砾石对强风化白云岩弃渣土体入渗特性的影响

Effects of gravel on moisture infiltration characteristics in highly weathered dolomite spoil

摘要

目的 探究砾石对强风化白云岩隧洞开挖弃渣土体水分入渗特性的影响，为大型输水隧洞开挖弃渣场安全稳定性评估提供科学依据。 方法 通过室内模拟土柱入渗试验，采用一维垂直定水头入渗法，以无砾石为对照（CK），研究3种砾石粒径（2~5 mm，5~10 mm，10~20 mm）和4种砾石含量（10%，20%，30%，40%）条件下强风化白云岩弃渣土体湿润锋运移及水分入渗速率变化，并对其入渗过程进行拟合和适用性评价。 结果 与CK处理相比，含砾石的弃渣土体在相同时间下湿润锋运移深度、水分入渗各参数及累计入渗量显著降低，初始、稳定、平均入渗速率及累计入渗量分别减小了17.34%~68.67%，6.45%~51.94%，28.51%~73.06%和6.74%~49.42%（p<0.05）。砾石对弃渣土体水分入渗过程表现出显著的阻滞效应，其中砾石粒径对其无显著影响（p>0.05），而砾石含量的影响显著（p<0.05），随着砾石含量的增加，砾石对弃渣土体水分入渗的抑制效果呈阈值特征。当砾石含量超过30%时，入渗参数随砾石含量增加的变化不再显著（p>0.05）。基于3种典型入渗模型的拟合度及参数模拟值的实际物理意义进行综合分析表明，Horton模型在模拟强风化白云岩弃渣土体水分入渗过程中优于Kostiakov和Philip模型。 结论 砾石含量是抑制强风化白云岩弃渣土体水分入渗的主要因素，Horton模型对其入渗过程的拟合具有最佳适用性。

Abstract

Objective The effects of gravel on the moisture infiltration characteristics of excavation spoil in highly weathered dolomite tunnels were investigated， in order to provide a scientific basis for evaluating the stability of safe spoil disposal sites while excavating large-scale water diversion tunnels. Methods Indoor simulated soil column infiltration experiments were conducted using a one-dimensional vertical constant-head infiltration method， with gravel-free conditions as controls （CK）. This study examined the movement of the wetting front and variations in moisture infiltration rates with three gravel particle sizes （2—5， 5—10， 10—20 mm） and four gravel contents （10%， 20%， 30%， and 40%） in a highly weathered dolomite excavation spoil， while also fitting and assessing the applicability of the infiltration processes. Results Compared to the CK treatment， including gravel in the spoil significantly reduced the depth of the wetting front movement， moisture infiltration parameters， and cumulative infiltration amounts under identical time conditions. The initial， steady， and average infiltration rates and the cumulative infiltration amounts decreased by 17.34%—68.67%， 6.45%—51.94%， 28.51%—73.06%， and 6.74%—49.42%， respectively （p<0.05）. Gravel had a significant hindering effect on the moisture infiltration process in the spoil， with particle size showing no significant influence （p>0.05）. Meanwhile， gravel content had a significant impact （p<0.05）. As the gravel content increased， the suppression of moisture infiltration showed a threshold effect. When the gravel content surpassed 30%， the changes in the moisture infiltration parameters became non-significant with further increases in gravel content （p>0.05）. A comprehensive analysis of the fitting degrees of the three typical infiltration models and the physical significance of the simulated parameters indicated that the Horton model was more effective than the Kostiakov and Philip models in simulating moisture infiltration in a highly weathered dolomite excavation spoil. Conclusion The gravel content was a primary factor in suppressing moisture infiltration in highly weathered dolomite excavation spoils. The Horton model showed the best applicability for fitting the infiltration process.

