坡面细沟横断面形态演化规律研究

发布时间：2017-07-27 17:06

  本文关键词：坡面细沟横断面形态演化规律研究

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【摘要】：土壤侵蚀是土地退化和生态恶化的重要原因。黄土高原是我国水土流失最严重的地区。细沟侵蚀是黄土高原坡面侵蚀的重要方式和根源,是国内外土壤侵蚀研究的重要对象。细沟的横断面形态是细沟水流与细沟边壁土壤冲刷塑造的结果,直接受细沟水流流量、流速、含沙量和土壤可蚀性等因素的影响,同时细沟横断面形态又通过影响细沟水流形态及泥沙输移,制约着侵蚀的强度。本文通过放水冲刷试验,结合实测细沟断面数据,分析评价了描述细沟横断面形态的数量化指标,结合侵蚀细沟中水流的水沙变化特性,探讨了坡度、流量、坡长和土质等因素对细沟横断面形态的影响,揭示细沟横断面形态与细沟泥沙输移之间存在的关系。主要研究结果如下:1、在描述细沟横断面形态的相关指标中,沟宽d、沟深h指标可得性较好,细沟横断面形态系数C、细沟横断面形态指标η的全面性较好。沟宽d、沟深h、宽深比d/h及√d/h指标能较好地描述沟深和沟宽的尺寸;细沟横断面形态系数C能较好的描述细沟横断面轮廓线的曲折或光滑程度;细沟横断面形态指标η能较好的描述细沟横断面的近似形状。2、分析了细沟水流动力学及含沙量变化特性。随着坡度的增大,细沟水流流速、雷诺数、弗汝德数、阻力系数、切应力和含沙量均增大;随着流量的增大,流速、雷诺数、切应力和含沙量逐渐增大,弗汝德数先增大后减小,阻力系数无明显变化;随着坡长的延长,流速、弗汝德数和含沙量逐渐增大,阻力系数减小,雷诺数和切应力无明显变化;在整个细沟发育过程中,细沟水流雷诺数逐渐减小,切应力和含沙量无明显变,在最开始的阶段,细沟水流流速、弗汝德数减小,阻力系数增大,随后的过程中均保持平稳。3、探究了细沟横断面形态演化规律。随着坡度的增大,细沟沟宽和沟深发育速度增大,细沟宽深比减小,逐渐稳定在1.5~2.0之间;随着坡长的延长,细沟由既宽又深逐渐变得既窄又浅,宽深比逐渐增大;随着流量的增大,细沟沟宽和沟深发育速度增大,宽深比先增大后减小;相对于重粉质壤土,中粉质壤土坡面上细沟发育速度更快,重粉质壤土坡面上细沟横断面形态指标η值主要集中于0.70~0.85之间,而中粉质壤土坡面上η值主要集中于0.40~0.75之间;在细沟发育过程中,细沟发育速度逐渐变缓,宽深比逐渐减小,重粉质壤土坡面上细沟横断面形态指标η值和细沟横断面形态系数C值均逐渐增大,而中粉质壤土坡面上均先增大后减小。4,揭示了细沟横断面形态与细沟水流潜在输沙能力的关系。细沟水流潜在输沙能力随坡度增大而增大,但受流量影响较小。细沟水流潜在输沙能力与细沟横断面形态指标η存在负相关关系。
【关键词】：侵蚀 动力学 细沟横断面 形态 潜在输沙能力
【学位授予单位】：西北农林科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：S157.1
【目录】：

