發(fā)布時(shí)間：2017-09-20 05:01

  本文關(guān)鍵詞：紫色土細(xì)溝侵蝕水動(dòng)力學(xué)特征及與黃綿土對(duì)比研究

  更多相關(guān)文章： 徑流流速 泥沙含量 徑流剪切力 土壤可蝕性參數(shù) 土壤臨界抗剪切應(yīng)力

【摘要】：紫色土是我國的一類特殊土壤資源,具有土質(zhì)較好、性質(zhì)較優(yōu)、潛在肥力較高的特點(diǎn),因此成為我國一種特有的、具有發(fā)展農(nóng)業(yè)優(yōu)勢的寶貴土壤資源。但紫色土同時(shí)具有易蝕、易退化、抗逆性弱的特點(diǎn),因此如果利用不當(dāng)或者過度利用,其肥力將大大減退,并出現(xiàn)旱、薄、瘦、蝕等問題。特別是在坡耕地分布廣泛的長江流域,降雨量豐富,加之地表有一定坡度,在坡面徑流的沖刷下極易造成水土流失。而一般細(xì)溝侵蝕產(chǎn)生的土壤侵蝕量能占到整個(gè)坡面土壤侵蝕量的70%以上,在黃土地區(qū)關(guān)于細(xì)溝侵蝕的研究已取得了豐碩的成果,在水土流失面積及強(qiáng)度僅次于黃土的紫色土區(qū)也開展了較多的研究,但對(duì)于紫色土坡面侵蝕的水動(dòng)力學(xué)過程的研究卻較少,因此有必要開展相關(guān)研究,為進(jìn)一步認(rèn)識(shí)紫色土細(xì)溝侵蝕機(jī)理及防治細(xì)溝侵蝕提供理論依據(jù)。本研究借鑒黃土地區(qū)已較為成熟的研究細(xì)溝侵蝕的土槽沖刷試驗(yàn)方法,在5個(gè)坡度(5°、10°、15°、20°、25°)、3個(gè)流量(2、4、8L/min)的不同水力工況下進(jìn)行試驗(yàn),試驗(yàn)土槽長12m,通過限定細(xì)溝的寬度(限定為10cm),采取沿程分段連續(xù)采樣、沿程分段測量徑流流速、分段測量細(xì)溝溝深等方法分析紫色土坡面細(xì)溝侵蝕水動(dòng)力學(xué)特征,探討紫色土細(xì)溝泥沙含量、剝蝕率、徑流流速、徑流剪切力、土壤可蝕性參數(shù)及土壤臨界抗剪切應(yīng)力等指標(biāo)之間的關(guān)系,并與本課題組前期得到的黃綿土試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行對(duì)比,結(jié)果表明:1)隨著坡度及入流量的增加,紫色土細(xì)溝泥沙含量隨坡長的增加而增大,總體表現(xiàn)為先迅速增加,后趨于平緩;紫色土細(xì)溝剝蝕率沿坡長呈指數(shù)遞減,開始時(shí)遞減速度較快,隨后減小速度變緩。坡度越陡剝蝕率越大,流量越大剝蝕率也越大。2)紫色土細(xì)溝溝深在距離土槽頂端0-4m范圍內(nèi)最大,說明該段土壤侵蝕強(qiáng)烈,是布置水土流失防治措施的重點(diǎn)區(qū)域。侵蝕細(xì)溝溝深隨坡長呈現(xiàn)波動(dòng)性變化,說明土壤侵蝕是一個(gè)剝蝕、搬運(yùn)和沉積交替進(jìn)行并循環(huán)往復(fù)的復(fù)雜過程。3)紫色土細(xì)溝徑流流速沿坡長的變化關(guān)系可以用冪函數(shù)nv(28)m L來表達(dá),回歸系數(shù)m、n的范圍分別為0.30-0.72、0.06-0.22,m值表示細(xì)溝入口處的流速,即最小流速,隨坡度及流量的增加而增大。細(xì)溝徑流流速在坡長為0-4m范圍內(nèi)增長迅速,在4-12m內(nèi)增加緩慢,與黃綿土相比,流速增大的坡長范圍變短;坡度及入流量對(duì)細(xì)溝徑流流速均有影響,但入流量對(duì)流速增加的影響更大。4)紫色土及黃綿土細(xì)溝徑流剪切力沿坡長均呈現(xiàn)遞減的變化趨勢,細(xì)溝徑流剪切力在土槽入口處最大,兩種土壤徑流剪切力與坡長的關(guān)系均可用冪函數(shù)來表達(dá);細(xì)溝徑流剪切力隨含沙量的增大而減小,兩者之間的關(guān)系可以用指數(shù)函數(shù)τ=D_0e~(Eoc)來擬合。在坡度相同的情況下,細(xì)溝入流量越大,徑流剪切力越大,徑流含沙量也越大,最終出口處的泥沙含量也越大;在流量相同的情況下,坡度越大,細(xì)溝徑流剪切力越大,徑流含沙量也越大。5)通過最大剝蝕率與徑流剪切力的回歸,可以計(jì)算出土壤可蝕性參數(shù)及土壤臨界抗剪切應(yīng)力,得出供試紫色土的土壤可蝕性參數(shù)Kr值為0.0469[kg/(m~2·s·Pa)],而黃綿土的Kr值為0.1361[kg/(m~2·s·Pa)],黃綿土的Kr值是紫色土的2.90倍;紫色土土壤臨界抗剪切應(yīng)力τc值為0.3875Pa,而黃綿土的τc值為0.2367Pa,紫色土的τc值是黃綿土的1.64倍。說明在其他條件相同的情況下,黃綿土更容易被侵蝕,更易于流失。
【關(guān)鍵詞】：徑流流速 泥沙含量 徑流剪切力 土壤可蝕性參數(shù) 土壤臨界抗剪切應(yīng)力
【學(xué)位授予單位】：西南大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：S157.1
【目錄】：

