Abstract
This study was conducted on the major factors affecting soil erosion and surface run-off. In order to investigate the processes and mechanisms of soil erosion on denuded forest-land in Korea, and to systematize the magnitudes of influences and interactions between individual factors, the five major factors adopted in these experiments are soil textures (coarse sand and clay loam), slope steepness ($10^{\circ}$, $20^{\circ}$, $30^{\circ}$ and $40^{\circ}$), rainfall intensities (50, 75 and 100mm/hr), slope mulching methods (bare, coarse straw-mat mulching, grass mulching and anti-erosion liquid mulching) and vegetation densities (sparse, moderate and dense). The processes and mechanisms of soil erosion, and the effects of mulchings on soil erosion as well as surface run-off rates were studied algebraically with four parts of laboratory experiments under the simulated rainfall and another part of field experiment under the natural rainfall. The results in this study are summarized as follows: 1. Experiment factors and surface run-off rates The surface run-off rates under the natural rainfall were resulted about 24.7~28.7% from the bare slopes, about 14.0~16.4% from the straw-mat mulched slopes, about 7.9~9.1% from the liquid mulched slopes, and about 5.6~7.2% from the grass mulched slopes respectively. The surface run-off rates under the simulated rainfall differed greatly according to the rainfall intensity and the mulching method. 2. Magnitudes of influences and interactions of the individual factor on the surface run-off rates. The experimental analyses on the major factors(soils, slopes, rainfalls, mulchings and vegetations) affecting the rates of surface run-off, show that the mean differences of surface run-off rate are significant at 5% level between the soil texture factors, among the slope steepness factors, among the rainfall intensity factors, among the mulching method factors, and among the vegetation density factors respectively. The interactions among the individual factor have a great influence(significant at 1% level) upon the rate of surface run-off, except for the interactions of the factors between soils and slopes; between slopes and vegetations; among soils, slopes and rainfalls; and among soils, slopes and mulchings respectively. On the bare slopes under the simulated rainfall, the magnitude of influences of three factors(soils, slopes and rainfalls) affecting the rate of surface run-off is in the order of the factor of rainfalls, soils and slopes. The magnitude of influences