Graphical abstract

关键词

强风化白云岩 / 弃渣土体 / 砾石 / 土壤水分入渗 / 入渗模型

Key words

highly weathered dolomite / excavation spoil / gravel / soil moisture infiltration / infiltration model

文献参数： 颜科宇， 王道祥， 陈正发， 等.砾石对强风化白云岩弃渣土体入渗特性的影响［J］.水土保持通报，2025，45（3）：16-24. Citation:Yan Keyu， Wang Daoxiang， Chen Zhengfa， et al. Effects of gravel on moisture infiltration characteristics in highly weathered dolomite spoil［J］. Bulletin of Soil and Water Conservation，2025，45（3）：16-24.

滇中引水工程是中国水资源调配的重要基础设施，旨在缓解滇中地区的水资源短缺问题，同时可促进区域生态系统稳定及西南地区的经济与环境协调发展^［1-3］。然而，为解决引水隧洞开挖过程中产生的弃石弃土存放问题，需要规划建设专门的弃渣场^［4］。近年来，气候变化导致区域极端降雨事件频发，降雨条件下的水分入渗过程已成为影响弃渣场土壤侵蚀和边坡稳定性的重要因素^［5］。在降雨入渗条件下，显著增加了水土流失和边坡失稳的风险，进而引发崩塌、滑坡和泥石流等次生地质灾害问题，对区域生态环境和工程安全造成严重威胁^［6-8］。因此，开展弃渣场渣土体渗透特性研究对于评估弃渣场的安全稳定性及保障工程安全具有重要意义。

白云岩作为滇中引水工程沿线典型的地质岩性类型，普遍存在风化程度高、岩体强度低等特点，在强风化作用下易形成粉质黏土或碎块状岩石。同时，在输水隧洞建设过程中，钻爆法隧洞开挖产生的碎石与粉质土混合，由此堆积形成的弃渣土体往往夹杂大量砾石，构成土壤—砾石二元混合体。有研究^［9］表明，土壤—砾石二元混合体能够改善弃渣场边坡的抗剪强度，增强边坡的承载能力，同时有效减缓土壤侵蚀和径流。然而，一定含量砾石的存在也可能增强土壤的入渗性能，导致水分在边坡内部积聚，增加堆积体的水负荷，从而进一步削弱边坡的稳定性，成为导致边坡失稳的重要因素^［10］。此外，砾石的存在可改变土壤的孔隙特征、水分的过水断面和运动通道，使含砾石土壤的水分入渗过程比均质土壤更为复杂^［11］。相关研究^［12］表明，砾石含量、粒径和分布特征等因素均会对土壤水分入渗过程产生不同程度的影响，由此导致目前关于砾石对土壤水分入渗过程的研究结果还存在一定的争议。Wu等^［13］研究指出，随着砾石含量和粒径的增加，土壤的水分入渗能力显著降低。而黄光灵等^［14］则认为，砾石的存在能提升西南喀斯特地区土壤的有效孔隙度，从而改善其水分入渗能力。与此同时，学者们对不同砾石条件下土壤水分入渗模型的适用性也进行了深入探讨。Dong等^［15］研究发现，砂土在含砾石条件下最适用的是Philip模型，而叶瀛韬等^［16］针对不同砾石含量土壤水分入渗模型拟合度的研究结果表明，Horton模型适用于10%和30%的砾石含量，Philip模型适用于20%的砾石含量。综上所述，尽管已有很多文献对不同砾石含量条件下土壤入渗过程进行了研究，但这些研究大多关注砾石含量对耕作土壤入渗过程的影响，而针对砾石对弃渣土体水分入渗过程的研究相对较少，导致不同含量及粒径条件下弃渣土体水分入渗过程差异性特征尚不清楚，特别是对不同水分入渗模型在此情境中的适用性缺乏综合的评价，从而增加了弃渣场稳定性评估的复杂性和不确定性^［17］。基于此，本研究以滇中引水工程强风化白云岩输水隧洞开挖弃渣土体为研究对象，通过室内土柱入渗试验，测定强风化白云岩弃渣土体在不同砾石含量与粒径条件下的湿润锋运移及水分入渗特征，并对3种典型的土壤水分入渗模型（Kostiakov，Philip和Horton模型）的适用性进行评估，以筛选出最佳的水分入渗模型，以期为滇中引水工程弃渣场的稳定性评估及安全防护措施设计提供科学依据。

