地表粗糙度對坡面侵蝕過程及泥沙分選搬運(yùn)過程的影響
本文選題:地表粗糙度 + 侵蝕過程 ; 參考:《長江科學(xué)院》2017年碩士論文
【摘要】:土壤侵蝕過程由于受到諸多因素的影響,是一個極其復(fù)雜的過程。為探究降雨強(qiáng)度、坡度、坡長、土壤性質(zhì)、土壤前期含水量等影響因素對及這些影響因素的不同組合方式對土壤侵蝕的影響,許多學(xué)者開展了一系列的研究。其中,地表粗糙度也是影響土壤侵蝕過程的重要因素之一。但由于供試材料、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)、測量方式等的差別,目前對于地表粗糙度對坡面侵蝕過程的影響機(jī)理尚未明晰。一部分學(xué)者認(rèn)為地表粗糙度通過改變土壤物理性質(zhì)、徑流性質(zhì)及路徑、減少結(jié)皮從而削弱侵蝕作用,而另一部分學(xué)者認(rèn)為在降雨過程中,地表糙度在侵蝕的不同階段對坡面侵蝕量的影響是不確定的,地表粗糙度對土壤侵蝕的集中徑流的增大作用和降低徑流剪切力的減小作用是同時存在的,只是在不同降雨類型和侵蝕階段,這兩種作用同時作用于土壤,最終的結(jié)果取決于兩種作用的綜合效應(yīng)。此外,地表粗糙度會隨著降雨過程的持續(xù)而逐漸改變,間接影響侵蝕的發(fā)生發(fā)展過程。目前研究多以水動力學(xué)為基礎(chǔ),剖析地表粗糙度對侵蝕過程影響的機(jī)制機(jī)理,而鮮有研究從泥沙顆粒的分選搬運(yùn)角度來探究地表粗糙度對侵蝕過程的影響機(jī)制。因此,本研究基于前人研究結(jié)果,選擇了粗糙坡面為研究對象,以光滑坡面作為對照措施,研究方法主要采用室內(nèi)人工模擬降雨試驗(yàn),并綜合水文學(xué)、土壤學(xué)、土壤侵蝕學(xué)、近地?cái)z影技術(shù)、GIS技術(shù)等理論知識、技術(shù)手段和研究方法對地表糙度在水蝕過程中的作用進(jìn)行了研究。研究內(nèi)容包括:降雨、地表糙度雙因子對坡面產(chǎn)流產(chǎn)沙的耦合效應(yīng)、地表糙度對降雨因子的響應(yīng)機(jī)制、地表粗糙度對侵蝕泥沙的分選搬運(yùn)過程的影響等。主要結(jié)果如下:(1)地表粗糙度在一定程度上能夠延緩坡面產(chǎn)流的發(fā)生,明顯降低徑流率、產(chǎn)沙率及含沙量。單因素方差分析及雙因子交叉方差分析結(jié)果顯示,雨強(qiáng)相較于粗糙度對坡面產(chǎn)流、產(chǎn)沙的效果更為顯著,且兩者無明顯的交互作用。(2)光滑坡面的侵蝕和淤積呈片狀分布,而粗糙坡面的侵蝕淤積現(xiàn)象呈斑狀分布。且隨著降雨量的累計(jì),兩種坡面的粘粒由易以團(tuán)聚體結(jié)構(gòu)方式搬運(yùn)轉(zhuǎn)為易于以原始顆粒的形式搬運(yùn)。但粗糙坡面的粘粒團(tuán)聚率都略大于同雨強(qiáng)下光滑坡面的團(tuán)聚率,顯示出粗糙坡面相較于光滑坡面分選性更強(qiáng)。(3)在不同雨強(qiáng)下,不同粒級的富集率對于不同地表糙度的響應(yīng)模式有著較大的區(qū)別。小雨強(qiáng)時,兩種坡面形態(tài)在面蝕階段,均表現(xiàn)為粘粒富集,沙粒分散及粉粒不變。且粗糙坡面的“徑流貫通”機(jī)制在很大程度上影響了各粒級富集情況,使粗糙坡面粘粒富集情況呈準(zhǔn)周期式旋回。大雨強(qiáng)下,地表粗糙在一定程度上限制了粗顆粒的富集,促進(jìn)了粘粒的富集。(4)隨雨強(qiáng)增大,推移質(zhì)的相對重要性顯得愈發(fā)重要。地表粗糙度抑制粗顆粒搬運(yùn),使懸移-躍移質(zhì)的相對重要性變得更重要。同雨強(qiáng)下,雖然兩者的侵蝕泥沙均出現(xiàn)雙峰分布,但是隨著降雨歷時的延長,其搬運(yùn)機(jī)制有所差異。隨降雨時間的延長,光滑坡面的懸移-躍移質(zhì)變得越發(fā)重要,粗糙坡面的推移質(zhì)變得越發(fā)重要。
[Abstract]:The effects of surface roughness on soil erosion are studied in this paper . ( 2 ) The erosion and siltation of the surface of the light landslide is in the form of a sheet - like distribution , and the erosion and siltation of the rough slope surface is more important than that of the light landslide surface .
【學(xué)位授予單位】:長江科學(xué)院
【學(xué)位級別】:碩士
【學(xué)位授予年份】:2017
【分類號】:S157.1
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,本文編號:1867426
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