本文關(guān)鍵詞：黃土細(xì)溝侵蝕過程沖刷試驗(yàn)研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：黃土高原是世界上土壤侵蝕最嚴(yán)重的區(qū)域之一,惡劣的氣候及千溝萬壑的地形不僅嚴(yán)重破壞了當(dāng)?shù)氐纳鷳B(tài)環(huán)境,而且給黃河下游兩岸造成嚴(yán)重威脅。細(xì)溝侵蝕是黃土高原極其重要的坡面侵蝕方式。細(xì)溝侵蝕是介于面蝕和溝蝕之間的一種侵蝕形式,有著不同于二者的侵蝕特性。細(xì)溝侵蝕造成嚴(yán)重的水土流失和土壤退化,尤其在黃土高原地區(qū),已經(jīng)逐漸成為制約農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的主要環(huán)境問題之一。為了得到更接近實(shí)際的細(xì)溝侵蝕模擬數(shù)據(jù),改進(jìn)了前人研究細(xì)溝含沙水流剝蝕率的方法。他們所采用的方法存在若干不足：第一,受實(shí)驗(yàn)條件和方法的局限,前人試驗(yàn)細(xì)溝侵蝕中泥沙沿溝長的分布是在不同溝長條件下實(shí)驗(yàn)得到細(xì)溝出口處的含沙量,并在假定各次實(shí)驗(yàn)結(jié)果都一致的情況下,將各次不同溝長的結(jié)果合并,得到侵蝕產(chǎn)沙隨溝長的變化規(guī)律,并以此為基礎(chǔ)計(jì)算所有其他相關(guān)的侵蝕參數(shù)。實(shí)際上可能各次實(shí)驗(yàn)條件很難達(dá)到完全一致,不僅費(fèi)時(shí)費(fèi)力而且破壞了細(xì)溝侵蝕過程的連續(xù)性；第二,采用的土槽長度為8m,在小坡度下,8m長的細(xì)溝不足以讓徑流達(dá)到輸沙能力。因此本研究采取連續(xù)的采樣方法及12m長的土槽進(jìn)行試驗(yàn),提出了一種改進(jìn)后模擬細(xì)溝侵蝕過程的方法,并與前人的結(jié)果進(jìn)行對比以驗(yàn)證此方法的準(zhǔn)確性。本研究采用土槽的規(guī)格為3 m×12 m,再將土槽分割為6個(gè)規(guī)格為0.1 m×12 m的限定性細(xì)溝。試驗(yàn)選擇三個(gè)流量水平,2、4和8 L/min和五個(gè)坡度水平,5°、10°、15°、20°和25°,試驗(yàn)過程中同時(shí)采集細(xì)溝溝長為0.5 m、1m、2m、3m、4m、5m、6m、7m、8m、10m及12m處的含沙水流樣,用以分析細(xì)溝侵蝕過程,試驗(yàn)結(jié)果表明：1)細(xì)溝累積侵蝕泥沙量及水流含沙量與細(xì)溝溝長的關(guān)系可以用指數(shù)函數(shù)較好的擬合,累積侵蝕量與含沙量隨溝長的增加而增加,而增加幅度逐漸變緩,最終達(dá)到極值。累積侵蝕量和含沙量的變化趨勢在陡坡和大流量下更為明顯,且兩者極值隨著坡度和流量的增大而增大。并且認(rèn)為黃土細(xì)溝侵蝕累積侵蝕量與含沙量在20°-25。之間存在臨界坡度。2)通過體積法測得累積侵蝕泥沙量與實(shí)測侵蝕泥沙總量的對比,驗(yàn)證了清水回填法測算侵蝕總量的準(zhǔn)確性,通過體積法所得含沙量與實(shí)測含沙量對比,驗(yàn)證了清水回填法研究侵蝕泥沙沿程分布的準(zhǔn)確性及適用性。3)剝蝕率隨含沙量的增加呈線性減少,隨細(xì)溝長度的增加呈指數(shù)下降,此規(guī)律在陡坡和大流量更加明顯。本章同時(shí)指出剝蝕率是含沙量,細(xì)溝長度,坡度及流量的函數(shù)。并將所得數(shù)據(jù)與前人的結(jié)果進(jìn)行對比,相關(guān)系數(shù)為0.917,說明與前人結(jié)果吻合度高,驗(yàn)證了本文試驗(yàn)方法準(zhǔn)確性,并說明改進(jìn)后的方法估算剝蝕率準(zhǔn)確性較高。4)本研究從土壤剝蝕率的基本定義出發(fā),推導(dǎo)了計(jì)算土壤剝蝕率的解析方法,并且將計(jì)算得到的細(xì)溝水流剝蝕率與相應(yīng)的試驗(yàn)值進(jìn)行了對比,對比結(jié)果說明解析值與試驗(yàn)值具有高度的一致性,即論證了本章推導(dǎo)解析公式的準(zhǔn)確性。為細(xì)溝侵蝕剝蝕率的估算提供了一種新的思路。5)水流輸沙能力與細(xì)溝長度無關(guān),隨著坡度和流量的增加而增加,但是流量對于輸沙能力的影響大于坡度；黃綿土細(xì)溝侵蝕臨界溝長范圍為17.91-4.41 m。分析了輸沙能力與水流功率之間的關(guān)系,輸沙能力隨著水流功率的增大呈對數(shù)增加；6)輸沙量隨著溝長的增加而增加,隨著流量和坡度的增加而提高,并且增加到峰值的速率提升；剝蝕率隨著溝長的增加而下降,剝蝕率峰值隨著流量和坡度的增加而提高,并且下降到最低值(0左右)的速率提升；輸沙能力隨著坡度和流量的增加而增加；并且輸沙量的數(shù)值和剝蝕率的數(shù)值之和大致與輸沙能力的數(shù)值相等,說明了當(dāng)細(xì)溝下墊面土壤類型確定,在某一確定坡度和流量下,水流的輸沙能力就確定,并且輸沙能力其實(shí)是水流輸沙最大潛力的表征值,在細(xì)溝起始段,這個(gè)“輸沙最大潛力”將大部分能量用于泥沙的剝蝕作用,隨著細(xì)溝溝長的增加,漸漸地能量從大部分用于剝蝕作用轉(zhuǎn)化為半剝蝕半運(yùn)輸泥沙,到了細(xì)溝后半段,大部分能量被用于已剝蝕泥沙的運(yùn)輸。
【關(guān)鍵詞】：細(xì)溝侵蝕 土槽試驗(yàn) 含沙水流 累積侵蝕泥沙量 含沙量 剝蝕率
【學(xué)位授予單位】：西南大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：S157.1
【目錄】：