of three factors (soils, rainfalls and mulchings) affecting the rate of surface run-off, on the mulched slopes under the simulated rainfall is in the order of the factor of mulchings, rainfalls and soils and that of influences of the factor of soils, slopes and mulchings is in the order of the factor of mulchings, soils and slopes. On the vegetation growing slopes under the simulated rainfall, the magnitude of influences of three factors (soils, slopes and vegetations) affecting the rate of surface run-off is in the order of the factor of vegetations, soils and slopes. In the same condition of treatments on the field experiment under the natural rainfall, the order of magnitude of influences affecting the rate of surface run-off is the factor of mulchings, soils and slopes. 3. Experiment factors and soil losses The soil losses of the experiment plots differed according to the factors of soil texture, slope steepness, rainfall intensity and mulching method. The soil losses from the coarse soil were increased about 1.1~1.3 times as compared with that of fine soil under the natural rainfall, while the soil losses from the fine soil were increased about 1.2~1.3 times compared with that of coarse soil under the simulated rainfall. The equation of $E=aS^b$ (a, b are constant) between the slope steepness (log S) and soil losses (log E) under the simulated rainfall were developed. The equation of $E=aI^b$ (a, b are constant) between the rainfall intensity (log I) and soil losses (log E) were developed, and b values have a decreasing tendency according to the increase of the slope steepness and rainfall intensity. The soil losses under the natural rainfall were appeared about 38~41% from the coarse straw-mat mulched slopes, about 20~22% from the liquid mulched slopes, about 14~15% from the grass mulched slopes as compared with that of the bare slopes respectively. The soil loss from the vegetation plots showed about 7.1~16.4 times from the sparse plot, about 10.0~17.9 times from the moderate plot and about 11.1~28.1 times from the dense plot as compared with that of the bare slopes. 4. Magnitudes of influences and interactions of the individual factor on the soil erosion. The experimental analyses on the major factors(soils, slopes, rainfalls, mulchings and vegetations) affecting the soil erosion, show that the mean differences of soil losses are highly significant between the soil texture factors, among the slope steepness factors, among the rainfall intensity factors, among the mulching method factors and among