• 摘要8-10
• Abstract10-13
• 第1章 文獻(xiàn)綜述13-25
• 1.1 研究目的及意義13
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀13-21
• 1.2.1 細(xì)溝侵蝕研究現(xiàn)狀13-16
• 1.2.2 細(xì)溝侵蝕形態(tài)研究16
• 1.2.3 細(xì)溝侵蝕流速研究16-17
• 1.2.4 細(xì)溝徑流剪切力的研究現(xiàn)狀17-18
• 1.2.5 土壤可蝕性參數(shù)及土壤臨界抗剪切應(yīng)力研究18-21
• 1.3 目前研究有待深入方面21
• 1.4 研究內(nèi)容與技術(shù)路線21-25
• 1.4.1 研究內(nèi)容21-22
• 1.4.2 技術(shù)路線22-25
• 第2章 材料與方法25-29
• 2.1 試驗(yàn)材料25
• 2.1.1 供試土壤25
• 2.1.2 試驗(yàn)土槽25
• 2.2 試驗(yàn)方法25-29
• 2.2.1 土槽裝填及前期處理25-27
• 2.2.2 試驗(yàn)采樣及流速測量27
• 2.2.3 數(shù)據(jù)處理27-29
• 第3章 紫色土含沙量、剝蝕率及細(xì)溝形態(tài)沿坡長的變化29-35
• 3.1 紫色土坡面細(xì)溝徑流泥沙含量與坡長的關(guān)系29-31
• 3.2 紫色土坡面細(xì)溝侵蝕剝蝕率隨坡長的變化關(guān)系31-32
• 3.3 紫色土細(xì)溝侵蝕形態(tài)變化特征研究32-33
• 3.4 小結(jié)33-35
• 第4章 紫色土細(xì)溝徑流流速與坡長、泥沙含量的關(guān)系35-51
• 4.1 紫色土細(xì)溝徑流流速沿坡長的變化關(guān)系35-37
• 4.2 坡度及流量對(duì)紫色土細(xì)溝徑流流速的影響37-38
• 4.3 紫色土徑流流速與泥沙含量的關(guān)系38-41
• 4.4 紫色土與黃綿土細(xì)溝徑流流速與坡長、泥沙含量對(duì)比研究41-49
• 4.4.1 紫色土與黃綿土細(xì)溝徑流流速與坡長的關(guān)系對(duì)比研究41-46
• 4.4.2 紫色土與黃綿土細(xì)溝徑流流速與泥沙含量的關(guān)系對(duì)比研究46-49
• 4.5 小結(jié)49-51
• 第5章 紫色土細(xì)溝徑流剪切力及土壤可蝕性參數(shù)研究51-69
• 5.1 細(xì)溝徑流剪切力沿坡長的變化關(guān)系51-54
• 5.2 紫色土徑流剪切力與泥沙含量關(guān)系54-56
• 5.3 紫色土土壤臨界抗剪切應(yīng)力及土壤可蝕性參數(shù)研究56-59
• 5.4 紫色土與黃綿土徑流剪切力及土壤可蝕性參數(shù)對(duì)比研究59-68
• 5.4.1 紫色土與黃綿土徑流剪切力沿坡長的變化關(guān)系對(duì)比研究59-63
• 5.4.2 紫色土與黃綿土徑流剪切力與泥沙含量的關(guān)系對(duì)比研究63-66
• 5.4.3 紫色土與黃綿土土壤臨界抗剪切應(yīng)力及土壤可蝕性參數(shù)對(duì)比研究66-68
• 5.5 小結(jié)68-69
• 第6章 結(jié)論與展望69-71
• 6.1 結(jié)論69-70
• 6.2 展望70-71
• 參考文獻(xiàn)71-77
• 致謝77-79
• 參與科研及發(fā)表論文情況79

【相似文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 鄭粉莉;;細(xì)溝侵蝕量測算方法的探討[J];水土保持通報(bào);1989年04期

