn)土槽為木制不透水結(jié)構(gòu)，邊角及外圍用角鐵錨固，底部配有可移動(dòng)的試驗(yàn)小車(chē)，土槽尺寸為長(zhǎng)200 cm、寬75 cm、深35 cm，下端連接用于收集徑流、泥沙樣品的集流槽。試驗(yàn)采用下噴式模擬降雨系統(tǒng)，根據(jù)不同的降雨強(qiáng)度選擇不同型號(hào)的噴頭，有效降雨覆蓋面積約為4.5 m×4.5 m，降雨高度為5.2 m，降雨強(qiáng)度變化范圍為0.5～2.0 mm/min，降雨均勻度均在85%以上。

圖1模擬降雨裝置與試驗(yàn)土槽的結(jié)構(gòu)示意圖

1.2　試驗(yàn)方法

試驗(yàn)設(shè)計(jì)的土壤初始重量含水量為15%，土壤坡面坡度設(shè)定為15°；分別設(shè)定0，2，4，6 cm共4個(gè)初始解凍深度及0.6，0.9，1.2 mm/min共3個(gè)雨強(qiáng)。供試土壤按1.3 g/cm3的干容重分層裝土25 cm；土壤坡面坡度設(shè)定為15°。

初始解凍深度的控制采用凍融試驗(yàn)系統(tǒng)凍結(jié)和室內(nèi)融解的方法：即在填裝好土層之后，將土槽所在的移動(dòng)小車(chē)推入凍融試驗(yàn)系統(tǒng)中，在-18～-22℃下連續(xù)凍結(jié)24 h以上以保證土壤凍透之后，再將試驗(yàn)小車(chē)推出凍融試驗(yàn)系統(tǒng)，并放在室內(nèi)模擬降雨器下，在室溫下解凍到試驗(yàn)設(shè)計(jì)所要求的初始解凍深度，初始解凍深度的測(cè)量采用直徑為2 mm的細(xì)鋼絲針測(cè)定的傳統(tǒng)方法，測(cè)定過(guò)程參考文獻(xiàn)[15]中的方法，具體如下：在長(zhǎng)度為200 cm，寬度為75 cm的試驗(yàn)土槽上，距離坡底出水口40，100，160 cm的位置，選擇3條平行于槽寬的線，距離土槽一側(cè)垂直于邊壁15，30，45，60 cm處分別均勻的選取4個(gè)點(diǎn)，總共選取3×4=12個(gè)點(diǎn)，在解凍的過(guò)程中，考慮到黃綿土的比熱較小，土體溫度變化較快的特點(diǎn)，每隔25 min用細(xì)鋼針垂直插入凍土坡面，快速測(cè)量出不同位置的初始解凍深度，并求其平均值，當(dāng)其平均值達(dá)到試驗(yàn)設(shè)計(jì)的初始解凍深度時(shí)，即認(rèn)為其滿(mǎn)足試驗(yàn)要求，即可進(jìn)行下一步的模擬降雨試驗(yàn)。

由于試驗(yàn)條件限制，降雨過(guò)程中水溫保持在15℃以下，設(shè)定降雨歷時(shí)為坡面產(chǎn)流后60 min；坡面產(chǎn)流后，每1 min在集流槽接1次水沙樣品；降雨試驗(yàn)結(jié)束后，烘干樣品并稱(chēng)重，計(jì)算每1 min的坡面產(chǎn)流量和產(chǎn)沙量。

2　結(jié)果與分析

2.1　徑流過(guò)程

由表1可以看出，降雨強(qiáng)度對(duì)黃綿土坡面初始產(chǎn)流時(shí)間有很大影響，隨著雨強(qiáng)的增大，不同條件下的坡面初始產(chǎn)流時(shí)間提前了7.55～24.61 min。當(dāng)初始解凍深度為6 cm時(shí)，雨強(qiáng)由0.6 mm/min增加到1.2 mm/min時(shí)，坡面初始產(chǎn)流時(shí)間提前了24.61 min。

從表1中還可以看出，隨著降雨強(qiáng)度的增加，坡面產(chǎn)流量顯著增大；當(dāng)初始解凍深度分別為0，2，4，6 cm時(shí)，雨強(qiáng)由0.6 mm/min增加到1.2 mm/min時(shí)，坡面產(chǎn)流量分別相應(yīng)增加了3.49，3.63，2.98，2.79倍，在一定程度上可以認(rèn)為初始解凍深度越小，則坡面產(chǎn)流量隨著降雨強(qiáng)度的增幅越大。

