裂隙优先流与风荷载耦合下台风诱发乔木斜坡浅层滑坡机制研究

在总结既有文献关于台风诱发滑坡特征的基础上,构建了裂隙优先流和台风风荷载耦合下乔木斜坡稳定性评价的简化力学模型。选取圆锥形、圆台形和圆柱形3种不同形状树冠的乔木,通过脉动风叠加平均风计算乔木不同高度处的风荷载时程曲线。利用ABAQUS有限元模拟获得台风作用下乔木的力学响应,并将乔木底部总力的最大值视为下滑力。以简化的二元结构斜坡为算例,在250 mm·d^(-1)的固定降雨强度下,计算了裂隙优先流(即裂隙斜坡)和风荷载耦合下发育3种类型乔木斜坡的稳定性,并与仅考虑风荷载时(即无裂隙斜坡)的结果进行比对。结果表明:由于裂隙优先流的存在,裂隙斜坡的雨水入渗速度明显快于无裂隙斜坡,其达到饱和状态所需的时间较无裂隙斜坡大幅缩短;裂隙斜坡和无裂隙斜坡的稳定性系数均随风速的增大而降低,整体上各风速下裂隙斜坡的稳定性系数明显小于无裂隙斜坡,且裂隙斜坡失稳时的风速要明显小于无裂隙斜坡;无论裂隙斜坡还是无裂隙斜坡,发育圆柱形树冠乔木时其稳定性系数下降程度最大,圆台形树冠次之,圆锥形树冠最小。研究结果可为台风等极端强对流天气下富乔木坡地浅层滑坡机制解析和预警预报研究提供参考。

农田裂隙优先流对灌水模式/初始墒情响应机制及其模拟研究

农田灌溉管理过程中优先流降低水肥利用效率,加剧地下水污染风险。基于碘化钾-淀粉染色示踪试验,分析了地面灌DM、微喷灌WP1(20 mm/h)、微喷灌WP2(40 mm/h)处理下的裂隙优先流特征,验证了基于水量平衡的双域渗透模型的有效性,并采用4组初始体积含水率(0.20、0.25、0.30、0.35 cm^(3)/cm^(3))与5组灌水强度(12.0、24.0、36.0、48.0、60.0mm/h)旋转组合设计进行模拟应用分析。结果表明,WP1、WP2处理整体上水分以均匀的基质流形式入渗;DM处理下的土壤剖面染色区域在垂直方向上可明显划分为基质流区(0~6.9 cm)和优先流区(>6.9 cm)。此外,DM处理下的基质流深度、灌水均匀度显著(P<0.05)小于WP1、WP2处理,而其优先流指数及湿润锋弯曲度均极显著大于(P<0.01)WP1、WP2处理,这表明地面灌可以激活更多的优先流路径,增大优先流发育程度和空间异质性,降低灌水质量。基于水量平衡的双域渗透模型可有效预测不同灌水强度下的基质流深度和土壤剖面染色面积比变化趋势(R2≥0.9276、NSE≥0.8844、RSR≤0.0230),初始体积含水率和灌水强度旋转组合设计模拟结果表明,增加灌水强度或减小初始含水率会增加优先流的程度而降低灌水质量,故建议在农田灌溉管理过程中采用“高频少量”的灌水模式以减少优先流导致的水肥利用效率降低。该研究成果可为农田灌溉决策提供理论依据,其试验数据可为优先流模型优化与验证提供重要的数据支撑。

永定河平原南部典型植被土壤优先流特征及其归因

[目的]研究永定河平原地区的优先流现象,解析其形态特征和发育程度,明确影响优先流的主要因素,为该区域淡水资源保护以及生态环境恢复提供理论依据。[方法]以3种典型植被柳树、荆条和狗尾草为对象,在25 mm入渗水量下(大雨)通过野外亮蓝染色示踪试验获取原始土样和染色剖面图像,使用图像处理技术解析水分和溶质在土壤中下渗的形态规律,结合相关性分析和主成成分分析法研究不同土壤因子对优先流产生和发育的响应。[结果](1)柳树、荆条和狗尾草土壤优先流分别集中在10—40 cm处、10—40 cm处和10—30 cm处,最大染色深度分别为40.0 cm,44.8 cm,31.5 cm。不同植被类型垂直剖面上显示出染色面积比随土层深度的增加而下降。(2)优先流发育程度为柳树样地>荆条样地>狗尾草样地。柳树样地和狗尾草样地的染色面积比和长度指数差异显著(p<0.05),荆条样地与其他2种植被差异均不显著(p>0.05)。(3)黏粒、砂粒、粉粒含量对方差变异性的贡献率为24.824%,根重密度和有机质含量对方差变异性的贡献率为46.312%。[结论]永定河平原南部3种典型植被中柳树样地最早发生土壤优先流现象,形成优先流染色形态分化程度最高,优先流现象最明显,而狗尾草样地最不明显。随着入渗水量的增加,土壤水分运动表现出整体下移,加深了土壤水流形态分化界面深度,即0—20 cm土层染色形态表现为相对稳定。土壤机械组成与径级小于5 mm根系是影响优先流产生发育的重要因素,由于各样地中植被的生长发育状态不同,因此对土壤优先流的影响程度也不尽相同,存在一定的差异性。

