不同控制截排水布置方式下坡面产流

发布时间：2016-11-07 20:32

  本文关键词：不同控制截排水布置方式下坡面产流—产沙过程的模拟研究，由笔耕文化传播整理发布。

《西南大学》 2015年

不同控制截排水布置方式下坡面产流—产沙过程的模拟研究

黄欢  

【摘要】：坡面水土流失是坡面侵蚀的必然结果,而无论是在流域自然阶地形成的非连续性坡面或者开挖过程中形成的连续坡面,一定强度的降雨过程中,坡面土壤本身不同水流入渗率及土粒团聚结构特性会使坡面表现出不同径流变化规律及产流产沙相应机制,并造成土壤颗粒、泥沙沉淀搬运及携带氮磷养分输出相互制约影响的过程,而坡面截排水沟的布置形成的水系结构结合池、凼配套的蓄水体系,对于实现坡面侵蚀减少、水土流失控制及季节性农业用水调节效果已经有较成熟的示范验证,但在暴雨情况下坡面水系排水沉沙效果不佳仍然是坡面截排水布置的设计难题,本研究在认识自然水文系统的水流流动方式的基础上,为改善坡面水系分段拦蓄径流泥沙的调控效益,设计以改变坡面水流出流过程而布置的土槽模型坡面,以无截排水布置坡面(CK)为对照,借助人工模拟降雨试验,对比探究坡面集中汇流(T1)和分散分流(T2)两种不同的控制排水措施下的坡面产沙产流过程的影响机制和作用效果,发现截排沟的布置会通过分段截留、阶段性排水时间差改变坡面单位径流量过程变化,且在径流率变化过程中坡面不同粒级颗粒选择性搬运以保持坡面土壤微团粒结构实现坡面截流及拦沙效益,并最后表现在径流泥沙氮磷输出浓度减小及全量养分和有效性养分随径流泥沙流失特征的控污效果。同时通过交互性试验研究发现,汇流与分流不同的控制截排水效果随坡度的变化也表现出相异的变化规律,并在不同用地类型坡面存在不同对比关系,主要研究结果如下：(1)在坡耕地土壤坡面,T1、T2均能显著减缓径流变化率,相较CK消弱径流率在短时间内急剧增加,延缓增加历时至21min,降低径流增长速度31.16%～60.03%,增加径流率随径流历时变化的对数拟合系数(R20.85)实现径流过程的稳定分配,同时通过减小泥沙富集率变化范围显著消弱径流挟沙能力,减低土壤流失微团聚体变化的临界粒级(5um),具体表现为T1较T2不仅更能显著的减小微团聚体变化的临界粒级,泥沙富集率变化范围显著减小为0.576～1.563,保持大粒级微团聚体,这有利于全量养分流失量受坡度因子影响程度减小,但径流中养分如全氮及有效氮的平均输出浓度均表现为T1T2,说明T1有利于减小泥沙中各形态氮磷流失富集比,而T2有利于消弱径流各形态氮磷输出浓度随径流历时的变化波动程度及减小坡面径流养分的平均流失量。(2)由于土壤结构的改变和土壤抗蚀能力的提高,土粒在径流发生更多的沉积,荒草地产沙产流动态过程表现出不同的变化规律,在5°～10°坡面,T2在减弱因大粒级相对增加“粗骨粒”现象时,又不造成小粒级微团聚体的大量减少,T1、T2在于减小1000-50um粒级土粒的崩解迁移(11.31%,21.78%),且T2相较CK减小径流率51.72%、58.95%,减流效果较T1明显,当坡度增加到15°坡面呈现相反规律,由此可以表明,在荒草地坡面截排水方式对减流减沙机制的影响并不存在对应关系,其中T1有利于减小排水因子与坡度因子的交互效应对径流产生的影响,T2更有利于消减坡度与排水因子对产沙过程的影响,从而使T1坡面径流全量养分在随径流流失量相对较小,而有效性氮和有效磷的径流与泥沙中的平均流失总量在分流(T2)措施下较CK减小程度更大。(3)在有林地土壤坡面,T1、T2对土壤径流分配调节效果在5～10°的缓坡较明显,径流率与降雨历时拟合程度较高,而两种控制排水方式消减径流含沙率峰值的效果并不明显且两者之间不存在显著差异,在林地土粒本身较重条件下容易出现中小粒级微团聚体不同位置的差异性沉降,T1、T2排水因子使得坡面产流过程与产沙过程均会出现明显的一致性,但T1由于能保持土壤复粒及单粒的阶段的沉积和补充,有利于调节有效养分输出浓度变化。故为实现不同立地类型坡面水沙的稳定调控,要依据坡度和土地利用类型,合理选择不同截排水沟控制排水布置方式。

【关键词】：
【学位授予单位】：西南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：S157
【目录】：

