植被覆盖条件下坡面流水力学及养分迁移特征
发布时间：2021-01-17 16:13
水力侵蚀是我国分布面积最广、危害最大的土壤侵蚀形式,严重制约我国生态文明建设和社会经济发展的步伐。坡面流是水力侵蚀和面源污染的主要动力因素,草本植物通过影响土壤和侵蚀水流特性从而影响坡面侵蚀及养分迁移过程。本文通过在北京高庙屯小流域进行野外放水冲刷试验研究草本植物对坡面侵蚀过程和坡面流水力学特性的影响;通过在北京鹫峰地区进行室内模拟降雨实验,研究草本植物对养分迁移机制的影响。得出主要结论如下:（1）草本植物具有减少侵蚀的作用,且随植株密度的增加植被减蚀的作用越明显,其中植株行排列较随机排列减沙效果更显著。坡面侵蚀模数先增大后减小,植株密度增加会增加其变化幅度,其中植被随机排列坡面侵蚀模数的变化趋势较行排列坡面平缓。（2）草本植物能有效降低坡面流紊动性,植株布设方式对雷诺数和弗汝德数影响较小。雷诺数随时间前期呈上升趋势,后期趋于稳定,其增加幅度随植株密度增加而增加,植株布设方式对该过程影响不显著;弗汝德数随时间前期波动明显（0～2min）,后期缓慢下降（2～1Omin）,其变化过程随植株密度增加趋于平缓,植株布设方式对该过程影响不显著。（3）坡面流阻力系数随植株密度的增加而增加,其中行排...
【文章来源】：北京林业大学北京市 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：77 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图３－１技术路线图??Ｆｉｇ．３－１?Ｔｈｅ?ｃｈａｒｔ?ｏｆ?ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ?ｒｏａｄｍａｐ??
置出流观测断面，每一个观测断面横向布设５个观测点，以观测坡面流水动力学基础??参数。为保证坡面恒定供水，坡上部布设潜水泵（ＷＱＤ２５－１０－２．２ＱＧ），使用ＤＮ４０??流量计对供水流量进行调节。试验坡面布设详见图３－２。??圯流掊?出流断面．?试骑坺面１?入流断面?溢流谱??ｃｏｌｌｅｃｔｍｇ?ａｒｅａ?ｏｕｔｆｌｏｗ?ｓｅｃｔｉｏｎ??ｓｌｏｐｅ?１?ｉｎｆｌｏｗ?ｓｅｃｔｉｏｎ?ｏｖｅｒｆｌｏｗ?ａｒｅａ??／?／?￣＂＼?＼?／??／．－Ｔ＇７?／?？?？?＊?？?ＤＮ’４Ｇ流；ｉ计??ｒ＇ｘｆ?／?：?＋?＾?冲刷梏?ｖｉ，?屮?＾?；?ｎｏ＾ｍｅｉｃｒ??１?ｓｃｏｕｒ?ａｒｅａ??样！?少?凃少少?少?＾?｜?播水系?ａ??ｓａｍｐｌｉｎｇ?ｐｏｉｎ＾＾＞－｜￣￣?＾?＾?＾?；?ｓｕｂｍｅｒｓｉｂｌｅ?ｐｕｍｐ＼Ｊ??，勹／?！?冲刷檑?！?，??一?Ｗ?＼?ｓｃｏｕｒ?ａｒｅａ?ｒ?？?，??ｉ＼．?．?．?＋?、?ＤＭ。繼??＼?丄．＼?：?１?—?ｆｌｏｗ?ｍｅｔｅｒ??災流梏?＼?＼?出流斬而?武验坡面２?／?入流靳面?／?＼?溢流槽??ｃｏｌｌｅｃｔｉｎｇ?ａｒｅａ?＇?ｖ?ｏｕｔｆｌｏｗ?ｓｅｃｔｉｏｎ?ｓｌｏｐｅ?２?，?ｉｎｆｌｏｗ?ｓｅｃｔｉｏｎ?／?＼?ｏｖｅｒｆｌｏｗ?ａｒｅａ??图３－２试验地块布置??Ｆｉｇ．３－２Ａｒｒａｎｇｅｍｅｎｔ?ｏｆｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ?ｐｌｏｔ??试验放水冲刷过程中，每半分钟（３０ｓ）测定观测断面及出流观测断面各水平观??测点的水深数据
