紅壤是我國南方重要的土壤類型,廣泛分布于長江以南各省的丘陵、臺地及山崗地帶。受成土過程、土壤侵蝕以及人類活動等因素的影響,土壤中會有礫石存在并常以覆蓋表土以及與土壤混合兩種方式出現。礫石的存在會改變土壤的物理化學性質,進而會影響地表水文過程以及土壤侵蝕過程。以往對紅壤侵蝕過程和機理的研究多忽視礫石存在對侵蝕產沙的影響,室內模擬實驗時也往往剔除礫石,所得結果是否能真實反應侵蝕過程值得深入研究。本文以紅壤為研究對象,選取礫石覆蓋和土石混合兩種模式,通過室內人工模擬降雨試驗,研究了相同礫石量不同位置(覆蓋表土與土壤混合)在不同降雨條件下(60mm/h和90mm/h)對紅壤坡面侵蝕過程的影響,其中礫石覆蓋坡面記為RC10、RC30、RC50,土石混合坡面記為RM10、RM30、RM50,主要結果有:(1)相對于無礫石坡面,礫石覆蓋延遲地表產流時間,礫石與土壤混合,初始產流時間有減小的趨勢。相較于礫石覆蓋坡面,土石混合坡面更易產生徑流。兩種礫石分布坡面的徑流率均大于無礫石坡面,而礫石覆蓋坡面的穩(wěn)定徑流率要稍大于土石混合坡面。(2)在相同雨強條件下,礫石覆蓋坡面和土石混合坡面的含沙量與產沙量均大于無礫石坡面,礫石覆蓋坡面一次降雨的累積產沙量隨礫石覆蓋度的變化趨勢依次為RC10RC30RC50無礫石,土石混合坡面一次降雨的累積產沙量隨碎石覆蓋度的變化趨勢依次為RM50RM30RM10無礫石。隨著雨強的增加,產沙量也隨之增加。(3)兩種礫石分布均減小了土壤入滲率,隨著礫石量的增加,土壤的穩(wěn)定入滲率越低。在礫石含量相同的條件下,礫石覆蓋坡面的穩(wěn)定入滲率要稍小于土石混合坡面的穩(wěn)定入滲率。通過對比Philip入滲模型、Horton入滲模型以及Kostiakov入滲模型發(fā)現,Horton入滲模型能更好的描述含有礫石土壤的入滲過程。(4)在相同雨強條件下,隨著礫石含量的增加,兩種礫石分布坡面的徑流流速、徑流深、雷諾數、水流剪切力與水流功率較無礫石坡面有增加的趨勢,弗羅德數、Weisbach阻力系數、曼寧糙率系數與礫石量之間并無顯著相關性。對比礫石覆蓋坡面和土石混合坡面,礫石覆蓋坡面徑流深、雷諾數、弗羅德數、水流剪切力以及水流功率均大于土石混合坡面,而Weisbach阻力系數與曼寧糙率系數小于土石混合坡面。隨著雨強的增加,流速、徑流深、雷諾數、水流剪切力以及水流功率均增加,弗羅德數減小,Weisbach阻力系數與曼寧糙率系數無明顯變化。(5)當礫石覆蓋度大于10%時,坡面土壤結皮強度呈上升趨勢;而對于土石混合坡面,土壤結皮強度隨礫石含量的增加而增加。土石混合坡面的結皮強度要大于礫石覆蓋坡面,特別是大雨強下更為明顯。礫石覆蓋坡面的結皮強度與產沙量呈負相關關系,而土石混合坡面的結皮強度則與產沙量呈正相關關系。(6)礫石覆蓋坡面與土石混合坡面侵蝕泥沙顆粒中均表現為粘粒主要以團聚體的形式被徑流搬運,粉粒主要以單粒的狀態(tài)被徑流搬運,侵蝕泥沙中存許多由細小顆粒團聚而成的與沙粒粒徑相當的團粒。兩種礫石分布坡面的粘粒、粉粒、沙粒均表現為粘粒富集,粉粒沒有發(fā)生明顯變化,基本與原始土壤組成一致,沙粒發(fā)生分散。此外,隨著雨強的增加,沙粒的富集率增加,粘粒的富集率減小。
【學位單位】：長江科學院
【學位級別】：碩士
【學位年份】：2019
【中圖分類】：S157.1
【部分圖文】：

第二章 材料與方法采集與處理，我國南方紅壤區(qū)土壤大多含有礫石[92],試驗土院沌口基地表層土壤（0～15cm），將采集的土物殘體等，保證處理后的土壤具有均質性。取 10容重及機械組成測定，供試土樣基本理化性質見壤中篩選出來，平均直徑在 1～2cm 之間。表 2.1 供試土壤理化性質壤粒徑級配（%）土壤類別 P粗粉粒 細沙粒 粗沙粒23.4 24.6 20.6 壤質砂土 4.

