薄土坡耕地水土保持工程防蚀技术研究

发布时间：2018-03-22 19:26

本文选题：坡耕地　切入点：水土保持　出处：《西北农林科技大学》2015年硕士论文　论文类型：学位论文

【摘要】：我国是世界上水土流失最为严重的国家之一,长期以来农田水土保持工程技术及覆盖技术一直是科技工作者研究的热点与重点,并形成了坡改梯、覆盖、少免耕等一系列成效显著的农田水土保持技术,但针对土石山区薄土坡耕地的水土流失治理始终没能找到一种长期稳定的工程治理技术,是农田水土流失治理的“瓶颈”,制约了农田水土保持工作的发展。本研究针对土石山区坡耕地土层薄,水土流失面积大、强度高、治理难度大等问题,依据坡耕地土壤侵蚀类型从面蚀到沟蚀的发生演变特征、以及沟蚀侵蚀强度远远大于面蚀侵蚀强度的水土流失特点,试验设计了适宜于不同坡型的薄土坡耕地水土保持工程防蚀技术。通过3年野外径流小区定位试验,分析评价了不同设计方案的防治效益及稳定性、经济可行性、生产及维护便捷性,形成以下主要结论:(1)直型坡开阶蓄渗技术具有良好的坡面水沙调控效果,其年均削流率和减蚀率分别达到了20.83%和94.25%,直型坡开阶蓄渗技术通过对坡面径流、泥沙的调控,能够减少坡面养分的流失、提高坡面土壤水分含量,从而提高坡耕地的生产力,起到了显著的增产效果,试验小区春玉米年均增产6.0%。依据野外径流小区布设成本估算出开阶蓄渗技术工程造价为1165元/亩,仅为北方土石山区石坎梯田工程造价的29%,具有良好的经济适用性。(2)直型坡碎石截坡壤中排水技术在设置初期发挥出了一定的坡面水沙调控效果,初期的削流率和减蚀率分别为38.93%和36.43%,但由于碎石滤层易发生淤塞,导致该技术的削流、减蚀效率随布设年限的增加而出现大幅下降的情况,其坡面水沙调控效果不够稳定,未达到设计预期。(3)通过将直型坡两种工程技术的作用效果进行对比分析及对直型坡开阶蓄渗技术的补充分析可知,开阶蓄渗技术相对于碎石截坡壤中排水技术具有更为稳定的防蚀效果、清理维护更为简便、兼具生态效益和经济效益,开阶蓄渗技术的参数设计已基本完善,可作为直型坡薄土坡耕地的主要工程防蚀技术在一定范围内进行推广应用。(4)波型坡拦挡滤排技术作为波型坡薄土坡耕地工程防蚀技术的试验性设计,达到了预期的设计目标,基本能够满足波型坡耕地的水土流失防治要求,该技术的年平均削流率和减蚀率分别达到了48.91%和87.01%,证明“拦—滤—排”的设计思路基本可行,但依然存在滤层淤积、排水效率下降以及后期清理维护相对不便等问题。(5)波型坡浆砌石拦挡淀排技术作为波型坡薄土坡耕地工程防蚀技术的优化设计,将“拦—滤—排”设计思路调整为“拦—淀—排”,该技术应用于坡积物下垫面坡耕地取得了良好的效果,年平均削流率和减蚀率分别达到了96.88%和99.52%;按照野外径流小区实际修建费用,估算出浆砌石拦挡淀排技术的工程造价为1887元/亩,仅为北方土石山区石坎梯田工程造价的47%,具有良好的经济适用性。(6)波型坡预制件拦挡淀排技术作为波型坡薄土坡耕地工程防蚀技术的简化设计,在浆砌石淀排技术应用于坡积物下垫面取得了良好效果的基础上,对浆砌石淀排技术进行了简化,设计了预制件拦挡淀排技术,并应用于黄土下垫面坡耕地取得了良好的效果,削流率和减蚀率分别为41.99%和80.03%,说明拦挡淀排技术在黄土下垫面坡耕地布设是可行的,经估算该技术的工程造价为1137元/亩,为浆砌石拦挡淀排技术的40%,仅为石坎梯田造价的28%,达到了减少施工工序、降低工程成本的设计初衷。(7)波型坡耕地工程防蚀技术经过试验性设计、优化设计和简化设计三个阶段的研究,其下垫面适用性及防治效果的稳定性得到了验证,主要部件已经具备了工厂化生产的条件,工程成本进一步降低;该技术的各项参数也已基本完善,在田间布设后每年只需用普通农具清理一次即可,维护便捷,可在一定范围内进行推广应用。
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【学位授予单位】：西北农林科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：S157.2

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