坡耕地是黃土區(qū)重要的農業(yè)資源,也是土壤侵蝕和河流泥沙的來源地。全球變化引起的頻發(fā)極端降雨事件,常導致嚴重的農地水土流失。本論文以受犁底層影響的黃土坡耕地為研究對象,通過室內人工模擬降雨試驗,研究不同秸稈覆蓋量、坡度、強降雨強度條件下,坡耕地表面徑流流速沿坡長分布、土壤入滲過程、地表產流機制及土壤侵蝕過程。研究內容所取得的主要研究成果及重要結論如下。提出一種大試樣水體含沙量測量新方法。將試驗中產生的大量的大試樣泥沙水體靜置一段時間后,去除上清液,得到泥水混合物(濕泥沙);然后隨機抽取部分樣品,烘干該部分濕泥沙,確定濕泥沙質量與干泥沙質量之間恒定的比例系數(shù)。采用該比例系數(shù)預測其余濕泥沙樣品的干泥沙質量,計算樣品的含沙量。提出測量和計算降雨形成的地表徑流流速的方法。采用電解質示蹤方法,用電解質質心運動計算降雨產流的流速。在不同坡度(5°、10°、20°)和降雨強度(80、120、160mm/h)下,試驗測量了坡面降雨徑流流速。結果表明,試驗工況坡面徑流流速為0.050～0.352m/s。徑流流速隨坡度增大;降雨強度和坡長增大增加了坡面水流量,導致徑流流速增加;流速增加幅度隨坡度、降雨強度和坡長增加而逐漸降低。根據(jù)測量的徑流流速,建立坡度和降雨強度預報徑流流速的統(tǒng)一經驗模型。首次采用電解質示蹤質心流速方法,測量了秸稈覆蓋坡面降雨徑流流速。在不同坡度(同上)和不同降雨強度(同上)下,研究秸稈覆蓋量為0,2和8t/hm2坡面的降雨徑流流速。結果表明,秸稈覆蓋量為2t/hm2和8t/hm2時,坡面徑流流速沒有顯著差異,介于0.016～0.117m/s之間,是裸土坡面流速的0.278倍。試驗揭示了秸稈覆蓋增加地表降雨入滲,引起耕作層土壤更快飽和。采用不同秸稈覆蓋量(0、2、8t/hm2),在不同坡度(同上)和雨強(同上)下,研究了降雨入滲和產流過程。秸稈覆蓋能顯著提高土壤入滲率,并在較長時間維持顯著高于沒有秸稈覆蓋的土壤,導致產流時間滯后。如此,覆蓋耕作層土壤更快達到飽和。而后,受犁底層很低的土壤入滲率控制,土壤入滲率降低速度遠大于裸土坡面,很快達到最小穩(wěn)定入滲率,坡面徑流遠大于未受到犁底層影響的裸土坡面。秸稈覆蓋處理增大了坡面徑流和其對飽和耕作層土壤的沖刷,導致陡坡耕地更嚴重的土壤侵蝕。由人工降雨和徑流樣品,計算得到了土壤侵蝕量隨時間的變化過程。結果表明,在陡坡上,秸稈覆蓋坡面產流后徑流流量及徑流含沙量增加速度均大于裸土坡面;并且,秸稈覆蓋坡面次降雨的總土壤流失量也大于裸土坡面。在極端降雨事件下,秸稈覆蓋可能加劇陡坡水土流失。在緩坡上,覆蓋坡面的水流流速較小,對土壤侵蝕的隨機性比較大,輸沙能力較弱,此時秸稈覆蓋能增加保持雨水的作用。
【學位單位】：中國農業(yè)大學
【學位級別】：博士
【學位年份】：2018
【中圖分類】：S157.1
【部分圖文】：