碎石土细颗粒迁移特征及优先流形成路径

碎石土是一种非连续、非均质的结构性材料,由于内部含有大量碎石块,容易形成架空结构,使其内部形成复杂独特的渗流通道即优先流通道,碎石土优先流通道是包括水分运移和土体细颗粒迁移的复杂过程,但在研究其优先流路径时通常只考虑了水分的运移而忽略了细颗粒的迁移,颗粒迁移与通道形成密切相关。为此,对两种不同级配土柱(粗细颗粒连续级配和间断级配)分别进行饱和渗流-颗粒迁移试验,从细颗粒迁移的角度分析通道形成的时空发展规律。试验结果表明:细颗粒迁移一部分由于流失引起碎石土渗透性增大,另一部分由于重新沉积而堵塞局部孔隙,降低渗透性,两者作用结果最终加速优先流通道形成;连续级配的碎石土形成大面积交叉分布的管网状渗流通道,间断级配的碎石土则形成集中渗流通道;相同水力条件下,不同级配细颗粒迁移的空间分布特征不同,连续级配的碎石土细颗粒迁移不随空间位置的差异而发生变化,间断级配的碎石土细颗粒迁移随空间位置的差异而发生变化,两种级配下碎石土细颗粒主要流失量的粒径范围均在1~0.075 mm;不同水力梯度条件下,连续与间断级配试验细颗粒流失量均随水力梯度增加而增大,间断级配的碎石土破坏时水力梯度小于连续级配破坏时水力梯度,间断级配碎石土更容易发生破坏。研究成果为进一步揭示碎石土优先流形成机理提供试验依据。

晋西黄土区不同入渗水量下刺槐林地优先流特征

为探究晋西黄土区刺槐林地是否存在土壤优先流及不同入渗水量条件下对优先流发育程度的影响,以山西吉县蔡家川小流域刺槐人工林为研究对象,结合野外染色示踪试验与室内图像处理的技术方法,获取垂直剖面染色形态特征图像并进行特征值的提取,选取基质流深度、染色面积比、优先流比、长度指数、平均最大染色深度和染色面积比变异系数6个特征指标,基于均方差决策法定量分析不同入渗水量条件下的优先流发育情况。结果表明:(1)刺槐人工林土壤水分入渗过程中存在优先流现象,随入渗水量的增加,优先路径逐步向侧向发展,优先流斜侧入渗现象明显;(2)染色面积比随土层深度的增加呈非线性减小趋势,水分呈现非均匀下渗现象;入渗水量为75mm时的优先流比达到47.11%,优先流发育程度最高;(3)3种入渗水量条件下的平均最大染色深度分别为25.33、32.20、38.87cm,与入渗水量的大小呈正相关关系,表明入渗水量的增加可以促进水分向深层运动,有利于优先路径的开启;(4)入渗水量与优先流评价指数之间呈正相关关系,优先流评价指数75 mm(0.81)>50 mm(0.39)>25 mm(0.36),入渗水量增加促使优先流发育程度更高。

