梁峁坡面土壤侵蚀演化过程及水动力学特性模拟试验研究
发布时间：2021-12-09 18:43
作为沟头溯源侵蚀和水流汇集发源地的“梁峁顶面”,其产流产沙对黄土高原丘陵沟壑区沟缘线以上的坡面和以下的沟道侵蚀有着重大影响,然而对其侵蚀演变时空过程的描述还未曾有过详细报道。针对上述问题,本研究借助三维重建技术,以黄土丘陵沟壑区坡沟系统内梁峁坡面为研究对象,采用间歇性人工模拟降雨试验,将其错综复杂的侵蚀演化过程以醒目的图形化形式表达,采用侵蚀形态参数定量化阐述侵蚀演化规律,获悉侵蚀物质输出和形态变化关系,运用水力学参数阐明坡面流水力学特性的时空分布规律。得出结论如下:（1）黄土高原丘陵沟壑区梁峁坡面侵蚀演变过程主要经历四个阶段:面蚀阶段,该阶段产生一系列呈串珠状分布的侵蚀跌坑,宽度多为59cm,平均约7cm,深度多为14cm,平均约2 cm;细沟侵蚀形成阶段,由面蚀所产生的微小跌坎儿在径流作用下长、宽、深度均不断增大,最大分别达到266cm、15.4cm、11cm;形成细沟网阶段,细沟出现分叉及联通,有明显流路;小切沟形成阶段,侵蚀伴随沟壁崩塌、沟壁加宽和明显沟底下切,最大沟长及最大沟深较细沟形成时增大3倍以上。（2）通过PhotoScan三...
【文章来源】：西北农林科技大学陕西省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：66 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
梁峁坡面实体模型
第二章 研究内容与方法 9雨设备采用侧喷式喷头，共 3 组降雨设备，喷头组合形式为对喷，每组之间间隔 5-6m，喷头距地面 8m，降雨均匀度达到 80%以上。试验前对降雨强度进行多次率定，以确保试验雨强和降水均匀度达到试验要求。人工模拟降雨试验采用间歇性多场降雨，每场降雨历时即什么时候停止降雨，主要依据观测坡面侵蚀形态特征的微小变化来确定，如片流变成集中流出现小跌水、断续细沟、连续细沟及细沟网等各种明显特征时停止降雨，其降雨间隔时间待地表无积水，无结皮出现时，开始下一场降雨试验。(3)基于照片的三维重建技术（3Dphoto-reconstruction，3D-PR）。本研究尝试应用摄影技术、三维重建技术监测坡面小区尺度细沟侵蚀发育过程，它具有成本低、速度快、精度高、非直接接触，易于操作，适宜于多种环境条件，且支持长历时动态观测的优点。基于照片的建模技术发展于摄影测量学，有广泛地发展前景，它根据拍摄于地表的数码相片或者无人机影像能够生成真实的地面三维模型。利用照片进行三维重建的关键技术在于运动恢复结构以及多视图立体视觉原理，这些原理被集成于各类软件中，本研究使用的 Agisoft 公司开发的 PhotoScan 软件正是应用了此项技术（见图 2-2）。
坡面侵蚀横截面量测Fig.2-4ExtractionofslopecrosssectionbyPhotoScan
【参考文献】：
期刊论文
[1]降雨强度和坡度对细沟形态特征的综合影响[J]. 沈海鸥,郑粉莉,温磊磊,姜义亮,卢嘉. 农业机械学报. 2015(07)
[2]利用照片重建技术生成坡面侵蚀沟三维模型[J]. 李俊利,李斌兵,柳方明,李占斌. 农业工程学报. 2015(01)
[3]黄土坡面细沟侵蚀发育过程与模拟[J]. 吴淑芳,刘政鸿,霍云云,孟庆香. 土壤学报. 2015(01)
[4]近景摄影测量技术在三峡库区消落带土壤侵蚀调查中的应用[J]. 胡云华,鲍玉海,贺秀斌,王蕾,甄艳. 测绘通报. 2014(S2)
[5]基于LIDAR和GIS技术的坡面侵蚀沟空间发育分析[J]. 孙玉柱,郑粉莉,张姣. 水土保持研究. 2014(03)
[6]降雨类型和水土保持对黄土区小流域水土流失的影响[J]. 晏清洪,原翠萍,雷廷武,雷启祥,张满良,苏广旭. 农业机械学报. 2014(02)
[7]坡度对坡面细沟侵蚀的影响——基于三维激光扫描技术[J]. 陈俊杰,孙莉英,刘俊体,蔡强国. 中国水土保持科学. 2013(03)
[8]黄土陡坡细沟侵蚀动态发育过程及其发生临界动力条件试验研究[J]. 张永东,吴淑芳,冯浩,霍云云. 泥沙研究. 2013(02)
[9]缓坡面细沟发育过程及水沙关系的室内试验研究[J]. 和继军,孙莉英,李君兰,蔡强国. 农业工程学报. 2012(10)
