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摘要:土壤抗蚀性是土壤抗侵蚀能力研究的重要内容。蒋定生先生设计的土壤崩解仪,极大的促进了土壤抗蚀性研究进程,但在实际应用中,存在浮筒校正难、不能完全反映土壤颗粒崩解的动态过程等问题。针对原有测试方法中存在的局限性,本文在北川震裂带土样抗蚀性测试研究中,对将定生先生设计的崩解仪进行了改进,改进后的测试方法操作更便捷、应用范围更广、能比较准确地反映整个崩解过程,崩解系数计算式物理意义也更加明确,并且可以根据实验需求调节相应的测试精度。
关键词:土壤抗蚀性、土壤崩解仪、动态过程
中图分类号:C35文献标识码: A
Abstract: soil anti-scourability research is one of very important section of soil erosion study works. soil disintegration instrument developed by JiangDingShen has facilitated and pushed soil erosion field greatly. however, this method also has some disadvantages, such as unable to reflect the dynamic process of disintegration, needing time to adjust water level at the beginning of the experiment, which would leading to lose the optimal chance of observation. it is also very difficult to showing the hole disintegration process using this way to study soil disintegration phenomenon. After long time specialized work in this field, we revised this method and designed a new equipment to recognize soil disintegration. Compared to traditional way this new equipment has ability to help us observe the whole dynamic disintegration process timely and efficiently ,and also has a firm foundation in physics. Having options to decide the experiment accuracy is also an advantage for the revised way.
Keywords: soil anti-scourabilitysoil disintegration equipment dynamic process
我国土壤抗蚀性研究起步于20世纪50年代,朱显谟院士在研究黄土水蚀时,发现土壤分散和冲刷同时进行,而且冲刷过程非常强烈,常常掩盖了分散的强度。随后,朱显谟先生将土壤抗侵蚀能力分为抗蚀性和抗冲性,认为抗蚀性是土壤颗粒抵抗水的分散和悬浮的能力,其能力大小主要取决于土壤颗粒、水的亲和能力及土壤颗粒之间的胶结力;亲和力越大、胶结力越小的土壤颗粒越易分散和悬浮,土壤结构越易被破坏,致使土壤颗粒变小,封堵土壤孔隙,减少地表径流入渗和增加地表径流。 张俊民等在研究广西有色地区红壤时发现,土壤分散系数很小,而侵蚀却很严重,提出此种土壤侵蚀一般不是采取悬移方式而是推移的方式,形成沟状冲刷侵蚀。
从侵蚀机理角度,将土壤抗侵蚀能力划分为抗冲性和抗蚀性,具有重要意义。但从实验角度,我们无法将土壤抗冲性和抗蚀性分开,只是人為规定某些实验结果,以方便对土壤抗侵蚀能力测定和评价[1].本文以北川震裂带为研究背景,在魏家沟流域土壤抗侵蚀能力的研究过程中,综合考虑前人对土壤抗蚀性研究方法的优缺点,提出一种改进的抗蚀性研究方法,能有效地拓展实验装置的应用范围,并能较好地反映土壤崩解的整个动态过程。
1、常规土壤抗蚀性研究方法
蒋定生设计的土壤崩解仪由玻璃缸、浮筒、网板等三部分组成[2, 3],装置如图1所示。网板孔径1cm×1cm,与浮筒用细线或挂钩相连;浮筒上有刻度,最大为100,最小为0,单位刻度为1;试验前将网板和浮筒置于玻璃缸中校正,在浮筒齐水面处读数标为0;试验时先将土壤样品(5cm×5cm×5cm)置于网板上,连同浮筒一起放入有水的玻璃缸中,并将浮筒的读数校正至100。最大崩解时间设计为30分钟,崩解速率计算公式如下:
(1)
V---试样单位时间内崩解的体积,cm3/min; L0---浮筒起始读数或浮筒稳定时的最大读数;Lt ---试样完全崩解或未完全崩解第30分钟时浮筒读数; t---试样完全崩解所需时间或试样未完全崩解的试验终止时间以30分钟计,min; a---体积换算系数。
图1 常规土壤崩解仪装置示意图
Figure 1 traditional soil disintegration equipment design.
杨勤科等改进了将定生土壤崩解仪,考虑到浮筒界面大小对试验精度的影响[4, 5],试验装置相同,计算崩解速率时加入了浮筒截面面积和土壤容重两个参数,计算式如下:
(2)
---单位时间内所崩解的试样的体积,cm3;---浮筒截面面积,cm2;---土壤容重,g/cm3;---浮筒起始读数或浮筒稳定时的最大读数;---试样完全崩解或未完全崩解第30分钟时浮筒读数;---试样完全崩解所需时间或试样未完全崩解的试验终止时间以30分钟计,min。
也有学者直接根据浮筒的读数来确定土壤的抗蚀性[6].