覆膜种植措施对垄作农地土壤优先流空间异质性的影响

为进一步针对垄作田间农业生产制定高效的需水用肥策略提供科学支撑,将野外染色示踪试验和室内土柱水分入渗实验相结合,利用图像形态学解析、模拟入渗分析、熵权分析和灰色系统理论分析等方法,对垄作覆膜和垄作(对照)种植措施下的农地土壤优先流空间异质性特征进行分析,阐明覆膜种植措施下的垄作农地土壤优先流空间分布及其运动变化规律,揭示覆膜种植措施影响下的优先流与垄作田间土壤水分运动过程的作用关系。结果表明:在相同外部供水条件下,垄作覆膜种植农地的水分集中分布在0~10 cm土壤表层,随着土壤深度的增加分布范围逐渐缩小,其土壤染色复杂程度随着土壤深度的增加先增大后减少。而垄作种植农地在10~30 cm土壤深度范围内的水分分布出现显著的指状优先流分化现象。同时,垄作覆膜农地土壤达到饱和状态的时间是垄作农地的1.36倍,其单位时间内的平均土柱水流出流量(质量流率为0.20 g/s)显著(P<0.05)小于垄作农地(质量流率为0.35 g/s),土壤优先流程度相较更高,土壤属性中饱和导水率对优先流程度影响最大。垄作覆膜种植措施相较垄作在一定程度上能够进一步降低农地土壤空间内优先流的发生及其分布,减少水分向土壤深层渗漏,起到一定程度的蓄水保墒作用。

喀斯特地区典型植被根系对优先流的影响

[目的]揭示西南喀斯特地区优先流特征及根系对其影响,明确不同植被类型根系对优先流程度的影响,为当地植被恢复和水源涵养提供依据。[方法]以云南喀斯特地区3种典型林分为研究对象,采用野外染色示踪和统计分析相结合的方法,获得优先流形态特征与染色面积比,结合植物根长密度等4个根系特征参数,运用单因素方差法分析不同林分类型下的优先流程度。[结果](1) 3种典型林分根系特征总体呈现天然次生林>天然混交林>人工纯林。(2)不同林分最大染色深度为20—30 cm,随深度增加呈现减少的趋势,垂直剖面和水平剖面均反映出土壤水分发生侧渗。(3) 0—2 cm土层出现基质流,随着土层加深其余染色剖面呈指状或漏斗状流动,并显示出明显的根系路径。混交林中优先流主要的运移方式是垂直下渗,而纯林横向流发育程度较高,天然次生林的优先流比最大且长度指数最小,表明复杂的根系结构能有效加强水分在土壤中的运移深度。[结论]3种典型林分根系特征参数与优先流发育密切相关且均有促进作用,但不同林分类型根系指标与优先流发育程度相关性不同。天然次生林的根系指标均呈现负相关关系;人工纯林的根长密度和根表面积密度呈现正相关关系,根体积密度和根生物量密度呈现负相关关系;天然混交林的根系指标均呈现正相关关系。

巴基斯坦谢胡普拉农业区优先流三维结构及其影响因素

优先流是水通过土壤中特定路径的运动,而不是水在土壤结构里均匀地流动。由于土壤的异质性,例如裂缝、根通道或虫洞,这些优先流动路径经常形成。这种分形图案使理解和描述首选流动路线的行为变得具有挑战性。为了准确地进行水和溶质的输送,需要花费大量时间来理解和描述优先流路的增长和演变。传统模型需要改进来捕捉优先流的复杂和非线性行为。选取4块120 cm×120 cm样地,对4块样地进行染料示踪实验,以确认溶质和水的优选流动模式。数据已在Origin Lab中进行分析,以创建3D图表,并使用Sketchu p-2021 Pro向每个绘图提供0.50 L亮蓝溶液(5 g/L)。每个地块包含3个垂直的土壤剖面,每个剖面深150 cm,并且剖面墙经过广泛的刀具准备。将亮蓝留在表面24 h以渗透到土壤表面。结果表明:优先流在压实度最小且大孔隙连续性保持的区域最为突出。相反,压实的影响导致压实区域微孔隙率降低和优先流动模式减弱。亮蓝色在土壤中的最大深度可达15.5 cm。FCP的运动取决于不同的因素,如根部、毛孔、裂缝等。亮蓝色在根部可用的地方达到最大深度。在本研究中,通过使用Sketch Pro软件以三维方式显示亮蓝色运动,以便更好地理解它。此外,本研究揭示压实和随后的恢复过程如何影响土壤对水流和地表径流的敏感性。全面的3D表示,这项研究提供了对水流通道的形成和演化的深入理解。根据本研究发现的水流模式,在没有压实作用的较高位置,大孔隙连续性得以保留,择流最强。由于压实作用,微孔隙度下降,且越下侧越弱。该研究可以更好地理解水流通道的创建和演化。该研究增强对优先流及其在自然和农业生态系统中养分和水循环中的作用的了解。从这项研究中获得的见解可以为制定改进的农业用地管理策略提供信息,促进可持续和高效的水资源管理。

