【摘要】：土壤侵蝕由雨滴擊濺和徑流沖刷引起的土壤顆粒分離、輸移和沉積三個(gè)相互制約、相互影響的過程組成。侵蝕過程中泥沙顆粒攜帶的污染物質(zhì),如化肥、農(nóng)藥、殺蟲劑等物質(zhì),對(duì)侵蝕區(qū)域的生態(tài)環(huán)境具有重要影響。侵蝕泥沙顆粒的研究有助于加深對(duì)侵蝕過程的理解,為侵蝕預(yù)報(bào)模型的建立提供理論基礎(chǔ),還可揭示土壤侵蝕的內(nèi)在規(guī)律,指導(dǎo)水土保持規(guī)劃設(shè)計(jì)與水土保持措施配置。本文以黃土高原兩種典型土壤,長武黑壚土和綏德黃綿土為研究對(duì)象,設(shè)置模擬降雨強(qiáng)度為90 mm/h,坡長為5m,坡度分別為10°、15°、20°、25°,通過模擬降雨試驗(yàn)與傳統(tǒng)的坡面侵蝕過程監(jiān)測(cè)法、激光粒度分析方法相結(jié)合,闡述了降雨驅(qū)動(dòng)下侵蝕過程中侵蝕泥沙顆粒分布特征、分選規(guī)律及其搬運(yùn)機(jī)制。取得的主要結(jié)論如下:(1)在相同降雨條件下,長武黑壚土的產(chǎn)流時(shí)間比綏德黃綿土的時(shí)間要短,但是長武黑壚土的徑流量、泥沙濃度、土壤侵蝕率均高于綏德黃綿土。不同坡度下,兩種土壤的產(chǎn)流時(shí)間、徑流量表現(xiàn)出極顯著差異(p0.01)。兩種土壤的徑流量隨時(shí)間變化規(guī)律為:在降雨開始的幾分鐘內(nèi),徑流量逐步增加,隨著降雨的進(jìn)行,徑流量達(dá)到平穩(wěn)的狀態(tài)。而泥沙濃度隨時(shí)間變化規(guī)律為:產(chǎn)流開始后,泥沙濃度從最大值迅速下降,然后保持一個(gè)相對(duì)穩(wěn)定的狀態(tài)。(2)長武黑壚土侵蝕泥沙顆粒主要由粉粒(0.002 mm-0.05 mm)組成,其含量占整個(gè)泥沙侵蝕量的60%-65%。綏德黃綿土侵蝕泥沙顆粒的主要組成部分為粗粉粒(0.02 mm-0.05 mm)和細(xì)砂粒(0.05 mm-0.25 mm),其含量占泥沙組成的65%-70%。黑壚土侵蝕泥沙顆粒中粘粒的平均含量為16.4%,而黃綿土侵蝕泥沙顆粒中粘粒的平均含量為9.9%。黑壚土侵蝕泥沙顆粒中粉粒的含量在降雨過程中,變化較小,而黃綿土侵蝕泥沙顆粒中粉粒的含量在降雨初期,逐步增加而達(dá)到相對(duì)穩(wěn)定的狀態(tài)。兩種土壤侵蝕泥沙顆粒中砂粒的含量逐漸下降,然后到達(dá)一個(gè)穩(wěn)定的狀態(tài)。(3)兩種土壤侵蝕泥沙顆粒中粉粒的團(tuán)聚率接近1,表明其以原始土壤的形式被搬運(yùn),而砂粒的團(tuán)聚率均大于1,表明其以原始顆粒的形式被搬運(yùn)。黑壚土和黃綿土侵蝕泥沙顆粒中粘粒的富集率均小于1,說明粘粒發(fā)生了分散,大多數(shù)粘粒以團(tuán)聚體的形式被侵蝕;而砂粒的富集率大于1,說明在侵蝕過程中砂粒發(fā)生富集,而粉粒在侵蝕過程中沒有發(fā)生明顯變化,與原始土壤組成一致。兩種土壤侵蝕泥沙顆粒呈現(xiàn)出相同的規(guī)律:隨著降雨的進(jìn)行,最終侵蝕泥沙顆粒組成和原始土壤的泥沙顆粒組成一致。(4)長武黑壚土侵蝕泥沙顆粒出現(xiàn)雙峰分布,其中一個(gè)峰值的粒級(jí)為小于0.02mm粒級(jí)的細(xì)顆粒,另一個(gè)峰值為大于0.100 mm的較粗顆粒。但是綏德黃綿土侵蝕泥沙顆粒分布中,質(zhì)量分?jǐn)?shù)最高的為小于0.09 mm粒級(jí)的顆粒,其他粒級(jí)的侵蝕泥沙顆粒的質(zhì)量分?jǐn)?shù)隨粒徑的增大而降低。長武黑壚土侵蝕泥沙顆粒呈現(xiàn)雙峰分布,主要由于懸移-躍移質(zhì)和接觸質(zhì)兩種不同搬運(yùn)方式對(duì)侵蝕顆粒的大小的響應(yīng)所造成的。綏德黃綿土中,懸移-躍移質(zhì)是主要的搬運(yùn)機(jī)制,并且隨著侵蝕泥沙顆粒的變粗,搬運(yùn)效率降低,表明侵蝕泥沙顆粒的分布和搬運(yùn)可能與土壤類型密切相關(guān)。
【圖文】：