1 材料与方法

1.1 研究区概况

研究区域位于云南省楚雄彝族自治州禄丰市仁兴镇（25°21'27″N， 102°12'55″E），海拔1 592~2 525 m，地势呈东北高、西南低的特点，四周环山，属于亚热带高原季风气候。该地区年均气温为15.4 ℃，无霜期年平均为261 d，年降水量在770~1 125 mm，降雨事件频繁。年平均降水日数为73 d，最多可达94 d，极端情况下，年最大降雨量可达1 174.5 mm，而最少降雨量为668.0 mm。降雨主要集中在5—10月，其中7月降雨最为频繁。频繁的降雨事件及高降水量使得该区域易发土壤侵蚀、泥石流及滑坡等地质灾害，对区域水土生态环境和居民生活构成潜在威胁。

1.2 供试样品采集与试验设计

1.2.1 供试样品采集

供试土壤取自滇中引水工程楚雄段典型弃渣场——大美桥渣场。该弃渣场主要堆放龙潭输水隧洞开挖产生的弃土弃渣，弃渣场以全、强风化白云岩及黏土、粉质黏土为主，在降雨过程中弃渣场表面易发生严重的土壤侵蚀，同时造成弃渣场土体内部结构松动而影响稳定性。为研究砾石对弃渣土体入渗特性的影响，于2024年4月采用S形取样法从渣场顶部到底部进行取样，取土深度为0—30 cm，在渣场横向间距30 m的基础上重复取样3次，以确保样品的代表性和可靠性。供试砾石为弃渣场大块的弱风化白云岩过筛所得，透水性极低。将取回的样品带回云南农业大学水保实验室自然风干，并去除杂草、树根等物质后，将砾石依次通过20，10和5 mm网筛，土壤通过2 mm网筛备用。采用简易比重计法测定土壤粒径分布，其中黏粒（<0.002 mm），粉粒（0.002~0.05 mm），砂粒（0.05~2 mm）含量分别为42.78%，32.47%，24.75%。

1.2.2 试验设计与方法

采用一维垂直定水头入渗法开展土壤入渗试验。为便于观察土壤水分的运移，土柱采用1 cm厚的亚克力玻璃制成，内径为10 cm，高度为80 cm。供水系统使用内径为12 cm、高度为50 cm的亚克力玻璃制成的马氏瓶，供水水头维持在约5 cm。为确保试验结果的准确性和可靠性，土料的最大粒径必须控制在试样直径的1/5以下^［18］。为此本试验选用砾石粒径分别为2~5 mm，5~10 mm，10~20 mm的3组粒径，砾石含量（质量百分比）设置为10%，20%，30%与40%共4个梯度，试验过程中将过筛的砾石与弃渣土充分混合，同时将无砾石土壤设置为对照组（CK），共13组处理，每个处理设有3个重复。在装填土柱前，底部须放置2 mm厚的鹅卵石和一层滤网，以防止土壤细颗粒流失。同时为减少土柱边壁的影响，土柱内壁需涂一层凡士林。装填时，细土的容重按1.5 g/cm³进行备样，土壤与砾石按照质量比均匀混合后，以每5 cm为1层进行装填。每个土柱共装填6层，总高度为30 cm。土柱表面亦放置1层鹅卵石和滤纸，以防止表层土壤受到马氏瓶供水的冲击。在试验过程中，按照先密后疏的原则进行读数（前20 min，间隔2 min；20~50 min，间隔5 min；50~180 min，间隔10 min；之后间隔30 min），直至湿润锋运移至马氏瓶底部。土壤湿润锋运移过程主要通过观察水分在土柱中随时间的变化来确定湿润锋的下移情况。

