基于室外降雨模拟和室内土壤测试的土壤侵蚀特性分析方法技术

本发明专利技术提供一种基于室外降雨模拟和室内土壤测试的土壤侵蚀特性分析方法，所述方法包括：选取至少两种质地不同的土壤进行恒定雨强下的降雨模拟实验，得到恒定雨强下土壤侵蚀特征；选取至少两种质地不同的土壤进行变化雨强下的降雨模拟实验，得到变化雨强下土壤侵蚀特征；选取至少两种质地不同的土壤，分别添加不同梯度的有机肥，进行降雨模拟实验，得到不同有机质含量的土壤侵蚀特征；结合恒定雨强下土壤侵蚀特征、变化雨强下土壤侵蚀特征和不同有机质含量的土壤侵蚀特征，分析得到所述土壤侵蚀特性。本方法通过人工降雨试验，分析模拟降雨条件应用于构建更具物理机理的土壤入渗模型。能够快速准确分析土壤侵蚀信息。

Soil erosion characteristics analysis method based on outdoor rainfall simulation and indoor soil testing

The present invention provides a method to analysis the characteristic of outdoor and indoor simulated rainfall erosion soil based on soil test, the method comprises the following steps: selecting at least two kinds of different texture soil under the constant rainfall intensity rainfall simulation by constant rainfall intensity on soil erosion; selecting at least two different soil texture changes of rainfall intensity the rainfall simulation experiment, obtained rainfall intensity of soil erosion characteristics; select at least two different soil texture, organic fertilizer with different gradient, the rainfall simulation experiment, characteristics of different organic matter content of the soil erosion; combined with the constant rainfall intensity of soil erosion characteristics and variation characteristics of soil erosion and rainfall intensity. Different organic matter content of the soil erosion characteristics, analysis of the characteristics of soil erosion. Through artificial rainfall experiments, the simulated rainfall conditions are applied to the construction of more physical soil infiltration model. The information of soil erosion can be quickly and accurately analyzed.

【技术实现步骤摘要】
基于室外降雨模拟和室内土壤测试的土壤侵蚀特性分析方法