土石混合坡面形態(tài)

Ph有機質粘粒 細粉粒 粗粉粒 細沙粒 粗沙粒（g/kg）9.79 37.86 23.4 24.6 20.6 壤質砂土 4.51 2.46圖 2.1 土槽示意圖2.2 試驗設計2.2.1 試驗土壤礫石含量與分布模擬方法對于礫石覆蓋模擬降雨試驗，選擇 1cm 左右的礫石，在水平的地面上緊密、不重疊的鋪設礫石，以此來確定覆蓋度所需礫石量，試驗時將礫石均勻鋪設在土
【相似文獻】

相關期刊論文 前10條

1 劉洋;孫保平;楊坪坪;肖恩邦;;模擬植被地表覆蓋率與地表粗糙度對坡面流流速的影響[J];浙江農業(yè)學報;2017年03期

2 沈冰;;黃土坡面漫流過程的有限元模擬[J];西安理工大學學報;1987年01期

3 江忠善;宋文經;;坡面流速的試驗研究[J];中國科學院西北水土保持研究所集刊;1988年01期

4 解明曙;坡地開發(fā)利用的辯證法[J];中國水土保持;1989年05期

5 李勉;姚文藝;楊劍鋒;陳江南;丁文峰;李莉;楊春霞;;草被覆蓋阻延坡面流作用試驗研究[J];水土保持學報;2007年01期

6 蔣利斌;張會蘭;楊坪坪;劉文劍;;降雨和坡面流共同作用下的坡面薄層流水動力學特性[J];北京林業(yè)大學學報;2017年08期

7 張光輝,衛(wèi)海燕,劉寶元;坡面流水動力學特性研究[J];水土保持學報;2001年01期

8 徐汝汝;;土壤分離與坡面流侵蝕水動力的相關性研究[J];山西農經;2019年03期

9 柳曉娜;樊登星;余新曉;鄭鵬飛;王渝淞;朱栩輝;孫樂樂;;大粗糙單元對坡面流水動力學特性的影響[J];水土保持學報;2018年04期

10 姚文藝;坡面流阻力規(guī)律試驗研究[J];泥沙研究;1996年01期

相關博士學位論文 前6條

1 湯珊珊;覆沙坡面水蝕產沙動力過程與微地貌變化的響應研究[D];西安理工大學;2018年

2 鄭子成;坡面水蝕過程中地表糙度的作用及變化特征研究[D];西北農林科技大學;2007年

3 王瑄;坡面水蝕輸沙動力過程試驗研究[D];西安理工大學;2008年

4 申震洲;黃土坡面水蝕相似性模擬及水蝕動力過程試驗研究[D];西安理工大學;2016年

5 楊婷;黃土坡面土壤養(yǎng)分隨地表徑流流失及動力模型[D];西安理工大學;2016年

6 張冠華;茵陳蒿群落分布格局對坡面侵蝕及坡面流水動力學特性的影響[D];西北農林科技大學;2012年

相關碩士學位論文 前10條

1 徐金鑫;礫石分布對紅壤坡面侵蝕產沙的影響機理[D];長江科學院;2019年

2 郭慧杰;定床坡面流室內試驗及流場數值模擬[D];蘭州交通大學;2018年

3 曹梓豪;基于水文連通性的黃河下游河岸坡面水土保持功能調控研究[D];河南大學;2018年

4 高鵬宇;崩崗崩積體坡面細溝水流輸沙—分離關系研究[D];福建農林大學;2018年

5 鮑永雪;徑流沖刷條件下凍融坡面水蝕動力參數時空演化特征[D];沈陽農業(yè)大學;2018年

6 張凱;沖刷條件下凍融坡面侵蝕產沙時空演變特征分析[D];沈陽農業(yè)大學;2018年

7 裴冠博;晉西黃綿土坡面侵蝕產沙特征試驗研究[D];太原理工大學;2018年

8 陳明;HA、ATP及CMC對坡面水土養(yǎng)分流失及大豆生長性狀的影響[D];西安理工大學;2018年

9 蘇遠逸;凍融作用對黃土丘陵區(qū)覆沙坡面土壤侵蝕影響試驗研究[D];西安理工大學;2018年

10 常平;沖蝕條件下砒砂巖坡面水力侵蝕特性試驗研究[D];內蒙古農業(yè)大學;2018年

本文編號：2854308