發(fā)布時(shí)間：2020-10-21 23:48

　　 坡耕地是黃土區(qū)重要的農(nóng)業(yè)資源,也是土壤侵蝕和河流泥沙的來源地。全球變化引起的頻發(fā)極端降雨事件,常導(dǎo)致嚴(yán)重的農(nóng)地水土流失。本論文以受犁底層影響的黃土坡耕地為研究對(duì)象,通過室內(nèi)人工模擬降雨試驗(yàn),研究不同秸稈覆蓋量、坡度、強(qiáng)降雨強(qiáng)度條件下,坡耕地表面徑流流速沿坡長(zhǎng)分布、土壤入滲過程、地表產(chǎn)流機(jī)制及土壤侵蝕過程。研究?jī)?nèi)容所取得的主要研究成果及重要結(jié)論如下。提出一種大試樣水體含沙量測(cè)量新方法。將試驗(yàn)中產(chǎn)生的大量的大試樣泥沙水體靜置一段時(shí)間后,去除上清液,得到泥水混合物(濕泥沙);然后隨機(jī)抽取部分樣品,烘干該部分濕泥沙,確定濕泥沙質(zhì)量與干泥沙質(zhì)量之間恒定的比例系數(shù)。采用該比例系數(shù)預(yù)測(cè)其余濕泥沙樣品的干泥沙質(zhì)量,計(jì)算樣品的含沙量。提出測(cè)量和計(jì)算降雨形成的地表徑流流速的方法。采用電解質(zhì)示蹤方法,用電解質(zhì)質(zhì)心運(yùn)動(dòng)計(jì)算降雨產(chǎn)流的流速。在不同坡度(5°、10°、20°)和降雨強(qiáng)度(80、120、160mm/h)下,試驗(yàn)測(cè)量了坡面降雨徑流流速。結(jié)果表明,試驗(yàn)工況坡面徑流流速為0.050～0.352m/s。徑流流速隨坡度增大;降雨強(qiáng)度和坡長(zhǎng)增大增加了坡面水流量,導(dǎo)致徑流流速增加;流速增加幅度隨坡度、降雨強(qiáng)度和坡長(zhǎng)增加而逐漸降低。根據(jù)測(cè)量的徑流流速,建立坡度和降雨強(qiáng)度預(yù)報(bào)徑流流速的統(tǒng)一經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ�。首次采用電解質(zhì)示蹤質(zhì)心流速方法,測(cè)量了秸稈覆蓋坡面降雨徑流流速。在不同坡度(同上)和不同降雨強(qiáng)度(同上)下,研究秸稈覆蓋量為0,2和8t/hm2坡面的降雨徑流流速。結(jié)果表明,秸稈覆蓋量為2t/hm2和8t/hm2時(shí),坡面徑流流速?zèng)]有顯著差異,介于0.016～0.117m/s之間,是裸土坡面流速的0.278倍。試驗(yàn)揭示了秸稈覆蓋增加地表降雨入滲,引起耕作層土壤更快飽和。采用不同秸稈覆蓋量(0、2、8t/hm2),在不同坡度(同上)和雨強(qiáng)(同上)下,研究了降雨入滲和產(chǎn)流過程。秸稈覆蓋能顯著提高土壤入滲率,并在較長(zhǎng)時(shí)間維持顯著高于沒有秸稈覆蓋的土壤,導(dǎo)致產(chǎn)流時(shí)間滯后。如此,覆蓋耕作層土壤更快達(dá)到飽和。而后,受犁底層很低的土壤入滲率控制,土壤入滲率降低速度遠(yuǎn)大于裸土坡面,很快達(dá)到最小穩(wěn)定入滲率,坡面徑流遠(yuǎn)大于未受到犁底層影響的裸土坡面。秸稈覆蓋處理增大了坡面徑流和其對(duì)飽和耕作層土壤的沖刷,導(dǎo)致陡坡耕地更嚴(yán)重的土壤侵蝕。由人工降雨和徑流樣品,計(jì)算得到了土壤侵蝕量隨時(shí)間的變化過程。結(jié)果表明,在陡坡上,秸稈覆蓋坡面產(chǎn)流后徑流流量及徑流含沙量增加速度均大于裸土坡面;并且,秸稈覆蓋坡面次降雨的總土壤流失量也大于裸土坡面。在極端降雨事件下,秸稈覆蓋可能加劇陡坡水土流失。在緩坡上,覆蓋坡面的水流流速較小,對(duì)土壤侵蝕的隨機(jī)性比較大,輸沙能力較弱,此時(shí)秸稈覆蓋能增加保持雨水的作用。
【學(xué)位單位】：中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：S157.1
【部分圖文】：