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1 吴凤至;史志华;方怒放;岳本江;;不同降雨条件下侵蚀泥沙黏粒含量的变化规律[J];环境科学;2012年07期

2 成小英;李世杰;;长江中下游典型湖泊富营养化演变过程及其特征分析[J];科学通报;2006年07期

3 向华,刘青泉,李家春;地表条件对坡面产流的影响[J];水动力学研究与进展(A辑);2004年06期

4 唐政洪,蔡强国,许峰,朱远达;不同尺度条件下的土壤侵蚀实验监测及模型研究[J];水科学进展;2002年06期

5 李光录;吴发启;庞小明;赵小风;;泥沙输移与坡面降雨和径流能量的关系[J];水科学进展;2008年06期

6 尹忠东;左长清;苟江涛;贾俊姝;;川中紫色土区小流域土地利用与土壤流失关系[J];水利学报;2011年03期

7 乔欣;邵东国;刘欢欢;袁俊光;;节灌控排条件下氮磷迁移转化规律研究[J];水利学报;2011年07期

8 彭怡;王玉宽;傅斌;徐佩;王道杰;;紫色土流失土壤的颗粒特征及影响因素[J];水土保持通报;2010年02期

9 管新建;张文鸽;李勉;申震洲;;模拟降雨侵蚀产沙量与其影响因子的灰关联分析[J];水土保持通报;2011年02期

10 倪九派,魏朝富,谢德体;土壤侵蚀定量评价的空间尺度效应[J];生态学报;2005年08期

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1 罗在波;PAM对紫色土坡地氮素迁移淋失的控制效应[D];西南大学;2008年

2 吴凤至;坡面侵蚀过程中泥沙颗粒特性研究[D];华中农业大学;2012年

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1 谢学俭;陈晶中;肖琼;张慧;;不同磷水平处理对水稻田面水中磷氮浓度动态变化的影响[J];安徽农业科学;2007年27期

2 刘清学;霍守亮;昝逢宇;席北斗;;安徽省湖泊富营养化现状调查与评价[J];安徽农业科学;2011年08期

3 张蕊;于健;白岗栓;;聚丙烯酰胺在农业生产中的应用及研究进展[J];安徽农业科学;2012年10期

4 熊学全;孙谦;刘敏;;论湖泊水体生态保护与渔业可持续发展[J];现代农业科技;2009年09期

5 姜维国;;磨盘山水库吸附态氮磷侵蚀量计算[J];环境科学与管理;2012年02期

6 唐成毅;严冬春;龚长文;向茂青;;紫色土坡耕地细沟侵蚀的防治[J];成都理工大学学报(自然科学版);2012年04期

7 严冬春;文安邦;史忠林;巨莉;贺秀斌;;三峡库区紫色土坡耕地细沟发生的临界坡长[J];长江科学院院报;2010年11期

8 丁晓雯;沈珍瑶;刘瑞民;齐珺;;基于降雨和地形特征的输出系数模型改进及精度分析[J];长江流域资源与环境;2008年02期

9 王军光;李朝霞;蔡崇法;郭忠录;杨伟;;坡面冲刷过程中红壤分离速率定量研究[J];长江流域资源与环境;2011年01期

10 吴兰;葛刚;龚世杰;万金保;;鄱阳湖老爷庙水域细菌群落组成分析[J];长江流域资源与环境;2011年08期

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1 张信宝;王丽槐;王青;丁文峰;;金沙江下游彝族山区的“长治”工程与社会主义新农村建设[A];小流域综合治理与新农村建设论文集[C];2008年

2 顾再柯;王钰;刘凤仙;;适合贵州非石质山区的两种坡耕地整治技术及其实施要点[A];水土保持发展战略——中国水土流失与生态安全综合科学考察及水土保持发展战略研讨会论文集[C];2008年

3 黄文胜;严文群;;降雨入渗对土坝渗流及其稳定性的研究[A];水工渗流研究与应用进展——第五届全国水利工程渗流学术研讨会论文集[C];2006年

4 史玉虎;肖文发;潘磊;王鹏程;黄志霖;王珠娜;;三峡库区典型小流域主要林分类型土壤渗透性能[A];森林可持续经营与生态文明学术研讨会论文集[C];2008年

5 谌芸;何丙辉;;三峡库区小江流域水土流失对水体富营养化的影响[A];第三届全国农业环境科学学术研讨会论文集[C];2009年

6 谌芸;何丙辉;;三峡库区小江流域水土流失对水体富营养化的影响[A];变化环境下的水资源响应与可持续利用——中国水利学会水资源专业委员会2009学术年会论文集[C];2009年

7 夏立忠;杨林章;;三峡库区水土流失与面源污染问题及防治对策探讨[A];中国土壤学会第十一届全国会员代表大会暨第七届海峡两岸土壤肥料学术交流研讨会论文集（中）[C];2008年

