降雨条件下砒砂岩坡面侵蚀规律试验研究

发布时间：2017-08-13 16:31

  本文关键词：降雨条件下砒砂岩坡面侵蚀规律试验研究

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【摘要】：黄河中游砒砂岩区水土流失严重,给整个生态环境造成了极其恶劣的影响。目前关于该地区砒砂岩的侵蚀规律研究还不够深入,尤其缺乏模拟降雨试验数据,另外该地区的水土保持措施比较单一,化学材料措施很少推广应用。本研究首先通过室内模拟降雨试验,考察了坡度、降雨强度、植被覆盖度对砒砂岩坡面侵蚀特性的影响,并进行回归分析建立了砒砂岩坡面侵蚀预测模型；其次,通过室内降雨试验和野外放水冲刷试验相结合的方法,检验了新型固化剂W-OH在砒砂岩坡面的应用效果,主要得出的结论有以下几点：1)砒砂岩渗透性很差,一场降雨过程中降雨入渗量仅占到总降雨量的10%-15%,不同条件下坡面产流量随降雨历时趋于稳定,基本等于降雨量。各因素对坡面侵蚀产沙量的影响大小为：降雨强度植被覆盖度坡度。2)植被对砒砂岩坡面的减沙效益较减流效益更为明显,不同条件下植被的减流率在20%左右,而减沙率在70%左右,另外植被的减流减沙效益,受降雨强度的影响特别明显,更大的降雨强度时须对应更高的植被覆盖度,才能起到理想的减蚀效果。3)回归分析,得到砒砂岩坡面侵蚀总产沙量与坡度、植被覆盖度间均具有很好的线性关系,而同降雨强度具有较好的幂函数关系,并通过分析累计产沙量随时间的变化规律,建立了砒砂岩小尺寸坡面侵蚀预测模型。4)W-OH在砒砂岩坡面形成一层稳定的保护层,起到了隔水和疏水的效果,这大大削弱了水对砒砂岩的侵蚀作用,使得降雨侵蚀过程只有雨滴的溅蚀作用,而几乎没有径流冲刷和重力侵蚀作用。室内降雨条件下,W-OH的抗蚀效果明显,不同条件减沙率均超过98%；同样,室外条件下,其抗径流冲刷效果也非常显著,两种坡面类型的减沙率都超过99.5%。
【关键词】：砒砂岩 模拟降雨 预测模型 水土保持 聚氨酯
【学位授予单位】：东南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TU43
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-9
• 第一章 绪论9-17
• 1.1 研究背景及意义9-10
• 1.2 研究区域概况10-11
• 1.3 国内外研究现状11-15
• 1.3.1 砒砂岩区的侵蚀规律及保护措施研究现状11-12
• 1.3.2 多因素对坡面降雨侵蚀的影响研究现状12-14
• 1.3.3 水力侵蚀产沙过程及数学模型研究现状14-15
• 1.4 研究内容及技术路线15-17
• 第二章 试验材料与方法17-21
• 2.1 室内模拟降雨试验17-18
• 2.1.1 试验装置及材料17-18
• 2.1.2 试验设计18
• 2.1.3 试验过程18
• 2.2 野外放水冲刷试验18-20
• 2.2.1 试验小区概况18-19
• 2.2.2 试验装置19
• 2.2.3 试验小区设计19-20
• 2.2.4 试验过程20
• 2.3 数据处理及方法20-21
• 第三章 多因素对砒砂岩坡面降雨侵蚀特性的影响研究21-33
• 3.1 不同降雨强度时坡度对砒砂岩坡面侵蚀规律的影响21-26
• 3.1.1 初始产流时间变化21
• 3.1.2 产流量变化21-23
• 3.1.3 产沙量变化23-25
• 3.1.4 径流含沙量的变化25-26
• 3.2 不同降雨强度时植被覆盖度对砒砂岩坡面侵蚀规律的影响26-32
• 3.2.1 初始产流时间变化26-27
• 3.2.2 产流量变化27-28
• 3.2.3 产沙量变化28-29
• 3.2.4 径流含沙量的变化29-30
• 3.2.5 植被对砒砂岩坡面侵蚀的减流减沙效益30-31
• 3.2.6 植被对砒砂岩坡面侵蚀形态的影响31-32
• 3.3 小结32-33
• 第四章 多元回归分析建立砒砂岩坡面降雨侵蚀模型33-42
• 4.1 总产沙量的模型预测33-37
• 4.2 累计产沙量与总产沙量间的关系37-41
• 4.3 砒砂岩坡面降雨侵蚀产沙量预测模型41
• 4.4 小结41-42
• 第五章 W-OH对砒砂岩坡面侵蚀影响的试验研究42-53
• 5.1 室内模拟降雨试验43-48
• 5.1.1 W-OH对室内砒砂岩坡面侵蚀形态的影响43-44
• 5.1.2 W-OH对室内砒砂岩坡面侵蚀产沙的影响44-46
• 5.1.3 W-OH对室内砒砂岩坡面径流流速的影响46-47
• 5.1.4 坡度对W-OH固化后砒砂岩坡面侵蚀的影响47-48
• 5.2 野外放水冲刷试验48-52
• 5.2.1 W-OH对野外砒砂岩坡面侵蚀形态的影响49-50
• 5.2.2 W-OH对野外砒砂岩坡面侵蚀产沙的影响50-51
• 5.2.3 W-OH对野外砒砂岩坡面侵蚀产流的影响51-52
• 5.3 小结52-53
• 第六章 结论与建议53-55
• 6.1 结论53
• 6.2 建议53-55
• 致谢55-56
• 参考文献56-58

【参考文献】

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本文编号：668269