核素 210 Pb、 7 Be、 137 Cs示踪土壤侵蚀速率建模及数值模拟研究
发布时间：2023-02-15 15:37
土壤侵蚀及其所导致的土壤质量退化是重大的世界性环境问题之一,不仅导致土壤退化、土地生产力降低,影响农业生产和食物安全,而且伴随径流、泥沙运移的污染物对异地生态环境、人类生存和社会经济发展都会带来严重影响。土壤侵蚀及其引起的土壤养分流失、土壤退化、水体污染、富营养化、水库淤积等一系列的生态环境问题,给整个国家的生态环境和经济发展带来严重损害。相对我国而言,正确认识和处理土壤侵蚀是关系国家前途和命运的重大问题。当前,我国是世界上遭受土壤侵蚀和水土流失最严重的国家之一,土壤侵蚀引发的土壤肥力流失、土地退化等一系列的生态环境问题日益严重;主要表现在大面积的土壤侵蚀,使生态系统生产力普遍降低。土壤侵蚀已对我国的粮食安全、生态安全和社会经济可持续发展构成了严重威胁。加大对土壤侵蚀研究的投入,揭示土壤侵蚀规律,对指导生态建设,恢复良好的生态环境具有重要的科学和现实意义。研究土壤侵蚀规律的传统方法由于自身的局限性,难以对某些土壤侵蚀规律进行更深入的研究;然而,核素示踪技术应用于土壤侵蚀的研究中,不仅拓宽了土壤侵蚀的研究手段,而且对土壤侵蚀规律的深入研究具有独特的优势,核素示踪技术在土壤侵蚀研究领域里越...
【文章页数】：168 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
1.1 土壤侵蚀的基本概念、危害及概括
1.1.1 土壤侵蚀的基本概念
1.1.2 土壤侵蚀的危害
1.1.3 中国土壤侵蚀的概括
1.2 国内外土壤侵蚀发展历史及现状
1.2.1 国内土壤侵蚀发展历史及现状
1.2.2 国际土壤侵蚀发展历史及现状
1.2.3 土壤侵蚀研究进展
1.2.4 土壤侵蚀发展趋势及存在的问题
1.3 研究内容、方法与技术路线
1.3.1 研究内容
1.3.2 研究方法
1.3.3 技术路线
第二章 土壤侵蚀的类型、影响因素、形式和研究方法
2.1 土壤侵蚀基本营力的分析
2.1.1 土壤侵蚀的内营力
2.1.2 土壤侵蚀的外营力
2.2 土壤侵蚀类型的划分
2.2.1 按外营力种类划分
2.2.2 按发生的时间划分
2.2.3 按发生的速率划分
2.3 土壤侵蚀的影响因素
2.3.1 气候因素
2.3.2 地形因素
2.3.3 土壤因素
2.3.4 植被因素
2.3.5 人为因素
2.4 土壤侵蚀形式
2.4.1 水力侵蚀形式
2.4.2 风力侵蚀形式
2.4.3 重力侵蚀形式
2.4.4 混合侵蚀形式
2.5 土壤侵蚀程度与强度
2.5.1 土壤侵蚀量
2.5.2 土壤侵蚀程度和土壤侵蚀强度
2.5.3 允许土壤流失量
2.6 土壤侵蚀的研究方法
2.6.1 调查研究法
2.6.2 试验研究法
2.6.3 遥感技术与3S技术应用研究
2.6.4 同位素示踪技术应用研究
第三章 地理建模方法
3.1 地理模型的概念、特征、功能与分类
3.1.1 模型的概念与地理模型
3.1.2 地理模型的特征
3.1.3 地理模型的作用
3.1.4 地理模型的分类
3.2 地理建模的思维导向与原则
3.2.1 地理建模的思维导向
3.2.2 地理建模的基本原则
3.3 地理模型的建立与应用
3.3.1 地理建模的基本步骤
3.3.2 地理建模的应用
3.3.3 地理建模中常用的数学方法
第四章 土壤侵蚀的核素示踪法
4.1 核素137Cs示踪技术的基本理论