從表1中還可以看出，坡面產(chǎn)流強(qiáng)度在產(chǎn)流初期迅速增加，降雨后期均逐漸趨于穩(wěn)定，且雨強(qiáng)越大，坡面徑流達(dá)到穩(wěn)定的速度越快，在0.6 mm/min雨強(qiáng)下，坡面產(chǎn)流強(qiáng)度在坡面產(chǎn)流35 min之后才趨于穩(wěn)定，而在1.2 mm/min雨強(qiáng)下，坡面產(chǎn)流強(qiáng)度在10 min左右即趨于穩(wěn)定，且坡面產(chǎn)流強(qiáng)度隨著降雨強(qiáng)度的增加呈明顯增大趨勢(shì)(圖2)。范昊明等[10]研究表明，在相同初始解凍深度下，隨著雨強(qiáng)的增加，表層解凍土壤在較短的時(shí)間內(nèi)就可以達(dá)到飽和并產(chǎn)生徑流，從而造成產(chǎn)流時(shí)間提前，由降雨轉(zhuǎn)化的地表徑流相應(yīng)增加。在0.6，0.9，1.2 mm/min雨強(qiáng)下，當(dāng)坡面初始解凍深度由0 cm增加到6 cm時(shí)，坡面初始產(chǎn)流時(shí)間分別延遲了28.49，25.91，11.43 min，因此降雨強(qiáng)度越大，則隨著初始解凍深度增加，坡面初始產(chǎn)流時(shí)間延遲幅度越小。由于凍土層的存在降低了土壤的滲透能力，凍土層越接近于地表，則更快成為入滲水流的控制界面而降低土壤下滲能力，坡面水流匯集所需時(shí)間縮短，產(chǎn)流時(shí)間提前。跌坎的出現(xiàn)往往被認(rèn)為細(xì)溝侵蝕開(kāi)始的標(biāo)志，結(jié)合圖2和表1可以看出，坡面跌坎的出現(xiàn)對(duì)坡面徑流的影響較小。

坡面產(chǎn)流量隨著初始解凍深度變化較為復(fù)雜，受降雨強(qiáng)度和初始解凍深度的綜合影響。不同降雨強(qiáng)度下坡面產(chǎn)流量的變化趨勢(shì)有所不同。不同雨強(qiáng)條件下，隨著初始解凍深度的增加，坡面產(chǎn)流量先逐漸增加后減小(表1)，因此在試驗(yàn)條件下坡面產(chǎn)流量的變化存在一個(gè)臨界初始解凍深度，在0.6，0.9，1.2 mm/min雨強(qiáng)下的臨界初始解凍深度分別為4，2，4 cm。

觀察不同初始解凍深度下坡面產(chǎn)流過(guò)程可以發(fā)現(xiàn)，在相同雨強(qiáng)條件下，坡面產(chǎn)流量先快速增大后逐漸趨于穩(wěn)定，但不同雨強(qiáng)下的坡面產(chǎn)流強(qiáng)度隨初始解凍深度的變化有所差異。在1.2 mm/min雨強(qiáng)下，坡面產(chǎn)流過(guò)程較為簡(jiǎn)單，基本呈現(xiàn)在產(chǎn)流10 min之后逐漸穩(wěn)定的趨勢(shì)，而在其他兩種雨強(qiáng)下的基本呈現(xiàn)緩慢增加趨勢(shì)。在1.2 mm/min雨強(qiáng)下，不同初始解凍深度的坡面產(chǎn)流強(qiáng)度大小依次為：4 cm>2 cm>6 cm>0 cm；在0.9 mm/min雨強(qiáng)下，表現(xiàn)為2 cm>4 cm>0 cm>6 cm；在0.6 mm/min雨強(qiáng)下，表現(xiàn)為4 cm>6 cm>2 cm>0 cm。