花岗岩山坡A-C结构土壤下典型植被优先流发育特征研究

土石山区A-C结构土壤条件下土薄石多,不同植被条件下优先流发育的是否受到土壤厚度、石砾含量的影响尚不明确。本研究利用染色示踪法与图像处理技术,对鲁中南花岗岩山坡2种土层厚度条件下的黑松林、刺槐林(土层厚度约为40 cm)和板栗林(土壤厚度约为80 cm)优先流染色剖面分布特征及其影响因素进行研究。结果表明,3种植被覆盖下基质流发育深度和最大入渗深度非均匀系数差异不显著(P>0.05),但土层较厚的板栗林最大入渗深度、优先流比、长度指数均明显较高(P<0.05),因此土层较厚条件下优先流发育程度较高。根长密度、土壤容重、总孔隙度、非毛管孔隙度、石砾含量,是影响各植被条件下优先流路径选择的重要因素,但土壤物理性质和根系的剖面分布变化是影响不同植被条件下优先流发育差异的关键因素。研究结果有助于进一步揭示土石山区优先流产流机制。

填埋场原位注气好氧稳定化工程中的全域优先流效应

填埋场原位好氧稳定化技术是加速填埋场稳定化的重要技术。现有评估方法集中于对稳定化进程进行评估,而缺少对注气流量空间分布的估算与评价。通过分析浙江省温州市某简易填埋场好氧注气稳定化工程运行期间堆体内氧气、甲烷、二氧化碳原位监测数据,揭示了工程运行期间填埋气浓度存在时空分布不均的特征,提出利用气体浓度在线监测数据估算注气流量分布的方法,发现好氧稳定化的全域优先流效应。结果表明:1)堆体内氧气、二氧化碳、甲烷存在较高的空间异质性,氧气浓度与甲烷、二氧化碳浓度呈显著负相关。2)该填埋场注气稳定化过程中,流量最小的23%面积区域仅通过总流量的1.3%,90%的区域通过流量为总流量的47%,余下10%面积通过总流量的53%,不均匀性的基尼系数达0.594,存在严重的全域优先流效应。堆体渗流性质差异是造成该问题的原因,注气不均可能导致注气效率下降、温室气体排放量增加、能耗增加。提出在稳定化工程开展前、进行中、监测保障阶段的措施建议,可根据气体渗透系数开展分区分时注气。

森林生态系统林木根系对优先流的影响

土壤水和溶质运移是土壤学和环境科学研究的难点和热点,优先流是一种常见的土壤溶质运移形式,绕过土壤基质而优先运移至地下水源,造成土壤养分的流失和水质的恶化。林木根系是土壤层的重要部分,其结构形态影响着优先流过程,为量化林木根系结构对土壤优先流的影响,以首都圈森林生态系统鹫峰定位监测站为研究区域,利用野外染色示踪与室内分析相结合的方法,定量分析根长密度和根系生物量在优先流区和基质流区的变化。结果表明:1)随着土层深度的增加,根长密度表现为减小的趋势,对径级d<1 mm,1<d<3 mm和3<d<5 mm根系而言,根长密度在优先流区大于基质流区发生概率分别为66.7%,88.9%和83.3%;2)根系d<1 mm对优先流贡献度最大,均值为94.8%,1<d<3 mm和3<d<5 mm根系对优先流贡献度较小,均值分别为4.3%和0.9%;3)研究点根系生物量进行统计,66.7%优先流区根系生物量大于基质流区根系生物量。开展根系对优先流的影响研究,有助于探明土壤水分运移规律,分析地表地下水质恶化根源,为生态环境安全提供理论指导和技术支持。

人工银杏林土壤优先流多指标定量分析与评价——以镇江下蜀林场为例

选取了镇江市下蜀林场人工经济林作为研究对象,通过亮蓝试剂野外染色示踪法,采用图像处理技术、统计学理论对3种入渗水量(15、30、45 L)土壤优先流进行多指标(总染色面积比、基质流深度、优先流比、长度指数和最大染色深度)定量分析,并采用优先流评价指数对上述指标进行综合评价。结果表明:除优先流比和长度指数外,总染色面积比、基质流深度和最大染色深度均随着入渗水量的增大而增大;相关性分析中,入渗水量与最大染色深度、总染色面积比和长度指数均呈显著正相关(p<0.01);15、30、45 L入渗水量条件下的优先流评价指数分别为0.27、0.34、0.55。采用单一指标难以对优先流发育程度进行准确评价,而多指标的综合分析研究表明入渗水量越大,优先流现象越明显。基于多指标定量分析的优先流评价指数能够很好地反映优先流发育程度,为人工经济林林地土壤水分污染提供理论基础。