4.1.1 环境中137Cs的来源及其迁移
4.1.2 核素137Cs沉降的全球时空分布格局
4.1.3 核素137Cs示踪土壤侵蚀的基本原理
4.1.4 核素137Cs示踪土壤侵蚀的定量模型概述
4.2 核素210Pb示踪技术的基本理论
4.2.1 示踪核素210Pb的来源
4.2.2 示踪核素210Pb的地球化学特性
4.3 核素7Be的示踪技术的基本理论
4.3.1 核素7Be的沉降特征
4.3.2 核素7Be在地表的分布特征
4.3.3 核素7Be示踪技术的原理、依据及存在的问题
4.3.4 核素7Be示踪土壤侵蚀速率的定量模型概述
4.4 示踪核素的研究选取
4.4.1 示踪核素137Cs、210Pbex、7Be的对比分析
4.4.2 示踪核素210Pbex、7Be和137Cs的测量研究
4.4.3 示踪核素的研究选取
第五章 土壤中210Pbex含量对侵蚀速率变化的响应模型
5.1 耕作土210Pbex含量对侵蚀速率变化的响应模型
5.1.1 稳定态耕作土210Pbex含量对土壤侵蚀速率变化的响应机制
5.1.2 耕作土210Pbex含量对侵蚀速率变化的响应模型
5.1.3 结论
5.2 非耕作土210Pbex含量对侵蚀速率变化的响应模型
5.2.1 稳定态非耕作土210Pbex含量对土壤侵蚀速率变化的响应机制
5.2.2 非耕作土壤210Pbex含量对侵蚀速率变化的响应模型
5.2.3 结论
5.3 研究区域验证
5.3.1 研究区域的选择及概括
5.3.2 土壤样品的采集及处理
5.3.3 核素210Pbex在土壤中的分布特征
5.3.4 核素210Pbex示踪技术估算土壤侵蚀速率的结果
5.4 本章小结
第六章 核素7Be示踪次降雨过程土壤侵蚀速率的定量模型
6.1 核素7Be示踪次降雨过程土壤侵蚀定量模型的建立
6.1.1 次降雨过程中7Be总量的质量平衡模型
6.1.2 次降雨过程中土壤7Be含量的质量平衡模型
6.1.3 次降雨过程中7Be在地表土壤中的分布特征
6.1.4 次降雨过程中土壤侵蚀方程的建立
6.2 次降雨过程中土壤侵蚀的数值模拟
6.2.1 示踪核素7Be在土壤剖面分布中的数值模拟
6.2.2 次降雨后土壤中7Be面积比活度与土壤侵蚀深度的关系
6.3 本章小结
第七章 核素7Be示踪季节性土壤侵蚀速率的定量模型
7.1 核素7Be示踪季节性土壤侵蚀定量模型的建立
7.1.1 土壤中7Be的质量平衡模型
7.1.2 核素7Be的沉降量
7.1.3 土壤侵蚀方程的建立
7.1.4 土壤沉积方程的建立
7.2 定量模型的数值模拟与分析
7.2.1 土壤侵蚀方程的数值模拟与分析
7.2.2 土壤沉积方程的数值模拟与分析
7.3 本章小结
第八章 核素137Cs示踪耕作地土壤侵蚀的定量模型
8.1 示踪核素137Cs在耕作地中的分布状态
8.2 土壤侵蚀定量模型的建立
8.2.1 质量平衡模型
8.2.2 示踪核素137Cs的沉降量
8.2.3 示踪核素137Cs在耕作地土壤中的渗透作用
8.2.4 示踪核素137Cs的流失量与土壤侵蚀之间的关系
8.2.5 土壤侵蚀方程的构建
8.3 数值模拟与分析
8.3.1 示踪核素137Cs在地表的富集类型对土壤侵蚀速率的影响
8.3.2 地表示踪核素137Cs的富集厚度(Hs)对土壤侵蚀速率的影响
8.3.3 耕作层厚度(Hp)对土壤侵蚀速率的影响
8.3.4 耕作地土壤的渗透系数对土壤侵蚀速率的影响
8.4 本章小结
