岩-土覆被格局对岩溶峰从洼地坡面水土流失的影响机制研究

Peak-Cluster Depression is a typical geomorphology in Karst region of southwestern China. Due to its thin soil cover as well as dual structure of hydrological processes, the soil and water loss in this area is seriously. However, the law of soil and water loss on hillslope is not clear. Lack of understanding of the relationship between landscape and soil and water loss heavily influences the effectiveness of the soil and water conservation measurements. We choose the coupling relation between land cover pattern and soil and water loss as topic of our research. We will take simulated rainfall and runoff-plots monitoring experiments to analysis the effects of rock-soil cover pattern on soil and water loss. We also will change the model of soil erosion to reflect that effects. Results of this project will contribute to a further understanding of the law of soil and water loss in Peak-Cluster Depression and provide scientific basis for the soil and water conservation.

岩溶峰丛洼地是我国西南岩溶地区的典型地貌，分布面积广且水土流失严重。岩溶峰丛洼地坡面地表地下二元结构发育，土层浅薄且不连续，导致水土流失过程十分复杂，不同景观单元的产流机制、土壤流失/漏失过程迥异。景观格局对水土流失过程的影响机制不明，制约了坡面水土保持措施布设的针对性和有效性。本项目拟从岩-土地面覆被格局与水土流失过程的耦合关系出发，通过室内模拟和野外观测试验，研究不同岩-土覆被格局下的水土流失机制，分析岩-土覆被格局对径流泥沙的运移路径、填洼/沉积的影响，并将岩-土覆被格局对水土流失的影响定量化。本项目的研究将深化对岩溶峰丛洼地的水土过程的认识，为峰丛洼地坡面水资源的高效利用、土壤资源的有效保护提供科学依据。

岩溶峰丛洼地坡面基岩裸露，土层浅薄且不连续，形成各式不同的岩-土覆被格局，目前对于不同岩-土覆被格局下的降雨产流机制和水土流失/漏失机制认识还不清楚。 本项目通过原位观测、CT扫描、放水染色试验和室内人工模拟降雨试验等方法，分析了不同类型裸岩的岩面径流的特征及其影响，明确了不同土石土体的孔裂隙特征及其对入渗的影响，不同岩-土格局下的水分优先运移，阐明了不同岩-土格局下的地表水土流失和地下水土漏失的特征。本项目的研究结果表明，喀斯特峰丛洼地岩面流径流系数在0.22-0.90之间，裂隙发育岩面的岩面流径流系数最低，岩面流径流系数随降雨量、降雨强度增加而增大。土体中砾石增加了土壤表面裂隙、土壤孔隙数和孔隙的连通性，当砾石含量到30%以上时，孔隙数开始随砾石含量增加而减少，大粒径砾石减少了土壤入渗速率，小粒径的砾石增加的土壤入渗速率。不同岩-土格局下土壤水分优先路径差异明显，土壤厚度和岩石风化程度是影响土壤水分优先路径的主要因素。出露基岩增加了地表径流和地表侵蚀产沙量，在不同岩面形态中，溶穴发育岩面条件下地表水土流失最大，地下水土漏失最少；不同岩-土格局下水土流失/漏失差别较大，30%覆盖度条件下，线状格局地表土壤流失量最多，分别是条状格局和无裸岩条件下的1.9倍13.8倍；岩面流连续冲刷后，地表径流路径连通，地表径流量持续增加，但由于可侵蚀的土壤量逐渐减少，产沙速率逐渐减少，但连续的岩面流冲刷可能会产生细沟，从而形成细沟侵蚀。本项目的研究深化了喀斯特峰丛洼地坡面水土流失/漏失的机理认识，明确了岩-土格局影响地表水土流失和地下漏失过程的机制，可为喀斯特坡地水土保持措施的布设和水资源的综合利用提供科学依据。