２．２．２測量誤差分析??用式（２－５）計算得到的各個泥沙水樣中干泥沙質量，作為千泥沙質量的預測值，把烘干法得??到的干泥沙質量作為其真實值。干泥沙質量的預測值與真實值的對比結果如圖２－３所示。由結果??可知，其預測值與真實值之間的相對誤差均小于１０％：其中，有９４．９％的預測值與真實值之間的??相對誤差小于５％，有５．１％的預測值與真實值之間的相對誤差大于５％。由此可知，當泥沙水體??含沙量大于４００?ｋｇ／ｍ３，且水體中的干泥沙質量大于ｌｋｇ時，該方法預測的泥沙水體中干泥沙質??量與真實值之間的相對誤差較小。這說明了，可以用該測量方法預測泥沙水體中干泥沙質量，且??精度較好。??１５?（－???土?１０％誤差線??１＇〇＿??〇ｌ?１?？?１??０?５?１０?１５??干泥沙質量真實值（ｋｇ）??圖２－３干泥沙質量的預測值與真實值對比分析??Ｆｉｇｕｒｅ?２－３?Ｐｒｅｄｉｃｔｅｄ?ｖａｌｕｅｓ?ｏｆ?ｄｒｙ?ｓｅｄｉｍｅｎｔ?ｍａｓｓ?ａｇａｉｎｓｔ?ｏｖｅｎ－ｄｒｉｅｄ?ｖａｌｕｅｓ??分別用干泥沙質量的預測值和真實值，計算泥沙水樣含沙量的預測值和真實值，兩者的對比??分析結果如圖２－４所示。由圖２－４可知，測量值與真實值之間的相對誤差均小于〗０％；其中，有??８１．６％的預測值與真實值之間的相對誤差小于５％，有１８．４％的預測值與真實值之間的相對誤差大??于５％。由此可知

２．２．２測量誤差分析??用式（２－５）計算得到的各個泥沙水樣中干泥沙質量，作為千泥沙質量的預測值，把烘干法得??到的干泥沙質量作為其真實值。干泥沙質量的預測值與真實值的對比結果如圖２－３所示。由結果??可知，其預測值與真實值之間的相對誤差均小于１０％：其中，有９４．９％的預測值與真實值之間的??相對誤差小于５％，有５．１％的預測值與真實值之間的相對誤差大于５％。由此可知，當泥沙水體??含沙量大于４００?ｋｇ／ｍ３，且水體中的干泥沙質量大于ｌｋｇ時，該方法預測的泥沙水體中干泥沙質??量與真實值之間的相對誤差較小。這說明了，可以用該測量方法預測泥沙水體中干泥沙質量，且??精度較好。??１５?（－???土?１０％誤差線??１＇〇＿??〇ｌ?１?？?１??０?５?１０?１５??干泥沙質量真實值（ｋｇ）??圖２－３干泥沙質量的預測值與真實值對比分析??Ｆｉｇｕｒｅ?２－３?Ｐｒｅｄｉｃｔｅｄ?ｖａｌｕｅｓ?ｏｆ?ｄｒｙ?ｓｅｄｉｍｅｎｔ?ｍａｓｓ?ａｇａｉｎｓｔ?ｏｖｅｎ－ｄｒｉｅｄ?ｖａｌｕｅｓ??分別用干泥沙質量的預測值和真實值，計算泥沙水樣含沙量的預測值和真實值，兩者的對比??分析結果如圖２－４所示。由圖２－４可知，測量值與真實值之間的相對誤差均小于〗０％；其中，有??８１．６％的預測值與真實值之間的相對誤差小于５％，有１８．４％的預測值與真實值之間的相對誤差大??于５％。由此可知

第三章降雨條件下坡面薄層水流流速沿坡長分布?中國農業(yè)大學博士學位論文??在５ｍ處流速就達到了最大值。然而，坡度為５°時，水流流速在整個坡長上均處于加速狀態(tài)，且??沒有達到最大值，這說明在此坡度下，水流達到最大流速的距離將大于８?ｍ。綜上所述，在降雨??條件下，水流達到最大流速的距離隨著坡度的增加而減小。??０．４「?０．４?ｐ??°°??
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本文編號：2850770