饱和紫色土坡面片蚀—细沟侵蚀演变过程研究

来源 :西南大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:sodney
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
片蚀与细沟侵蚀作为土壤坡面侵蚀演变过程的主要侵蚀方式,定量研究片蚀与细沟侵蚀在饱和土壤坡面侵蚀演变的产流产沙过程,对坡面侵蚀过程机理的深入认识及水土流失的综合防治具有重要意义。紫色土作为我国西南地区重要的土壤类型之一,其具有良好的入渗性能,同时,坡耕地中作物根系腐烂形成的根孔和虫孔等大孔隙引起的优先流,进一步增加水流入渗。但耕层下存在的弱透水层透水性差,阻碍入渗水流向下运动,在多雨季节,耕层土壤易于饱和。与非饱和土壤相比,紫色土处于饱和状态时,土壤颗粒之间的粘结力骤减,土壤抗剪切力下降,不仅会加剧坡面片蚀与细沟侵蚀,同时会显著影响片蚀和细沟侵蚀的交互作用,进而改变坡面侵蚀过程。目前关于饱和紫色土坡面侵蚀的相关研究主要集中在片蚀或细沟单一侵蚀方式下的产流产沙规律及影响机制等方面,对于饱和紫色土坡面片蚀-细沟侵蚀演变过程与量化区分片蚀和细沟侵蚀阶段的产流产沙量的研究较少。鉴于此,通过室内人工模拟降雨试验结合饱和供水装置和坡面片蚀-细沟侵蚀演变过程的片蚀与细沟侵蚀区分试验装置,确定了饱和紫色土坡面片蚀向细沟侵蚀演变的临界条件,基于临界条件构建片蚀与细沟侵蚀量化方法,量化了片蚀和细沟侵蚀阶段的产流产沙量及其对产流产沙总量的相对贡献比,明确了片蚀和细沟侵蚀阶段产流产沙量的差异,阐明了降雨强度和坡度对片蚀和细沟侵蚀阶段产流产沙量的影响机制,系统分析了饱和紫色土坡面片蚀-细沟侵蚀演变过程特征,在此基础上,构建了较为准确的饱和紫色土坡面片蚀-细沟侵蚀演变过程的产流产沙量预测模型,主要研究结论如下:(1)饱和土壤坡面片蚀向细沟侵蚀演变的临界坡长范围为8.00-0.94 m,饱和土壤坡面片蚀向细沟侵蚀演变的临界坡长随坡度与降雨强度的增加呈减小变化趋势,坡度与降雨强度对临界坡长的贡献度分别为58.92%和44.18%,坡度对临界坡长的影响大于降雨强度对其影响。饱和土壤坡面片蚀与细沟侵蚀阶段的累积径流量和累积侵蚀量可以通过模型法与解析法准确计算,模型法得到的片蚀阶段累积径流量和累积侵蚀量与实测法得到片蚀阶段的累积径流量和累积侵蚀量拟合直线斜率分别为0.98和1.02,决定系数(R~2)分别为0.98和0.98,解析法得到细沟侵蚀阶段的累积径流量和累积侵蚀量与数值法和体积置换法得到数据拟合直线斜率分别为0.94和0.96,决定系数(R~2)分别为0.92和0.98,拟合效果较好,片蚀与细沟侵蚀量化方法较为准确。(2)饱和土壤坡面侵蚀演变过程的片蚀与细沟侵蚀阶段的累积径流量与累积侵蚀量随坡度、降雨强度和临界坡长的增加呈波动递减和增加变化趋势;不同降雨强度和坡度工况条件下,饱和土壤坡面片蚀阶段的径流贡献率与侵蚀贡献率分别在100%-7.45%和100%-2.34%之间,细沟侵蚀阶段的径流贡献率与侵蚀贡献率分别为0%-92.55%和0-97.66%,片蚀阶段的径流贡献率和侵蚀贡献率与细沟侵蚀阶段的径流贡献率与侵蚀贡献率为此消彼长的关系;在大多数降雨强度和坡度工况条件下,饱和土壤坡面细沟侵蚀阶段的单位面积径流量、单位面积侵蚀量和水流含沙量分别是片蚀阶段的0.96-1.65、2.32-5.24和1.18-3.65倍,且倍数关系随着降雨强度和坡度增加而增大。