土壤入渗率为单位时间从单位面积地表进入的水量，其中初始入渗速率为前4 min的平均入渗速率，稳定入渗速率为入渗曲线变幅较小时的入渗速率，平均入渗速率为湿润锋运移至土柱底部时累计入渗量与时间的比值。计算公式为：

i=\frac{I}{t}（1）

式中：i为入渗率（mm/min）； t为入渗时间（min）； I为t时间内的累计入渗水量（mm）。

1.3 入渗模型

分别选取经验模型Kostiakov和物理模型Philip，Horton作为典型的水分入渗模型，对不同砾石含量及粒径条件下土壤水分入渗过程进行模拟^［19］。

（1） Kostiakov模型：

i(t)=-a{t}^{-b}（2）

式中：i（t）为入渗率（mm/min）； a，b为经验求得的模型参数。

（2） Philip模型：

i(t)=\mathrm{0.5}S{t}^{-\mathrm{0.5}}+i_c（3）

式中：S为吸渗率（mm/min）； i_c为稳定入渗速率（mm/min）。

（3） Horton模型：

i(t)=(i_{\mathrm{1}}-i_c){\mathrm{e}}^{-ct}+i_c（4）

式中：c为递减指数； i₁为初始入渗速率（mm/min）。

1.4 数据分析

本研究基础数据处理采用Microsoft Excel 2013进行，在SPSS 19.0软件中采用双因素分析（ANOVA）对不同砾石含量及粒径条件下土壤入渗参数的差异性进行分析，如果均值差异显著，将应用p<0.05的最小显著差异检验。采用ArcGIS 10.5和Origin 2021进行图形绘制。

2 结果与分析

2.1 砾石对弃渣土体湿润锋运移的影响

图1为不同砾石含量及粒径条件下弃渣场土体湿润锋运移深度随时间变化曲线。由图1可见，各处理的湿润锋运移深度均随水分入渗过程的进行逐渐增加，在水分入渗初期，湿润锋的浸润速率较大，砾石含量对湿润锋的运移深度影响差异不显著，各处理的湿润锋运移深度变化曲线基本重合，后随着时间的推移，湿润锋运移深度变化曲线趋于平缓，各处理间湿润锋变化特征表现出显著性差异。与CK处理相比，土壤中砾石的存在可显著减缓湿润锋的运移，且随着砾石含量的增加，湿润锋的阻滞作用愈发明显。当砾石含量超过30%时，曲线的重叠性较大，湿润锋运移深度的变化趋势基本相同。以水分入渗历时600 min为例，土壤中含砾石的湿润锋运移深度相比CK减少3.23%~22.67%，在粒径为2~5 mm，5~10 mm和10~20 mm条件下，40%砾石含量的湿润锋运移深度相比10%分别减小8.32%，13.39%和18.65%。同时，当湿润锋深度运移至30 cm时，各砾石含量处理间时间大小关系表现为：40%>30%>20%>10%>CK。此外，随着砾石粒径的增大，对湿润锋运移的阻碍作用愈加明显，含砾石土壤的湿润锋运移曲线重叠性也逐渐增加。在相同砾石含量下，粒径为10~20 mm的湿润锋运移深度相比2~5 mm，5~10 mm分别减小1.16%~8.25%和2.23%~7.54%，湿润锋深度运移至30 cm的时间分别推迟23~72 min和7~46 min。综上分析可见，砾石含量和粒径均对弃渣场土体湿润锋的运移具有显著的阻滞效应，且当砾石含量超过30%时，砾石含量的继续增加对湿润锋的阻滞作用逐渐减弱。