the vegetation density factors respectively. The interactions among the individual factor have mostly great influences upon the soil erosion. The magnitude of influences of three factors (soils, slopes and rainfalls) affecting the soil erosion on the bare slopes under the simulated rainfall is in order of the factor of rainfalls, soils and slopes. On the mulched slopes under the simulated rainfall, the magnitude order of influences of three factors(soils, rainfalls and mulchings) affecting the soil erosion is the factor of mulchings, rainfalls and soils, and the order of influences of factor of soils, slopes and mulchings is the factor of mulchings, soils and slopes. On the vegetation growing slopes under the simulated rainfall, the magnitude of influences of three factors (soils, slopes and vegetations) affecting the soil erosion is in the order of the factor of slopes. vegetations and soils. In the same condition of treatments on the field experiment under the natural rainfall, the order of magnitude of influences of three factors (soils, slopes and mulchings) affecting the soil erosion is the factor of mulchings, of slopes and of soils.
우리나라 요사방지(要砂防地)에서의 토양침식(土壤侵蝕)의 경과(經過)와 기구(機構)를 토양침식(土壤侵蝕)에 작용(作用)하는 몇가지 주(主) 요인(要因), 즉(即) 토성(土性)(조토(粗土), 세토(細土)), 사면경사도(斜面傾斜度)($10^{\circ}$, $20^{\circ}$, $30^{\circ}$, $40^{\circ}$), 강우강도(降雨强度)((50, 75, 100mm/hr), 사면피복방법(斜面被覆方法)(무피복(無被覆), 거적덮기, 새풀덮기, 토양침식방지액제피복(土壤侵蝕防止液濟被覆), 그리고 식생밀도(植生密度)(소(疎), 중(中), 밀(密))등(等)에 관련(關聯)시켜 실험분석(實驗分析)하여 침수(侵蝕)의 내용(內容)을 수량적(數量的)으로 밝히고 각(各) 요인간(要因間)의 상호작용(相互作用)과 영향도(影響度)를 구명(究明)하는 동시(同時)에, 또한 토양침식(土壤侵蝕)과 표면유출(表面流出)에 대(對)한 피복처리(被覆處理)의 효과(効果)를 분석(分析)하여 산지사방공법개발(山地砂防工法開發)에 필요(必要)한 기초자료(基礎資料)를 제공(提供)하고저 인공강우장치(人工降雨裝置)를 이용(利用)한 4개조(個組)의 실내실험(室內實驗)과 자연강우하(自然降雨下)에서 1개조(個組)의 야외실험(野外實驗)을 수행(遂行)하여 연구(硏究)한 결과(結果)는 다음과 같이 요약(要約)될 수 있다. 1. 실험요인(實驗要因)과 표면유출율(表面流出率) 표면유출량(表面流出量)은 토성(土性), 사면경사도(斜面傾斜度), 강우강도(降雨强度), 사면피복처리(斜面被覆處理)에 따라서 그 차이(差異)가 많았다. 자연강우하(自然降雨下)의 야외실험무피복사면(野外實驗無被覆斜面)에서는 경사도(傾斜度)에 따라서 다르지만 대체(大體)로 조토(粗土)에서 약(約) 24.7~27.3%, 세토(細土)에서 약(約) 26.0~28.7%이었으며, 피복사면(被覆斜面)에서는 거적덮기 조토(粗土)에서 약(約) 14.0~15.7%,세토(細土)에서 약(約) 15.0~16.4%이었으며, 토양침식방지액제피복(土壤侵蝕防止液濟被覆) 조토(粗土)에서 약(約) 7.9~8.7%, 세토(細土)에서 약(約) 8.6~9.1%이었고, 새풀덮기 조토(粗土)에서 약(約) 5.6~6.9%, 세토(細土)에서 약(約) 6.0~7.2%로서, 일반적(一般的)으로 조토(粗土)에 비(比)하여 세토(細土)에서 약(約) 1~2%가 많았다. 그리고 인공강우(人工降雨)때에는 특(特)히 강우강도(降雨强度)에 따라서 각(各) 처리별(處理別)로 그 차이(差異)가 크게 나타났다. 2. 표면유출(表面流出)에 작용(作用)하는 주요인(主要因)의 상호작용(相互作用)과 영향도(影響度) 표면유출율(表面流出率)에 작용(作用)하는 주(主) 요인(要因), 즉(即) 토성(土性), 경사(傾斜), 강우(降雨), 피복(被覆), 식생요인(植生要因)에 관련(關聯)한 전(全) 실험(實驗)을 통(通)하여 각(各) 처리(處理)에서 발생(發生)된 표면유출율(表面流出率)의 평균치(平均値)의 차간(差間)에는 토성간(土性間), 경사도간(傾斜度間), 강우강도간(降雨强度間), 피복방법간(被覆方法間), 그리고 식생밀도간(植生密度間)에 각각(各各) 5%의 수준(水準)에서 유의성(有意性)이 인정(認定)되었다. 