在相同降雨強(qiáng)度下，坡面產(chǎn)流量隨初始解凍深度變化主要是以下兩方面共同作用的結(jié)果：一方面，在坡面開(kāi)始產(chǎn)流之前，初始解凍深度越大，坡面雨水下滲到凍土層所需時(shí)間越多，坡面表層土壤達(dá)到飽和的時(shí)間越長(zhǎng)，產(chǎn)流時(shí)間延長(zhǎng)；坡面產(chǎn)流前的表層土壤含水量增加為降雨過(guò)程中的坡面產(chǎn)流量增加奠定了基礎(chǔ)；另一方面，坡面產(chǎn)流后，雨水入滲造成土壤的解凍速率加快，產(chǎn)流和入滲經(jīng)歷著彼此消長(zhǎng)的過(guò)程，解凍期的土壤水分入滲與非凍結(jié)層土壤不同，由于解凍過(guò)程中地表有一定厚度的非凍結(jié)層而其下部存在未解凍的凍結(jié)層，在降雨初期，水分入滲過(guò)程類(lèi)似于非凍結(jié)土壤，當(dāng)入滲水分到達(dá)凍結(jié)層頂面后，非凍結(jié)層土壤達(dá)到飽和而產(chǎn)生徑流，坡面產(chǎn)流量迅速遞增；隨著地表凍結(jié)層的繼續(xù)解凍，入滲量增大而地表產(chǎn)流量減小。這也是在特定的雨強(qiáng)條件下坡面產(chǎn)流量的變化存在臨界初始解凍深度，并沒(méi)有隨著初始解凍深度的增加而增加的原因。

表1　坡面徑流和侵蝕及主要時(shí)刻

注：表中定義的跌坎出現(xiàn)時(shí)間指坡面產(chǎn)流后坡底出現(xiàn)跌坎長(zhǎng)度約為2 cm時(shí)的時(shí)間。

注：圖中0 cm，2 cm，4 cm，6 cm表示初始解凍深度h=0，2，4，6 cm，下圖同。

圖2不同試驗(yàn)處理下的坡面徑流強(qiáng)度隨產(chǎn)流歷時(shí)的變化過(guò)程

2.2　侵蝕過(guò)程

隨著降雨強(qiáng)度的增加，坡面侵蝕量增加了0.88～4.22倍(表1)。當(dāng)雨強(qiáng)由0.6 mm/min增加到1.2 mm/min時(shí)，0，2，4，6 cm初始解凍深度下坡面侵蝕量分別增加了4.13，4.22，0.78，0.88倍。而在0.9 mm/min雨強(qiáng)下，初始解凍深度為2 cm和4 cm時(shí)，侵蝕產(chǎn)沙量略大于1.2 mm/min雨強(qiáng)，表明降雨強(qiáng)度對(duì)坡面侵蝕的影響受初始解凍深度的影響較為復(fù)雜，這可能與坡面細(xì)溝侵蝕發(fā)育的狀態(tài)有關(guān)。降雨過(guò)程中坡面產(chǎn)沙強(qiáng)度的波動(dòng)變化主要受細(xì)溝侵蝕發(fā)育的影響。在降雨過(guò)程中，由于土壤下層凍結(jié)層的存在，徑流在坡面匯集使坡面中下部近地表土壤含水量快速增大，在降雨初期(跌坎出現(xiàn)之前)，坡面侵蝕量緩慢增加(圖3)；隨著降雨的持續(xù)進(jìn)行，在坡面出口處逐漸形成跌坎，進(jìn)而發(fā)生溯源侵蝕，細(xì)溝侵蝕產(chǎn)沙量迅速增加；隨著降雨時(shí)間的延長(zhǎng)，坡面細(xì)溝侵蝕的發(fā)育程度隨著初始解凍深度和降雨強(qiáng)度的不同而不同，坡面侵蝕總量也表現(xiàn)出不同。