2.2 砾石对弃渣土体水分入渗的影响

2.2.1 土壤入渗速率变化

图2为不同砾石含量及粒径条件下弃渣场土体入渗速率随时间变化曲线。由图2可知，土壤水分入渗过程随时间的变化可以分为湿润阶段，渗漏阶段和渗透阶段3个阶段。在入渗初期，土壤水分的主要驱动力来自土壤基质势梯度，当土壤含水量超过最大分子持水量时，土壤入渗速率急剧下降，后随着水分在土壤孔隙中的逐渐填充，土壤毛细力和重力的作用使得水分进一步渗入土壤，此时入渗速率开始趋于稳定。当孔隙完全被水分充满时，土壤水分仅受到重力的影响，最终进入稳定入渗阶段。由图2还可看出，各处理的湿润阶段均发生在前10 min内，而不同处理处于湿润阶段和渗透阶段的持续时间均存在较大差异性。具体而言，CK的湿润阶段持续时间为10~240 min，在240 min后进入渗透阶段。与CK处理相比，土壤中砾石的存在可有效减短土壤孔隙达到饱和的时间，从而加速土壤水分进入稳定入渗阶段。随着砾石含量的增加，土壤水分进入稳定入渗阶段所需的时间越短，当砾石含量超过30%时，土壤入渗速率达到阈值，土壤入渗速率曲线随时间变化表现出较大的重叠性，导致30%与40%的砾石含量下土壤水分达到稳定入渗阶段的时间无显著差异。在3种粒径条件下，砾石含量为10%，20%，30%和40%达到稳定入渗时间分别为100~200 min，70~100 min，40~50 min，40 min。此外，随着砾石粒径的增大，土壤水分达到稳定入渗的所需时间也逐渐缩短，在4种砾石含量条件下，砾石粒径为2~5 mm，5~10 mm与10~20mm达到的稳定入渗时间分别为40~180 min，40~150 min，40~100 min。综上，砾石含量和粒径均对弃渣场土体的入渗产生阻碍作用，且当砾石含量超过30%时，砾石含量的继续增加对土壤入渗的阻碍作用逐渐减弱。

2.2.2 土壤入渗参数特征

初始、稳定及平均入渗速率是表征土壤入渗特性的重要参数^［20］。砾石含量及粒径对弃渣场土体水分初始、稳定及平均入渗速率的双因素方差分析结果详见表1。由表1可知，砾石含量和砾石粒径及其交互作用对土壤初始入渗速率均有显著影响（p<0.05），砾石含量对稳定入渗速率和平均入渗速率均有显著影响（p<0.01）。主体间效应F值及偏η²值结果表明，砾石含量对土壤水分入渗参数的影响最大，砾石粒径及两者的交互作用无显著影响，表明砾石含量是影响弃渣场土体入渗特性的重要因素。

无砾石（CK）与土壤中含砾石处理的稳定入渗速率相比，初始入渗速率分别减小86.18%~91.19%和84.24%~95.88%。

结果表明，砾石的存在会引发土壤水分入渗参数发生显著变化。土壤中含砾石处理的初始、稳定及平均入渗速率分别分布在2.17~5.41 mm/min，0.12~0.23 mm/min和0.15~0.61 mm/min，与CK处理相比，分别减小17.34%~68.67%，6.45%~51.94%和28.51%~73.06%（p<0.05）。其次，随着砾石含量的增加，各处理的土壤入渗参数均显著降低（p<0.05），而当砾石含量超过30%时，土壤水分入渗各参数间无显著差异（p>0.05）。在3种粒径条件下，40%砾石含量的初始入渗速率、稳定入渗速率及平均入渗速率相比10%分别减小42.92%~46.90%，30.00%~33.33%和39.53%~48.08%（p<0.05），各砾石含量处理土壤入渗各参数大小关系均表现为：CK>10%>20%>30%>40%。此外，砾石粒径对土壤各水分入渗参数的影响虽无显著差异，但在4种砾石含量条件下，随着粒径的增大，土壤入渗均有逐渐降低的趋势。综上所述，砾石含量对弃渣场土体入渗性能的影响最大，砾石含量增加可显著抑制土壤水分入渗性能。

