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紫色土抗侵蚀性指标研究

作　者: 张祖垚
导　师: 张平仓
学　校: 长江科学院
专　业: 水力学及河流动力学
关键词: 紫色土模拟降雨放水冲刷可蚀性K 土壤抗冲性抗侵蚀性指标
分类号: S157
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
下　载: 36次
引　用: 1次
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内容摘要

土壤侵蚀是导致土地退化乃至彻底破坏的主要原因。土壤本身的抗侵蚀性反映了土壤对侵蚀的敏感程度,是一个综合复杂的因子。本文通过进行人工模拟降雨实验、不同尺度的放水冲刷实验,对比分析了模拟降雨和放水冲刷条件下紫色土的侵蚀性特征;基于通用流失方程计算了的土壤可蚀性K值,研究了基于能量概念的抗侵蚀系数KE,定义了该指标的计算方法,阐明其物理意义,并分析了该指标的特性及其测试值的相对稳定性,同时探讨了指标的适应性,初步探索了抗侵蚀系数与抗冲系数Kc的转化方法,主要结果如下:(1)人工模拟降雨实验条件下雨强和坡度对坡面径流量和产沙率的影响不大。在本次实验范围内,1.1mm/min雨强是实验的有效雨强,10°坡为有效坡度。放水冲刷实验条件下3.3L/min的流量是产生侵蚀的有效流量。产沙率在不同坡度下随流量的变化线的斜率几近平行,可以近似认为存在着一个定值不随流量和坡度的改变而改变。(2)次模拟降雨条件下土壤可蚀性K值存在差异,其标准差为0.016;土壤可蚀性K值随着降雨侵蚀力的增大其变化幅度逐渐减小,逐渐趋于多次降雨过程综合下所计算的可蚀性K值,这表明,将可蚀性K直接运用于次降雨的土壤流失量预测会出现很大误差。进行多次模拟降雨过程综合计算后的K值为0.036(T·h/MJ.m)。(3)以径流能耗原理为基础,提出了抗侵蚀系数的概念,并得出在实验范围内,紫色土坡面侵蚀发生临界平均径流能量消耗为30J/min。抗侵蚀系数的数值稳定性较可蚀性K值好,其大小随坡度和流量的变化不大。该系数的大小只与土壤本身的性质有关,经多次综合计算的抗侵蚀系数为0.052g/J.cm2.min。将耗能理论用于降雨条件,推求的抗侵蚀系数为0.085 g/J.cm2.min,大于冲刷实验的抗侵蚀系数。(4)抗冲槽法求得的抗冲系数Kc与抗侵蚀系数在5°条件下呈现良好的乘幂相关关系,可以将二者在数值上进行转化。通过前人研究的抗冲系数Kc与理化性质的关系,可以建立理化性质与抗冲系数Kc的关系式,并通过该关系式与抗侵蚀系数实现转化,使得通过理化性质直接计算抗侵蚀系数成为可能。进行转化后的抗侵蚀系数不仅具有土壤学意义,而且在实验方法上具有易操作性,在区域上也可利用土种志中理化性质资料直接进行计算,较以往的研究有所进步。

全文目录

摘要  4-6
ABSTRACT  6-10
第一章绪论  10-24
  1.1 论文选题的目的和意义  10-11
  1.2 国内外研究现状  11-22
    1.2.1 国外研究现状  12-15
    1.2.2 国内研究现状  15-21
    1.2.3 存在的问题和研究趋势  21-22
  1.3 研究目标、内容和技术路线  22-24
    1.3.1 研究目标  22
    1.3.2 研究内容  22
    1.3.3 技术路线  22-24
第二章实验设计  24-32
  2.1 供试土壤及理化性质  24
  2.2 实验设计  24-29
    2.2.1 人工模拟降雨实验  24-26
    2.2.2 小区放水冲刷实验  26-28
    2.2.3 抗冲槽实验  28-29
  2.3 土壤抗侵蚀性评价指标计算方法  29-32
    2.3.1 土壤可蚀性K 值计算  29-30
    2.3.2 抗冲槽实验抗冲系数计算  30-32
第三章不同水动力条件下土壤抗侵蚀性特征研究  32-41
  3.1 人工模拟降雨下侵蚀特征分析  32-35
    3.1.1 雨强和坡度对径流量的影响  32-33
    3.1.2 雨强和坡度对产沙率的影响  33-35
  3.2 放水冲刷条件下侵蚀特征分析  35-36
    3.2.1 流量和坡度对径流量的影响  35-36
    3.2.2 流量和坡度对产沙率的影响  36
  3.3 降雨条件下紫色土的可蚀性K 值计算及分析  36-40
    3.3.1 紫色土可蚀性K 值计算  36-37
    3.3.2 紫色土可蚀性K 值稳定性分析  37-40
  3.4 小结  40-41
第四章土壤抗侵蚀性指标的建立与分析  41-49
  4.1 土壤抗侵蚀系数KＥ的提出  41-44
  4.2 土壤抗侵蚀系数KＥ的计算  44-45
  4.3 降雨条件下土壤抗侵蚀系数KＥ的测算  45-47
    4.3.1 降雨条件下产沙率与能耗关系  45-46
    4.3.2 降雨条件下抗侵蚀系数的计算  46-47
  4.4 土壤抗侵蚀系数KＥ的稳定性分析  47-48
  4.5 小结  48-49
第五章土壤抗侵蚀指标的简易测试与计算  49-53
  5.1 抗侵蚀系数KE值与抗冲系数 Kc 的转化  49-50
  5.2 KE值与理化性质的关系  50-51
  5.3 小结  51-53
第六章结论  53-55
  6.1 主要结论  53-54
  6.2 研究展望  54-55
参考文献  55-59
附录  59-60
致谢  60

紫色土抗侵蚀性指标研究

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