饱和土壤坡面片蚀与细沟侵蚀阶段的单位面积径流量、单位面积侵蚀量和水流含沙量受降雨强度和坡度共同作用的影响,其与降雨强度和坡度之间呈线性函数、幂函数及对数函数增加变化趋势。(3)饱和土壤坡面片蚀-细沟侵蚀演变过程的径流量、侵蚀量和水流含沙量的范围分别在4.43-54.96 L、1.24-54.44 kg、0.13-0.94 kg L-1之内,径流量、侵蚀量和水流含沙量随坡长的增加呈线性函数、幂函数和指数函数增加趋势,坡度和降雨强度对饱和土壤坡面片蚀-细沟演变过程的径流量、侵蚀量与水流含沙量的沿程分布具有正向效应。小坡度小降雨强度工况条件下,径流量、侵蚀量和水流含沙量的沿程分布的增加幅度不明显。在大坡度大降雨强度工况条件下,径流量与侵蚀量的沿程分布的增幅更加显著。而水流含沙量达到最大含沙量时,其增幅趋于平缓。(4)不同降雨强度和坡度工况条件下,片蚀与细沟侵蚀阶段的累积径流量和累积侵蚀量与坡度、降雨强度和临界坡长之间的关系可以很好地用幂函数模型预测。片蚀阶段的累积径流量和累积侵蚀量与坡度、降雨强度和临界坡长呈正相关关系;细沟侵蚀阶段的累积径流量和累积侵蚀量与坡度和降雨强度呈正相关关系,而其与临界坡长呈负相关关系。饱和土壤坡面片蚀-细沟侵蚀演变过程的径流量、侵蚀量和水流含沙量与降雨强度和坡度的关系可以用多元非线性回归模型进行预测。模型法得到的片蚀-细沟侵蚀演变过程的径流量、侵蚀量与水流含沙量与实测法得到的数据进行拟合,拟合直线斜率分别为1.03,1.08和0.92,决定系数(R~2)分别为0.98、0.98和0.90,拟合效果较好,饱和土壤坡面片蚀-细沟侵蚀演变过程的产流产沙模型较为准确。研究结果为揭示坡面侵蚀机理、有效防治片蚀向细沟侵蚀演变与坡耕地水土流失综合防治提供理论基础和参考依据。
其他文献
癌症是威胁全人类健康与生命的不可忽视的敌人。胃癌是起源于胃黏膜上皮的常见恶性肿瘤,在消化系统肿瘤中发病率排名第一。世界上每年新增的胃癌病例有超过半数来自中国所在的东亚地区。目前在胃癌治疗中主要采用外科手术、放射性疗法和化学疗法。而在进行胃癌治疗时,通常伴随患者的是化疗药物高毒副作用所带来的痛苦。因此,寻找开发新的低毒或无毒副作用的新型药物和治疗方法迫在眉睫。目前已知昆虫超过100余万种,是地球上数
学位
调频连续波(Frequency-modulated continuous-waves,FMCW)雷达是通过对连续波进行频率调制,根据发射信号和回波信号的频率差、相位差来获取目标信息的一种雷达体制。FMCW雷达因具备系统结构简单、体积较小、重量较轻、成本较低、无距离盲区、以及不易被截获等众多优势,逐渐成为雷达领域的研究热点。FMCW雷达的测量距离决定于发射FMCW信号的扫频周期,而其距离分辨率则取决
学位
由于经济全球化及西方饮食的影响,我国居民的膳食结构从传统的高碳水高膳食纤维逐渐向高脂高糖转化,动脉粥样硬化等心血管疾病的流行率逐年增加。因此,调节高脂饮食带来的脂质代谢异常是控制这类疾病发生和发展的重要手段。辣椒作为一种辛辣刺激食物被广泛食用,对人们的饮食结构有着重要的影响。近年来,许多研究证实了辣椒中的辣椒素可调节脂质代谢异常,推测的可能机理包括:辣椒素刺激其受体-香草素受体1(The vani
学位
