黄土坡面片蚀动力学过程试验研究

发布时间：2021-10-11 09:46

　　黄土高原是全球土壤侵蚀最严重地区,并导致黄河成为对下游两岸时刻具有危险的世界著名“悬河”。黄土高原的严重土壤侵蚀给当地的可持续发展及黄河下游两岸的安危造成严重影响和威胁。片蚀过程,尤其陡坡坡面片蚀过程既包含着土壤侵蚀过程丰富的科学问题,又是坡面上分布面积最大的重要侵蚀过程,驱动其发生发展的大面积片流是黄土高原严重侵蚀产沙的重要根源,控制黄土坡面片蚀可有效地控制黄土高原侵蚀产沙。开展黄土坡面片蚀动力学过程研究可以深入揭示坡面片蚀动力学过程机理,深化坡面片蚀过程研究,为坡面片蚀动力学过程模型科学建立奠定重要基础,推动坡面侵蚀理论进一步发展,并为黄土高原坡面水土流失治理及生态建设提供重要科学依据。论文采用模拟降雨试验方法,在不同坡度（7°、10°、15°、20°、22°、25°）和不同降雨强度(0.8、1.0、1.5、2.0、2.3、2.5 mm min^-1)完全组合条件下,开展了黄土坡面片蚀动力学过程研究,分析研究了黄土坡面雨滴分离（能力）过程及其动力学机理、黄土坡面片流搬运（能力）过程及其动力学机理、黄土坡面片流分离过程及其动力学机理、片流分离驱动力与输沙对黄土坡面... 