• 摘要5-7
• ABSTRACT7-12
• 第一章 绪论12-24
• 1.1 研究目的和意义12-13
• 1.2 国内外研究概况13-18
• 1.2.1 细沟横断面形态的描述13-14
• 1.2.2 细沟形态的演变14-15
• 1.2.3 细沟水流动力学特性15-16
• 1.2.4 泥沙输移规律16-18
• 1.3 研究目标与内容18-19
• 1.3.1 研究目标18-19
• 1.3.2 研究内容19
• 1.4 研究方案19-24
• 1.4.1 研究方法19
• 1.4.2 技术路线19-20
• 1.4.3 试验设计20-22
• 1.4.4 相关指标测定22-24
• 第二章 描述细沟横断面形态的相关指标探讨24-31
• 2.1 描述细沟横断面形态的相关指标24-27
• 2.1.1 细沟的沟宽和沟深24-25
• 2.1.2 细沟的横断面宽深比25
• 2.1.3 细沟横断面形态系数C25-27
• 2.1.4 细沟横断面形态指标 η27
• 2.2 各指标的评价27-29
• 2.2.1 指标的定量筛选28-29
• 2.2.2 指标的来源29
• 2.2.3 指标的全面性29
• 2.2.4 指标的可得性29
• 2.3 小结29-31
• 第三章 细沟水流动力学特性研究31-61
• 3.1 细沟水流流速31-37
• 3.1.1 细沟水流流速随坡度变化32-34
• 3.1.2 细沟水流流速随流量变化34
• 3.1.3 细沟水流流速随坡长变化34-36
• 3.1.4 细沟水流流速随细沟发育过程变化36-37
• 3.2 细沟水流雷诺数37-41
• 3.2.1 细沟水流雷诺数随坡度变化37-38
• 3.2.2 细沟水流雷诺数随流量变化38-39
• 3.2.3 细沟水流雷诺数随坡长变化39-40
• 3.2.4 细沟水流雷诺数随细沟发育过程变化40-41
• 3.3 细沟水流弗汝德数41-44
• 3.3.1 细沟水流弗汝德数随坡度变化41-42
• 3.3.2 细沟水流弗汝德数随流量变化42
• 3.3.3 细沟水流弗汝德数随坡长变化42-43
• 3.3.4 细沟水流弗汝德数随细沟发育过程变化43-44
• 3.4 细沟水流阻力系数44-48
• 3.4.1 细沟水流阻力系数随坡度变化44-45
• 3.4.2 细沟水流阻力系数随流量变化45-46
• 3.4.3 细沟水流阻力系数随坡长变化46-47
• 3.4.4 细沟水流阻力系数随细沟发育过程变化47-48
• 3.5 细沟水流切应力48-51
• 3.5.1 细沟水流切应力随坡度变化48-49
• 3.5.2 细沟水流切应力随流量变化49
• 3.5.3 细沟水流切应力随坡长变化49-50
• 3.5.4 细沟水流切应力随细沟发育过程变化50-51
• 3.6 细沟水流含沙量51-59
• 3.6.1 细沟水流含沙量随坡度变化51-53
• 3.6.2 细沟水流含沙量随流量变化53-55
• 3.6.3 细沟水流含沙量随坡长变化55-58
• 3.6.4 细沟水流含沙量随细沟发育过程变化58-59
• 3.7 小结59-61
• 第四章 坡面细沟横断面形态演化规律研究61-77
• 4.1 坡度与细沟横断面形态61-63
• 4.1.1 坡度与细沟沟宽、沟深61-63
• 4.1.2 坡度与细沟宽深比63
• 4.2 坡长与细沟横断面形态63-66
• 4.2.1 坡长与细沟沟宽、沟深63-65
• 4.2.2 坡长与细沟宽深比65-66
• 4.3 流量与细沟横断面形态66-67
• 4.3.1 流量与细沟沟宽、沟深66-67
• 4.3.2 流量与细沟宽深比67
• 4.4 土质与细沟横断面形态67-70
• 4.4.1 土质与细沟沟宽、沟深68-69
• 4.4.2 土质与细沟横断面形态指标 η69-70
• 4.5 发育阶段与细沟横断面形态70-75
• 4.5.1 发育阶段与细沟沟宽、沟深71-72
• 4.5.2 发育阶段与细沟宽深比72-73
• 4.5.3 发育阶段与细沟横断面形态指标 η73-74
• 4.5.4 发育阶段与细沟横断面形态系数C74-75
• 4.6 小结75-77
• 第五章 坡面细沟横断面形态与细沟水流泥沙输移关系研究77-82
• 5.1 细沟水流潜在输沙能力77-78
• 5.2 细沟横断面形态与潜在输沙能力关系78-81
• 5.3 小结81-82
• 第六章 结论82-85
• 6.1 主要研究结论82-84
• 6.1.1 描述细沟横断面形态的相关指标的探讨82
• 6.1.2 细沟水流动力学特性82-83
• 6.1.3 细沟横断面形态演化规律83-84
• 6.1.4 细沟横断面形态与细沟水流潜在输沙能力关系84
• 6.2 需要进一步加强的研究84-85
• 参考文献85-88
• 致谢88-89
• 作者简介89

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

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本文编号：582452