8 苗滕;;平原地区湖泊富营养化现状调查与评价[A];健康湖泊与美丽中国——第三届中国湖泊论坛暨第七届湖北科技论坛论文集[C];2013年

9 尹海龙;解铭;;基于动态渗透的雨水塘下渗试验研究[A];第十三届全国水动力学学术会议暨第二十六届全国水动力学研讨会文集——G海岸环境与地球物理流体力学[C];2014年

10 袁晶;董炳江;周波;朱玲玲;;三峡水库泥沙实时监测、预报与调度初步研究[A];科技创新与水利改革——中国水利学会2014学术年会论文集（上册）[C];2014年

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1 徐畅;三峡库区小流域土壤氮素迁移转化及调控技术研究[D];西南大学;2011年

2 王恩姮;机械耕作与季节性冻融对黑土结构的影响[D];东北林业大学;2011年

3 朱梅;海河流域农业非点源污染负荷估算与评价研究[D];中国农业科学院;2011年

4 江辉;基于多源遥感的鄱阳湖水质参数反演与分析[D];南昌大学;2011年

5 徐勤学;紫色土区主要农业活动对坡面土壤侵蚀的影响[D];华中农业大学;2011年

6 李鑫;浅水湖泊沉积物中氮的迁移转化机制研究[D];天津大学;2012年

7 臧玲;不同磷饱和度土壤中胶体态磷迁移特征及其对磷素流失潜能的影响[D];浙江大学;2011年

8 王得祥;西北地区退耕还林（草）及其植被恢复途径研究[D];西北农林科技大学;2001年

9 袁东海;红壤小流域水土流失规律及防治措施的研究[D];浙江大学;2002年

10 傅涛;三峡库区坡面水土流失机理与预测评价建模[D];西南农业大学;2002年

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1 石峰;天山北坡山区水利工程弃渣场水土流失分析及防治措施研究[D];新疆农业大学;2010年

2 褚利平;抚仙湖流域烤烟坡地壤中流氮磷浓度的动态特征研究[D];西南林业大学;2010年

3 张沛;南方红壤丘陵区植物篱控制水土流失效应研究[D];浙江大学;2011年

4 田志强;基于遥感反演的呼伦湖营养物基准研究[D];内蒙古农业大学;2011年

5 吴迪;土壤物理性质的化学调控技术及其对作物产量的影响[D];内蒙古农业大学;2011年

6 张振恒;岷江上游—干旱河谷区土壤养分季节动态及其对海拔梯度的响应[D];四川农业大学;2011年

7 于玉彬;缓流景观河道表观污染的变化规律及影响因素研究[D];苏州科技学院;2011年

8 宋玥;黑土坡耕地不同水土保持措施的产沙产流与侵蚀性降雨研究[D];东北农业大学;2011年

9 张晶晶;王东沟小流域不同坡面条件下土壤水分和径流动态特征[D];西北农林科技大学;2011年

10 王利霞;人为干预对人工林群落特征及水土保持作用的影响[D];西北农林科技大学;2011年

【二级参考文献】

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1 张国瑞,罗抗美,陈现平;淮北平原砂姜黑土的土壤水特征[J];安徽农业科学;2003年04期

2 武立权;黄义德;张四海;高军;;淠史杭灌区水稻“浅湿灌溉”与“浅灌深蓄”技术的节水效应研究[J];安徽农业大学学报;2006年04期

3 吴楠;何方;姚孝友;杨树江;胡小华;;基于RS和GIS的淮河上游山丘区土地利用方式与土壤侵蚀强度的研究[J];安徽农业大学学报;2007年04期

4 魏恒;赵成义;孙栋元;;塔里木河上游绿洲典型地表特征土壤水分入渗性能研究[J];冰川冻土;2010年04期

5 王玉杰;王云琦;齐实;朱金兆;;重庆缙云山典型林地土壤分形特征对水分入渗影响[J];北京林业大学学报;2006年02期

6 宋桂龙;韩烈保;李德颖;;不同沙土配比根系层导水特性研究[J];北京林业大学学报;2008年04期

7 张兴昌,邵明安;植被覆盖度对流域有机质和氮素径流流失的影响[J];草地学报;2000年03期

8 赵勇钢;赵世伟;华娟;张扬;;半干旱典型草原区封育草地土壤结构特征研究[J];草地学报;2009年01期

9 李青云，蒋顺清，孙厚才;长江上游紫色土丘陵区小流域地面侵蚀量的确定[J];长江科学院院报;1995年01期

10 刘光德,李其林,黄昀;三峡库区面源污染现状与对策研究[J];长江流域资源与环境;2003年05期

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1 张光辉,卫海燕,刘宝元;坡面流水动力学特性研究[J];水土保持学报;2001年01期