각(各) 요인간(要因間)의 상호작용(相互作用)은 토성(土性)과 경사(傾斜), 경사(傾斜)와 식생(植生), 토성(土性)과 경사(傾斜)와 강우(降雨), 토성(土性)과 경사(傾斜)와 피복요인(被覆要因)의 상호작용(相互作用)을 제외(除外)한 다른 요인간(要因間)의 상호작용(相互作用)은 각각(各各) 1%의 수준(水準)에서 표면유출율(表面流出率)에 영향(影響)을 미치었다. 인공강우(人工降雨)때에 나지사면(裸地斜面)에서 토성(土性), 경사(傾斜) 및 강우(降雨)의 3요인(要因)이 표면유출율(表面流出率)에 작용(作用)하는 영향도(影響度)는 강우강도(降雨江度)의 영향(影響)이 가장 크고 다음이 토성(土性), 경사(傾斜)의 순(順)이었다. 그리고 피복사면(被覆斜面)에서 토성(土性), 강우(降雨) 및 피복요인(被覆要因)의 영향도(影響度)에서는 피복(被覆), 강우(降雨), 토성(土性)의 순(順)이었으며, 토성(土性), 경사(傾斜), 피복요인(被覆要因)에서는 피복(被覆), 토성(土性), 경사(傾斜)의 순(順)이었다. 식생사면(植生斜面)에서 토성(土性), 경사(傾斜) 및 식생요인(植生要因)의 영향도(影響度)에서는 식생(植生), 토성(土性), 경사(傾斜)의 순(順)으로 작용(作用)하였다. 자연강우(自然降雨)때에 야외실험(野外實驗)에서는 사면피복(斜面被覆)의 영향(影響)이 가장 크고 다음이 토성(土性), 경사요인(傾斜要因)의 순(順)이었다. 3. 실험요인(實驗要因)과 토양유실량(土壤流失量) 토양유실량(土壤流失量)은 토성(土性), 강우강도(降雨强度), 사면경사도(斜面傾斜度), 피복처리(被覆處理)에 따라서 그 차이(差異)가 많았다. 자연강우하(自然降雨下)의 야외실험사면(野外實驗斜面)에서는 조토(粗土)에서 보다도 세토(細土)에서 약(約) 1.1~1.3배(倍)가 더 많았으며, 인공강우하(人工降雨下)의 실내실험(室內實驗)에서는 조토(粗土)에서 보다도 세토(細土)에서 약(約) 1.2~3.3배(倍)가 많았다. 인공강우하(人工降雨下)에서 사면경사도(斜面傾斜度)(log S)와 토양유실량(土壤流失量)(log E)간(間)에는 대체(大體)로 $E=aS^b$ (a, b는 상수(常數))의 관계(關係)가 있으며, b값은 강우강도(降雨强度)가 커짐에 따라서 작어지는 경향(傾向)을 보였다. 그리고 강우강도(降雨强度) (log I)와 토양유실량(土壤流失量) (E)간(間)에서는 대체(大體)로 $E=aI^b$의 관계(關係)가 있으며 b값은 경사도(傾斜度)가 커짐에 따라서 작어지는 경향(傾向)을 보였다. 자연강우하(自然降雨下)에서 토양유실량(土壤流失量)은 나지사면(裸地斜面)에서의 토양유실량(土壤流失量)에 비(比)하여 거적덮기에서 약(約) 38~41%, 토양침식방지액제피복(土壤侵蝕防止液濟被覆)에서 약(約) 20~22%, 그리고 새풀덮기에서 약(約) 14~15% 정도(程度)이었다. 식생사면(植生斜面)에서는 나지사면(裸地斜面)에 비(比)하여 식생밀도(植生密度) 소(疎) 때에 약(約) 7.1~16.4배(倍), 중(中) 때에 약(約) 10.0~17.9배(倍), 밀(密) 때에 약(約) 11.1~28.1배(倍)의 침식방지효과(浸蝕防止効果)가 있었다. 4. 토양침식(土壤侵蝕)에 작용(作用)하는 주요인(主要因)의 상호작용(相互作用)과 영향도(影響度) 토양침식(土壤侵蝕)에 작용(作用)하는 주(主) 요인(要因), 즉(即) 토성(土性), 경사(傾斜), 강우(降雨), 피복(被覆), 식생요인(植生要因)에 관련(關聯)한 전(全) 실험(實驗)을 통(通)하여 각(各) 처리(處理)에서 발생(發生)된 토양유실량(土壤流失量)의 평균치(平均値)의 차간(差間)에는 토성간(土性間), 경사도간(傾斜度間), 강우강도간(降雨强度間), 피복방법간(被覆方法間), 그리고 식생밀도간(植生密度間)에 각각(各各) 고도(高度)의 유의성(有意性)이 인정(認定)되었으며, 각요인간(各要因間)의 상호작용(相互作用)이 있어서도 대체(大體)로 큰 영향(影響)을 미치었다. 인공강우(人工降雨)때에 나지사면(裸地斜面)에서 토성(土性), 경사(傾斜) 및 강우(降雨)의 3개요인(個要因)이 토양침식(土壤浸蝕)에 작용(作用)하는 영향도(影響度)는 강우강도(降雨强度)의 영향(影響)이 가장 크고 다음이 토성(土性), 경사(傾斜)의 순(順)이었다. 그리고 피복사면(被覆斜面)에서 토성(土性), 강우(降雨) 및 피복요인(被覆要因)의 영향도(影響度)에서는 피복(被覆), 강우(降雨), 토성(土性)의 순(順)이었으며, 또 토성(土性), 경사(傾斜), 피복요인(被覆要因)의 영향도(影響度)에서는 피복(被覆), 토성(土性), 경사(傾斜)의 순(順)이었다. 식생사면(植生斜面)에서 토성(土性), 경사(傾斜) 및 식생요인(植生要因)의 영향도(影響度)는 경사(傾斜), 식생(植生), 토성(土性)의 순(順)으로 작용(作用)하였다. 자연강우(自然降雨)때에 야외실험(野外實驗)에서는 사면피복(斜面被覆)의 영향(影響)이 가장 크고 다음이 경사(傾斜), 토성(土性)의 순(順)이었다.