• 摘要8-10
• Abstract10-13
• 第1章 緒論13-23
• 1.1 選題依據(jù)及科學(xué)意義13-15
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀15-21
• 1.2.1 細(xì)溝侵蝕及其影響因素研究進(jìn)展15-17
• 1.2.2 細(xì)溝侵蝕參數(shù)研究及研究方法進(jìn)展17-19
• 1.2.3 細(xì)溝侵蝕模型研究進(jìn)展19-21
• 1.3 目前研究有待深入方面21
• 1.4 本章小結(jié)21-23
• 第2章 研究目標(biāo)、內(nèi)容與試驗(yàn)方案23-31
• 2.1 研究目標(biāo)與內(nèi)容23
• 2.1.1 研究目標(biāo)23
• 2.1.2 研究內(nèi)容23
• 2.2 研究方法和技術(shù)路線23-24
• 2.3 試驗(yàn)設(shè)計(jì)方案24-31
• 2.3.1 試驗(yàn)地點(diǎn)及土壤25
• 2.3.2 坡度和流量25-26
• 2.3.3 試驗(yàn)土槽26
• 2.3.4 土槽填裝及試驗(yàn)前處理26-27
• 2.3.5 試驗(yàn)過程27-29
• 2.3.6 數(shù)據(jù)處理29-31
• 第3章 黃土細(xì)溝侵蝕量及水流含沙量沿程分布特征研究31-49
• 3.1 黃土細(xì)溝侵蝕累積侵蝕量沿程分布特征31-37
• 3.1.1 累積侵蝕量與細(xì)溝長度、坡度和流量的關(guān)系31-36
• 3.1.2 體積法測量累積侵蝕泥沙量的準(zhǔn)確性驗(yàn)證36-37
• 3.2 黃土細(xì)溝侵蝕過程中水流含沙量空間變化特征37-45
• 3.2.1 水流含沙量沿程分布規(guī)律37-41
• 3.2.2 水流含沙量與坡度和流量的關(guān)系41-43
• 3.2.3 體積法與直接法測量侵蝕泥沙沿程分布規(guī)律的對比43-45
• 3.3 實(shí)測水流含沙量沿程分布規(guī)律與前人結(jié)果對比分析45-48
• 3.4 本章小結(jié)48-49
• 第4章 黃土細(xì)溝含沙水流剝蝕作用分析49-65
• 4.1 試驗(yàn)機(jī)理49-50
• 4.2 試驗(yàn)結(jié)果及分析50-59
• 4.2.1 含沙水流中泥沙含量與剝蝕率的耦合關(guān)系50-54
• 4.2.2 剝蝕率沿細(xì)溝的變化規(guī)律54-58
• 4.2.3 本試驗(yàn)結(jié)果與前人結(jié)果的對比分析58-59
• 4.3 細(xì)溝剝蝕率的解析方法59-63
• 4.3.1 剝蝕率解析法過程及結(jié)果59-60
• 4.3.2 細(xì)溝剝蝕率解析結(jié)果的檢驗(yàn)60-63
• 4.4 本章小結(jié)63-65
• 第5章 黃土細(xì)溝水流泥沙輸移過程研究65-77
• 5.1 輸沙能力65-66
• 5.2 細(xì)溝水流輸沙能力特征66-72
• 5.2.1 輸沙能力與臨界溝長的計(jì)算66-69
• 5.2.2 輸沙能力與坡度、流量的關(guān)系69-72
• 5.2.3 輸沙能力與水流功率的關(guān)系72
• 5.3 輸沙能力、含沙量、剝蝕率三者關(guān)系72-76
• 5.4 本章小結(jié)76-77
• 第6章 結(jié)論77-81
• 6.1 主要結(jié)論77-79
• 6.1.1 黃土細(xì)溝侵蝕量及水流含沙量沿程分布特征77-78
• 6.1.2 黃土細(xì)溝含沙水流分散剝蝕作用分析78
• 6.1.3 黃土細(xì)溝水流泥沙輸移過程研究78-79
• 6.2 有待進(jìn)一步加強(qiáng)的研究79-81
• 參考文獻(xiàn)81-87
• 致謝87-89
• 參與科研及論文發(fā)表情況89-90