(3)
---土壤抗蚀指数;---t时刻浮筒读数;---试样开始时浮筒读数.
此外,还有选用一定数量的直径基本相同的土壤颗粒,放在金属网上侵入水中,观察记录一定时间内土壤颗粒崩解的粒数,来计算土壤抗蚀性S
关键词:土壤抗蚀性、土壤崩解仪、动态过程
中图分类号:C35文献标识码: A
Abstract: soil anti-scourability research is one of very important section of soil erosion study works. soil disintegration instrument developed by JiangDingShen has facilitated and pushed soil erosion field greatly. however, this method also has some disadvantages, such as unable to reflect the dynamic process of disintegration, needing time to adjust water level at the beginning of the experiment, which would leading to lose the optimal chance of observation. it is also very difficult to showing the hole disintegration process using this way to study soil disintegration phenomenon. After long time specialized work in this field, we revised this method and designed a new equipment to recognize soil disintegration. Compared to traditional way this new equipment has ability to help us observe the whole dynamic disintegration process timely and efficiently ,and also has a firm foundation in physics. Having options to decide the experiment accuracy is also an advantage for the revised way.
Keywords: soil anti-scourabilitysoil disintegration equipment dynamic process
我国土壤抗蚀性研究起步于20世纪50年代,朱显谟院士在研究黄土水蚀时,发现土壤分散和冲刷同时进行,而且冲刷过程非常强烈,常常掩盖了分散的强度。随后,朱显谟先生将土壤抗侵蚀能力分为抗蚀性和抗冲性,认为抗蚀性是土壤颗粒抵抗水的分散和悬浮的能力,其能力大小主要取决于土壤颗粒、水的亲和能力及土壤颗粒之间的胶结力;亲和力越大、胶结力越小的土壤颗粒越易分散和悬浮,土壤结构越易被破坏,致使土壤颗粒变小,封堵土壤孔隙,减少地表径流入渗和增加地表径流。 张俊民等在研究广西有色地区红壤时发现,土壤分散系数很小,而侵蚀却很严重,提出此种土壤侵蚀一般不是采取悬移方式而是推移的方式,形成沟状冲刷侵蚀。
从侵蚀机理角度,将土壤抗侵蚀能力划分为抗冲性和抗蚀性,具有重要意义。但从实验角度,我们无法将土壤抗冲性和抗蚀性分开,只是人為规定某些实验结果,以方便对土壤抗侵蚀能力测定和评价[1].本文以北川震裂带为研究背景,在魏家沟流域土壤抗侵蚀能力的研究过程中,综合考虑前人对土壤抗蚀性研究方法的优缺点,提出一种改进的抗蚀性研究方法,能有效地拓展实验装置的应用范围,并能较好地反映土壤崩解的整个动态过程。
1、常规土壤抗蚀性研究方法
蒋定生设计的土壤崩解仪由玻璃缸、浮筒、网板等三部分组成[2, 3],装置如图1所示。网板孔径1cm×1cm,与浮筒用细线或挂钩相连;浮筒上有刻度,最大为100,最小为0,单位刻度为1;试验前将网板和浮筒置于玻璃缸中校正,在浮筒齐水面处读数标为0;试验时先将土壤样品(5cm×5cm×5cm)置于网板上,连同浮筒一起放入有水的玻璃缸中,并将浮筒的读数校正至100。最大崩解时间设计为30分钟,崩解速率计算公式如下:
(1)
V---试样单位时间内崩解的体积,cm3/min; L0---浮筒起始读数或浮筒稳定时的最大读数;Lt ---试样完全崩解或未完全崩解第30分钟时浮筒读数; t---试样完全崩解所需时间或试样未完全崩解的试验终止时间以30分钟计,min; a---体积换算系数。
图1 常规土壤崩解仪装置示意图
Figure 1 traditional soil disintegration equipment design.
杨勤科等改进了将定生土壤崩解仪,考虑到浮筒界面大小对试验精度的影响[4, 5],试验装置相同,计算崩解速率时加入了浮筒截面面积和土壤容重两个参数,计算式如下:
(2)
---单位时间内所崩解的试样的体积,cm3;---浮筒截面面积,cm2;---土壤容重,g/cm3;---浮筒起始读数或浮筒稳定时的最大读数;---试样完全崩解或未完全崩解第30分钟时浮筒读数;---试样完全崩解所需时间或试样未完全崩解的试验终止时间以30分钟计,min。
也有学者直接根据浮筒的读数来确定土壤的抗蚀性[6].
(3)
---土壤抗蚀指数;---t时刻浮筒读数;---试样开始时浮筒读数.
此外,还有选用一定数量的直径基本相同的土壤颗粒,放在金属网上侵入水中,观察记录一定时间内土壤颗粒崩解的粒数,来计算土壤抗蚀性S