發(fā)布時間：2020-11-10 19:21

　　 瓦背形坡面在黃土丘陵區(qū)普遍存在,該地形極易造成嚴(yán)重的水土流失,降低耕地質(zhì)量。該特殊地貌發(fā)生侵蝕過程中侵蝕物質(zhì)、能量及形態(tài)是如何演變?nèi)绾畏植嫉瓤茖W(xué)問題還亟待深入研究。因此,本研究以黃土丘陵溝壑區(qū)的瓦背形坡面為研究對象,在人工模擬降雨和構(gòu)建實體模型的條件下采用照片三維重建技術(shù),研究了瓦背形坡面侵蝕形態(tài)的演變、侵蝕方式的比例、侵蝕貢獻(xiàn)率及時空分布;量化了坡面溝道發(fā)育過程中各侵蝕形態(tài)指標(biāo)的時空變化;探究了形態(tài)指標(biāo)與產(chǎn)流產(chǎn)沙量及流速之間的相互影響關(guān)系。主要研究結(jié)論如下:(1)將整個淺溝系統(tǒng)侵蝕過程分為兩個階段。第一階段,溝槽深度為10-30 cm,此階段實測溝槽平均深度的變化范圍為29.3-28.4 cm;第二階段,溝槽深度為30-50 cm,此階段實測溝槽平均深度的變化范圍為31.6-39 cm。將淺溝溝槽內(nèi)的侵蝕過程分為三個階段:第一階段(初期),下切侵蝕速率溝壁擴(kuò)張速率溯源侵蝕速率;第二階段(中期),溝壁擴(kuò)張速率下切侵蝕速率溯源侵蝕速率;第三階段(后期),下切侵蝕速率溯源侵蝕速率溝壁擴(kuò)張速率。(2)溝道密度和溝道割裂度均隨降雨場次的增加而增大。溝密度的變化范圍為0.51-1.96,溝道割裂度的變化范圍為0.08-0.27。斜坡段寬深比大于3,陡坡寬深比小于1。表明斜坡段側(cè)蝕大于下切侵蝕,陡坡段與之相反。(3)對比計算侵蝕量與實測侵蝕量,第一次計算誤差最大為22.75%,后六次誤差均小于10%,前五場降雨誤差為正值,后三場為負(fù)值。因此,照片三維重建技術(shù)可應(yīng)用于土壤侵蝕研究。(4)在8場降雨中,溝蝕對總侵蝕的貢獻(xiàn)率為72.87%;淺溝侵蝕對總溝蝕的貢獻(xiàn)率隨降雨場次的增加先減小后增加,為49.39%。溝槽侵蝕溝的平面面積對侵蝕溝總面積的貢獻(xiàn)率為44.68%。(5)侵蝕形態(tài)特征指標(biāo)與平均產(chǎn)流量可擬合為二次函數(shù),判定系數(shù)分別為0.941和0.988,溝密度和溝道割裂度可以與平均產(chǎn)沙量很好的擬合為三次函數(shù),判定系數(shù)分別為0.955和0.976。平均流速與侵蝕形態(tài)特征指標(biāo)及含沙量均為正相關(guān)關(guān)系,判定系數(shù)分別為0.707、0.731和0.71。
【學(xué)位單位】：西北農(nóng)林科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2019
【中圖分類】：S157.1
【部分圖文】：

土壤越來越貧瘠，給當(dāng)?shù)氐霓r(nóng)業(yè)生產(chǎn)和發(fā)展造成了嚴(yán)重的損失，制約當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)發(fā)趙永國 1989；唐克麗等 1987；Zheng et al. 2005；鄭粉莉和張成娥 2002；Xu et a6）。因此，對淺溝侵蝕過程的研究，有助于對坡耕地改良和治理對策的研究和制定為黃土高原水土流失的治理提供理論依據(jù)，還能夠為淺溝侵蝕預(yù)報模型的建立和提供理論基礎(chǔ)。由于淺溝侵蝕的復(fù)雜性和重要性，因此，對于黃土丘陵溝壑區(qū)淺溝侵蝕過程的研年來都是學(xué)者和政府關(guān)注的重要科學(xué)命題，并且近年來對其研究也取得了大量的成果。其中包括，淺溝侵蝕量、侵蝕速率、淺溝侵蝕對流域土壤流失的貢獻(xiàn)率、形成的主要影響因子、淺溝發(fā)生的地形臨界條件、發(fā)育機(jī)理及防治措施等（張科 1991b；程宏等 2006；龔家國等 2010；胡剛等 2004；王文龍等 2003；張永光2008）。但是，近年來，對淺溝形態(tài)的量化研究大多集中于對其長寬深的簡單的量尚且缺乏普適性的量化指標(biāo)，且對溝蝕過程中溝溯源侵蝕、溝壁崩塌和溝底下切的定量表達(dá)還有待更多更深入的研究。瓦背形坡面相對于直型坡來說更加復(fù)雜，的侵蝕方式相互交織，瞬時演變，具有很大的不確定性，然而近年來對淺溝系統(tǒng)部分的侵蝕貢獻(xiàn)量的研究并不多見，還有待更加深入的研究。

圖 2-1 實體模型Fig.2-1 Physical model of slope system圖 2-2 瓦背形橫剖面圖Fig. 2-2 Ephemeral gully system cross section模擬降雨裝置制備及降雨試驗設(shè)計。本研究采取人工模擬降雨試驗由三組噴頭、水管、水泵、支架組成，三組噴頭為側(cè)噴式噴頭，設(shè)取對噴的形式。根據(jù)依據(jù)黃土高原侵蝕性降雨標(biāo)準(zhǔn)（周佩華和王占降雨強(qiáng)度為 90 mm/h。安裝前，進(jìn)行多次降雨試驗來率定雨強(qiáng)，確和距離，設(shè)置噴頭距地面 15 米。安裝好降雨設(shè)備之后，試驗之前進(jìn)定降雨均勻度達(dá)到 80%以上。降雨采取間歇式降雨模式，降雨場次-2 為模擬降雨的各參數(shù)的具體情況。 模擬降雨事件期間降雨參數(shù)及每次降雨事件結(jié)束后 0-20cm 土層含水量Parameters of the rainfall during the simulated storm events and the soil mois

流速測量儀器—蠕動泵Fig.2-3Velocimeter-peristalticpump
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本文編號：2878255