乔灌篱沟蓄坡面降雨入渗产流系统水分运动研究
发布时间：2024-06-14 03:31
在我国西北地区水土流失十分严重,不但存在水蚀,而且风蚀也十分严重,已经严重影响该地区农牧业生产。针对西北地区水蚀和风蚀都十分严重的现状,孙西欢教授提出了乔灌篱沟蓄法,该法可以有效的控制包括水蚀和风蚀在内的坡面土壤侵蚀,是一种适用于山西北部水土流失较为严重地区坡面水土流失治理的新方法,同时也是将水土保持工程措施和生物措施相结合的一种新的水土流失治理方法。本文采用试验与数值模拟相结合的研究方法,对乔灌篱沟蓄坡面降雨入渗产流系统运动进行研究,主要研究结果如下。 (1)在自行研制的乔灌篱沟蓄沟道土壤水分运动试验装置的基础上,进行了乔灌篱沟蓄沟道土壤水分运动试验研究,结果表明水平和垂直湿润锋推进距离随着入渗时间的增大而增大,湿润锋的推进速度随着入渗时间的增大而减小,并且水平湿润锋和垂直湿润锋的推进距离与入渗时间有显著的对数关系；乔灌篱沟蓄沟道土壤水分在水平方向不同时间土壤含水率的分布趋势一致,均随着水平距离的增大而减小,入渗时间越长,土壤水分湿润的范围越大；在垂直方向不同时间土壤含水率分布趋势亦一致,均随着距蓄水沟沟底距离增大而减小,不同时间,土壤湿润范围不同,时间越长湿润范围越大。 (2)根据...
【文章页数】：118 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
1.1 研究背景及意义
1.2 国内外研究现状
1.2.1 水土流失概述
1.2.2 水土保持措施研究现状
1.2.3 土壤水分运动数值模拟研究进展
1.3 乔灌篱沟蓄法概述
1.4 本文主要研究内容
第二章 乔灌篱沟蓄沟道土壤水分运动试验研究
2.1 乔灌篱沟蓄沟道土壤水分运动试验设备与方法
2.1.1 试验设备
2.1.2 灌水量的确定
2.1.3 试验步骤
2.2 乔灌篱沟蓄沟道土壤水分运动试验结果分析
2.2.1 乔灌篱沟蓄沟道土壤水分运动过程分析
2.2.2 湿润锋变化过程分析
2.2.3 土壤含水率分布特性分析
2.3 小结
第三章 乔灌篱沟蓄沟道土壤水分运动数值模拟研究
3.1 数学模型
3.1.1 控制方程
3.1.2 定解条件
3.2 数学模型的求解
3.2.1 土壤水分运动控制方程的Galerkin方程
3.2.2 三角单元剖分与基函数的构造
3.2.3 三角单元Galerkin有限元方程
3.2.4 时间项差分处理
3.2.5 有限元法的总体矩阵合成
3.2.6 方程组求解——迭代法
3.2.7 数值求解过程
3.3 程序编制
3.4 乔灌篱沟蓄沟道土壤水分运动数学模型验证
3.4.1 模型基本参数
3.4.2 土壤湿润锋对比
3.4.3 土壤含水率对比
3.5 乔灌篱沟蓄沟道土壤水分特征分析
3.5.1 不同入沟水量土壤水分运动特性分析
3.5.2 不同沟底宽度土壤水分运动特性分析
3.5.3 不同土壤初始含水率土壤水分运动特性分析
3.5.4 不同水平贮水管直径水分运动特性分析
3.5.5 不同水平贮水管埋深水分运动特性分析
3.6 小结
第四章 乔灌篱沟蓄坡面降雨入渗产流系统水分运动模型建立与求解
4.1 乔灌篱沟蓄坡面降雨入渗系统水分运动模型
4.1.1 研究区域概化
4.1.2 控制方程
4.1.3 定解条件
4.2 模型离散
4.2.1 运动波模型求解
4.2.2 土壤水分运动方程求解
4.3 模型运行过程
4.4 小结
第五章 乔灌篱沟蓄坡面降雨入渗产流系统水分运动模型验证与应用
5.1 试验布置与观测方法
5.1.1 试验区概况
5.1.2 坡面径流小区的布置与观测