降雨强度对优先流特征的影响及其数值模拟

为了研究优先通道发育程度对不同降雨强度下优先流特征的影响，该文选取不同深度的田间原状土样，在不同降雨强度下进行土壤优先流的室内物理模拟试验，并采用双渗透介质模型Hydrus-1D对优先流发育过程进行数值模拟。结果表明：优先通道越发育，其优先流程度越高。降雨强度对优先流速率及其增加幅度的影响随土壤优先通道发育程度的增加而增加。优先通道发育的土柱，降雨强度越大时，其土柱下端初始出流时间越短，而优先通道一般发育的土柱，其土柱下端初始出流时间均随降雨强度增加呈先减小而后增加的规律。当降雨强度小于土柱最大导水能力（原状土柱表面出现积水时的导水能力）时，优先流速率随降雨强度增加而显著增加，而当降雨强度接近或大于其最大优先导水能力时，优先流速率增加缓慢或趋于稳定。土壤优先通道对降雨入渗的导水能力（即优先流速率与降雨强度之比）随降雨强度增加而变小。双渗透介质模型能较理想地模拟优先流发育过程，对土壤基质向大孔隙排水过程的模拟较差，但模型不适用于裂隙发育的土壤。各土柱的优先流程度为93.6%～99.9%。在研究降雨强度对优先流的影响规律时，该研究考虑了优先通道发育程度对此规律的影响，丰富了优先流理论，同时对农业节水、土壤污染迁移、地下水污染风险评价以及滑坡机理等研究方面具有重要的科学意义。

基于非均匀性和分形维数的黄土优先流特征定量分析

该文以陕西泾阳南塬边坡黄土为例开展示踪剂试验,通过改进的优先流入渗深度和入渗量非均匀性系数,研究黄土优先流的入渗量、入渗深度、含水率、孔隙率、分形等参数的相互关系及其内在规律。结果表明:1)入渗量越大,优先流入渗深度的非均匀性越明显;2)初始含水率越高,优先流发育程度越低,而湿润锋迹线的分形维数越小;3)黄土孔隙率越大,优先流入渗深度的非均匀性越明显,且入渗深度值波动范围也相对较大;4)同一类型的黄土,其试验尺度大小对湿润锋迹线的分形维数没有明显影响;5)在0.5倍黄土优先流最大入渗深度范围内,分形特征值越大,优先流非均匀程度越强,优先流越发育;6)在没有明显优先流渗流通道情况下,90 mm地表灌溉水量,其最大入渗深度不超过120 cm。考虑正常蒸发和没有裂缝的前提下,地表灌溉水并不容易直接导致地下水位上升。由此推断,优先流在地表水向地下水转换过程中发挥着重要作用。同时,优先流对黄土滑坡的影响不容忽视。研究可为深入揭示黄土优先流渗流特征与黄土优先流滑坡的内在联系提供依据。

土壤水流模式染色剂示踪及优先流程度评估

优先流是结构性土壤水分入渗的主要方式。为了直接利用土壤水流模式分析其优先流程度，该文采用亮蓝染色剂示踪原状与扰动土柱的土壤水运移，定量评估优先流的相对发育程度。研究结果表明原状土柱优先流发育，空间变异性强，受优先流通道的特征控制，其优先流水流模式以蚯蚓大孔隙流和土块裂隙优先流为主。扰动土柱的水流模式为活塞流，无优先流发育。该文提出了随深度变化的染色面积比的变异系数指示原状土柱优先流相对程度的评价准则：变异系数越低，优先流程度越高。变异系数≥0.5%为优先流程度一般发育，＞0.25%～＜0.5%之间为发育，≤0.25%为非常发育。并通过原状和扰动土柱灌溉模拟试验验证了评价准则的可靠性。

不同耕作方式下黑土的渗透特性和优先流特征

用染料示踪法和双环法相结合,对连续6年的免耕与秋翻中层黑土进行水分入渗与优先流对比研究.结果表明:在整个入渗过程中,免耕土壤的渗透率都大于秋翻土壤,达到稳渗时,免耕土壤的稳渗率是秋翻土壤的1.35倍,累积渗透量是秋翻土壤的1.44倍.从亚甲基蓝溶液的渗透深度来看,免耕土壤的渗透深度(43cm)明显大于秋翻土壤(27cm).与秋翻土壤相比,免耕土壤具有更好的孔隙发育和更多的生物孔隙,具有良好的优先流特征,这对水分入渗和水土保持有重要作用.