【參考文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 王軍光;李朝霞;蔡崇法;郭忠錄;楊偉;;坡面沖刷過程中紅壤分離速率定量研究[J];長江流域資源與環(huán)境;2011年01期

2 鄭粉莉,高學(xué)田;坡面土壤侵蝕過程研究進(jìn)展[J];地理科學(xué);2003年02期

3 黃秉維;陜甘黃土區(qū)域土壤侵蝕的因素和方式[J];地理學(xué)報(bào);1953年02期

4 ;An approach to estimating sediment transport capacity of overland flow[J];Science China(Technological Sciences);2011年10期

5 嚴(yán)冬春;王一峰;文安邦;史忠林;龍翼;;紫色土坡耕地細(xì)溝發(fā)育的形態(tài)演變[J];山地學(xué)報(bào);2011年04期

6 費(fèi)祥俊,舒安平;多沙河流水流輸沙能力的研究[J];水利學(xué)報(bào);1998年11期

7 吳普特,汪有科,馮浩,范興科,高建恩;21世紀(jì)中國水土保持科學(xué)的創(chuàng)新與發(fā)展[J];中國水土保持科學(xué);2003年02期

8 霍云云;吳淑芳;馮浩;原立峰;;基于三維激光掃描儀的坡面細(xì)溝侵蝕動態(tài)過程研究[J];中國水土保持科學(xué);2011年02期

9 楊勤科,焦鋒,雷會珠;論黃土高原山川秀美建設(shè)[J];水土保持研究;2000年02期

10 原立峰;常春平;;坡面細(xì)溝自組織形成過程的CA模擬[J];水土保持研究;2008年03期

  本文關(guān)鍵詞：黃土細(xì)溝侵蝕過程沖刷試驗(yàn)研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

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本文編號：503016