图４－２侵蚀模数变化过程??Ｆｉｇ．４－２?Ｃｈａｎｇｅａｂｌｅ?ｐｒｏｃｅｓｓ?ｏｆ?ｅｒｏｓｉｏｎ?ｍｏｄｕｌｕｓ??比较不同植被覆盖条件下坡面土壤侵蚀模数动态变化过程（图４－２）。如图所示，??５°条件下，各坡面的土壤侵蚀模数变化幅度１号坡面（裸坡）＞２号坡面（植株密度??２０株／ｍ２，行排列）＞４号坡面（植株密度２０株／ｍ２，行排列），表明相同放水条件卜，??土壤侵蚀模数变化幅度随着植株密度的增加而增大；对比２号坡面（植株密度２０株??／ｍ２，行排列）和３号坡面（植株密度２０株／ｍ２，随机排列）侵蚀模数动态变化发现２??号坡面变化幅度大于３号坡面，表明相同植被密度下植被随机排列坡面侵蚀模数的变??化趋势较行排列坡面平缓，说明土壤侵蚀模数的动态变化与植株布设密度和植株布设??方式关系密切，１０°坡面呈现相似规律。对比１０°坡面和５°坡面侵蚀模数动态变化过??程，相同流量和植被覆盖条件下，１０°坡面较５°坡面侵蚀模数前期变化幅度较大，后??期变化幅度较平缓
【参考文献】：
期刊论文
[1]三维土工网防护边坡侵蚀特性的试验研究[J]. 王广月,王艳,徐妮. 水土保持研究. 2017(01)
[2]坡面薄层水流滚波演变规律试验研究[J]. 杨苗,张宽地,龚家国,赵勇,王浩,范典. 农业机械学报. 2016(10)
[3]植被类型对黄土坡地产流产沙及氮磷流失的影响[J]. 王全九,赵光旭,刘艳丽,张鹏宇,柴晶. 农业工程学报. 2016(14)
[4]植被覆盖下坡面流阻力变化规律[J]. 戴矜君,程金花,张洪江,相莹敏,周柱栋. 水土保持学报. 2016(02)
[5]北方风沙区砾石对堆积体坡面径流及侵蚀特征的影响[J]. 康宏亮,王文龙,薛智德,郭明明,李建明,白芸,邓利强,李艳富,李垚林. 农业工程学报. 2016(03)
[6]三维土工网护坡坡面流水动力学特性试验研究[J]. 王广月,杜广生,王云,徐妮. 水动力学研究与进展A辑. 2015(04)
[7]我国农业面源污染防治法律制度的检讨与选择[J]. 邵华. 法制与社会. 2015(18)
[8]QYJY-503C人工模拟降雨装置降雨特性试验[J]. 霍云梅,毕华兴,朱永杰,许华森,王晓贤,常译方. 中国水土保持科学. 2015(02)
[9]不同坡度坡耕地土壤氮磷的流失与迁移过程[J]. 王丽,王力,王全九. 水土保持学报. 2015(02)
[10]不同下垫面太行山片麻岩坡面水土及养分流失规律研究[J]. 朱子龙,周大迈,张爱军,王红,张瑞芳. 水土保持学报. 2014(06)
博士论文
[1]坡面侵蚀性降雨径流水动力学特性及其对输沙的影响[D]. 赵春红.西北农林科技大学 2014
[2]坡面径流水动力学特性及挟沙机理研究[D]. 张宽地.西北农林科技大学 2011
硕士论文
[1]坡面薄层水流水动力学特性试验研究[D]. 范典.西北农林科技大学 2016
[2]中国南方典型石漠化区地下水土流失防治技术初步研究与示范[D]. 岳坤前.贵州师范大学 2016
[3]产汇流过程对流域营养物质输出与汇集的影响[D]. 张岑.清华大学 2015
[4]基于Ann-AGNPS模型的岔口小流域磷流失风险评价[D]. 杨鑫芳.山西农业大学 2014
[5]缓坡面薄层水流水动力学特性的试验研究[D]. 翟艳宾.西北农林科技大学 2013
[6]草被冠层和根系对坡面径流输沙的影响[D]. 徐震.西北农林科技大学 2011
[7]滇中坡耕地农田生态系统氮磷平衡特征[D]. 宋娅丽.西南林业大学 2010
本文编号：2983190
【文章来源】：北京林业大学北京市 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：77 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图３－１技术路线图??Ｆｉｇ．３－１?Ｔｈｅ?ｃｈａｒｔ?ｏｆ?ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ?ｒｏａｄｍａｐ??