本专利技术涉及土壤侵蚀研究
，特别是指一种基于室外降雨模拟和室内土壤测试的土壤侵蚀特性分析方法。
技术介绍
近年来，土壤是地球表层重要的环境要素之一，它既是环境物质的输出源，也是环境物质的接收载体，在地表环境演化过程中起着至关重要的作用。土壤侵蚀是限制当今人类生存与发展的全球性环境灾害，严重制约着全球社会经济持续发展。全球水土流失面积约16.43×106km2，占地表总面积的10.95％。据估算，中国因土壤侵蚀造成的经济损失每年在100亿元以上。因此，防治土壤侵蚀、改善生态环境、实现人与自然协调和资源-环境-社会经济可持续发展，已成为全世界普遍关注的重大环境问题。降雨及其产生的径流是引起土壤侵蚀的主要动力，随降雨过程的进行，地面土壤水分特征、地表径流状况等都不断发生变化，坡面土壤侵蚀则相应地随侵蚀动力与抗侵蚀性特征的变化而予以响应。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是提供一种基于室外降雨模拟和室内土壤测试的土壤侵蚀特性分析方法，能够快速准确的分析土壤侵蚀特性。为解决上述技术问题，本专利技术的实施例提供一种基于室外降雨模拟和室内土壤测试的土壤侵蚀特性分析方法，所述方法包括：选取至少两种质地不同的土壤进行恒定雨强下的降雨模拟实验，得到恒定雨强下土壤侵蚀特征；选取至少两种质地不同的土壤进行变化雨强下的降雨模拟实验，得到变化雨强下土壤侵蚀特征；选取至少两种质地不同的土壤，分别添加不同梯度的有机肥，进行降雨模拟实验，得到不同有机质含量的土壤侵蚀特征；结合恒定雨强下土壤侵蚀特征、变化雨强下土壤侵蚀特征和不同有机质含量的土壤侵蚀特征，分析得到所述土壤侵蚀特性。优选的，所述恒定雨强下土壤侵蚀特征，包括：恒定雨强下坡面产流变化特征、恒定雨强下坡面产沙变化特征和恒定雨强下总径流量和总侵蚀量的变化特征。优选的，所述选取至少两种质地不同的土壤进行恒定雨强下的降雨模拟实验，得到恒定雨强下土壤侵蚀特征，包括：设置第一雨强、第二雨强、第一坡度和第二坡度，将所述至少两种质地不同的土壤分别置于不同的雨强和坡度下进行测试分析；获取两种雨强下不同坡度条件下至少两种质地不同的土壤的产流速率变化状况，所述产流速率变化状况为所述恒定雨强下坡面产流变化特征；获取两种雨强下不同坡度条件下至少两种质地不同的土壤的产沙速率变化状况，所述产沙速率变化状况为所述恒定雨强下坡面产沙变化特征；获取两种雨强下不同坡度条件下至少两种质地不同的土壤的总径流量和总侵蚀量，所述总径流量和总侵蚀量为恒定雨强下总径流量和总侵蚀量的变化特征。优选的，所述变化雨强下土壤侵蚀特征，包括：径流随降雨过程的动态变化特征、下渗随降雨过程的动态变化特征、土壤侵蚀随降雨过程的动态变化特征。优选的，所述选取至少两种质地不同的土壤进行变化雨强下的降雨模拟实验，得到变化雨强下土壤侵蚀特征，包括：采用历时变化雨强并设置第一变化雨强、第二变化雨强、第一坡度和第二坡度，将所述至少两种质地不同的土壤分别置于不同的坡度和变化雨强下进行测试分析；获取不同雨强条件下至少两种质地不同的土壤的产流变化状况，所述产流变化状况为所述径流随降雨过程的动态变化特征；获取不同雨强条件下至少两种质地不同的土壤的累积入渗量随时间变化状况，所述累积入渗量随时间变化状况为所述下渗随降雨过程的动态变化特征；获取不同雨强条件下至少两种质地不同的土壤的侵蚀量和侵蚀强度变化状况，所述侵蚀量和侵蚀强度变化状况为所述土壤侵蚀随降雨过程的动态变化特征。优选的，所述径流随降雨过程的动态变化特征为坡面径流深随时间的变化服从幂函数规律，坡面径流系数呈对数函数变化；所述下渗随降雨过程的动态变化特征为不同雨强下的累积入渗量均随时间延长而逐渐增加，且在降雨入渗初期，累积入渗量曲线斜率较大，入渗量上升较快，其后由于入渗率降低，累积入渗量增加趋势变缓当达到稳定入渗阶段时，累积入渗量增加缓慢，变化速率减到最低；所述土壤侵蚀随降雨过程的动态变化特征为当降雨强度增大时,侵蚀量随降雨历时的推移逐渐增大，而侵蚀强度则是在降雨前期随降雨强度的增加而增加，在降雨历时后期随降雨强度的增大而减小。