２．２．２測(cè)量誤差分析??用式（２－５）計(jì)算得到的各個(gè)泥沙水樣中干泥沙質(zhì)量，作為千泥沙質(zhì)量的預(yù)測(cè)值，把烘干法得??到的干泥沙質(zhì)量作為其真實(shí)值。干泥沙質(zhì)量的預(yù)測(cè)值與真實(shí)值的對(duì)比結(jié)果如圖２－３所示。由結(jié)果??可知，其預(yù)測(cè)值與真實(shí)值之間的相對(duì)誤差均小于１０％：其中，有９４．９％的預(yù)測(cè)值與真實(shí)值之間的??相對(duì)誤差小于５％，有５．１％的預(yù)測(cè)值與真實(shí)值之間的相對(duì)誤差大于５％。由此可知，當(dāng)泥沙水體??含沙量大于４００?ｋｇ／ｍ３，且水體中的干泥沙質(zhì)量大于ｌｋｇ時(shí)，該方法預(yù)測(cè)的泥沙水體中干泥沙質(zhì)??量與真實(shí)值之間的相對(duì)誤差較小。這說明了，可以用該測(cè)量方法預(yù)測(cè)泥沙水體中干泥沙質(zhì)量，且??精度較好。??１５?（－???土?１０％誤差線??１＇〇＿??〇ｌ?１?？?１??０?５?１０?１５??干泥沙質(zhì)量真實(shí)值（ｋｇ）??圖２－３干泥沙質(zhì)量的預(yù)測(cè)值與真實(shí)值對(duì)比分析??Ｆｉｇｕｒｅ?２－３?Ｐｒｅｄｉｃｔｅｄ?ｖａｌｕｅｓ?ｏｆ?ｄｒｙ?ｓｅｄｉｍｅｎｔ?ｍａｓｓ?ａｇａｉｎｓｔ?ｏｖｅｎ－ｄｒｉｅｄ?ｖａｌｕｅｓ??分別用干泥沙質(zhì)量的預(yù)測(cè)值和真實(shí)值，計(jì)算泥沙水樣含沙量的預(yù)測(cè)值和真實(shí)值，兩者的對(duì)比??分析結(jié)果如圖２－４所示。由圖２－４可知，測(cè)量值與真實(shí)值之間的相對(duì)誤差均小于〗０％；其中，有??８１．６％的預(yù)測(cè)值與真實(shí)值之間的相對(duì)誤差小于５％，有１８．４％的預(yù)測(cè)值與真實(shí)值之間的相對(duì)誤差大??于５％。由此可知

