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黄土坡面细沟侵蚀过程试验研究

作　者: 刘俊体
导　师: 张学培; 蔡强国
学　校: 北京林业大学
专　业: 农业生物环境与能源工程
关键词: 模拟降雨发育阶段细沟流速侵蚀速率
分类号: S157.1
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
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内容摘要

细沟侵蚀是坡面面蚀向沟蚀发展的过渡阶段,其在坡耕地上出现引起的水土流失对农业生产产生强烈影响。细沟侵蚀过程机理及其影响因素研究是坡面土壤侵蚀研究的基础,对坡耕地水土流失治理,提高农业生产有重要贡献。将细沟侵蚀过程进行阶段划分,并探索分析阶段中影响因素的影响效应,是深化细沟侵蚀机理研究的重要措施。本文采用杨凌壤土,安塞黄绵土用两种土槽(5m×1m,10m×1.5m)进行了四个坡度(10。、15。、20。和25。),三种雨强(1.5mm/min,2mm/min,1mm/min)的纯净水模拟降雨试验,对细沟侵蚀的发生发育过程进行阶段划分,并尝试探索各阶段过程中细沟侵蚀的主导影响因素,同时进行细沟流流速特征分析以及两种土壤的细沟侵蚀发育对比,研究结果表明：1)根据坡面含沙量与细沟形态的变化规律,黄土坡面细沟侵蚀过程可划分为面蚀、细沟雏形、细沟发育、细沟调整四个阶段；通过进行坡度、坡长、雨强、含沙量、侵蚀速率等因素对细沟侵蚀各阶段影响的分析,得到面蚀阶段的坡面平均含沙量随着坡度的增大成增大的趋势,各阶段持续时间随着降雨强度增大而缩短；坡度对细沟发育阶段的平均侵蚀速率的影响与降雨强度有关；坡面总侵蚀量与细沟发育阶段最大15min侵蚀量之间呈线性关系。2)含沙水流是细沟侵蚀的原动力,由于坡面形态的多变性,分阶段进行坡面流速分析显得尤为重要。面蚀与雏形阶段中坡面流速变化差异大,跌坎出现需要一定的临界坡面流速；文章的创新点在于细沟发育阶段细沟流速随着坡度的增大有减小的趋势,这与细沟空间形态有关；细沟调整阶段中降雨时间、坡长对细沟流速影响不显著；同时对于细沟流速的临界坡度在各阶段中有差异,有待进一步探索。3)与杨凌塿土对比,黄绵土对降雨强度的敏感性要小,在将较大降雨强度下出现细沟侵蚀,但一旦发生细沟侵蚀,其体积变化幅度剧烈于塿土坡面；其细沟发育的各个阶段持续时间长于壤土,即黄绵土细沟形态变化缓慢。由此可见,将细沟侵蚀进行阶段划分有助于更加深化其机理研究,更容易明确影响细沟侵蚀的主导因素,有利于确定防治坡耕地细沟侵蚀造成水土流失工作开展的有利时机。

全文目录

摘要  4-5
ABSTRACT  5-6
目录  6-8
第一章引言  8-14
  1.1 选题依据及科学意义  8-9
    1.1.1 选题依据  8
    1.1.2 研究目的及意义  8-9
  1.2 国内外细沟侵蚀过程研究进展  9-12
    1.2.1 细沟侵蚀过程的研究进展  9-10
    1.2.2 细沟侵蚀影响因素  10-12
    1.2.3 细沟侵蚀过程监测方法研究进展  12
  1.3 目前研究待深入的问题  12-13
  1.4 本章小节  13-14
第二章研究目标、研究内容与试验设计  14-24
  2.1 研究目标与研究内容  14
    2.1.1 研究目标  14
    2.1.2 研究内容  14
  2.2 试验方法及技术路线  14-15
  2.3 试验设计方案  15-18
    2.3.1 试验土壤  15-16
    2.3.2 试验降雨强度  16-17
    2.3.3 试验坡度与坡长  17
    2.3.4 降雨系统  17
    2.3.5 试验土槽  17-18
  2.4 试验过程  18-24
    2.4.1 准备试验土槽  18-19
    2.4.2 试验前准备  19-20
    2.4.3 降雨过程的观测  20-21
    2.4.4 降雨后观测  21
    2.4.5 二次降雨  21-22
    2.4.6 下一场次试验准备  22-24
第三章黄土坡面细沟侵蚀过程阶段划分  24-30
  3.1 细沟侵蚀过程阶段划分  24-27
  3.2 细沟侵蚀发育各阶段产沙分析  27-28
  3.3 本章小结  28-30
第四章黄土坡面细沟侵蚀发育阶段的影响因素及其效应分析  30-36
  4.1 细沟侵蚀各阶段主要研究表征量的选取  30-31
  4.2 细沟发育不同阶段各研究表征量的变化特征及相互影响  31-33
  4.3 坡面细沟发育阶段的侵蚀量分析  33-35
  4.4 本章小结  35-36
第五章不同发育阶段细沟流速的变化特征分析  36-44
  5.1 细沟侵蚀过程各阶段细沟流速与侵蚀速率的变化特征  36-38
  5.2 细沟流速的影响因素  38-42
    5.2.1 细沟流速随时间的变化特征  38-39
    5.2.2 细沟流速随坡长的变化特征  39-41
    5.2.3 细沟流速随坡度的变化  41-42
  5.3 本章小结  42-44
第六章不同土壤细沟侵蚀发育阶段对比分析  44-54
  6.1 两种土壤细沟侵蚀产流产沙对比分析  44-48
    6.1.1 二次降雨过程中坡面细沟侵蚀过程中产流的异同  44-46
    6.1.2 二次降雨过程中细沟侵蚀坡面产沙的异同  46-48
  6.2 降雨过程中两种土壤坡面的细沟形态比较  48-50
  6.3 不同土壤细沟侵蚀过程分析  50-51
  6.4 本章小结  51-54
第七章结论与展望  54-58
  7.1 研究结论与新意之处  54-55
    7.1.1 黄土坡面细沟侵蚀过程阶段划分  54
    7.1.2 黄土坡面细沟侵蚀发育阶段的影响因素及其效应分析  54-55
    7.1.3 不同发育阶段细沟流速的变化特征分析  55
    7.1.4 不同土壤细沟侵蚀发育阶段对比分析  55
  7.2 展望  55-58
参考文献  58-62
个人简介  62-64
导师简介  64-66
获得成果目录  66-68
致谢  68

黄土坡面细沟侵蚀过程试验研究

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