基于三维激光扫描的细沟横断面形态演化试验研究
发布时间：2018-04-18 17:11
本文选题：细沟横断面 + 形态特征 ； 参考：《西华师范大学》2017年硕士论文
【摘要】：土壤侵蚀是土地功能退化和生态环境恶化的主要原因之一。位于长江上游的金沙江干热河谷区因其独特的气候条件和土壤类型使该区形成沟壑纵横的地貌景观,土壤侵蚀强烈,沟蚀类型多样。细沟侵蚀作为沟蚀的初始形式,其形成与发展不仅会加剧土壤侵蚀过程,而且对人类的生产生活及经济的可持续发展造成了不可估量的影响。因此细沟形态演化特征及其规律的研究更显迫切。本文以元谋干热河谷区为研究对象,基于野外放水冲刷试验,运用高精度三维激光扫描仪与相关技术软件相结合的方法,分析在相同坡度、相同流量、相同植被覆盖度,不同土壤性质条件下细沟横断面的形态演化特征。主要内容及结论如下:(1)在细沟发育过程中,各横断面规模和形态差异较大。2号小区细沟断面左侧深度是1.56 14.05cm,右侧深度是2.47 13.89cm,沟顶宽度是18.97 48.98cm,横断面侵蚀面积是12.40 201.20cm2;3号小区细沟断面左侧深度是1.09 16.06cm,右侧深度是1.18 10.53cm,沟顶宽度是44.96 71.93cm,横断面侵蚀面积是8.80 298.24cm2。总体上,2号小区细沟规模小于3号小区。2号小区细沟宽深比介于1.46 10.44之间,平均值为5.25;3号小区则介于1.46 19.91之间,平均值为6.99,表明两个小区细沟各断面宽度均大于深度。2号小区和3号小区细沟断面的形状因子比率分别为1.28 3.26和1.49 3.03,横断面形态率值为0.35 0.54和0.33 0.67,细沟不同断面在放水冲刷试验过程中呈现不同的形态特征。2号小区细沟宽度不对称性比率为0.26 1.20,3号小区为0.18 5.30,表明3号小区细沟的侧蚀程度远大于2号小区,且侧蚀方向具有极大的不确定性和易变性。最终,2号小区多数断面形成左倾型断面,3号小区多数断面则形成右倾型断面。总体上,3号小区细沟断面规模和形态较2号小区复杂。(2)在放水冲刷试验过程中,2号小区和3号小区细沟各断面的形态参数表现出较显著的规律性。首先,除个别断面外,两个小区细沟断面深度、横断面侵蚀面积随冲刷次数的增加而增大,多数断面深度与冲刷次数之间以幂函数拟合效果最佳。2号小区细沟各断面宽度随冲刷次数增加的变化规律具有极大的不确定性,体现了细沟发育过程中流路与规模形态的多变性;而3号小区细沟断面宽度则具有单调递增的规律。其次,两个小区细沟断面宽深比、形状因子比率、形态率以及宽度不对称性比率与冲刷次数之间的拟合规律不显著,多数断面判定系数极低。从少数拟合较好的断面可知,其宽深比值均随冲刷次数的增加而减小,且减小的速率逐渐变慢,表明在细沟发育初期以侧蚀为主,后期则以下切侵蚀为主;从细沟断面形状因子比率来看,两个小区在细沟发育初期和中期断面形状变化极其剧烈,发育后期形成稳定细沟后,形状均近似“三角形”;2号小区的断面形态率值随冲刷次数增多而减小,故其形态大致由“宽浅形”向“窄深形”发展,3号小区所有断面形态率则无明显的规律性,冲刷过程中形态差异较大;两个小区各断面宽度不对称性比率随冲刷次数增加或增或减,拟合程度或高或低,同样表明其侧蚀方向的不确定性和复杂性。(3)2号小区细沟深度、横断面侵蚀面积沿程呈现先增加后减小的变化规律,且斜坡上部和下部深度均小于中部。细沟沿程断面宽度则表现为“宽 窄 宽”交替分布的现象。这是由于土壤在侵蚀 搬运 堆积循环作用的过程中,沿程水流动能交替变化引起的。3号小区细沟沿程断面深度、宽度及侵蚀面积无统一的规律性,但在局部沟段仍呈现出此消彼长的波动态势。2号小区细沟断面宽深比沿程表现出一定的振荡性和交替性,且斜坡上部振荡程度较大;3号小区在细沟发育初期,各断面宽深比值差异较大,且由沟头至沟口呈减小趋势,发育后期变化规律则与之相反。此外,在细沟发育初期和中期,两个小区细沟断面形状因子比率沿程变化较复杂,大致呈波状分布,在后期则为一平缓的曲线,最终沿程断面形态均接近“三角形”,仅在规模上有一定的差异;横断面形态率沿程大致呈减小趋势,且表现为“增 减 增 减”相间分布。2号小区细沟宽度不对称比率沿程表现为先增大后减小,在斜坡中部趋于平缓,再增大再减小的变化规律;3号小区沿程变化则极其复杂,左蚀、右蚀的方向和程度变化频率极高。(4)在放水流量、坡度、坡长和植被覆盖度相同的条件下,不同土壤类型对细沟横断面形态演化特征具有重要影响。变性土粘粒和粉粒含量较高,土质粘重,通气透水性能差,含水量高,在土层深度40cm范围内土壤紧实度较高,土壤抗蚀抗冲能力较强;燥红土则以粉粒含量较高,土质偏轻,透水能力强,含水量低,在相同土层深度下土壤紧实度较低,土壤抗蚀能力较弱。这导致2号小区细沟规模较3号小区小。此外,变性土土质均一,有机质含量低;燥红土垂直节理发育,混杂根系、土块、砾石等,使得3号小区细沟规模和形态变化极大,演化过程极其复杂。同时,在细沟发育过程中,沿程的分流和汇聚亦使得其规模和形态发生极大变化。
[Abstract]:鍦熷￥渚佃殌鏄湡鍦板姛鑳介，
本文编号：1769298
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