复合坡面花岗岩残积土侵蚀过程及其影响因素试验研究
发布时间：2022-12-24 12:16
崩岗是指山坡土石体在水力和重力综合作用下受破坏而崩塌和受冲刷的侵蚀现象,在我国南方降雨比较多的山区、丘陵地带由崩岗侵蚀产生的水土流失严重危害了当地人民的生产生活和生态环境。随着国家对生态环境建设的高度重视和大规模实施,对崩岗侵蚀机理和影响因素分析需要进一步的研究。本文以江西省于都县的花岗岩残积土为研究对象,进行了以下几个方面的研究工作:（1）通过查阅大量文献资料,总结了降雨条件下坡面崩岗侵蚀机理及影响因素,根据赣南花岗岩残积土所处的自然环境及土体状态,确定选取降雨强度、前期土壤含水率、坡面土层厚度三个影响因素来研究花岗岩残积土的崩岗侵蚀。（2）设计并制作了一个包括主体水槽、人工模拟降雨系统、数据采集三大系统的模型装置,该模型可以在室内模拟降雨条件复合土坡雨水入渗及坡面崩岗侵蚀过程和形态演化。（3）通过降雨强度分别为100mm/h、125mm/h、150mm/h的三组试验得出:花岗岩残积土在复合坡面上的侵蚀破坏大致表现为降雨-溅蚀-片蚀-细沟侵蚀-冲沟侵蚀的崩岗过程。不同的降雨强度试验下坡面破坏形态有所差异,在100mm/h和125mm/h雨强的试验过程中坡面表现为块体崩岗破坏,在150...
【文章页数】：99 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第1章 引言
1.1 研究背景及研究意义
1.1.1 研究背景
1.1.2 研究意义
1.2 崩岗侵蚀的国内外研究现状
1.2.1 崩岗侵蚀机理及过程研究现状
1.2.2 崩岗侵蚀研究方法及影响因素研究现状
1.3 本文的研究内容及创新点
1.3.1 研究内容
1.3.2 本文创新之处
第2章 试验方案及模型设计
2.1 概述
2.2 试验方案
2.3 试验模型设计
2.3.1 模型主体水槽
2.3.2 人工降雨系统
2.3.3 数据采集系统
2.4 试验前期准备
2.4.1 试验前期对花岗岩残积土的处理
2.4.2 试验模型的装填
2.4.3 孔隙水压力、土壤水分传感器埋设位置
第3章 降雨强度对坡面侵蚀过程的影响分析
3.1 概述
3.2 100mm/h降雨强度试验分析
3.2.1 JQ-1 试验过程分析
3.2.2 JQ-1 试验土体含水率的变化
3.2.3 JQ-1 试验土体孔隙水压力的变化
3.2.4 JQ-1 试验泥砂含量的变化
3.3 125mm/h降雨强度试验分析
3.3.1 JQ-2 试验过程分析
3.3.2 JQ-2 试验土体含水率的变化
3.3.3 JQ-2 试验孔隙水压力的变化
3.3.4 JQ-2 试验泥砂含量的变化
3.4 150mm/h降雨强度试验分析
3.4.1 JQ-3 试验过程分析
3.4.2 JQ-3 试验土体含水率的变化
3.4.3 JQ-3 试验孔隙水压力
3.4.4 JQ-3 试验泥砂含量变化
3.5 不同降雨强度试验对比分析
3.5.1 不同降雨强度对坡面侵蚀过程的影响
3.5.2 不同降雨强度对坡体雨水入渗的影响分析
3.5.3 不同降雨强度对坡面产砂量及破坏位置和时刻的影响
3.6 本章小结
第4章 坡体前期含水率对坡面侵蚀过程的影响分析
4.1 概述
4.2 初始含水率为7%试验分析
4.2.1 CS-1 试验过程分析
4.2.2 CS-1 试验土体含水率的变化
4.2.3 CS-1 试验孔隙水压力变化
4.2.4 CS-1 试验泥砂含量变化
4.3 初始含水率为15%试验分析
4.3.1 CS-2 试验过程分析
4.3.2 CS-2 试验体积含水率的变化
4.3.3 CS-2 试验孔隙水压力传感器
4.3.4 CS-2 试验泥砂含量变化
4.4 不同前期含水率的试验对比分析
4.4.1 不同前期含水率对坡面侵蚀过程的影响
4.4.2 不同前期含水率对坡体雨水入渗的影响
4.4.3 不同前期含水率对坡面产砂量及破坏位置和时刻的影响