圖 1 泥沙顆粒大小與搬運(yùn)機(jī)理的關(guān)系ypothetical diagram reflecting the effects of suspension-saltation and bed load mectransporting of various size classes of soil particles.的土壤侵蝕量是懸移質(zhì)、躍移質(zhì)、推移質(zhì)三者的總和，這三類侵蝕率被分離和搬運(yùn)。懸移質(zhì)-躍移質(zhì)的相對(duì)重要性隨著徑流功率的增加隨著徑流功率的增加而變得重要（Asadi et al 2011；Shi et al 2012）。發(fā)現(xiàn)在較低的徑流功率下，懸移-躍移是唯一的搬運(yùn)機(jī)制，主要影搬運(yùn)，但是隨著徑流功率的增加，包括懸移質(zhì)-推移質(zhì)的搬運(yùn)機(jī)制逐強(qiáng)了大顆粒的泥沙或團(tuán)聚體的搬運(yùn)。當(dāng)超過臨界徑流功率時(shí)，推移顯現(xiàn)，侵蝕泥沙顆粒的搬運(yùn)機(jī)制與徑流功率和土壤類型相關(guān)（As竟多大的侵蝕泥沙顆粒粒徑具有這三種搬運(yùn)方式（懸移、躍移、推移79）指出侵蝕泥沙顆粒被分成懸移質(zhì)、躍移質(zhì)和接觸質(zhì)，每種方式

降雨驅(qū)動(dòng)下侵蝕泥沙顆粒分選特征及搬運(yùn)機(jī)制的侵蝕泥沙顆粒含量，分析降雨驅(qū)動(dòng)下分散前的侵蝕泥沙顆粒分布；（3）降雨驅(qū)動(dòng)下的坡面侵蝕泥沙顆粒分選特性和搬運(yùn)規(guī)律研究降雨驅(qū)動(dòng)下，坡面侵蝕過程不同粒級(jí)侵蝕泥沙顆粒的團(tuán)聚率和富集率，分析坡面侵蝕過程中，泥沙顆粒的分選特性；利用侵蝕泥沙顆粒和土壤團(tuán)粒累計(jì)分布曲線劃分侵蝕泥沙顆粒的懸移質(zhì)、躍移質(zhì)和接觸質(zhì)的粒徑分界線，研究坡面侵蝕中侵蝕泥沙顆粒的搬運(yùn)機(jī)制。1.3.2 技術(shù)路線
【學(xué)位授予單位】：華中農(nóng)業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：S157

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2535392