2.3 砾石对弃渣土体累积入渗量的影响

在达到稳定入渗速率之前，累计入渗量是表征土壤水分入渗能力的重要参数^［21］。图3为不同砾石含量及粒径条件下弃渣场土体水分累计入渗量随时间变化曲线。由图3可见，各处理的累计入渗量均随水分入渗过程的进行逐渐增加，在入渗初期，各处理间的累计入渗量差异不明显，表现为快速增长。随着时间推移，累计入渗增量逐渐减小，最终进入稳定入渗量增加阶段，此时各处理间的累计入渗量特征表现出显著的差异。与CK处理相比，土壤中砾石的存在可显著降低土壤水分的累计入渗量，且随着砾石含量的增加，水分的累计入渗量逐渐减少。在3种粒径条件下，CK相比砾石含量为10%，20%，30%和40%的累计入渗量分别增加了6.74%~23.01%，17.94%~31.48%，6.74%~47.64%和41.34%~49.42%，各砾石含量处理土壤累计入渗量大小关系均表现为：CK>10%>20%>30%>40%。此外，随着砾石粒径的增大，砾石对土壤的阻滞效应导致土壤累计入渗量明显减少。综上所述，砾石对弃渣场土体水分累计入渗过程具有抑制作用，从而减少土壤的累计入渗量。

2.4 不同砾石含量及粒径条件下水分入渗过程模拟

为进一步研究不同砾石含量及粒径条件下土壤水分的入渗过程，本研究采用Kostiakov，Philip和Horton模型对不同砾石含量及粒径条件下土壤入渗速率随时间变化过程进行拟合，各模型参数的拟合结果详见表2。

从表2可知，Kostiakov和Horton模型的拟合度（R²）均超过0.86，而Philip模型的拟合度则介于0.60~0.77，平均拟合度依次表现为：Horton模型（0.96）>Kostiakov模型（0.91）>Philip模型（0.69）。同时，结合入渗模型的各参数实际意义探讨入渗模型的适用性。其中，Kostiakov模型的参数a表示入渗曲线的斜率，a值越大，瞬时入渗率的变幅越大。在不同砾石含量条件下，a值的大小总体表现为：CK>10%>20%>30%>40%，这一结果与实测数据相吻合。其次，在Philip模型中，参数S（吸渗率）可反映初始入渗速率的变幅，该模拟结果与实测值相符，但i_c（稳定入渗速率）的模拟值均为负数，这与实际情况不符。此外，在Horton模型的模拟结果中，不同砾石含量条件下i₁（初始入渗速率）值与i_c值的大小关系也表现为：CK>10%>20%>30%>40%，与实测情况一致，但模拟的i₁值相较于实测值略显偏大。综合实测值与拟合值间的一致性及拟合精度来看，Horton模型的拟合效果最佳，因而更适合于不同砾石含量及粒径条件下对弃渣土体水分入渗过程的模拟。

3 讨 论

3.1 砾石对弃渣土体入渗特性的影响

弃渣场是工程建设过程中产生的土石材料混合而成的堆积体^［22］。砾石的存在显著影响弃渣土体的水分运动，其含量和粒径的不均匀性使得土壤水分入渗过程更为复杂。本研究结果表明，砾石对土壤湿润锋运移、土壤入渗速率及累计入渗量具有显著的阻滞效应，这与李雪垠等^［23］研究结果一致。然而黄光灵等^［14］研究表明，砾石可改善土壤的孔隙结构，增加土壤孔隙连通率和孔隙等效直径促进土壤水分入渗。这一现象是由于本研究的对象为强风化白云岩粉质土，与西南喀斯特地区石灰岩相比，该土壤细颗粒含量较高，易堵塞砾石“骨架”间的大孔隙，且砾石作为不透水层，会减少土壤的过水断面，从而表现出砾石抑制强风化白云岩弃渣土体中水分的入渗^［24］。其次，本研究还发现在相同粒径条件下，当砾石含量不超过30%时，随着砾石含量的增加，阻滞效应越显著，而当砾石含量超过30%时，土壤的入渗参数变化不再表现出显著性差异。这主要是由于粉质土的有效孔隙度相对较小，水流通道条件较差，而砾石含量可直接决定有效孔隙度，砾石的紧密接触会造成有效孔隙度显著降低；当砾石含量达到30%时，会导致有效孔隙度出现阈值，当砾石含量继续增加时，土壤的入渗速率不再进一步降低，这也是砾石含量对水分入渗参数影响较大，而砾石粒径无显著影响的原因。此外，在相同砾石含量条件下，砾石粒径增大可延缓土壤湿润锋的运移。可能是由于在湿润锋运移过程中，砾石凹下部分的土壤也需要湿润，当砾石粒径增大时，凹下部分土壤的面积增加，造成土壤水分入渗路径弯曲度也随之增大，在一定程度上阻碍了湿润锋的运移，从而导致湿润锋在到达相同运移距离时所需的时间有所延长^［25］。