2 李勉;姚文艺;陈江南;丁文峰;杨剑锋;李莉;杨春霞;;草被覆盖对坡面流流速影响的人工模拟试验研究[J];农业工程学报;2005年12期

3 李勉;姚文艺;杨剑锋;陈江南;丁文峰;李莉;杨春霞;;草被覆盖阻延坡面流作用试验研究[J];水土保持学报;2007年01期

4 敬向锋;吕宏兴;潘成忠;雒天峰;;侵蚀性坡面流流态的试验研究[J];灌溉排水学报;2008年02期

5 洪天求;胡宏祥;马友华;;坡面水土迁移动力学理论及发展[J];水土保持研究;2008年02期

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7 王玲玲;姚文艺;申震洲;杨春霞;;草被覆盖度对坡面流水力学参数的影响及其减沙效应[J];中国水土保持科学;2009年01期

8 李勉;姚文艺;杨剑锋;陈江南;丁文峰;李莉;杨春霞;;草被覆盖对坡面流流态影响的人工模拟试验研究[J];应用基础与工程科学学报;2009年04期

9 于朋;雷孝章;陈平安;张广兴;周玉霞;;坡面流水力学特性研究的进展[J];四川水利;2009年04期

10 王玉强;王英华;张宽地;;坡面流侵蚀规律的初步研究[J];浙江水利水电专科学校学报;2009年04期

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1 李勉;姚文艺;陈江南;丁文峰;王文龙;;坡沟系统坡面流能量变化过程与特征[A];第七届全国水动力学学术会议暨第十九届全国水动力学研讨会文集（下册）[C];2005年

2 刘阳;许歌辛;李洪星;黎肖平;;降雨引起的坡面黑土侵蚀厚度的计算[A];发展水土保持科技、实现人与自然和谐——中国水土保持学会第三次全国会员代表大会学术论文集[C];2006年

3 刘阳;许歌辛;李洪星;黎霄平;王振儒;罗立丽;苏晓光;姜桂霞;;降雨引起的坡面黑土侵蚀厚度的计算[A];全国第二届水土保持监测学术研讨会论文集[C];2005年

4 安翼;刘青泉;唐超;;坡面薄层水流的阻力特性研究[A];中国力学学会学术大会'2009论文摘要集[C];2009年

5 李明;;红壤坡面地表径流水动力学特性试验研究[A];中国农业工程学会2011年学术年会（CSAE 2011）论文摘要集[C];2011年

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1 郑子成;坡面水蚀过程中地表糙度的作用及变化特征研究[D];西北农林科技大学;2007年

2 傅涛;三峡库区坡面水土流失机理与预测评价建模[D];西南农业大学;2002年

3 管新建;不同土质坡面水蚀过程模拟试验及建模研究[D];西安理工大学;2009年

4 张冠华;茵陈蒿群落分布格局对坡面侵蚀及坡面流水动力学特性的影响[D];西北农林科技大学;2012年

5 张丽萍;黄土边坡坡面稳定及防治技术研究[D];西北农林科技大学;2009年

6 王瑄;坡面水蚀输沙动力过程试验研究[D];西安理工大学;2008年

7 钱婧;模拟降雨条件下红壤坡面菜地侵蚀产沙及土壤养分流失特征研究[D];浙江大学;2015年

8 夏卫生;电解质脉冲法测量坡面薄层恒定水流速度的研究及其初步应用[D];西北农林科技大学;2003年

9 耿晓东;主要水蚀区坡面土壤侵蚀过程与机理对比研究[D];中国科学院研究生院（教育部水土保持与生态环境研究中心）;2010年

10 胡宏祥;巢湖北岸中东部水土迁移过程及规律研究[D];合肥工业大学;2008年

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1 常勇;中国南方峰丛洼地坡面流产生机制[D];中国地质大学;2011年

2 施明新;地表粗糙度对坡面流水力特性的影响研究[D];西北农林科技大学;2015年

3 黄欢;不同控制截排水布置方式下坡面产流—产沙过程的模拟研究[D];西南大学;2015年

4 童星;不同地表糙度下坡面流水动力学特性试验研究[D];湖南农业大学;2011年

5 刘慧博;安达木河流域坡面糙率及其影响因素分析[D];北京林业大学;2015年

6 韩浩;坡面降雨径流泥沙起动规律初步研究[D];西北农林科技大学;2010年

7 宋向阳;地表糙度对坡面产汇流特征的影响研究[D];西北农林科技大学;2012年

8 欧阳辉;基于坡面水动力学的草被护坡的研究应用[D];南昌大学;2012年

9 吴震;坡面水土流失力学机理与模型研究[D];辽宁工程技术大学;2007年

10 冯美娟;定床阻力坡面薄层水流水力特性研究[D];兰州交通大学;2013年

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