【摘要】：為了探討納米磁性材料表征濺蝕地表特征方法的可行性,本研究先以無(wú)磁性的石英砂替代土壤,通過(guò)布設(shè)不同濃度(1.5%、2.5%、3.5%)和不同粒徑(20 nm、200 nm)的納米磁性材料,進(jìn)行人工室內(nèi)模擬濺蝕試驗(yàn),利用3D手持微地形掃描儀得出的微地形侵蝕厚度變化,研究納米磁性材料的磁性變化與濺蝕地表特征的可行性關(guān)系。再將納米磁性材料表征濺蝕地表特征的可行性方法應(yīng)用于崩壁土壤的濺蝕研究中,研究20 nm磁性材料的不同濃度(1.5%、2.5%、3.5%)與崩壁濺蝕地表特征的變化特征,揭示納米磁性材料定量表征濺蝕量和濺蝕微地形地貌變化關(guān)系,為今后磁性示蹤法的深入研究提供新的思路和方法。主要結(jié)論如下:(1)布設(shè)兩種納米磁性材料后,20 nm磁性材料提高石英砂磁性背景值的幅度遠(yuǎn)高于200 nm磁性材料,并呈現(xiàn)出布設(shè)濃度越大,示蹤時(shí)間越長(zhǎng)的特點(diǎn);20 nm磁性材料在3.5%濃度下表征石英砂濺蝕量的程度高于200 nm磁性材料且在3 min內(nèi)的磁化率變化與微地形變化呈極顯著相關(guān)關(guān)系(p0.01),可以表征-2～8 mm內(nèi)的微地形侵蝕厚度,說(shuō)明20 nm磁性材料可以在一定時(shí)間內(nèi)有效定量表征雨滴濺蝕的地表微地形變化,納米磁性材料定量表征石英砂濺蝕特征的方法是可行的。(2)布設(shè)20 nm磁性材料后,崩壁重塑土表層磁性提升幅度為1.1～6.3倍;三土層均在7%濃度下呈現(xiàn)出最好的抗濺蝕能力,且在此濃度下的濺蝕泥沙磁化率與濺蝕量在一定時(shí)間段內(nèi)隨濺蝕時(shí)間的延長(zhǎng)呈現(xiàn)一致性變化。研究發(fā)現(xiàn),崩壁重塑土的濺蝕泥沙磁化率χ2與濺蝕量M存在相關(guān)性較高的χ2=aMb冪函數(shù)關(guān)系,表明20 nm磁性材料可以定量表征出濺蝕量變化;重塑土紅土層可在短時(shí)間內(nèi)有效表征濺蝕微地形侵蝕厚度,但砂土層只能表征濺蝕最初期的地表特征,碎屑層則無(wú)表征效果,重塑土微地形可被表征的侵蝕程度在-10～15 mm范圍內(nèi)。試驗(yàn)表明20 nm磁性材料可以在短時(shí)間內(nèi)表征崩壁重塑土的濺蝕地表特征,納米磁性材料表征濺蝕特征的方法在崩壁重塑土上的應(yīng)用是可行的。(3)崩壁原狀土磁性提升幅度可達(dá)3.8～11.1倍,紅土層表現(xiàn)出較強(qiáng)的抗侵蝕能力。原狀土表層磁化率隨著濺蝕時(shí)間的延長(zhǎng)逐漸降低,二者呈現(xiàn)出χ1=aln(t)+b對(duì)數(shù)函數(shù)關(guān)系;紅土層及碎屑層在7%濃度下濺蝕泥沙磁化率可以定量表征濺蝕量的運(yùn)移,而砂土層表征效果較差;崩壁土壤的濺蝕泥沙磁化率χ2與濺蝕量M呈現(xiàn)出χ2=aMb冪函數(shù)關(guān)系,紅土層在濺蝕中后期才表現(xiàn)出較好的表征能力,砂土層只能在濺蝕最初期表征地表微地形侵蝕厚度,碎屑層則無(wú)法被表征地表特征。整個(gè)濺蝕過(guò)程中,崩壁土壤受濺蝕侵蝕的微地形侵蝕程度只能在-10～15 mm范圍內(nèi)被有效定量表征出來(lái)。研究表明,20 nm磁性材料定量表征崩壁原狀土濺蝕特征的方法在短時(shí)間內(nèi)有一定效果,但整體作用較弱。綜合而言,20nm磁性材料在崩壁土壤上的應(yīng)用可以在短時(shí)間內(nèi)定量表征出濺蝕地表特征,由于重塑土與原狀土的結(jié)構(gòu)組成不同,原狀土利用納米磁性材料表征濺蝕地表特征的時(shí)間更短、效果較差。20 nm磁性材料定量表征崩壁土壤濺蝕特征的方法被證明是可行的。
【學(xué)位授予單位】：福建農(nóng)林大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號(hào)】：S157.1

【參考文獻(xiàn)】

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1 梁雙雙;林金石;黃炎和;蔣芳市;葛宏力;汪倩;王正清;賈s

本文編號(hào)：2727868