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黄土高原小流域不同道路水沙响应的模拟试验研究

作　者: 王伯勤
导　师: 高建恩
学　校: 西北农林科技大学
专　业: 农业水土工程
关键词: 小流域模型道路模拟侵蚀
分类号: S157
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
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内容摘要

小流域是黄土高原治理的基本单元。小流域内的生产活动,对流域健康发展影响如何是值得关心的重要问题。随着黄土高原地区新农村建设发展,在黄土高原小流域地区修建大量不同类型的道路。道路侵蚀是流域侵蚀的一个重要方面,道路本身的侵蚀产沙直接影响着流域的产流产沙。本文基于降雨径流侵蚀产沙的水动力学原理和相似论所建立的比尺模型理论和技术,以黄土高原延安燕沟康家圪崂小流域为原型建立模型,在验证试验的基础上,针对不同形式道路对小流域的产流产沙影响进行模拟试验。通过分析,当道路长1.36km,面积为0.0041km2,占整个流域面积的1.2%时,得出如下主要结论:(1)该流域治理前后试验结果表明,不同类型道路对小流域产流产沙影响不同。在同一试验条件下小流域治理前,水泥路、土路及浮尘土路汇流时间分别延长17%,40%及73%,水泥路、土路和浮尘土路的总径流量分别是流域治理前的1.09、0.79、0.76倍,而总侵蚀量是治理前的1.7、0.86和1倍。这表明不经治理的黄土高原小流域,由于坡陡坑深,侵蚀量很大,修建三种不同道路,在一定程度由于削平坡度,对流域径流有一定的调控作用,其中土路调控作用较大,但浮尘土路调控效果较差。为了保证土路尽量少起浮土,可以采取植物路的形式进行保护;(2)不同类型道路对治理前后小流域侵蚀产沙变化试验研究结果还表明,在黄土高原丘岭沟壑区,径流是产生侵蚀的主要动力,对侵蚀量贡献较大。水泥道路由于产流量较大,因此小流域修建水泥道路必须考虑道路径流收集,否则将会产生比土路更大的侵蚀量;(3)调控工程对修建道路的小流域径流侵蚀产沙影响较大。同一种道路,治理前后的水沙效应具有明显差异。治理前后水泥道路汇流时间增长42.9%,最大汇流量、平均流量、平均含沙量、最大含沙量、侵蚀量、径流总量分别减少52.2%、51.8%、39.1%、1.4%、68.3%、48.0%,侵蚀量减少幅度最大。结果表明小流域在进行治理时,需要加强规划,优化不同治理措施,进行山水园林路优化配置。

全文目录

摘要  4-5
ABSTRACT  5-9
第一章绪论  9-17
  1.1 目的与意义  9-10
  1.2 道路侵蚀特征  10-11
  1.3 国内外研究现状  11-16
    1.3.1 国外研究概况  11-14
    1.3.2 国内研究概况  14-16
  1.4 存在问题  16-17
第二章研究内容和方法  17-26
  2.1 研究内容  17
    2.1.1 小流域治理前不同道路水沙响应试验研究  17
    2.1.2 小流域治理后不同道路产流产沙试验研究  17
  2.2 研究方法  17-24
    2.2.1 试验设备  17-18
    2.2.2 影响降雨强度的因素及雨强率定  18-21
    2.2.3 梯田、雨水集流工程和道路的布设  21-22
    2.2.4 土壤含水量等的测定及取样  22-23
    2.2.5 模型修复与降雨后恢复  23-24
  2.3 技术路线  24-26
    2.3.1 设计原则  24
    2.3.2 技术路线  24-26
第三章小流域模型设计及比尺关系简介  26-33
  3.1 小流域模拟理论及基本比尺关系  26-28
  3.2 试验小流域基本概况  28-29
  3.3 模型的建造  29-30
  3.4 试验依据的比尺关系及试验验证  30-32
    3.4.1 雨强的选择与试验比尺关系  30-31
    3.4.2 小流域模型验证试验  31-32
  3.5 小结  32-33
第四章小流域对不同道路侵蚀的水沙响应研究  33-44
  4.1 引言  33
  4.2 小流域不同类型道路的水沙响应  33-42
    4.2.1 不同道路对小流域治理前的产流产沙影响  33-38
    4.2.2 不同道路对治理后小流域水沙响应关系  38-41
    4.2.3 不同道路对治理前后小流域的影响  41-42
  4.3 小结  42-44
第五章结论及存在的问题  44-46
  5.1 结论  44-45
  5.2 存在的问题  45-46
参考文献  46-51
致谢  51-52
作者简介  52

黄土高原小流域不同道路水沙响应的模拟试验研究

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