置出流观测断面，每一个观测断面横向布设５个观测点，以观测坡面流水动力学基础??参数。为保证坡面恒定供水，坡上部布设潜水泵（ＷＱＤ２５－１０－２．２ＱＧ），使用ＤＮ４０??流量计对供水流量进行调节。试验坡面布设详见图３－２。??圯流掊?出流断面．?试骑坺面１?入流断面?溢流谱??ｃｏｌｌｅｃｔｍｇ?ａｒｅａ?ｏｕｔｆｌｏｗ?ｓｅｃｔｉｏｎ??ｓｌｏｐｅ?１?ｉｎｆｌｏｗ?ｓｅｃｔｉｏｎ?ｏｖｅｒｆｌｏｗ?ａｒｅａ??／?／?￣＂＼?＼?／??／．－Ｔ＇７?／?？?？?＊?？?ＤＮ’４Ｇ流；ｉ计??ｒ＇ｘｆ?／?：?＋?＾?冲刷梏?ｖｉ，?屮?＾?；?ｎｏ＾ｍｅｉｃｒ??１?ｓｃｏｕｒ?ａｒｅａ??样！?少?凃少少?少?＾?｜?播水系?ａ??ｓａｍｐｌｉｎｇ?ｐｏｉｎ＾＾＞－｜￣￣?＾?＾?＾?；?ｓｕｂｍｅｒｓｉｂｌｅ?ｐｕｍｐ＼Ｊ??，勹／?！?冲刷檑?！?，??一?Ｗ?＼?ｓｃｏｕｒ?ａｒｅａ?ｒ?？?，??ｉ＼．?．?．?＋?、?ＤＭ。繼??＼?丄．＼?：?１?—?ｆｌｏｗ?ｍｅｔｅｒ??災流梏?＼?＼?出流斬而?武验坡面２?／?入流靳面?／?＼?溢流槽??ｃｏｌｌｅｃｔｉｎｇ?ａｒｅａ?＇?ｖ?ｏｕｔｆｌｏｗ?ｓｅｃｔｉｏｎ?ｓｌｏｐｅ?２?，?ｉｎｆｌｏｗ?ｓｅｃｔｉｏｎ?／?＼?ｏｖｅｒｆｌｏｗ?ａｒｅａ??图３－２试验地块布置??Ｆｉｇ．３－２Ａｒｒａｎｇｅｍｅｎｔ?ｏｆｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ?ｐｌｏｔ??试验放水冲刷过程中，每半分钟（３０ｓ）测定观测断面及出流观测断面各水平观??测点的水深数据
图４－２侵蚀模数变化过程??Ｆｉｇ．４－２?Ｃｈａｎｇｅａｂｌｅ?ｐｒｏｃｅｓｓ?ｏｆ?ｅｒｏｓｉｏｎ?ｍｏｄｕｌｕｓ??比较不同植被覆盖条件下坡面土壤侵蚀模数动态变化过程（图４－２）。如图所示，??５°条件下，各坡面的土壤侵蚀模数变化幅度１号坡面（裸坡）＞２号坡面（植株密度??２０株／ｍ２，行排列）＞４号坡面（植株密度２０株／ｍ２，行排列），表明相同放水条件卜，??土壤侵蚀模数变化幅度随着植株密度的增加而增大；对比２号坡面（植株密度２０株??／ｍ２，行排列）和３号坡面（植株密度２０株／ｍ２，随机排列）侵蚀模数动态变化发现２??号坡面变化幅度大于３号坡面，表明相同植被密度下植被随机排列坡面侵蚀模数的变??化趋势较行排列坡面平缓，说明土壤侵蚀模数的动态变化与植株布设密度和植株布设??方式关系密切，１０°坡面呈现相似规律。对比１０°坡面和５°坡面侵蚀模数动态变化过??程，相同流量和植被覆盖条件下，１０°坡面较５°坡面侵蚀模数前期变化幅度较大，后??期变化幅度较平缓