优选的，所述不同有机质含量的土壤侵蚀特征，包括：有机质含量对径流量的动态变化特征、有机质含量对泥沙流水量的动态变化特征和有机含量对下渗量的动态变化特征。优选的，所述选取至少两种质地不同的土壤，分别添加不同梯度的有机肥，进行降雨模拟实验，得到不同有机质含量的土壤侵蚀特征，包括：所述至少两种质地不同的土壤包括低有机质含量土壤和高有机质含量土壤；在未添加有机肥状态下，获取并分析不同雨强条件下，低有机质含量土壤产流变化状况和高有机质含量土壤产流变化状况；在添加有机肥状态下，获取并分析不同雨强条件下，低有机质含量土壤径流变化状况和高有机质含量土壤径流变化状况；所述低有机质含量土壤产流变化状况、高有机质含量土壤产流变化状况、低有机质含量土壤径流变化状况和高有机质含量土壤径流变化状况为有机质含量对径流量的动态变化特征；所述在添加有机肥状态下，获取并分析不同雨强条件下，低有机质含量土壤径流变化状况和高有机质含量土壤径流变化状况，包括：向低有机质含量土壤中添加有机肥料使土壤有机质含量分为低、中、高三个等级，分别表示为L-L、L-M、L-H，分别获取L-L、L-M、L-H的土壤径流变化状况；向高有机质含量土壤中添加有机肥料使土壤有机质含量分为低、中、高三个等级，分别表示为H-L、H-M、H-H，分别获取H-L、H-M、H-H的土壤径流变化状况。优选的，所述选取至少两种质地不同的土壤，分别添加不同梯度的有机肥，进行降雨模拟实验，得到不同有机质含量的土壤侵蚀特征，包括：所述至少两种质地不同的土壤包括低有机质含量土壤和高有机质含量土壤；在未添加有机肥状态下，获取并分析不同雨强条件下，低有机质含量土壤泥沙流失量变化状况和高有机质含量土壤泥沙流失量变化状况；在添加有机肥状态下，获取并分析不同雨强条件下，低有机质含量土壤泥沙流失量变化状况和高有机质含量土壤泥沙流失量变化状况；所述低有机质含量土壤泥沙流失量变化状况、高有机质含量土壤泥沙流失量变化状况、低有机质含量土壤泥沙流失量变化状况和高有机质含量土壤泥沙流失量变化状况为有机质含量对泥沙流水量的动态变化特征；所述在添加有机肥状态下，获取并分析不同雨强条件下，低有机质含量土壤泥沙流失量变化状况和高有机质含量土壤泥沙流失量变化状况，包括：向低有机质含量土壤中添加有机肥料使土壤有机质含量分为低、中、高三个等级，分别表示为L-L、L-M、L-H，分别获取L-L、L-M、L-H的土壤泥沙流失量变化状况；向高有机质含量土壤中添加有机肥料使土壤有机质含量分为低、中、高三个等级，分别表示为H-L、H-M、H-H，分别获取H-L、H-M、H-H的土壤泥沙流失量变化状况。优选的，所述选取至少两种质地不同的土壤，分别添加不同梯度的有机肥，进行降雨模拟实验，得到不同有机质含量的土壤侵蚀特征，包括：所述至少两种质地不同的土壤包括低有机质含量土壤和高有机质含量土壤；在未添加有机肥状态下，获取并分析不同雨强条件下，低有机质含量土壤下渗量变化状况和高有机质含量土壤下渗量变化状况；在添加有机肥状态下，获取并分析不同雨强条件下，低有机质含本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于室外降雨模拟和室内土壤测试的土壤侵蚀特性分析方法，其特征在于，所述方法包括：选取至少两种质地不同的土壤进行恒定雨强下的降雨模拟实验，得到恒定雨强下土壤侵蚀特征；选取至少两种质地不同的土壤进行变化雨强下的降雨模拟实验，得到变化雨强下土壤侵蚀特征；选取至少两种质地不同的土壤，分别添加不同梯度的有机肥，进行降雨模拟实验，得到不同有机质含量的土壤侵蚀特征；结合恒定雨强下土壤侵蚀特征、变化雨强下土壤侵蚀特征和不同有机质含量的土壤侵蚀特征，分析得到所述土壤侵蚀特性。

【技术特征摘要】