【文章来源】：中国科学院大学(中国科学院教育部水土保持与生态环境研究中心)陕西省

【文章页数】：123 页

【学位级别】：博士

【文章目录】：
摘要
abstract
第1章 绪论
    1.1 研究的目的意义
    1.2 国内外研究进展
        1.2.1 溅蚀过程
        1.2.2 雨滴物理特性及溅蚀模型
        1.2.3 溅蚀观测
        1.2.4 片蚀的概念
        1.2.5 薄层水流水力学特征
        1.2.6 片蚀过程
        1.2.7 片蚀模型
        1.2.8 存在的问题
第2章 研究目标、内容及方法
    2.1 研究目标与内容
        2.1.1 研究目标
        2.1.2 研究内容
    2.2 研究方案
        2.2.1 研究方法
        2.2.2 技术路线
        2.2.3 试验设计与观测
    2.3 数据处理与分析
        2.3.1 降雨参数
        2.3.2 水动力学参数
        2.3.3 模型检验指标
第3章 黄土坡面雨滴分离(能力)过程研究
    3.1 坡面雨滴分离能力随降雨过程的变化
        3.1.1 不同降雨强度下坡面雨滴分离能力随降雨过程的变化
        3.1.2 不同坡度下坡面雨滴分离能力随降雨过程的变化
    3.2 降雨强度对坡面雨滴分离能力的影响
    3.3 坡度对坡面雨滴分离能力的影响
    3.4 降雨强度及坡度对坡面雨滴分离能力的影响
    3.5 小结
第4章 黄土坡面雨滴分离(能力)过程动力学机理研究
    4.1 坡面雨滴分离(能力)过程动力学机理分析的理论基础
    4.2 坡面雨滴分离能力对降雨参数的响应
        4.2.1 不同坡度、不同坡度及雨强下坡面雨滴分离能力对雨滴动能的响应
        4.2.2 不同坡度、不同坡度及雨强下坡面雨滴分离能力对雨滴终点速度的响应
        4.2.3 不同坡度、不同坡度及雨强下坡面雨滴分离能力对雨滴中数直径的响应
        4.2.4 雨滴分离能力对降雨参数响应关系的比较
    4.3 坡面雨滴分离能力对降雨参数及片流水力学参数的综合响应
        4.3.1 不同坡度及雨强下坡面雨滴分离能力对雨滴动能与片流水深的响应
        4.3.2 不同坡度及雨强下坡面雨滴分离能力对雨滴动能与片流流速的响应
        4.3.3 不同坡度及雨强下坡面雨滴分离能力对雨滴动能与片流水深、流速的响应
    4.4 不同坡度及雨强下雨滴分离能力对降雨及片流水力学参数响应关系比较
    4.5 坡面雨滴分离能力动力学模型
    4.6 小结
第5章 黄土坡面片流搬运(能力)过程研究
    5.1 雨强对坡面片流搬运能力的影响
    5.2 坡度对坡面片流搬运能力的影响
    5.3 雨强及坡度对坡面片流搬运能力的影响
    5.4 小结
第6章 黄土坡面片流搬运(能力)动力学机理研究
    6.1 坡面片流搬运能力动力学机理分析的理论基础
    6.2 坡面片流搬运能力对水动力学参数的响应
        6.2.1 不同雨强及坡度下坡面片流搬运能力对水流功率的响应
        6.2.2 不同雨强及坡度下坡面片流搬运能力对水流切应力的响应
        6.2.3 不同雨强及坡度下坡面片流搬运能力对单位水流功率的响应
        6.2.4 不同雨强及坡度下坡面片流搬运能力对断面单位能量的响应
        6.2.5 坡面片流搬运能力对水动力学参数响应关系的比较
    6.3 坡面片流搬运能力对水动力学参数及降雨参数的综合响应
        6.3.1 不同雨强及坡度下坡面片流搬运能力对水流功率与雨滴动能的响应
        6.3.2 不同雨强及坡度下坡面片流搬运能力对水流功率与雨滴终点速度的响应
        6.3.3 不同雨强及坡度下坡面片流搬运能力对水流功率与雨滴中数直径的响应
        6.3.4 坡面片流搬运能力对水流功率与降雨参数响应关系的比较
    6.4 坡面片流搬运能力动力学模型
    6.5 小结
第7章 黄土坡面片流分离过程研究
    7.1 雨强对坡面片流分离率的影响
    7.2 坡度对坡面片流分离率的影响
    7.3 雨强及坡度对坡面片流分离率的影响
    7.4 小结
第8章 黄土坡面片流分离动力学机理研究
    8.1 坡面片流分离率动力学机理分析的理论基础
    8.2 坡面片流分离率对水动力学参数的响应
        8.2.1 不同雨强及坡度下坡面片流分离率对水流切应力的响应
        8.2.2 不同雨强及坡度下坡面片流分离率对单位水流功率的响应
        8.2.3 不同雨强及坡度下坡面片流分离率对水流功率的响应
        8.2.4 不同雨强及坡度下坡面片流分离率对断面单位能量的响应
        8.2.5 坡面片流分离率对水动力学参数响应关系的比较
    8.3 坡面片流分离率对水动力学参数及降雨参数的综合响应
        8.3.1 不同雨强及坡度下坡面片流分离率对水流功率与雨滴动能的响应
        8.3.2 不同雨强及坡度下坡面片流分离率对水流功率与雨滴终点速度的响应
        8.3.3 不同雨强及坡度下坡面片流分离率对水流功率与雨滴中数直径的响应
        8.3.4 坡面片流分离率对水流功率与降雨参数响应关系的比较
    8.4 坡面片流分离率动力学模型
    8.5 小结
第9章 黄土坡面片流分离对驱动力与输沙的响应研究
    9.1 坡面片流分离率对水流功率及雨滴动能与输沙率的响应方程
        9.1.1 不同坡度下坡面片流分离率对水流功率及雨滴动能与输沙率的响应方程
        9.1.2 不同雨强下坡面片流分离率对水流功率与输沙率的响应方程
        9.1.3 不同雨强及坡度下坡面片流分离率对水流功率及雨滴动能与输沙率响应方程
    9.2 水流功率及雨滴动能与输沙率对坡面片流分离率影响的贡献
        9.2.1 不同坡度下水流功率及雨滴动能与输沙率对坡面片流分离率影响的贡献
        9.2.2 不同雨强下水流功率与输沙率对坡面片流分离率影响的贡献
        9.2.3 不同雨强及坡度下水流功率及雨滴动能与输沙率对坡面片流分离率影响贡献
    9.3 输沙对坡面片流分离的影响特征
    9.4 小结
第10章 结论
    10.1 主要研究结论
    10.2 有待进一步加强的研究
参考文献
致谢
作者简历及攻读学位期间发表的学术论文与研究成果


【参考文献】：
期刊论文
[1]The interrill erosion for a sandy loam soil[J]. Gabriella BALACCO.  International Journal of Sediment Research. 2013(03)
[2]黄土坡面片流产流过程模拟研究[J]. 刘俊娥,王占礼,高素娟,张宽地,陈浩,王莎.  土壤学报. 2013(02)
[3]黄土坡面片蚀过程动力学机理试验研究[J]. 刘俊娥,王占礼,高素娟,张宽地.  农业工程学报. 2012(07)
[4]黄土坡面下坡位片蚀过程试验研究[J]. 刘俊娥,王占礼,高素娟,张宽地,陈浩,王莎.  水土保持通报. 2011(05)
[5]黄土坡面片蚀过程试验研究[J]. 刘俊娥,王占礼,高素娟.  水土保持学报. 2011(03)
[6]黄河中游多沙粗沙区坡面薄层水流水动力学特性[J]. 高素娟,王占礼,黄明斌,张宽地,刘俊娥,袁殷,陈浩.  水土保持通报. 2010(04)
[7]不同森林类型林冠截留效应研究[J]. 王艳红,宋维峰,李财金.  亚热带水土保持. 2008(03)
[8]不同粒径黄绵土的溅蚀规律及表土结皮发育研究[J]. 程琴娟,蔡强国,胡霞.  土壤学报. 2007(03)
[9]林冠对降雨截留能力的研究[J]. 范世香,高雁,程银才,白清俊.  地理科学. 2007(02)
[10]基于虚拟仪器技术的光电式坡面径流流速测量系统[J]. 李小昱,王为,沈逸,雷廷武.  农业工程学报. 2006(06)



本文编号：3430269