干湿循环对花岗岩崩岗大孔隙特征的影响研究

发布时间：2017-06-11 13:01

  本文关键词：干湿循环对花岗岩崩岗大孔隙特征的影响研究，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：崩岗是主要发生于我国南方地带花岗岩红壤区的一种特殊的水土侵蚀现象,它是在水力和重力共同作用下所产生的,是造成地方生态环境恶化的主要原因之一。本试验以湖北省通城县五里镇活动性崩岗作为研究对象,通过野外调查、室内分析及模拟试验相结合的方法,研究活动崩岗土体基本岩土特性、水分干湿循环对崩岗不同土体内大孔隙数量和土壤饱和导水率影响。主要结论如下:花岗岩崩岗剖面各层土体之间基本岩土特性相差很大。花岗岩崩岗剖面从地表垂直向下划分为表土层、红土层、砂土层和碎屑层。崩岗各土层的容重变化规律为碎屑层表土层红土层砂土层;各层次土壤颗粒组成比例为由上至下砂粒含量越多,碎屑层砂粒含量最高为66.21%分别是表土层的1.8倍、红土层的1.73倍及砂土层的1.19倍,粘粒含量为红土层表土层砂土层碎屑层;各土层有机质含量整体都较少,从表土层至碎屑层依次减少,表土层有机质含量最大,仅为19.25g/kg,碎屑层的有机质含量最低为4.48g/kg。pH值为表土层红土层砂土层碎屑层,各土层均呈弱酸性。土壤水分全干湿循环次数显著影响崩岗各土层的稳定出流速率。水分穿透曲线法试验表明,崩岗各土层在经过不同次数干湿循环作用后,随着干湿循环次数的增加各土层的稳定出流速率呈现先增大后减小的趋势,且都在第五次干湿循环作用后达到最大值;表土层稳定出流速率显著高于其它三个土层为3.5×10-2mm/s,其他三个土层依次为6.75×10-3mm/s、6.5×10-3mm/s、6×10-3mm/s。四个土层出现最小值的情况则有所不同,表土层与碎屑层稳定出流最小值出现在第七次干湿循环后分别为10-2mm/s、2.5×10-3mm/s,红土层与砂土层的稳定出流最小值则出现在第一次干湿循环后均为2.5×10-3mm/s。整体而言,四个土层稳定出流速率的变化与测定计算得到的大孔隙数的变化高度一致。重塑土和原状土分别进行不同频次不同频度的干湿循环作用后得出两种土饱和导水率变化情况有所差别。1、原状土与重塑土在同种频度不同频次干湿循环作用下饱和导水率均有所增大,原状土均在第五次作用后达最大值,重塑土均在第七次后达最大。最小值出现在第一次全干湿循环后且两种土各土层间饱和导水率相差甚小,表土层原状土与重塑土饱和导水率分别为0.21mm/min、0.20mm/min,红土层为0.65mm/min、0.65mm/min,砂土层为0.75mm/min、0.75mm/min,碎屑层为0.11mm/min、0.10mm/min。比较两种土壤变化程度可知,原状土在每次干湿循环作用下饱和导水率的变化程度基本上都大于重塑土。2、同种土壤在不同频度不同频次干湿循环作用下,均是全干湿循环恒大于半干湿循环。比较不同频度饱和导水率变化幅度,在第五次作用前对全干湿循环更明显,在第五次后对半干湿循环更明显。全干湿循环次数会改变大孔隙的形状特征,土壤孔隙形状主要呈近似圆形或椭圆状,但也有不规则形状的孔隙且随着全干湿循环次数增加不规则大孔隙越多;从第三次干湿循环后面积较大的白色部分里面参杂很多黑色土壤物质,到第七次循环最明显。土壤大孔隙周长随循环次数的增加呈现先增大后减小的趋势,整体变化不大,最大值为9.52,最小值7.85。孔径小于0.1mm的孔隙在全干湿循环作用后迅速减小,对0.2-0.6mm孔隙增加比较明显,对大于0.6mm孔隙几乎没影响。
【关键词】：崩岗 大孔隙 水分穿透曲线 切片法 干湿循环
【学位授予单位】：华中农业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：S157
【目录】：