圖3不同試驗(yàn)處理下的坡面產(chǎn)沙強(qiáng)度隨產(chǎn)流歷時(shí)的變化過(guò)程

3種降雨強(qiáng)度下的坡面產(chǎn)沙過(guò)程表現(xiàn)不同，在0.6 mm/min雨強(qiáng)下，初始解凍深度為0，2 cm時(shí)，土壤凍結(jié)層距離地表較近，降雨對(duì)坡面凍結(jié)層的解凍速率的影響有限，只能通過(guò)熱傳導(dǎo)作用緩慢融化凍土層，坡面表層可侵蝕物質(zhì)較少，且侵蝕動(dòng)力較小，所以坡面產(chǎn)沙強(qiáng)度較低；隨著初始解凍深度的增加，凍結(jié)層以上的土壤水分增加，在細(xì)溝形成以后，坡面細(xì)溝的溯源、下切侵蝕明顯加強(qiáng)，并伴隨著大量的滑塌，從而導(dǎo)致坡面侵蝕強(qiáng)度增加迅速且波動(dòng)幅度較大；在0.9 mm/min雨強(qiáng)條件下的坡面產(chǎn)沙過(guò)程與0.6 mm/min雨強(qiáng)下基本類(lèi)似。在初始解凍深度為6 cm時(shí)，不同雨強(qiáng)下坡面產(chǎn)沙強(qiáng)度在降雨末期均發(fā)生很明顯的崩塌現(xiàn)象，這也是其產(chǎn)沙強(qiáng)度急劇增大的原因(圖3)。在1.2 mm/min雨強(qiáng)條件下，除了初始解凍深度6 cm外，坡面產(chǎn)沙強(qiáng)度隨產(chǎn)流歷時(shí)的變化呈現(xiàn)先逐漸增大后漸趨穩(wěn)定并減小趨勢(shì)，這是因?yàn)橛陱?qiáng)較大時(shí)初始產(chǎn)流時(shí)間短且坡面徑流迅速?zèng)_走地表非凍結(jié)層的可蝕物質(zhì)，從而導(dǎo)致在跌坎形成不久坡面侵蝕量迅速增加，而后因?yàn)槠旅娼鈨鏊俾瘦^慢導(dǎo)致能夠提供的坡面可蝕物質(zhì)減小，從而造成坡面侵蝕量逐漸穩(wěn)定并呈減小趨勢(shì)。在降雨前期，不同初始解凍深度的坡面產(chǎn)沙強(qiáng)度表現(xiàn)為6 cm>4 cm>2 cm>0 cm，而在降雨后期，受水力條件的限制，0 cm，2 cm，4 cm共3個(gè)初始解凍深度下的坡面侵蝕量逐漸接近，并趨于穩(wěn)定，而初始解凍深度為6 cm的坡面，由于降雨后期坡面中下部發(fā)生崩塌造成侵蝕量迅速增大。因此在大雨強(qiáng)下，初始解凍深度越大，降雨前期的坡面侵蝕量越大。

2.3　降雨強(qiáng)度、初始解凍深度對(duì)坡面侵蝕的綜合影響

為了分析降雨強(qiáng)度、初始解凍深度以及其相互作用對(duì)黃綿土坡面侵蝕的綜合影響，分別對(duì)坡面初始產(chǎn)流時(shí)間、產(chǎn)流量、產(chǎn)流量以及降雨強(qiáng)度—初始解凍深度交互作用進(jìn)行相關(guān)分析。

由表2可知，降雨強(qiáng)度與初始產(chǎn)流時(shí)間、跌坎出現(xiàn)時(shí)間呈顯著負(fù)相關(guān)(p<0.01)，但與產(chǎn)流量和產(chǎn)沙量呈顯著正相關(guān)(p<0.01)，且與坡面產(chǎn)流量的關(guān)系最密切；初始解凍深度對(duì)坡面產(chǎn)流量的影響與降雨強(qiáng)度大小有關(guān)。

表2　坡面徑流和侵蝕與降雨強(qiáng)度、解凍深度及其交互作用的相關(guān)系數(shù)

注：*表示p<0.05，**表示p<0.01。

坡面產(chǎn)沙量與雨強(qiáng)—初始解凍深度的交互作用最為密切(相關(guān)系數(shù)0.763)，其次是降雨強(qiáng)度。降雨強(qiáng)度的增加，一方面增加了坡面水流的徑流侵蝕力，另一方面使得凍結(jié)層解凍速率加快，使得坡面可蝕物質(zhì)增加。

根據(jù)SPSS軟件中的回歸分析模塊，得到如下公式

W=0.960I(R2=0.918，n=24)

(1)

S=0.593I+0.421IIh(R2=0.955，n=24)

(2)

式中：W為坡面徑流量(mm)；I為降雨強(qiáng)度(mm/min)；S為坡面侵蝕量(kg/m2)；IIh為降雨強(qiáng)度和解凍深度的交互作用。

擬合公式(1)和公式(2)的F檢驗(yàn)均達(dá)到p<0.01極顯著水平。公式(1)為消除量綱影響后的坡面產(chǎn)流量與降雨強(qiáng)度的標(biāo)準(zhǔn)化方程，此回歸方程表明降雨強(qiáng)度對(duì)坡面產(chǎn)流量起主導(dǎo)作用。公式(2)為消除量綱影響后的坡面產(chǎn)沙量與降雨強(qiáng)度以及降雨強(qiáng)度—初始解凍深度交互作用的標(biāo)準(zhǔn)化方程，該回歸方程表明：在坡面產(chǎn)沙量變化過(guò)程中，降雨強(qiáng)度起到促進(jìn)作用，而初始解凍深度對(duì)坡面產(chǎn)沙量的影響則與降雨強(qiáng)度有關(guān)。