4.5 本章小结
第5章 土层厚度对坡面侵蚀过程的影响分析
5.1 概述
5.2 200mm土层厚度试验分析
5.2.1 TC-1 试验过程分析
5.2.2 TC-1 试验土体含水率的变化
5.2.3 TC-1 试验孔隙水压力的变化
5.2.4 TC-1 试验泥砂含量变化
5.3 400mm土层厚度试验分析
5.3.1 TC-2 试验过程分析
5.3.2 TC-2 试验土体含水率变化
5.3.3 TC-2 试验孔隙水压力的变化
5.3.4 TC-2 试验泥砂含量的变化
5.4 不同土层厚度试验对比分析
5.4.1 不同土层厚度坡面侵蚀过程的影响
5.4.2 不同土层厚度对坡体雨水入渗的影响
5.4.3 不同土层厚度对坡面产砂量及破坏位置和时刻的影响
5.5 本章小结
第6章 降雨条件下土壤水分入渗数值模拟
6.1 Comsol软件介绍
6.2 基本理论
6.3 降雨入渗数值模拟及结果分析
6.4 本章小结
第7章 结论与展望
7.1 结论
7.2 展望
致谢
参考文献
攻读学位期间的研究成果
【参考文献】：
期刊论文
[1]细沟发育与形态特征研究进展[J]. 沈海鸥,郑粉莉,温磊磊. 生态学报. 2018(19)
[2]黄丘区野外草被坡面土壤入渗参数变化规律与模拟研究[J]. 何子淼,肖培青,郝仕龙,杨春霞. 水土保持学报. 2018(02)
[3]基于辽西小流域模拟降雨入渗产流特征研究[J]. 郑春喜. 中国水能及电气化. 2018(02)
[4]红壤坡面土壤团聚体特性与侵蚀泥沙的相关性[J]. 钱婧,张丽萍,王文艳. 生态学报. 2018(05)
[5]不同坡形坡度径流量产生规律的试验研究[J]. 冯大光,范昊明,王铁良. 沈阳农业大学学报. 2017(03)
[6]半无限平面内非饱和土降雨入渗的水—力耦合数值分析[J]. 石伦炎,吴礼舟,周杨,白兰英. 水电能源科学. 2017(03)
[7]不同土地利用类型土壤入渗性能及其影响因素研究[J]. 莫斌,陈晓燕,杨以翠,罗帮林,唐菊,宫春明,林芷行,周土金,申云康. 水土保持研究. 2016(01)
[8]黄土质地对坡面侵蚀的影响[J]. 盛贺伟,蔡强国,孙莉英. 水土保持学报. 2016(01)
[9]江西省赣县崩岗发育的地貌特征分析[J]. 宋月君. 亚热带水土保持. 2015(03)
[10]江西省崩岗侵蚀危害及防治对策[J]. 张利超,谢颂华,肖胜生,喻荣岗,邬江颖. 中国水土保持. 2014(09)
博士论文
[1]土壤结皮形成机制及空间分布对侵蚀的影响研究[D]. 路培.西北农林科技大学 2018
[2]复合坡面土壤侵蚀与养分流失及其调控模拟试验研究[D]. 吕威.中国农业大学 2017
[3]我国主要侵蚀土壤溅蚀和片蚀特征与机理研究[D]. 胡伟.中国科学院研究生院(教育部水土保持与生态环境研究中心) 2016
[4]南方花岗岩区崩岗崩壁稳定性研究[D]. 夏栋.华中农业大学 2015
[5]滇池小流域LUCC下土壤侵蚀与碳氮变化研究[D]. 牛晓音.南京师范大学 2015
[6]花岗岩崩岗崩积体侵蚀机理研究[D]. 蒋芳市.福建农林大学 2013
[7]主要水蚀区坡面土壤侵蚀过程与机理对比研究[D]. 耿晓东.中国科学院研究生院（教育部水土保持与生态环境研究中心） 2010
[8]降雨过程中红壤表土结构变化与侵蚀特点[D]. 李朝霞.华中农业大学 2005
硕士论文
[1]晋西黄绵土坡面侵蚀产沙特征试验研究[D]. 裴冠博.太原理工大学 2018
[2]降雨条件下崩岗侵蚀实验及水分迁移数值模拟研究[D]. 罗佳.南昌大学 2018
[3]不同降雨条件对崩岗侵蚀影响与治理方法的模型试验[D]. 刘欢.中国地质大学(北京) 2018
[4]粗质地土壤前期含水量对模拟降雨过程中入渗-产流的影响[D]. 王亚飞.中国科学院研究生院(教育部水土保持与生态环境研究中心) 2016