【参考文献】：
期刊论文
[1]三维土工网防护边坡侵蚀特性的试验研究[J]. 王广月,王艳,徐妮. 水土保持研究. 2017(01)
[2]坡面薄层水流滚波演变规律试验研究[J]. 杨苗,张宽地,龚家国,赵勇,王浩,范典. 农业机械学报. 2016(10)
[3]植被类型对黄土坡地产流产沙及氮磷流失的影响[J]. 王全九,赵光旭,刘艳丽,张鹏宇,柴晶. 农业工程学报. 2016(14)
[4]植被覆盖下坡面流阻力变化规律[J]. 戴矜君,程金花,张洪江,相莹敏,周柱栋. 水土保持学报. 2016(02)
[5]北方风沙区砾石对堆积体坡面径流及侵蚀特征的影响[J]. 康宏亮,王文龙,薛智德,郭明明,李建明,白芸,邓利强,李艳富,李垚林. 农业工程学报. 2016(03)
[6]三维土工网护坡坡面流水动力学特性试验研究[J]. 王广月,杜广生,王云,徐妮. 水动力学研究与进展A辑. 2015(04)
[7]我国农业面源污染防治法律制度的检讨与选择[J]. 邵华. 法制与社会. 2015(18)
[8]QYJY-503C人工模拟降雨装置降雨特性试验[J]. 霍云梅,毕华兴,朱永杰,许华森,王晓贤,常译方. 中国水土保持科学. 2015(02)
[9]不同坡度坡耕地土壤氮磷的流失与迁移过程[J]. 王丽,王力,王全九. 水土保持学报. 2015(02)
[10]不同下垫面太行山片麻岩坡面水土及养分流失规律研究[J]. 朱子龙,周大迈,张爱军,王红,张瑞芳. 水土保持学报. 2014(06)
博士论文
[1]坡面侵蚀性降雨径流水动力学特性及其对输沙的影响[D]. 赵春红.西北农林科技大学 2014
[2]坡面径流水动力学特性及挟沙机理研究[D]. 张宽地.西北农林科技大学 2011
硕士论文
[1]坡面薄层水流水动力学特性试验研究[D]. 范典.西北农林科技大学 2016
[2]中国南方典型石漠化区地下水土流失防治技术初步研究与示范[D]. 岳坤前.贵州师范大学 2016
[3]产汇流过程对流域营养物质输出与汇集的影响[D]. 张岑.清华大学 2015
[4]基于Ann-AGNPS模型的岔口小流域磷流失风险评价[D]. 杨鑫芳.山西农业大学 2014
[5]缓坡面薄层水流水动力学特性的试验研究[D]. 翟艳宾.西北农林科技大学 2013
[6]草被冠层和根系对坡面径流输沙的影响[D]. 徐震.西北农林科技大学 2011
[7]滇中坡耕地农田生态系统氮磷平衡特征[D]. 宋娅丽.西南林业大学 2010
本文编号：2983190
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