[10]利用三维激光扫描技术动态监测沟蚀发育过程的方法研究[J]. 张姣,郑粉莉,温磊磊,俞方圆,安娟,李桂芳. 水土保持通报. 2011(06)
博士论文
[1]黄土高原切沟发育监测方法与侵蚀模型研究[D]. 李镇.北京林业大学 2015
[2]基于GIS的流域地貌多重分形特征与侵蚀产沙关系研究[D]. 王民.西安理工大学 2009
硕士论文
[1]三维激光扫描技术在坡面微地形观测中的应用[D]. 魏舟.西北农林科技大学 2015
[2]含水量对黄土强度的影响试验研究[D]. 程小勇.中国地质大学 2009
本文编号：3531121
【文章来源】：西北农林科技大学陕西省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：66 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
梁峁坡面实体模型
第二章 研究内容与方法 9雨设备采用侧喷式喷头，共 3 组降雨设备，喷头组合形式为对喷，每组之间间隔 5-6m，喷头距地面 8m，降雨均匀度达到 80%以上。试验前对降雨强度进行多次率定，以确保试验雨强和降水均匀度达到试验要求。人工模拟降雨试验采用间歇性多场降雨，每场降雨历时即什么时候停止降雨，主要依据观测坡面侵蚀形态特征的微小变化来确定，如片流变成集中流出现小跌水、断续细沟、连续细沟及细沟网等各种明显特征时停止降雨，其降雨间隔时间待地表无积水，无结皮出现时，开始下一场降雨试验。(3)基于照片的三维重建技术（3Dphoto-reconstruction，3D-PR）。本研究尝试应用摄影技术、三维重建技术监测坡面小区尺度细沟侵蚀发育过程，它具有成本低、速度快、精度高、非直接接触，易于操作，适宜于多种环境条件，且支持长历时动态观测的优点。基于照片的建模技术发展于摄影测量学，有广泛地发展前景，它根据拍摄于地表的数码相片或者无人机影像能够生成真实的地面三维模型。利用照片进行三维重建的关键技术在于运动恢复结构以及多视图立体视觉原理，这些原理被集成于各类软件中，本研究使用的 Agisoft 公司开发的 PhotoScan 软件正是应用了此项技术（见图 2-2）。
坡面侵蚀横截面量测Fig.2-4ExtractionofslopecrosssectionbyPhotoScan
【参考文献】：
期刊论文
[1]降雨强度和坡度对细沟形态特征的综合影响[J]. 沈海鸥,郑粉莉,温磊磊,姜义亮,卢嘉. 农业机械学报. 2015(07)
[2]利用照片重建技术生成坡面侵蚀沟三维模型[J]. 李俊利,李斌兵,柳方明,李占斌. 农业工程学报. 2015(01)
[3]黄土坡面细沟侵蚀发育过程与模拟[J]. 吴淑芳,刘政鸿,霍云云,孟庆香. 土壤学报. 2015(01)
[4]近景摄影测量技术在三峡库区消落带土壤侵蚀调查中的应用[J]. 胡云华,鲍玉海,贺秀斌,王蕾,甄艳. 测绘通报. 2014(S2)
[5]基于LIDAR和GIS技术的坡面侵蚀沟空间发育分析[J]. 孙玉柱,郑粉莉,张姣. 水土保持研究. 2014(03)
[6]降雨类型和水土保持对黄土区小流域水土流失的影响[J]. 晏清洪,原翠萍,雷廷武,雷启祥,张满良,苏广旭. 农业机械学报. 2014(02)
[7]坡度对坡面细沟侵蚀的影响——基于三维激光扫描技术[J]. 陈俊杰,孙莉英,刘俊体,蔡强国. 中国水土保持科学. 2013(03)
[8]黄土陡坡细沟侵蚀动态发育过程及其发生临界动力条件试验研究[J]. 张永东,吴淑芳,冯浩,霍云云. 泥沙研究. 2013(02)
[9]缓坡面细沟发育过程及水沙关系的室内试验研究[J]. 和继军,孙莉英,李君兰,蔡强国. 农业工程学报. 2012(10)
[10]利用三维激光扫描技术动态监测沟蚀发育过程的方法研究[J]. 张姣,郑粉莉,温磊磊,俞方圆,安娟,李桂芳. 水土保持通报. 2011(06)
博士论文
[1]黄土高原切沟发育监测方法与侵蚀模型研究[D]. 李镇.北京林业大学 2015
[2]基于GIS的流域地貌多重分形特征与侵蚀产沙关系研究[D]. 王民.西安理工大学 2009
硕士论文
[1]三维激光扫描技术在坡面微地形观测中的应用[D]. 魏舟.西北农林科技大学 2015
[2]含水量对黄土强度的影响试验研究[D]. 程小勇.中国地质大学 2009
本文编号：3531121
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