本书以西南喀斯特高原坡地土壤侵蚀/漏失过程与机理为研究核心,辨析喀斯特地区土壤侵蚀/漏失研究中的关键术语,分析侵蚀环境、水文过程、地表侵蚀、地下漏失、研究方法及阻控措施的研究动态,以及贵州喀斯特高原坡地分布、土壤、地质地貌等特征。通过野外调查、定位观测及室内分析,本书解析喀斯特坡地地表微地貌、土壤属性、地下裂隙形态结构及填充物特性等侵蚀环境特征。基于对典型样地土壤水分动态监测、水文过程试验及降雨模拟,本书提出喀斯特坡地水分动态变化与降雨响应、土壤渗透特性、优先流发育及次降雨下水分转化关系,揭示坡地水分运移规律。在此基础上,本书模拟喀斯特坡地地表及地下二元三维空间结构特征,建立坡面小区,通过人工模拟降雨试验的方法,分析喀斯特坡地地表径流、壤中流、地下裂隙流等产流及土壤地表侵蚀和地下漏失过程和特征,揭示了土壤侵蚀/漏失的关键驱动因子;结合自然降雨及稀土元素示踪、土壤颗粒分析的地下漏失研究法,阐明土壤裂隙漏失的机制。
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目录
第1章 绪论 1
1.1 研究背景和研究价值 1
1.1.1 研究背景 1
1.1.2 研究价值 2
1.2 概念辨析 4
1.2.1 喀斯特与岩溶 4
1.2.2 石漠化及其等级 5
1.2.3 石漠化与水土流失 7
1.2.4 石漠化与荒漠化 8
1.2.5 地下漏失 9
1.3 国内外研究现状 10
1.3.1 侵蚀环境研究现状 10
1.3.2 水文过程研究现状 14
1.3.3 地表侵蚀研究现状 17
1.3.4 地下漏失研究现状 19
1.3.5 研究方法的探索 22
1.3.6 喀斯特坡地水土流失/漏失阻控 23
1.4 拟解决的科学问题 24
第2章 喀斯特坡地侵蚀环境 26
2.1 引言 26
2.2 材料与方法 27
2.2.1 地表微地貌调查方法及样品采集 27
2.2.2 浅层孔裂隙调查方法及样品采集 27
2.2.3 样品处理与分析 28
2.3 喀斯特坡地地表微地貌特征 31
2.3.1 地表微地貌类型划分原则 31
2.3.2 地表微地貌成因分析 31
2.3.3 地表微地貌类型划分 33
2.3.4 地表微地貌空间分布特征 34
2.4 喀斯特坡地地下裂隙特征 39
2.4.1 裂隙类型 39
2.4.2 裂隙形态结构特征 42
2.4.3 裂隙填充物基本特征 50
第3章 喀斯特坡地水分运移规律 59
3.1 引言 59
3.2 材料与方法 60
3.2.1 裂隙的基本情况 60
3.2.2 研究方法 62
3.3 喀斯特坡地土壤水分入渗特征 65
3.3.1 土壤水分入渗过程 65
3.3.2 土壤水分入渗特征 68
3.3.3 土壤水分入渗模型拟合 70
3.3.4 土壤水分入渗影响因素 71
3.3.5 土壤水分入渗能力评价 73
3.4 喀斯特坡地优先流发育特征 74
3.4.1 裂隙优先流路径特征 74
3.4.2 裂隙剖面染色特征 78
3.4.3 岩-土界面对裂隙优先流影响 89
3.4.4 裂隙优先流路径影响因子分析 91
第4章 喀斯特坡地产流过程 104
4.1 引言 104
4.2 材料与方法 104
4.2.1 试验材料 104
4.2.2 室内人工模拟降雨 105
4.2.3 野外径流小区观测 108
4.3 地表产流过程与特征 109
4.3.1 地表产流过程 109
4.3.2 地表产流特征 119
4.4 地下产流过程与特征 123
4.4.1 地下产流过程 123
4.4.2 地下产流特征 132
4.5 自然降雨下地表产流过程与特征 134
第5章 喀斯特坡地土壤侵蚀/漏失过程 137
5.1 引言 137
5.2 材料与方法 138
5.3 地表侵蚀产沙过程与特征 138
5.3.1 地表侵蚀产沙过程 138
5.3.2 地表侵蚀产沙特征 155
5.4 地下漏失过程与特征 161
5.4.1 地下产沙过程 161
5.4.2 地下产沙特征 165
5.4.3 侵蚀/漏失分布特征 172
5.5 自然降雨下地表产沙过程与特征 174
5.5.1 地表土壤流失过程 174
5.5.2 喀斯特坡地模拟径流小区人工降雨试验研究方法校验 178
第6章 喀斯特坡地侵蚀/漏失驱动因子 180
6.1 引言 180
6.2 水沙关系分析 181
6.2.1 地表侵蚀水沙关系 181
6.2.2 地下漏失水沙关系 183
6.3 雨强对土壤侵蚀/漏失的影响 185
6.3.1 雨强对地表地下产流的影响 185
6.3.2 雨强对地表地下产沙的影响 186
6.4 坡度对土壤侵蚀/漏失的影响 188
6.4.1 坡度对地表地下产流的影响 188
6.4.2 坡度对地表地下产沙的影响 189
6.5 基岩裸露率对土壤侵蚀/漏失的影响 190
6.5.1 基岩裸露率对地表地下产流的影响 191
6.5.2 基岩裸露率对地表地下产沙的影响 191
6.6 地下裂隙度对土壤侵蚀/漏失的影响 194
6.6.1 地下裂隙度对地表地下产流的影响 194
6.6.2 地下裂隙度对地表地下产沙的影响 195
6.7 土壤侵蚀/漏失的影响因素综合分析 196
第7章 喀斯特坡地土壤漏失机理 198
7.1 引言 198
7.2 材料与方法 198
7.2.1 岩溶裂隙选择 198
7.2.2 基于划线标记与土壤颗粒分析的地下漏失研究法 199
7.2.3 基于稀土元素示踪的地下漏失研究法 200
7.3 自然降雨条件下裂隙土壤漏失特征 204
7.3.1 裂隙土壤背景值特征 205
7.3.2 裂隙土层蠕移位移变化特征 207
7.3.3 自然降雨下裂隙剖面土壤REE浓度变化特征 207
7.3.4 自然降雨下裂隙剖面土壤颗粒组成变化特征 211
7.4 岩-土界面对裂隙土壤漏失的影响 213
7.4.1 岩-土界面与土层土壤REE浓度变化特征 214
7.4.2 岩-土界面与土层土壤颗粒组成变化特征 218
7.5 裂隙土壤漏失影响因素分析 221
参考文献 223