黃土高原是我國(guó)坡耕地主要分布區(qū)之一,坡耕地上的水土流失不但會(huì)導(dǎo)致耕層破壞、土壤養(yǎng)分流失,造成土地生產(chǎn)力下降,也會(huì)導(dǎo)致河流含沙量增大、污染物質(zhì)跨地區(qū)傳播等嚴(yán)重危害,因此,研究坡耕地上的土壤侵蝕規(guī)律以及地表狀況對(duì)其的影響具有重要意義。坡耕地上的地表狀況主要包括地表粗糙度以及作物覆蓋,其中地表粗糙度是指由于人為耕作措施、土壤侵蝕等作用下導(dǎo)致地表呈現(xiàn)出高低起伏的微地形,是影響坡面徑流的流速、流態(tài)和阻力特征的重要因素之一,并對(duì)產(chǎn)流產(chǎn)沙具有重要影響。作物是指人為種植在耕地上的農(nóng)作物,同樣是影響坡耕地土壤侵蝕的重要因子。本研究以粘沙床面上的人工模擬粗糙度、坡耕地上不同耕作措施（掏挖、鋤耕、等高耕作）形成的地表粗糙度和三種常見(jiàn)作物（谷子、玉米、大豆）的農(nóng)作物為研究對(duì)象,將無(wú)任何耕作措施和作物的平整坡面作為對(duì)照組,通過(guò)室內(nèi)動(dòng)床人工放水沖刷試驗(yàn)的研究方法,對(duì)人工模擬粗糙坡面和耕作措施坡面的粗糙度特征、作物坡面的根系特征、坡面徑流產(chǎn)流時(shí)間、徑流流速、徑流流態(tài)、阻力特征以及侵蝕特性等進(jìn)行了系統(tǒng)的研究。主要結(jié)論如下:（1）人工模擬粗糙坡面上的徑流流速低于光滑坡面,且徑流流速與地表粗糙度呈負(fù)相關(guān)關(guān)系,說(shuō)明人工模擬... 

【文章來(lái)源】：西北農(nóng)林科技大學(xué)陜西省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

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【學(xué)位級(jí)別】：博士

【部分圖文】：

試驗(yàn)土槽Figure2.1Theoverviewofexperimentalflume室內(nèi)土槽試驗(yàn)的供水輸水系統(tǒng)包括水泵、集水桶、玻璃轉(zhuǎn)子流量計(jì)、消能池、穩(wěn)

第二章研究?jī)?nèi)容與方法17玻璃轉(zhuǎn)子流量計(jì)后向土槽前端的消能池中供水，通過(guò)消能池以及穩(wěn)流池后進(jìn)入試驗(yàn)土槽中，最后通過(guò)土槽末端的尾門(mén)出水。其中，水泵最大揚(yáng)程為8.0m，最大流量為18000L/h，滿足試驗(yàn)供水要求；試驗(yàn)采用的集水桶為大型塑料圓桶，且試驗(yàn)過(guò)程中不斷有水流輸入，能夠保證試驗(yàn)過(guò)程中持續(xù)的水源供給；玻璃轉(zhuǎn)子流量計(jì)采用VA10S系列管螺紋連接普通型流量計(jì)，測(cè)量范圍為60-630L/h，使用溫度區(qū)間為20-120℃，工作壓力小于1.0MPa，該流量計(jì)的特點(diǎn)是擁有較高的測(cè)量精度、很好的互換性能和多種連接方式，根據(jù)流體的溫度、黏度、壓力和密度等物理量取得實(shí)際流量標(biāo)尺，對(duì)示值進(jìn)行修正，使之更接近實(shí)際流量；消能池和穩(wěn)流前池為一個(gè)整體，由2mm厚的不銹鋼薄板制作而成，尺寸為長(zhǎng)1m，寬0.5m，深0.6m，中間用下部鉆有梅花孔的薄板一分為二，消能池尺寸為長(zhǎng)1m，寬0.3m，深0.6m，目的為削減水流能量，穩(wěn)流池尺寸為長(zhǎng)1m，寬0.2m，深0.6m，水流由梅花小孔進(jìn)入穩(wěn)流池后，水流表面平靜，動(dòng)能為零，以排除初始動(dòng)能對(duì)試驗(yàn)的干擾，使水流自然、均勻地溢入土槽；試驗(yàn)土槽段為整個(gè)試驗(yàn)裝置的主體，作為試驗(yàn)區(qū)域，通過(guò)對(duì)床面進(jìn)行不同的處理，獲取試驗(yàn)所需的各項(xiàng)數(shù)據(jù)資料；尾門(mén)主要是集中從試驗(yàn)土槽段末尾出來(lái)的水流，便于對(duì)產(chǎn)流產(chǎn)沙進(jìn)行樣本采集。試驗(yàn)主要設(shè)備示意圖如圖2.2所示。圖2.2試驗(yàn)設(shè)備示意圖Figure2.2Theexperimentalsetup2.3.2試驗(yàn)方案2.3.2.1室內(nèi)粗糙度坡面沖刷試驗(yàn)室內(nèi)粗糙度坡面沖刷試驗(yàn)是在陜西省楊凌示范區(qū)西北農(nóng)林科技大學(xué)資源與環(huán)境學(xué)院的水土保持與荒漠化防治工程實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行。試驗(yàn)分為兩部分，一部分為定床條件下的人工模擬糙度坡面，即粘沙坡面。該坡面采用不同粒徑范圍的砂粒附著床面，砂粒

博士學(xué)位論文18附著床面的形成步驟為：先將砂粒（自然級(jí)配）通過(guò)震動(dòng)篩篩分，使其分別為d=0.5~1.25、1.25~2.5、2.5~5和5~10mm的粒徑范圍；然后在床面內(nèi)壁均勻平整地涂抹一層適當(dāng)厚度的清漆，清漆涂抹量需根據(jù)所粘砂礫的粒徑確定，保證砂礫能夠牢固地粘在床面即可；最后在床面上分別將每一種粒徑范圍的砂礫均勻地分散在床面上，形成四種均勻凸起的微地形粗糙床面，并將未粘沙的光滑坡面作為對(duì)照組。床面形態(tài)如圖2.3所示。圖2.3人工模擬粗糙度坡面形態(tài)Figure2.3Thebedwithartificialsimulationofsurfaceroughness第二部分試驗(yàn)為動(dòng)床條件下的有向粗糙度坡面，即耕作措施坡面。該試驗(yàn)選取了黃土高原坡耕地上常見(jiàn)的三種耕作措施，包括：掏挖（Manualdibbling,MD）、鋤耕（Manualhoeing,MH）和等高耕作（Coutourdrilling,CD）。掏挖采用采用镢頭掏挖地表，并保持坡面掏挖措施后的原始狀態(tài)，掏挖深度為5cm左右，尺寸約為15×15cm，掏挖位置采用梅花型布設(shè)；鋤耕為平整坡面上用鋤頭在坡面上人工鋤挖，鋤耕深度為3.5cm；等高耕作采用人拉鏵犁的橫坡耕作形成土壟和犁溝，壟高約為3.5cm，壟間距約為15cm。地表形態(tài)及具體的措施布設(shè)如圖2.4所示。此外，坡面經(jīng)過(guò)耕作措施處理后，在坡面上鋪設(shè)農(nóng)用不透水塑料薄膜，薄膜須盡量與地表起伏輪廓貼合，并用噴壺從坡面上端開(kāi)始注水使之溢滿所有低洼處直至從坡面下端出水口流出，記錄總注水量和出水量，利用水量平衡法測(cè)定不同坡度下各耕作措施坡面的地表填洼量（DSC）。

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