砒砂巖區(qū)是我國(guó)水土流失問(wèn)題最嚴(yán)重的區(qū)域之一。為研究砒砂巖坡面土壤剝蝕率的影響因素及W-OH材料對(duì)其的改良效果,以內(nèi)蒙古自治區(qū)準(zhǔn)格爾旗地區(qū)砒砂巖為研究對(duì)象,采用模擬沖刷試驗(yàn)方法研究了沖刷流量（2,3,4 L/min）、坡度（5°,7.5°,10°）以及W-OH噴灑濃度（1%,2%,3%）對(duì)砒砂巖坡面土壤剝蝕率和微結(jié)構(gòu)的影響。結(jié)果表明:（1）砒砂巖坡面剝蝕率沿坡面方向逐漸減小,且隨著沖刷流量和坡度的增大而增大;（2）在流量、坡度固定條件下,隨著W-OH溶液濃度的提高,砒砂巖坡面土壤剝蝕率改善效果越明顯,坡面的抗蝕性能提升越高,當(dāng)濃度超過(guò)2%時(shí),對(duì)坡面固結(jié)效果較為明顯;（3）SEM試驗(yàn)結(jié)果說(shuō)明W-OH溶液可以對(duì)砒砂巖顆粒進(jìn)行有效地包裹,從而防止水分侵蝕,提高坡面抗蝕性,這與溶液濃度和噴灑量關(guān)系密切,也與坡度和沖刷流量有一定相關(guān)性。研究結(jié)果將對(duì)W-OH用于砒砂巖坡面治理提供一定的理論支撐。 

【文章來(lái)源】：水土保持學(xué)報(bào). 2020,34(05)北大核心CSCD

【文章頁(yè)數(shù)】：6 頁(yè)

【部分圖文】：

室內(nèi)模擬邊坡沖刷系統(tǒng)示意

由圖2可知,在所有流量、坡度情況下,斷面剝蝕率均隨著坡長(zhǎng)方向延伸而逐漸降低,同等侵蝕條件下,坡頭侵蝕情況比坡腳嚴(yán)重,同時(shí)流量和坡度越大,坡面整體的剝蝕率也越大。經(jīng)計(jì)算,在沖刷流量為2,3,4 L/min、坡面坡度為5°,7.5°,10°的條件下,坡面整體平均剝蝕率分別為6.93×10-4,13.60×10-4,21.28×10-4,15.70×10-4,27.47×10-4,38.53×10-4,23.05×10-4,49.42×10-4,78.91×10-4 kg/(s·m2)。從以上數(shù)據(jù)來(lái)看,斷面剝蝕率不是隨著坡長(zhǎng)方向線性降低的簡(jiǎn)單函數(shù),而是與坡長(zhǎng)具有一定相關(guān)關(guān)系[17-19],根據(jù)上述曲線,可初步判斷斷面剝蝕率與斷面位置的關(guān)系可能是一個(gè)“凹函數(shù)”,且隨著流量、坡度的增大,“凹”的程度越大。因而,對(duì)每組的4個(gè)數(shù)據(jù)進(jìn)行Dr=Ae-Bx函數(shù)擬合。式中:Dr為砒砂巖坡面平均剝蝕率(kg/(m2·s));x為斷面與坡頂?shù)木嚯x(m);A和B為回歸系數(shù)。9種條件下的斷面剝蝕率規(guī)律見(jiàn)表2。

對(duì)砒砂巖及不同濃度W-OH-砒砂巖固結(jié)體進(jìn)行了SEM掃描(圖4)。掃描結(jié)果顯示,砒砂巖顆粒呈層狀分布,分布較為分散,顆粒棱角分明,表面光滑,顆粒間黏結(jié)性較差(圖4a)。當(dāng)表面噴灑不同濃度W-OH溶液后,溶液滲透入松散的砒砂巖顆粒中并在表面慢慢固化包裹,形成一層柔性固結(jié)層,砒砂巖遇到溶液后會(huì)發(fā)生一定的微膨脹,發(fā)生部分脫落現(xiàn)象,同時(shí)溶液對(duì)顆粒進(jìn)行包裹后,棱角開(kāi)始消失,表面變得粗糙,空隙逐漸被固結(jié)材料填充,形成顆粒間交聯(lián)黏結(jié)。W-OH濃度從1%到3%過(guò)程中,固結(jié)、包裹和黏結(jié)效果逐漸提高(圖4b、c和d),同時(shí)當(dāng)噴灑量及濃度增加時(shí),可以將砒砂巖顆粒有效黏結(jié)在一起,形成一個(gè)具有一定強(qiáng)度的整體,從而提高坡面的抗侵蝕和抗沖性。結(jié)合能量色散X射線光譜儀(EDS, Energy Dispersive Spectrometer)對(duì)W-OH-砒砂巖的固結(jié)體中的C元素進(jìn)行了分析(圖4e和f),其中圖4f中C元素在固結(jié)體表面均有分布,覆蓋了近1/3的區(qū)域,說(shuō)明表面均有W-OH材料包裹,同時(shí)與SEM特征進(jìn)行對(duì)照,從而進(jìn)一步說(shuō)明了W-OH材料已經(jīng)在砒砂巖顆粒表面進(jìn)行了包裹。圖4 不同條件下的砒砂巖顆粒的微形態(tài)及C元素分布

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]新型水溶性聚氨酯對(duì)紫色土坡面產(chǎn)流產(chǎn)沙的影響[J]. 朱秀迪,丁文峰,張冠華,李清溪,王強(qiáng).  長(zhǎng)江科學(xué)院院報(bào). 2018(01)
[2]W-OH固化劑對(duì)玉米生長(zhǎng)及土壤養(yǎng)分淋失的影響[J]. 張冠華,孫金偉,�？�,朱秀迪,謝浩,孫宇婷.  水土保持學(xué)報(bào). 2017(05)
[3]新型W-OH材料對(duì)崩積體土壤分離速率的影響[J]. 祝亞云,曹龍熹,吳智仁,陳沖,梁音.  土壤學(xué)報(bào). 2017(01)
[4]基于W-OH的砒砂巖抗蝕促生機(jī)理研究[J]. 梁止水,吳智仁,楊才千,姚文藝,冷元寶.  水利學(xué)報(bào). 2016(09)
[5]砒砂巖地區(qū)水土流失研究進(jìn)展與治理途徑[J]. 肖培青,姚文藝,劉慧.  人民黃河. 2014(10)
[6]估算細(xì)溝含沙水流剝蝕率的改進(jìn)方法[J]. 趙宇,陳曉燕,米宏星,莫斌.  農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào). 2014(15)
[7]坡面薄層水流分離土壤的動(dòng)力學(xué)機(jī)理[J]. 唐科明,張光輝,任宗萍,汪邦穩(wěn).  水土保持學(xué)報(bào). 2011(04)
[8]非硬化土路土壤剝蝕率與水動(dòng)力學(xué)參數(shù)分析[J]. 羅婷,王文龍,王貞,金劍,王浩.  人民黃河. 2011(04)
[9]土壤剝蝕率與水流功率關(guān)系室內(nèi)模擬實(shí)驗(yàn)[J]. 王瑄,李占斌,李雯,鄭良勇.  農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào). 2006(02)
[10]黃土坡面土壤侵蝕過(guò)程試驗(yàn)研究[J]. 田風(fēng)霞,王占禮,牛振華,王英.  干旱地區(qū)農(nóng)業(yè)研究. 2005(06)



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