2 肖培青,鄭粉莉,張成娥;細(xì)溝侵蝕過程與細(xì)溝水流水力學(xué)參數(shù)的關(guān)系研究[J];水土保持學(xué)報(bào);2001年01期

3 白清俊,馬樹升;細(xì)溝侵蝕過程中水流跌坑的發(fā)生機(jī)理探討[J];水土保持學(xué)報(bào);2001年S2期

4 張晴雯,雷廷武,潘英華,夏衛(wèi)生,劉紀(jì)根;細(xì)溝侵蝕動(dòng)力過程極限溝長試驗(yàn)研究[J];農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào);2002年02期

5 李勉,李占斌,丁文峰;中子活化分析方法在細(xì)溝侵蝕過程研究中的應(yīng)用[J];核技術(shù);2003年06期

6 蔡強(qiáng)國,朱遠(yuǎn)達(dá),王石英;幾種土壤的細(xì)溝侵蝕過程及其影響因素[J];水科學(xué)進(jìn)展;2004年01期

7 雷廷武,姚春梅,張晴雯,Mark Nearing,邵明安,梅樹立;細(xì)溝侵蝕動(dòng)態(tài)過程模擬數(shù)學(xué)模型和有限元計(jì)算方法[J];農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào);2004年04期

8 楊具瑞,曹叔尤,劉興年,方鐸;黃土坡面細(xì)溝侵蝕穩(wěn)定寬度的動(dòng)力學(xué)研究[J];昆明理工大學(xué)學(xué)報(bào)(理工版);2004年04期

9 姚春梅,雷廷武,張晴雯,Mark Nearing,邵明安;細(xì)溝侵蝕動(dòng)態(tài)過程模擬室內(nèi)試驗(yàn)和模型驗(yàn)證研究[J];農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào);2004年05期

10 陳力;劉青泉;李家春;;坡面細(xì)溝侵蝕的沖刷試驗(yàn)研究[J];水動(dòng)力學(xué)研究與進(jìn)展(A輯);2005年06期

中國重要會(huì)議論文全文數(shù)據(jù)庫 前2條

1 李妍敏;安翼;劉青泉;;細(xì)溝侵蝕中陡坎發(fā)育過程的數(shù)值研究[A];中國力學(xué)大會(huì)——2013論文摘要集[C];2013年

2 王tD;尚佰曉;李占斌;王莉;;利用REE示蹤法研究細(xì)溝侵蝕的演變過程[A];節(jié)能環(huán)保 和諧發(fā)展——2007中國科協(xié)年會(huì)論文集（三）[C];2007年

中國博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前4條

1 白清俊;黃土坡面細(xì)溝侵蝕帶產(chǎn)流產(chǎn)沙模型研究[D];西北農(nóng)林科技大學(xué);1999年

2 張風(fēng)寶;~7Be沉降在地表分配規(guī)律及在示蹤坡面侵蝕過程中的應(yīng)用研究[D];西北農(nóng)林科技大學(xué);2008年

3 張新和;黃土坡面片蝕—細(xì)溝侵蝕—切溝侵蝕演變與侵蝕產(chǎn)沙過程研究[D];西北農(nóng)林科技大學(xué);2007年

4 宋朋燃;黃土邊坡沖刷破壞特征及數(shù)值模擬[D];吉林大學(xué);2013年

中國碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 趙宇;黃土細(xì)溝侵蝕過程沖刷試驗(yàn)研究[D];西南大學(xué);2015年

2 李軍鵬;基于正交設(shè)計(jì)的細(xì)溝侵蝕室內(nèi)模擬試驗(yàn)研究[D];蘭州大學(xué);2016年

3 李陶陶;降雨過程中地表糙度與細(xì)溝侵蝕的關(guān)系研究[D];西北農(nóng)林科技大學(xué);2016年

4 羅幫林;紫色土細(xì)溝侵蝕水動(dòng)力學(xué)特征及與黃綿土對(duì)比研究[D];西南大學(xué);2016年

5 張永東;不同地表細(xì)溝侵蝕演化過程及其水流水力學(xué)特性研究[D];西北農(nóng)林科技大學(xué);2013年

6 譚貞學(xué);黃土坡面細(xì)溝侵蝕動(dòng)力學(xué)過程組合小區(qū)模擬試驗(yàn)研究[D];中國科學(xué)院研究生院（教育部水土保持與生態(tài)環(huán)境研究中心）;2009年

7 霍云云;基于元胞自動(dòng)機(jī)的坡面細(xì)溝侵蝕過程模擬[D];西北農(nóng)林科技大學(xué);2011年

8 劉俊體;黃土坡面細(xì)溝侵蝕過程試驗(yàn)研究[D];北京林業(yè)大學(xué);2013年

9 米宏星;黃土細(xì)溝侵蝕徑流水動(dòng)力學(xué)特性研究[D];西南大學(xué);2015年

10 陳俊杰;不同土壤坡面細(xì)溝侵蝕影響試驗(yàn)研究[D];華中農(nóng)業(yè)大學(xué);2012年

，

本文編號(hào)：886034