汶川地震区土体降雨入渗及流域产汇流研究——以都江堰龙溪河流域为例

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汶川地震产生强烈的地表扰动和大面积植被毁灭性破坏,形成了大量崩塌滑坡体,致使流域内土壤降雨入渗和流域产流规律发生变化。震后几个雨季山洪泥石流活动的事实已经证明未来很长一段时间内地震灾区暴雨山洪泥石流的发生将更加频繁。目前,汶川地震扰动对流域产汇流的影响只是一些学者定性的理论分析,而很少有学者通过野外试验,用具体的数据去验证这些理论分析。   本研究选取汶川地震灾区都江堰龙溪河流域为研究对象,在广泛查阅国内外文献资料和野外调查的基础上,选取流域内不同土地利用类型的土体,测定不同土地利用类型下土体的入渗率;选取典型滑坡体进行不同雨强下的降雨入渗产流试验,分析滑坡体的降雨入渗及产流规律;结合龙溪河内的实测降雨径流资料分析震后龙溪河的降雨径流规律;最后用HEC-HMS模型对龙溪河的降雨径流进行参数率定和模拟验证。通过研究,得出的初步结论如下:   (1)研究区的稳定下渗率:   流域内不同土地利用类型土体的稳定入渗率按大小依次为林地、草地、耕地、泥石流堆积体、滑坡体、裸地,其值分别为:0.3151mm/min,0.2983mm/min,0.2834mm/min,0.1932mm/min,0.1683mm/min,0.0739mm/min。滑坡体和裸地的稳定入渗率远小于其他土地利用类型土体。   (2)研究区内典型滑坡体的入渗和产流过程:   对于不同雨强的降雨过程,坡地不同深度的土壤含水量初始上升的时间、土壤达到饱和的时间以及产流滞时与降雨强度存在明显的幂函数关系。对于试验滑坡体来说,15-30cm深处土壤细颗粒含量较高,堵塞水分运移通道,入渗率较小,且控制着整个剖面的入渗率。研究区主要以表层蓄满产流方式为主,而在暴雨情况下,产生地表超渗产流和深层地下径流。研究区降雨丰沛,且降雨主要集中在夏季,土体缺水量很少,很容易达到饱和。   (3)龙溪河的降雨径流特征:   汶川地震后龙溪河流域内产生大量崩塌滑坡体,通过实地调查和遥感解译,研究区内崩塌滑坡体面积11.67km2,占整个研究区面积的30.36%。研究区的几场天然降雨的径流系数在21.95%~33.16%之间,径流系数都比较小,随着降雨强度的增大而增大。同时,径流过程不仅与雨强有关,而且与降雨的时间分布也有关。利用HEC-HMS模型模拟龙溪河径流过程与实测的降雨径流过程基本一致,洪峰流量和径流总量的误差小于20%,均在允许范围之内,模拟径流过程的确定性系数DC值达到乙等水平,模型参数可用于震后龙溪河流域的水文预报。
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