研究发现:(1)喀斯特区土壤-表层岩溶带剖面岩溶风化程度随深度增加逐渐降低,水分垂向入渗性能由表层岩溶带顶部的40 mm/h逐渐降低到表层岩溶带底部的8 mm/h,这为喀斯特山坡浅表层横向径流的发生提供了重要的物理结构基础。喀斯特自然山坡地表径流系数为2.2%,修建道路过程中形成的路堑边坡,促使原本在浅表层运移的表层岩溶带横向伏流从工程创面出露(占降雨量的16.0%),使得山坡整体雨水资源利用率提高至18.2%。(2)监测期间年均降雨量为1468 mm,整个道路边坡径流集蓄系统可实现年雨洪径流收集量达到34,287 L m–1 a–1,表现出可观的雨洪径流集蓄效率。其中,土壤-表层岩溶带侧向流为263 L m–2 a–1(按单位集水区投影面积计算)或25,808 L m–1 a–1(按单位道路长度计算,即一米的道路边坡系统可以收集的水量),该径流量是道路上方截获地表径流及道路本身地表径流两者之和的3倍,使其成为喀斯特山区道路边坡系统的主要径流组分(占总径流量的76%)。(3)道路边坡系统98%的径流量发生在雨季,土壤-表层岩溶带侧向流表现为蓄满产流机制,降雨量和前期土壤含水量是影响道路边坡系统产流过程的主要气象因子。
相关研究成果以Enhancing rainwater harvesting efficiency in karst terrains: The role of road intercepted soil-epikarst lateral flow为题发表在环境类Top期刊Journal of Environmental Management,陈洪松研究员为论文通讯作者,付智勇副研究员为第一作者。
图2 喀斯特深山区路途操作系统基本产流渠道十分降雨量用水量左右表现