第九章 结论与展望
9.1 主要结论
9.1.1 核素137Cs、210Pbex、7Be示踪技术分析对比
9.1.2 土壤中210Pbex含量对侵蚀速率变化的响应模型研究
9.1.3 核素7Be示踪次降雨过程和季节性土壤侵蚀速率定量模型研究
9.1.4 核素137Cs估算耕作地土壤侵蚀速率的定量模型研究
9.2 研究特色与创新点
9.2.1 研究特色
9.2.2 创新点
9.3 研究的不足之处
9.4 展望
参考文献
在读期间发表的学术论文及研究成果
参加科研项目情况
致谢
本文编号：3743443
【文章页数】：168 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
1.1 土壤侵蚀的基本概念、危害及概括
1.1.1 土壤侵蚀的基本概念
1.1.2 土壤侵蚀的危害
1.1.3 中国土壤侵蚀的概括
1.2 国内外土壤侵蚀发展历史及现状
1.2.1 国内土壤侵蚀发展历史及现状
1.2.2 国际土壤侵蚀发展历史及现状
1.2.3 土壤侵蚀研究进展
1.2.4 土壤侵蚀发展趋势及存在的问题
1.3 研究内容、方法与技术路线
1.3.1 研究内容
1.3.2 研究方法
1.3.3 技术路线
第二章 土壤侵蚀的类型、影响因素、形式和研究方法
2.1 土壤侵蚀基本营力的分析
2.1.1 土壤侵蚀的内营力
2.1.2 土壤侵蚀的外营力
2.2 土壤侵蚀类型的划分
2.2.1 按外营力种类划分
2.2.2 按发生的时间划分
2.2.3 按发生的速率划分
2.3 土壤侵蚀的影响因素
2.3.1 气候因素
2.3.2 地形因素
2.3.3 土壤因素
2.3.4 植被因素
2.3.5 人为因素
2.4 土壤侵蚀形式
2.4.1 水力侵蚀形式
2.4.2 风力侵蚀形式
2.4.3 重力侵蚀形式
2.4.4 混合侵蚀形式
2.5 土壤侵蚀程度与强度
2.5.1 土壤侵蚀量
2.5.2 土壤侵蚀程度和土壤侵蚀强度
2.5.3 允许土壤流失量
2.6 土壤侵蚀的研究方法
2.6.1 调查研究法
2.6.2 试验研究法
2.6.3 遥感技术与3S技术应用研究
2.6.4 同位素示踪技术应用研究
第三章 地理建模方法
3.1 地理模型的概念、特征、功能与分类
3.1.1 模型的概念与地理模型
3.1.2 地理模型的特征
3.1.3 地理模型的作用
3.1.4 地理模型的分类
3.2 地理建模的思维导向与原则
3.2.1 地理建模的思维导向
3.2.2 地理建模的基本原则
3.3 地理模型的建立与应用
3.3.1 地理建模的基本步骤
3.3.2 地理建模的应用
3.3.3 地理建模中常用的数学方法
第四章 土壤侵蚀的核素示踪法
4.1 核素137Cs示踪技术的基本理论
4.1.1 环境中137Cs的来源及其迁移
4.1.2 核素137Cs沉降的全球时空分布格局
4.1.3 核素137Cs示踪土壤侵蚀的基本原理
4.1.4 核素137Cs示踪土壤侵蚀的定量模型概述
4.2 核素210Pb示踪技术的基本理论
4.2.1 示踪核素210Pb的来源
4.2.2 示踪核素210Pb的地球化学特性
4.3 核素7Be的示踪技术的基本理论
4.3.1 核素7Be的沉降特征
4.3.2 核素7Be在地表的分布特征
4.3.3 核素7Be示踪技术的原理、依据及存在的问题
4.3.4 核素7Be示踪土壤侵蚀速率的定量模型概述
4.4 示踪核素的研究选取