1.一种基于室外降雨模拟和室内土壤测试的土壤侵蚀特性分析方法，其特征在于，所述方法包括：选取至少两种质地不同的土壤进行恒定雨强下的降雨模拟实验，得到恒定雨强下土壤侵蚀特征；选取至少两种质地不同的土壤进行变化雨强下的降雨模拟实验，得到变化雨强下土壤侵蚀特征；选取至少两种质地不同的土壤，分别添加不同梯度的有机肥，进行降雨模拟实验，得到不同有机质含量的土壤侵蚀特征；结合恒定雨强下土壤侵蚀特征、变化雨强下土壤侵蚀特征和不同有机质含量的土壤侵蚀特征，分析得到所述土壤侵蚀特性。2.根据权利要求1所述的基于室外降雨模拟和室内土壤测试的土壤侵蚀特性分析方法，其特征在于，所述恒定雨强下土壤侵蚀特征，包括：恒定雨强下坡面产流变化特征、恒定雨强下坡面产沙变化特征和恒定雨强下总径流量和总侵蚀量的变化特征。3.根据权利要求2所述的基于室外降雨模拟和室内土壤测试的土壤侵蚀特性分析方法，其特征在于，所述选取至少两种质地不同的土壤进行恒定雨强下的降雨模拟实验，得到恒定雨强下土壤侵蚀特征，包括：设置第一雨强、第二雨强、第一坡度和第二坡度，将所述至少两种质地不同的土壤分别置于不同的雨强和坡度下进行测试分析；获取两种雨强下不同坡度条件下至少两种质地不同的土壤的产流速率变化状况，所述产流速率变化状况为所述恒定雨强下坡面产流变化特征；获取两种雨强下不同坡度条件下至少两种质地不同的土壤的产沙速率变化状况，所述产沙速率变化状况为所述恒定雨强下坡面产沙变化特征；获取两种雨强下不同坡度条件下至少两种质地不同的土壤的总径流量和总侵蚀量，所述总径流量和总侵蚀量为恒定雨强下总径流量和总侵蚀量的变化特征。4.根据权利要求1所述的基于室外降雨模拟和室内土壤测试的土壤侵蚀特性分析方法，其特征在于，所述变化雨强下土壤侵蚀特征，包括：径流随降雨过程的动态变化特征、下渗随降雨过程的动态变化特征、土壤侵蚀随降雨过程的动态变化特征。5.根据权利要求4所述的基于室外降雨模拟和室内土壤测试的土壤侵蚀特性分析方法，其特征在于，所述选取至少两种质地不同的土壤进行变化雨强下的降雨模拟实验，得到变化雨强下土壤侵蚀特征，包括：采用历时变化雨强并设置第一变化雨强、第二变化雨强、第一坡度和第二坡度，将所述至少两种质地不同的土壤分别置于不同的坡度和变化雨强下进行测试分析；获取不同雨强条件下至少两种质地不同的土壤的产流变化状况，所述产流变化状况为所述径流随降雨过程的动态变化特征；获取不同雨强条件下至少两种质地不同的土壤的累积入渗量随时间变化状况，所述累积入渗量随时间变化状况为所述下渗随降雨过程的动态变化特征；获取不同雨强条件下至少两种质地不同的土壤的侵蚀量和侵蚀强度变化状况，所述侵蚀量和侵蚀强度变化状况为所述土壤侵蚀随降雨过程的动态变化特征。6.根据权利要求4所述的基于室外降雨模拟和室内土壤测试的土壤侵蚀特性分析方法，其特征在于，所述径流随降雨过程的动态变化特征为坡面径流深随时间的变化服从幂函数规律，坡面径流系数呈对数函数变化；所述下渗随降雨过程的动态变化特征为不同雨强下的累积入渗量均随时间延长而逐渐增加，且在降雨入渗初期，累积入渗量曲线斜率较大，入渗量上升较快，其后由于入渗率降低，累积入渗量增加趋势变缓当达到稳定入渗阶段时，累积入渗量增加缓慢，变化速率减到最低；所述土壤侵蚀随降雨过程的动态变化特征为当降雨强度增大时,侵蚀量随降雨历时的推移逐渐增大，而侵蚀强度则是在降雨前期随降雨强度的增加而增加，在降雨历时后期随降雨强度的增大而减小。7.根据权利要求1所述的基于室外降雨模拟和室内土壤测试的土壤侵蚀特性分析方法，其特征在于，所述不同有机质含量的土壤侵蚀特征，包括：有机质含量对径流量的动态变化特征、有机质含量对泥沙流水量的动态变化特征和有机含量对下渗量的动态变化特征。8.根据权利要求7所述的基于室外降雨模拟和室内土壤测试的土壤侵蚀特性分析方法，其特征在于，所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：王国强，傅致远，阿膺兰，彭岩波，刘廷玺，李小磊，
申请(专利权)人：北京师范大学，
类型：发明
国别省市：北京,11