长江三峡花岗岩地区降雨因子对优先流的影响

为研究降雨对优先流的影响,在长江三峡花岗岩地区,选择了一受人为活动影响较小的天然次生马尾松林地作为试验场地。采用自记流量计记录了优先流过程,同时对降雨过程进行测定。降雨过程中分别测定了降雨总量、降雨历时、前期降雨、>20mm/h降雨量及最大降雨强度5个因子,优先流过程中测定了优先流流量、历时、对降雨响应的滞后时间、峰值流量4个因子。分析结果表明,降雨对优先流的制约关系十分明显。影响优先流流量的主要是降雨总量,影响优先流历时的主要是降雨历时和降雨总量,影响优先流峰值流量的主要是降雨总量。采用强迫引入法,建立了优先流因子与降雨因子回归方程。

优先流研究现状及发展趋势

优先流是一种常见的土壤水分运动形式,它是土壤水运动机理研究由均质走向非均质领域的标志,但最初却没有真正的定义。综合介绍了目前国际上公认的土壤优先流定义、优先流多种表现形式及其重要特征,系统阐述了优先流的静态(内在)和动态(外在)影响因素、开展研究的基础理论以及实验研究技术,指出开展优先流研究可以有效及充分地解释早期水文学研究所困扰的不符合达西定律及对流-弥散方程等重大问题,但由于优先流运动过程具有非平衡性及区域特点,其自身类型较多,开展优先流研究同时加大了水文过程研究的难度及深度,所以长期以来没有得到充分重视,到目前为止,对于优先流运动机理尚未明确;开展优先流研究判定标准多样,但缺乏系统成形的判定标准;由于土壤本身就是异质性系统,对优先流研究需综合考虑尺度效应;虽然已有多种方法可以有效开展优先流研究,但缺少已获得国际标准认证的适用于具有快速环绕特性的优先流研究需要的现代仪器设备。同时还探讨了优先流研究的发展趋势。

三峡库区花岗岩林地坡面优先流对降雨的响应

通过在长江三峡曲溪小流域花岗岩林地坡面开挖土壤剖面 ,采用自记雨量计和翻斗式流量计对优先流、土壤渗流及降雨进行了观测 .结果表明 ,在同场降雨中 ,优先流流速最大可达土壤剖面渗流流速的 2 16 6倍 ,所测优先流总量在土壤剖面渗流总量中占 5 5 %～ 7 2 % .在其他影响因素相同的条件下 ,降雨强度越大 ,优先流产生的时间越早 .在一次降雨过程中 ,降雨历时延长 11h时 ,优先流总量可增加 96 94 0cm3.优先流峰值流量与降雨量、降雨峰值呈正相关关系 .同时 ,降雨量的大小还直接影响到优先流在土壤剖面渗流中所占的比重 .同场降雨中不同优先流的波形比较相似 ,即上升阶段的历时较短 ,表现为较大的正斜率 ;而降雨停止后 ,波形呈缓慢的下降趋势 ,表现为较平缓的负斜率 .

喀斯特洼地退耕和耕作土壤优先流特征

应用亮蓝染色示踪技术,研究了喀斯特洼地退耕封育区土壤和耕作土壤的优先流类型及其特征,分析2种土地利用方式下的土壤优先流路径分布特征以及影响因素,并结合去除耕作层的对比试验,阐述了耕作层对优先流发生及其优先流路径发育的重要影响。结果表明,喀斯特洼地优先流类型为大孔隙流、裂隙流;耕地与自然封育区的优先流程度差异显著(P<0.01),虽然其剖面染色总面积并无明显差异,但耕地染色区域主要集中在表层土壤,0—20cm范围内染色面积占染色总面积的91%,而自然封育区染色面积比仅为60%;耕地的水分入渗深度小于自然封育区,耕作层阻碍了水分入渗及优先流的产生并加强了孔隙中水分与基质的交换;耕作层以下土壤优先流程度与自然封育区差异不明显,但其优先流路径分布特征具有明显差异,自然封育区的孔隙、裂隙发育程度高于耕地,但是最大入渗深度大于退耕封育区,表明封育区更能有效的蓄持水分;植被覆盖及其根系生长通过影响土壤理化性质及其优先流路径分布导致优先流特征差异,而同时耕作层的存在对于耕作层以下部分优先流路径的发育起到关键作用。