3.2 弃渣土体水分入渗模型综合分析

弃渣土体水分入渗模型的准确度对于提高工程设计的可靠性至关重要。本研究对Kostiakov、Philip、Horton这3种典型土壤水分入渗模型拟合度结果分析表明，Horton模型的拟合效果最好，Kostiakov模型次之，Philip模型的拟合效果较差。Horton模型由于适用于非饱和土中的垂直一维入渗，且参数i₁和i_c具有物理意义，在大多数土壤水分入渗过程模拟中的效果较好^{［12，26］}。然而，Kostiakov模型是典型的指数模型，在时间无限趋近0时，水分入渗速率趋于无穷大，与实际的水分入渗情况不符，不适用于表征水分入渗初期土壤水分的运动变化，且该模型为一种半经验模型，其参数没有明确的物理意义，不能反映土壤入渗能力，所以在模拟土壤渗透率时的适用性不强^［27］。同时，Kostiakov模型的R²值小于Horton模型，因此Kostiakov模型的模拟效果相对较差。其次，许多研究^［28-29］结果表明，Philip模型适用于初始含水量均匀的均质土壤的一维垂直入渗过程，而本文的研究对象存在砾石，所以拟合效果相对较差。然而，Wu等^［13］研究发现Kostiakov模型对于描述砾石对土壤水分入渗的影响效果较好，这与本研究结果存在差异，这可能是由于砾石的存在形式和土壤的特性不同造成的。

4 结 论

（1） 强风化白云岩弃渣土体中砾石的存在对湿润锋运移、土壤入渗速率及累计入渗量具有显著的阻滞效应。与CK处理相比，在相同时间内，土壤中含砾石的处理的湿润锋运移深度、土壤入渗速率及累计入渗量显著降低；同时，土壤入渗过程达到稳定入渗所需的时间明显缩短。

（2） 双因素分析表明，砾石含量对强风化白云岩弃渣土体水分入渗参数的影响最大（p<0.05），砾石粒径及两者的交互作用对其无显著影响（p>0.05）。当砾石含量不超过30%时，随着砾石含量的增加，土壤湿润锋运移至相同深度所需的时间明显增加，土壤入渗各参数及累计入渗量显著降低（p<0.05）；然而，当砾石含量超过30%时，各参数随含量增加变化不显著（p>0.05）；3种砾石条件下，各砾石含量处理土壤水分入渗各参数大小关系均表现为：CK>10%>20%>30%>40%。

（3） 3种典型入渗模型的拟合度表明，Horton和Kostiakov模型相比Philip模型均能较好地模拟强风化白云岩弃渣土体水分入渗过程，但综合参数模拟值的实际物理意义进行评估和分析表明，Horton模型的拟合结果更接近实测值，能够较好地描述砾石对强风化白云岩弃渣土体水分入渗过程的影响。

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基金资助

云南省滇中引水工程建设管理局科研项目“滇中引水工程水土保持关键技术研究”(DZYS-ZH-STBC-SJ-001)

云南省教育厅科学研究资助项目(2024J0444)