5.2 试验结果与分析
5.3 模型验证
5.4 乔灌篱沟蓄坡面降雨入渗产流特征分析
5.4.1 坡度对产流量的影响分析
5.4.2 坡面糙率对产流量的影响分析
5.4.3 前期含水率对产流量的影响分析
5.4.4 雨强对产流量的影响分析
5.4.5 雨量对产流量的影响分析
5.5 小结
第六章 结论与建议
6.1 结论
6.2 建议
参考文献
致谢
攻读博士学位期间的主要研究工作
1、攻读博士期间参加的科研项目
2、攻读博士期间发表的论文
本文编号：3994078
【文章页数】：118 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
1.1 研究背景及意义
1.2 国内外研究现状
1.2.1 水土流失概述
1.2.2 水土保持措施研究现状
1.2.3 土壤水分运动数值模拟研究进展
1.3 乔灌篱沟蓄法概述
1.4 本文主要研究内容
第二章 乔灌篱沟蓄沟道土壤水分运动试验研究
2.1 乔灌篱沟蓄沟道土壤水分运动试验设备与方法
2.1.1 试验设备
2.1.2 灌水量的确定
2.1.3 试验步骤
2.2 乔灌篱沟蓄沟道土壤水分运动试验结果分析
2.2.1 乔灌篱沟蓄沟道土壤水分运动过程分析
2.2.2 湿润锋变化过程分析
2.2.3 土壤含水率分布特性分析
2.3 小结
第三章 乔灌篱沟蓄沟道土壤水分运动数值模拟研究
3.1 数学模型
3.1.1 控制方程
3.1.2 定解条件
3.2 数学模型的求解
3.2.1 土壤水分运动控制方程的Galerkin方程
3.2.2 三角单元剖分与基函数的构造
3.2.3 三角单元Galerkin有限元方程
3.2.4 时间项差分处理
3.2.5 有限元法的总体矩阵合成
3.2.6 方程组求解——迭代法
3.2.7 数值求解过程
3.3 程序编制
3.4 乔灌篱沟蓄沟道土壤水分运动数学模型验证
3.4.1 模型基本参数
3.4.2 土壤湿润锋对比
3.4.3 土壤含水率对比
3.5 乔灌篱沟蓄沟道土壤水分特征分析
3.5.1 不同入沟水量土壤水分运动特性分析
3.5.2 不同沟底宽度土壤水分运动特性分析
3.5.3 不同土壤初始含水率土壤水分运动特性分析
3.5.4 不同水平贮水管直径水分运动特性分析
3.5.5 不同水平贮水管埋深水分运动特性分析
3.6 小结
第四章 乔灌篱沟蓄坡面降雨入渗产流系统水分运动模型建立与求解
4.1 乔灌篱沟蓄坡面降雨入渗系统水分运动模型
4.1.1 研究区域概化
4.1.2 控制方程
4.1.3 定解条件
4.2 模型离散
4.2.1 运动波模型求解
4.2.2 土壤水分运动方程求解
4.3 模型运行过程
4.4 小结
第五章 乔灌篱沟蓄坡面降雨入渗产流系统水分运动模型验证与应用
5.1 试验布置与观测方法
5.1.1 试验区概况
5.1.2 坡面径流小区的布置与观测
5.2 试验结果与分析
5.3 模型验证
5.4 乔灌篱沟蓄坡面降雨入渗产流特征分析
5.4.1 坡度对产流量的影响分析
5.4.2 坡面糙率对产流量的影响分析
5.4.3 前期含水率对产流量的影响分析
5.4.4 雨强对产流量的影响分析
5.4.5 雨量对产流量的影响分析
5.5 小结
第六章 结论与建议
6.1 结论
6.2 建议
参考文献
致谢
攻读博士学位期间的主要研究工作
1、攻读博士期间参加的科研项目
2、攻读博士期间发表的论文
本文编号：3994078
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/nykj/3994078.html