4.4.1 示踪核素137Cs、210Pbex、7Be的对比分析
4.4.2 示踪核素210Pbex、7Be和137Cs的测量研究
4.4.3 示踪核素的研究选取
第五章 土壤中210Pbex含量对侵蚀速率变化的响应模型
5.1 耕作土210Pbex含量对侵蚀速率变化的响应模型
5.1.1 稳定态耕作土210Pbex含量对土壤侵蚀速率变化的响应机制
5.1.2 耕作土210Pbex含量对侵蚀速率变化的响应模型
5.1.3 结论
5.2 非耕作土210Pbex含量对侵蚀速率变化的响应模型
5.2.1 稳定态非耕作土210Pbex含量对土壤侵蚀速率变化的响应机制
5.2.2 非耕作土壤210Pbex含量对侵蚀速率变化的响应模型
5.2.3 结论
5.3 研究区域验证
5.3.1 研究区域的选择及概括
5.3.2 土壤样品的采集及处理
5.3.3 核素210Pbex在土壤中的分布特征
5.3.4 核素210Pbex示踪技术估算土壤侵蚀速率的结果
5.4 本章小结
第六章 核素7Be示踪次降雨过程土壤侵蚀速率的定量模型
6.1 核素7Be示踪次降雨过程土壤侵蚀定量模型的建立
6.1.1 次降雨过程中7Be总量的质量平衡模型
6.1.2 次降雨过程中土壤7Be含量的质量平衡模型
6.1.3 次降雨过程中7Be在地表土壤中的分布特征
6.1.4 次降雨过程中土壤侵蚀方程的建立
6.2 次降雨过程中土壤侵蚀的数值模拟
6.2.1 示踪核素7Be在土壤剖面分布中的数值模拟
6.2.2 次降雨后土壤中7Be面积比活度与土壤侵蚀深度的关系
6.3 本章小结
第七章 核素7Be示踪季节性土壤侵蚀速率的定量模型
7.1 核素7Be示踪季节性土壤侵蚀定量模型的建立
7.1.1 土壤中7Be的质量平衡模型
7.1.2 核素7Be的沉降量
7.1.3 土壤侵蚀方程的建立
7.1.4 土壤沉积方程的建立
7.2 定量模型的数值模拟与分析
7.2.1 土壤侵蚀方程的数值模拟与分析
7.2.2 土壤沉积方程的数值模拟与分析
7.3 本章小结
第八章 核素137Cs示踪耕作地土壤侵蚀的定量模型
8.1 示踪核素137Cs在耕作地中的分布状态
8.2 土壤侵蚀定量模型的建立
8.2.1 质量平衡模型
8.2.2 示踪核素137Cs的沉降量
8.2.3 示踪核素137Cs在耕作地土壤中的渗透作用
8.2.4 示踪核素137Cs的流失量与土壤侵蚀之间的关系
8.2.5 土壤侵蚀方程的构建
8.3 数值模拟与分析
8.3.1 示踪核素137Cs在地表的富集类型对土壤侵蚀速率的影响
8.3.2 地表示踪核素137Cs的富集厚度(Hs)对土壤侵蚀速率的影响
8.3.3 耕作层厚度(Hp)对土壤侵蚀速率的影响
8.3.4 耕作地土壤的渗透系数对土壤侵蚀速率的影响
8.4 本章小结
第九章 结论与展望
9.1 主要结论
9.1.1 核素137Cs、210Pbex、7Be示踪技术分析对比
9.1.2 土壤中210Pbex含量对侵蚀速率变化的响应模型研究
9.1.3 核素7Be示踪次降雨过程和季节性土壤侵蚀速率定量模型研究
9.1.4 核素137Cs估算耕作地土壤侵蚀速率的定量模型研究
9.2 研究特色与创新点
9.2.1 研究特色
9.2.2 创新点
9.3 研究的不足之处
9.4 展望
参考文献
在读期间发表的学术论文及研究成果
参加科研项目情况
致谢
本文编号：3743443
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