酸橙(Citrus aurantium L.)是枳实、枳壳的基源植物,目前评价酸橙资源优劣的指标主要是其幼果中辛弗林(Synephrine)、新橙皮苷(Neohesperidin)和柚皮苷(Narigin)三种物质的含量。但是由于上述物质既非酸橙的特有,也非酸橙含量最高的次生代谢产物。此外,由于酸橙本身外观性状变异度高,民间同种异名现象严重,导致酸橙虽然具有独特的药用价值,但酸橙资源的利用受到极大
学位
植物能够产生近24 h的内源节律振荡,该生物钟系统能够协调内部生理与外部环境因子,使植物拥有更强的适应外部环境变化的优势。尤其是对受光温因素影响较大的水稻抽穗期来说,水稻内源生物钟的节律振荡对生长发育和高产稳产的保证至关重要。本研究通过Mutmap方法鉴定到一个水稻生物钟基因OsLUX,该基因突变导致oslux突变体在自然长短日照条件下均表现出极端晚抽穗的表型。本文主要围绕OsLUX的克隆鉴定、表
学位
加强对大学生突发事件网络舆情引导,有效化解网络舆情危机,提高网络治理效能,加强网络意识形态安全是构建和谐社会的基石。网络舆情是在网络社会条件下出现的舆情新态势,为适应社会发展变化对网络舆情引导也提出了新的要求。在新的历史条件下,伴随着大数据、人工智能、区块链等互联网技术的快速发展,大学生突发事件网络舆情出现了一些变化和新的特点,在一定程度上对大学生思想和行为的变化产生了影响。加强我国大学生突发事件
学位
一百多年来人们一直认为硝化过程由两种微生物分两步协同完成:即首先由氨氧化细菌(ammonia-oxidizing bacteria,AOB)和/或氨氧化古菌(ammonia-oxidizing archaea,AOA)将氨氧化成亚硝酸盐(NO2-),然后再由亚硝酸盐氧化细菌(nitrite-oxidizing bacteria,NOB)将亚硝酸盐氧化成硝酸盐(NO3-)。但在2015年底,两个科研
学位
植食性昆虫与寄主植物经历了长期的协同进化,并由此建立紧密而复杂的关系。在昆虫找寻食物的过程中,会面对呈混杂状态的植物来源化合物,其中有昆虫生长发育所必需的营养物质如糖类、氨基酸等,也包含植物用于化学防御的次生代谢物质,因此对昆虫而言在混杂的植物来源代谢物中进行物质识别和综合评判是至关重要的。昆虫具备灵敏的化学感受系统(包括嗅觉和味觉感受系统等)感知来自植物和周围环境的一系列信息,其中味觉感受系统主
学位
减贫一直是发展经济学重点研究的课题之一。虽然中国在2020年取得历史性消除收入贫困的伟业,但是,消除贫困不仅仅从收入视角着手,还应该解决教育、健康、环境、安全等多维度贫困问题。近些年,互联网、大数据等新兴技术的快速崛起和发展,深刻改变了农户的信息结构、生产行为、生活模式,并最终影响到减贫的逻辑和路径。因此,在互联网与农村经济深度融合的新背景下,互联网对于农户而言不再仅仅拘囿于一种外生技术,而是越来
学位
随着互联网和社交网络的发展,网络上存在大量多源异构大数据。使用一个模态数据去检索其它模态数据的需求日益增加,跨模态检索就适用于这种场景。当数据量非常大时,如何实现快速、准确的跨模态检索是亟待解决的问题。近些年来,深度跨模态哈希检索借助哈希码存储开销小、相似性计算快的优势,以及深度神经网络强大的数据特征表达能力,引起研究者的广泛关注。然而,多数现有深度跨模态哈希检索方法简单地定义模态内和模态间样本对
学位