２．２．２測(cè)量誤差分析??用式（２－５）計(jì)算得到的各個(gè)泥沙水樣中干泥沙質(zhì)量，作為千泥沙質(zhì)量的預(yù)測(cè)值，把烘干法得??到的干泥沙質(zhì)量作為其真實(shí)值。干泥沙質(zhì)量的預(yù)測(cè)值與真實(shí)值的對(duì)比結(jié)果如圖２－３所示。由結(jié)果??可知，其預(yù)測(cè)值與真實(shí)值之間的相對(duì)誤差均小于１０％：其中，有９４．９％的預(yù)測(cè)值與真實(shí)值之間的??相對(duì)誤差小于５％，有５．１％的預(yù)測(cè)值與真實(shí)值之間的相對(duì)誤差大于５％。由此可知，當(dāng)泥沙水體??含沙量大于４００?ｋｇ／ｍ３，且水體中的干泥沙質(zhì)量大于ｌｋｇ時(shí)，該方法預(yù)測(cè)的泥沙水體中干泥沙質(zhì)??量與真實(shí)值之間的相對(duì)誤差較小。這說明了，可以用該測(cè)量方法預(yù)測(cè)泥沙水體中干泥沙質(zhì)量，且??精度較好。??１５?（－???土?１０％誤差線??１＇〇＿??〇ｌ?１?？?１??０?５?１０?１５??干泥沙質(zhì)量真實(shí)值（ｋｇ）??圖２－３干泥沙質(zhì)量的預(yù)測(cè)值與真實(shí)值對(duì)比分析??Ｆｉｇｕｒｅ?２－３?Ｐｒｅｄｉｃｔｅｄ?ｖａｌｕｅｓ?ｏｆ?ｄｒｙ?ｓｅｄｉｍｅｎｔ?ｍａｓｓ?ａｇａｉｎｓｔ?ｏｖｅｎ－ｄｒｉｅｄ?ｖａｌｕｅｓ??分別用干泥沙質(zhì)量的預(yù)測(cè)值和真實(shí)值，計(jì)算泥沙水樣含沙量的預(yù)測(cè)值和真實(shí)值，兩者的對(duì)比??分析結(jié)果如圖２－４所示。由圖２－４可知，測(cè)量值與真實(shí)值之間的相對(duì)誤差均小于〗０％；其中，有??８１．６％的預(yù)測(cè)值與真實(shí)值之間的相對(duì)誤差小于５％，有１８．４％的預(yù)測(cè)值與真實(shí)值之間的相對(duì)誤差大??于５％。由此可知

第三章降雨條件下坡面薄層水流流速沿坡長(zhǎng)分布?中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)博士學(xué)位論文??在５ｍ處流速就達(dá)到了最大值。然而，坡度為５°時(shí)，水流流速在整個(gè)坡長(zhǎng)上均處于加速狀態(tài)，且??沒有達(dá)到最大值，這說明在此坡度下，水流達(dá)到最大流速的距離將大于８?ｍ。綜上所述，在降雨??條件下，水流達(dá)到最大流速的距離隨著坡度的增加而減小。??０．４「?０．４?ｐ??°°??
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3 鄭世清;周佩華;;土壤容重和降雨強(qiáng)度與土壤侵蝕和入滲關(guān)系的定量分析[J];中國(guó)科學(xué)院西北水土保持研究所集刊;1988年01期

4 董國(guó)權(quán);珠寶山小流域經(jīng)暴雨后安然無恙[J];中國(guó)水土保持;1989年02期

5 何柏帆;陳偉;;大災(zāi)之后的反思[J];浙江金融;1989年05期

6 G C.Christodoulou; C.D.Memos;劉自培;張春宏;;一種估算徑流的概化模型(續(xù))[J];資源開發(fā)與保護(hù);1989年02期

7 郝小平;;關(guān)于區(qū)域滑坡“臨界降雨強(qiáng)度”的幾點(diǎn)認(rèn)識(shí)[J];華北國(guó)土資源;2004年04期

8 盧濟(jì)深;;降雨強(qiáng)度與流量關(guān)系的研討[J];工業(yè)計(jì)量;2003年S1期

9 王錫純;;光電式降雨強(qiáng)度傳感器[J];氣象科技;1986年04期

10 ;新南威爾士州東北部不同頻率和歷時(shí)的降雨強(qiáng)度[J];水土保持科技情報(bào);1982年03期

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2 劉戰(zhàn)東;冬小麥降雨利用過程及其模擬[D];中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院;2012年

3 郭增強(qiáng);鐵路路基邊坡降雨沖刷行為與規(guī)律的研究[D];中國(guó)鐵道科學(xué)研究院;2012年

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5 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

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10 盧嘉;自由下滲和壤中流條件下黑土區(qū)坡面土壤侵蝕特征對(duì)比研究[D];西北農(nóng)林科技大學(xué);2017年

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5 劉博;不同種類肥料及不同降雨強(qiáng)度對(duì)模擬農(nóng)田退水中磷元素流失特征的研究[D];西南交通大學(xué);2017年

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