[5]长沙地区红壤入渗率影响因素的试验研究[D]. 刘雅琴.湖南大学 2015
[6]崩岗区土侵蚀因素及其边坡稳定性研究[D]. 周文华.南昌大学 2015
[7]山区铁路路基水毁机制研究与预警系统开发[D]. 李玉洁.西南交通大学 2015
[8]降雨作用下非饱和堆积边坡固—液—气耦合模型的数值分析[D]. 李滨锷.成都理工大学 2015
[9]于都县崩岗分布特征及其侵蚀机理研究[D]. 赵静.江西农业大学 2015
[10]降雨条件下土体潜蚀机制及诱发滑坡研究[D]. 张磊.上海交通大学 2015
本文编号：3726120
【文章页数】：99 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第1章 引言
1.1 研究背景及研究意义
1.1.1 研究背景
1.1.2 研究意义
1.2 崩岗侵蚀的国内外研究现状
1.2.1 崩岗侵蚀机理及过程研究现状
1.2.2 崩岗侵蚀研究方法及影响因素研究现状
1.3 本文的研究内容及创新点
1.3.1 研究内容
1.3.2 本文创新之处
第2章 试验方案及模型设计
2.1 概述
2.2 试验方案
2.3 试验模型设计
2.3.1 模型主体水槽
2.3.2 人工降雨系统
2.3.3 数据采集系统
2.4 试验前期准备
2.4.1 试验前期对花岗岩残积土的处理
2.4.2 试验模型的装填
2.4.3 孔隙水压力、土壤水分传感器埋设位置
第3章 降雨强度对坡面侵蚀过程的影响分析
3.1 概述
3.2 100mm/h降雨强度试验分析
3.2.1 JQ-1 试验过程分析
3.2.2 JQ-1 试验土体含水率的变化
3.2.3 JQ-1 试验土体孔隙水压力的变化
3.2.4 JQ-1 试验泥砂含量的变化
3.3 125mm/h降雨强度试验分析
3.3.1 JQ-2 试验过程分析
3.3.2 JQ-2 试验土体含水率的变化
3.3.3 JQ-2 试验孔隙水压力的变化
3.3.4 JQ-2 试验泥砂含量的变化
3.4 150mm/h降雨强度试验分析
3.4.1 JQ-3 试验过程分析
3.4.2 JQ-3 试验土体含水率的变化
3.4.3 JQ-3 试验孔隙水压力
3.4.4 JQ-3 试验泥砂含量变化
3.5 不同降雨强度试验对比分析
3.5.1 不同降雨强度对坡面侵蚀过程的影响
3.5.2 不同降雨强度对坡体雨水入渗的影响分析
3.5.3 不同降雨强度对坡面产砂量及破坏位置和时刻的影响
3.6 本章小结
第4章 坡体前期含水率对坡面侵蚀过程的影响分析
4.1 概述
4.2 初始含水率为7%试验分析
4.2.1 CS-1 试验过程分析
4.2.2 CS-1 试验土体含水率的变化
4.2.3 CS-1 试验孔隙水压力变化
4.2.4 CS-1 试验泥砂含量变化
4.3 初始含水率为15%试验分析
4.3.1 CS-2 试验过程分析
4.3.2 CS-2 试验体积含水率的变化
4.3.3 CS-2 试验孔隙水压力传感器
4.3.4 CS-2 试验泥砂含量变化
4.4 不同前期含水率的试验对比分析
4.4.1 不同前期含水率对坡面侵蚀过程的影响
4.4.2 不同前期含水率对坡体雨水入渗的影响
4.4.3 不同前期含水率对坡面产砂量及破坏位置和时刻的影响
4.5 本章小结
第5章 土层厚度对坡面侵蚀过程的影响分析
5.1 概述
5.2 200mm土层厚度试验分析
5.2.1 TC-1 试验过程分析
5.2.2 TC-1 试验土体含水率的变化
5.2.3 TC-1 试验孔隙水压力的变化
5.2.4 TC-1 试验泥砂含量变化
5.3 400mm土层厚度试验分析
5.3.1 TC-2 试验过程分析
5.3.2 TC-2 试验土体含水率变化
5.3.3 TC-2 试验孔隙水压力的变化
5.3.4 TC-2 试验泥砂含量的变化
5.4 不同土层厚度试验对比分析
5.4.1 不同土层厚度坡面侵蚀过程的影响
5.4.2 不同土层厚度对坡体雨水入渗的影响