• 摘要6-8
• Abstract8-10
• 1 前言10-18
• 1.1 崩岗的研究背景10-11
• 1.2 国内外相关研究11-16
• 1.2.1 崩岗侵蚀的定义11
• 1.2.2 崩岗侵蚀过程及分类11-12
• 1.2.3 崩岗侵蚀分布特点12-13
• 1.2.4 崩岗孔隙的研究13-14
• 1.2.5 水分穿透曲线在测定崩岗孔隙上的研究与运用14
• 1.2.6 切片法在测定崩岗孔隙的研究与运用14-15
• 1.2.7 干湿循环在土壤孔隙的研究与运用15-16
• 1.3 研究意义与内容16-18
• 1.3.1 研究意义与目的16-17
• 1.3.2 研究内容17-18
• 2 材料与方法18-27
• 2.1 试验地区域概况18-19
• 2.2 技术路线图19-20
• 2.3 实验设计20-21
• 2.4 实验方法21-27
• 2.4.1 实验地崩岗土体基本理化性质测定21
• 2.4.2 水分穿透曲线21-23
• 2.4.3 切片法23-27
• 3 结果分析27-53
• 3.1 崩岗剖面的基本岩土特性27-30
• 3.1.1 崩岗剖面性状描述27-28
• 3.1.2 崩岗各层土体基本理化性质28-29
• 3.1.3 崩岗各层土体水分特征曲线29-30
• 3.2 土壤全干湿循环处理对崩岗土层稳定入渗率的影响30-35
• 3.2.1 全干湿循环不同频度处理对崩岗表土层稳定入渗率的影响31-32
• 3.2.2 全干湿循环不同频度处理对崩岗红土层稳定入渗率的影响32
• 3.2.3 全干湿循环不同频度处理对崩岗砂土层稳定入渗率的影响32-33
• 3.2.4 全干湿循环不同频度处理对崩岗碎屑层稳定入渗率的影响33-34
• 3.2.5 小结34-35
• 3.3 土壤干湿循环对崩岗不同土层土壤优先流孔隙的影响35-38
• 3.4 土壤干湿循环对崩岗不同土层土壤饱和导水率的影响38-44
• 3.4.1 土壤干湿循环对表土层饱和导水率影响38-40
• 3.4.2 土壤干湿循环对红土层饱和导水率影响40-41
• 3.4.3 土壤干湿循环对砂土层饱和导水率影响41-42
• 3.4.4 土壤干湿循环对碎屑层饱和导水率影响42-43
• 3.4.5 小结43-44
• 3.5 崩岗各土层饱和导水率与大孔隙数量关系44-49
• 3.5.1 崩岗表土层饱和导水率与大孔隙数量关系44-46
• 3.5.2 崩岗红土层饱和导水率与大孔隙数量关系46-47
• 3.5.3 崩岗砂土层饱和导水率与大孔隙数量关系47-48
• 3.5.4 崩岗碎屑层饱和导水率与大孔隙数量关系48-49
• 3.5.5 小结49
• 3.6 干湿循环对崩岗土层大孔隙形态特征的影响49-53
• 4 讨论53-54
• 5 结论54-57
• 5.1 结论54-55
• 5.2 研究的局限性及对未来的展望55-57
• 参考文献57-62
• 致谢62

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前1条

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中国博士学位论文全文数据库 前1条

1 王伟;三峡库区紫色砂岩林地土壤优先流特征及其形成机理[D];北京林业大学;2011年

中国硕士学位论文全文数据库 前3条

1 刘龙水;通城县花岗岩崩岗剖面优先流孔隙空间分布和水分特征研究[D];华中农业大学;2014年

2 陆斌;秦岭火地塘林区土壤大孔隙分布特征及其水文效应[D];西北农林科技大学;2013年

3 孙龙;三峡库区紫色砂岩区柑橘地优先路径分布及其对溶质运移影响[D];北京林业大学;2013年

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本文编号：441604