3　討 論

黃綿土是在干燥氣候條件下形成的一種疏松多孔，具有柱狀節(jié)理的黃色粉性土，土壤屬性接近黃土母質(zhì)，其總孔隙度達(dá)到50%左右，其化學(xué)成分以SiO2，CaO占優(yōu)勢(shì)，這種獨(dú)特的礦物組成與化學(xué)成分導(dǎo)致黃綿土具有比熱小，土溫變化大等特性[16]。正是由于這種特性，導(dǎo)致黃綿土自身的入滲率較高，在黃綿土坡面發(fā)生凍結(jié)時(shí)，土壤自身所含的水以及外界水源補(bǔ)給水結(jié)晶導(dǎo)致土壤顆粒之間的大孔隙中會(huì)形成多種形式的冰體入侵[7]，導(dǎo)致坡面土體體積增加，冰體的存在導(dǎo)致土壤孔隙度減小，坡面存在不透水層或弱透水層，水力傳導(dǎo)度降低[17]；當(dāng)降雨雨水進(jìn)入深處凍結(jié)層時(shí)，凍結(jié)的膨脹土體在降雨的作用下從凍結(jié)層表層開(kāi)始迅速融化，而下層土體尚未融解，水分入滲能力降低導(dǎo)致表層水分很快達(dá)到飽和狀態(tài)，抗剪強(qiáng)度和抗蝕能力降低[18]，產(chǎn)流時(shí)間較短，坡面徑流侵蝕很快發(fā)生。隨著降雨的繼續(xù)，一方面，由于凍土坡面入滲能力較低，坡面徑流較大，侵蝕搬運(yùn)能力較大；另一方面，由于黃綿土坡面比熱較小，坡面土體消融較快，在降雨作用下，不斷加速解凍為侵蝕提供較多的可蝕性物質(zhì)，從而導(dǎo)致解凍期坡面土壤侵蝕加劇。

4　結(jié) 論

(1) 坡面初始產(chǎn)流時(shí)間隨著降雨強(qiáng)度的增加和初始解凍深度的減小呈減小趨勢(shì)，降雨強(qiáng)度對(duì)坡面初始產(chǎn)流時(shí)間的影響大于解凍深度。在試驗(yàn)設(shè)定的初始解凍深度條件下，雨強(qiáng)由0.6 mm/min增加到1.2 mm/min時(shí)，坡面產(chǎn)流量增加了2.79～3.63倍；坡面產(chǎn)流量隨著初始解凍深度的增加大致呈逐漸增加趨勢(shì)。

(2) 降雨強(qiáng)度由0.6 mm/min增加到1.2 mm/min時(shí)，坡面產(chǎn)沙量增加了0.78～4.22倍；隨著初始解凍深度的增加，不同雨強(qiáng)下的坡面產(chǎn)沙量變化規(guī)律不同，表明降雨強(qiáng)度、初始解凍深度對(duì)坡面產(chǎn)沙量的影響存在交互作用。

(3) 坡面產(chǎn)流量主要受降雨強(qiáng)度的影響，而坡面產(chǎn)沙量主要受降雨強(qiáng)度、降雨強(qiáng)度—初始解凍深度交互作用的影響。根據(jù)試驗(yàn)數(shù)據(jù)，建立了坡面產(chǎn)流量與雨強(qiáng)的經(jīng)驗(yàn)關(guān)系式以及坡面產(chǎn)沙量與降雨強(qiáng)度、降雨強(qiáng)度—初始解凍深度交互作用的經(jīng)驗(yàn)關(guān)系式。

(4) 本文研究了降雨強(qiáng)度和初始解凍深度對(duì)解凍期黃綿土坡面產(chǎn)流產(chǎn)沙的影響?？紤]到黃土高原黃綿土區(qū)不同的地形特點(diǎn)以及解凍期坡面特點(diǎn)，今后仍需進(jìn)一步分析不同坡長(zhǎng)、坡度以及不同前期土壤含水量等對(duì)解凍期坡面產(chǎn)流產(chǎn)沙的影響。

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