5.4.3 不同土层厚度对坡面产砂量及破坏位置和时刻的影响
5.5 本章小结
第6章 降雨条件下土壤水分入渗数值模拟
6.1 Comsol软件介绍
6.2 基本理论
6.3 降雨入渗数值模拟及结果分析
6.4 本章小结
第7章 结论与展望
7.1 结论
7.2 展望
致谢
参考文献
攻读学位期间的研究成果
【参考文献】：
期刊论文
[1]细沟发育与形态特征研究进展[J]. 沈海鸥,郑粉莉,温磊磊. 生态学报. 2018(19)
[2]黄丘区野外草被坡面土壤入渗参数变化规律与模拟研究[J]. 何子淼,肖培青,郝仕龙,杨春霞. 水土保持学报. 2018(02)
[3]基于辽西小流域模拟降雨入渗产流特征研究[J]. 郑春喜. 中国水能及电气化. 2018(02)
[4]红壤坡面土壤团聚体特性与侵蚀泥沙的相关性[J]. 钱婧,张丽萍,王文艳. 生态学报. 2018(05)
[5]不同坡形坡度径流量产生规律的试验研究[J]. 冯大光,范昊明,王铁良. 沈阳农业大学学报. 2017(03)
[6]半无限平面内非饱和土降雨入渗的水—力耦合数值分析[J]. 石伦炎,吴礼舟,周杨,白兰英. 水电能源科学. 2017(03)
[7]不同土地利用类型土壤入渗性能及其影响因素研究[J]. 莫斌,陈晓燕,杨以翠,罗帮林,唐菊,宫春明,林芷行,周土金,申云康. 水土保持研究. 2016(01)
[8]黄土质地对坡面侵蚀的影响[J]. 盛贺伟,蔡强国,孙莉英. 水土保持学报. 2016(01)
[9]江西省赣县崩岗发育的地貌特征分析[J]. 宋月君. 亚热带水土保持. 2015(03)
[10]江西省崩岗侵蚀危害及防治对策[J]. 张利超,谢颂华,肖胜生,喻荣岗,邬江颖. 中国水土保持. 2014(09)
博士论文
[1]土壤结皮形成机制及空间分布对侵蚀的影响研究[D]. 路培.西北农林科技大学 2018
[2]复合坡面土壤侵蚀与养分流失及其调控模拟试验研究[D]. 吕威.中国农业大学 2017
[3]我国主要侵蚀土壤溅蚀和片蚀特征与机理研究[D]. 胡伟.中国科学院研究生院(教育部水土保持与生态环境研究中心) 2016
[4]南方花岗岩区崩岗崩壁稳定性研究[D]. 夏栋.华中农业大学 2015
[5]滇池小流域LUCC下土壤侵蚀与碳氮变化研究[D]. 牛晓音.南京师范大学 2015
[6]花岗岩崩岗崩积体侵蚀机理研究[D]. 蒋芳市.福建农林大学 2013
[7]主要水蚀区坡面土壤侵蚀过程与机理对比研究[D]. 耿晓东.中国科学院研究生院（教育部水土保持与生态环境研究中心） 2010
[8]降雨过程中红壤表土结构变化与侵蚀特点[D]. 李朝霞.华中农业大学 2005
硕士论文
[1]晋西黄绵土坡面侵蚀产沙特征试验研究[D]. 裴冠博.太原理工大学 2018
[2]降雨条件下崩岗侵蚀实验及水分迁移数值模拟研究[D]. 罗佳.南昌大学 2018
[3]不同降雨条件对崩岗侵蚀影响与治理方法的模型试验[D]. 刘欢.中国地质大学(北京) 2018
[4]粗质地土壤前期含水量对模拟降雨过程中入渗-产流的影响[D]. 王亚飞.中国科学院研究生院(教育部水土保持与生态环境研究中心) 2016
[5]长沙地区红壤入渗率影响因素的试验研究[D]. 刘雅琴.湖南大学 2015
[6]崩岗区土侵蚀因素及其边坡稳定性研究[D]. 周文华.南昌大学 2015
[7]山区铁路路基水毁机制研究与预警系统开发[D]. 李玉洁.西南交通大学 2015
[8]降雨作用下非饱和堆积边坡固—液—气耦合模型的数值分析[D]. 李滨锷.成都理工大学 2015
[9]于都县崩岗分布特征及其侵蚀机理研究[D]. 赵静.江西农业大学 2015
[10]降雨条件下土体潜蚀机制及诱发滑坡研究[D]. 张磊.上海交通大学 2015
本文编号：3726120
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