径流冲刷条件下冻融坡面土壤剥蚀率与侵蚀因子关系分析

发布时间：2017-08-12 14:30

  本文关键词：径流冲刷条件下冻融坡面土壤剥蚀率与侵蚀因子关系分析

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【摘要】：春季解冻期,反复的冻融作用破坏土壤稳定性,土壤抗蚀性降低,在水力的复合作用下很容易造成较为严重的水土流失现象,因此开展冻融坡面土壤剥蚀率与侵蚀因子关系的研究,以期为冻融坡面土壤侵蚀的预测和防治提供科学参考。本文通过2个(10。、15。)坡度、2个(3、9 L/rmin)流量和4个(2、5、8、11 cm)起始解冻深度组合进行野外模拟薄层水流冲刷试验,研究冻融坡面薄层水流水动力学参数变化特征,分析土壤剥蚀率主要影响因素及其与侵蚀因子间的相互响应关系,运用逐步回归分析方法,分析冻融坡面土壤剥蚀率与7个侵蚀因子关系,试验取得的主要结果如下：(1)冻融坡面薄层水流结构本试验研究范围内雷诺数小于900,坡面流流型为层流,弗劳德数大于1，，坡面流流态为急流。坡度相同时,雷诺数和弗劳德数随着流量的增加而增加；雷诺数随着坡度的增加呈减小的趋势而弗劳德数则呈增加趋势,起始解冻深度5cm时二者达到最大。(2)冻融坡面水动力参数变化特征坡度相同时,径流量的增大导致坡面径流水深也增大；径流量相同时,径流水深随着坡度的增加而减小；阻力系数随径流量和坡度的变化规律与径流水深相反；水流剪切力、水流功率、单位水流功率三者的变化趋势较为一致,均随流量、坡度的增加而增大。相同起始解冻深度条件下,坡度对径流水深、水流剪切力和单位水流功率起主要影响作用,流量对阻力系数、水流功率起主要影响作用。各个水动力参数均可以表示为流量和坡度的幂函数。(3)冻融坡面土壤剥蚀率变化特征土壤剥蚀率随着径流量和坡度的增大呈增加趋势；流量为3L/min时,土壤剥蚀率在起始解冻深度5cm时最大,随着起始解冻深度的增大土壤剥蚀率有减小的趋势；流量为9L/min时,土壤剥蚀率随着起始解冻深度增加呈增大的趋势。(4)冻融坡面土壤剥蚀率主要影响因子流量与土壤剥蚀率的灰色关联度最大,坡度次之,与流量、坡度呈幂函数关系；水流功率与土壤剥蚀率的模糊贴近度最大,单位水流功率和水流剪切力分别位于二、三位,土壤剥蚀率与三者分别呈线性相关关系；水流功率对土壤剥蚀率的决定作用最大,起始解冻深度次之,水流剪切力通过其他因素对土壤剥蚀率的间接作用最大：三种方法综合分析结果表明水流功率、流量、解冻深度、坡度是影响土壤剥蚀率的主要因素。通过逐步回归分析,建立了基于起始解冻深度和水流功率的冻融坡面土壤剥蚀率线性预测方程。
【关键词】：冻融坡面 薄层水流 土壤剥蚀率 起始解冻深度 水动力参数
【学位授予单位】：沈阳农业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：S157.1
【目录】：

• 摘要8-9
• Abstract9-11
• 第一章 绪论11-19
• 1.1 研究目的和意义11-12
• 1.2 国内外研究现状12-17
• 1.2.1 坡面流结构研究进展12-13
• 1.2.2 径流水深研究进展13
• 1.2.3 阻力系数研究进展13-14
• 1.2.4 土壤剥蚀率与水动力参数关系研究进展14-15
• 1.2.5 解冻期土壤侵蚀研究进展15-17
• 1.3 研究内容及技术路线17-19
• 1.3.1 研究目标17
• 1.3.2 研究内容17-18
• 1.3.3 技术路线18-19
• 第二章 研究材料及方法19-23
• 2.1 研究区概况19
• 2.2 试验设计19-20
• 2.3 供试土样20
• 2.4 试验径流小区布设20-21
• 2.5 试验步骤21
• 2.6 数据处理与分析21-23
• 第三章 冻融坡面水动力参数变化规律23-37
• 3.1 冻融坡面水流结构分析23-27
• 3.1.1 雷诺数变化特征分析23-25
• 3.1.2 弗劳德数变化特征分析25-27
• 3.2 冻融坡面径流水深变化特征分析27-28
• 3.3 冻融坡面阻力系数变化特征分析28-31
• 3.4 冻融坡面水流剪切力变化特征分析31-32
• 3.5 冻融坡面水流功率变化特征分析32-34
• 3.6 冻融坡面单位水流功率变化特征分析34-35
• 3.7 本章小结35-37
• 第四章 冻融坡面土壤剥蚀率与侵蚀因子关系分析37-48
• 4.1 冻融坡面土壤剥蚀率变化特征分析37-38
• 4.2 冻融坡面土壤剥蚀率主要影响因素分析38-45
• 4.2.1 土壤剥蚀率影响因子灰色关联分析38-41
• 4.2.2 土壤剥蚀率影响因子模糊贴近度分析41-43
• 4.2.3 土壤剥蚀率影响因子通径分析43-45
• 4.3 逐步回归分析45-47
• 4.4 本章小结47-48
• 第五章 结论与展望48-50
• 5.1 结论48-49
• 5.2 展望49-50
• 参考文献50-55
• 致谢55-56
• 攻读学位期间发表论文情况56-57

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本文编号：662081