紫色土坡面细沟流速及其他水动力学特性

来源 :西南大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:cox_726
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
紫色土作为我国南方地区极其重要的土壤资源,是发育在紫色页岩且非常容易受到侵蚀的岩性土。该类土的土壤特性主要表现为质地松脆、结构松散、物理风化作用强烈、抗侵蚀性能差、保水能力底下、极易受旱,并且在耕层弱透水层上方容易形成近地表水流,在地表径流和近地表水流交互作用下常会引起强烈的土壤侵蚀。在径流冲刷过程中会携带大量侵蚀泥沙,而且径流冲刷造成侵蚀的能力和搬运泥沙的能力远大于同等工况下雨滴击溅的能力,冲刷过程中细沟发育改变坡面微地形,影响水流流速及坡面水动力学特性,同时流量和坡度等外界条件的变化都会影响水土流失和土壤侵蚀的发生,上述情况使得紫色土土壤侵蚀面积及强度在我国众多土壤类型中均在靠前位置。作为坡面土壤侵蚀重要组成部分的细沟侵蚀,是紫色土坡面侵蚀过程和流域泥沙输移中泥沙含量的重要源头,并且细沟侵蚀的出现会改变流域地形地貌特征影响坡面流速变化规律。坡面径流流速是影响坡面土壤侵蚀特性的重要参数,其准确测量对土壤侵蚀的研究和预报非常重要。因此研究不同工况条件下径流冲刷对坡面细沟流速产生的影响具有较强的现实意义。本研究采用人工土槽模拟集中水流冲刷时紫色土坡面细沟土壤侵蚀过程,并通过近地表水流供水装置模拟不同近地表水流深度条件。试验设置三个流量(2,4和8 L/min)和4个坡度(5°、10°、15°和20°),运用电解质脉冲边界模型法测定紫色土细沟水流流速,通过流速等基础数据进一步确定紫色土细沟土壤侵蚀特征参数,分析坡面径流流型、流态及阻力特征的变化规律,阐明紫色土细沟侵蚀过程机理与动力机制。研究结果表明:(1)饱和紫色土不同坡度、流量条件下,初始态细沟水流流速变化范围在0.170~0.778 m/s之间,稳定态细沟水流流速在0.156~0.619 m/s之间,流速随坡度和流量增大而增大;两种侵蚀状态细沟流速随坡度和流量的变化关系可以用线性函数v(28)k S(10)b来表达。采用多元线性回归分析得到流量和坡度对流速成正相关关系,坡度对流速的影响大于流量,同时流速和坡度具有相互作用关系,任意一方增大都会对增加流速增大速率;初始态细沟流速显著大于稳定态细沟流速,增大范围在23%~26%。(2)非饱和紫色土不同近地表水分条件下,细沟流速均随着坡度、流量增大均呈现增大趋势,速变化范围从1/4~3/4近地表水流深度依次为0.215~0.599 m/s、0.198~0.439m/s、0.189~0.559 m/s;通过多元线性逐步回归分析可知,坡度和流量对不同近地表水流深度细沟流速呈正相关影响,坡度的影响大于流量;2/4深度条件下流速和坡度不具有相互作用关系,1/4和3/4深度下流速和坡度具有相互作用关系,且任意一方增大都会增加流速增大速率。饱和紫色土细沟流速在相同工况下均小于非饱和紫色土。当近地表渗流与地表水流会产生交互作用时,强烈的土壤侵蚀会导致流速减缓,在坡度15°、流量8 L/min时交互作用尤为明显,此时2/4深度细沟流速<饱和坡面流速≈3/4深度流速<1/4深度流速。(3)不同工况下各平均径流深随着流量的增加而增大,随着坡度的增加而减小;随着近地表水流深度增加平均径流深度逐渐减小;饱和紫色土初始态细沟平均径流深小于稳定态平均径流深。平均径流深与流量和坡度间呈幂函数关系,可以用公式h=a QbSc进行拟合。(4)不同工况下水流雷诺数(Re)变化范围分别在410~1670之间,Re的变化主要与流量有关,且随流量的增大而增大,坡度、不同饱和深度以及侵蚀与否对Re几乎没有影响。各工况下弗劳德数(Fr)值均大于1,表明细沟径流在整个细沟发育阶段均属于急流,Fr随坡度的增大而增大,随流量的增大表现出不同的变化趋势,Fr随饱和深度以及侵蚀程度变化无明显规律。(5)细沟达西阻力系数(f)随流量、坡度、饱和程度以及侵蚀程度有不同的变化趋势,变化规律不显著。f与Re之间存在幂函数关系可以用公式f=a Re-b进行拟合,且f通常随着Re的增大而减小。
其他文献
乳酸菌作为一种来源广泛且较为安全的微生物,因其良好的发酵性能和益生特性而被广泛应用于食品和药品行业中。乳酸菌作为发酵剂直接加入乳制品、肉制品中不仅能够有效促进发酵过程的进行,提高食品品质,还能在一定程度上抑制发酵过程中其他腐败微生物的污染。乳酸菌的抑菌范围主要包括与其亲缘关系较近的革兰氏阳性细菌,对酵母、霉菌等的抑制效果较弱。研究也发现有部分乳酸菌具有较为广谱的抑菌效果,但总体数量较少,因此筛选更
偶氮染料具有工艺简单、成本低廉、色彩多样和染色性能良好等优点,已成为全球使用最为广泛的染料。虽然某些偶氮染料及其代谢产物已被发现具有遗传毒性、致癌性、致敏性和干扰内分泌等毒性效应,但是仍有大量偶氮染料及其代谢产物的毒性效应及毒性分子机制不明确。2-溴-4,6-二硝基苯胺(2-bromo-4,6-dinitroaniline,BDNA)作为偶氮分散类染料主要芳香胺类代谢产物之一,在多种环境介质中检出
食用油脂是机体能量和营养的重要来源,也是脂溶性维生素的载体,同时也提供人体内自身不能合成而必需的物质,如必需脂肪酸、生育酚、植物甾醇、多酚等。所以,油脂生产是很重要和必需的。现广泛采用的传统取油技术具有损害环境或者浪费宝贵蛋白质资源的缺点;因此发展新的取油理论和技术非常必要。本文以茶籽、菜籽、白芝麻和黑芝麻为研究材料,建立了新型水剂法制油机制理论,并在此理论的指导下开展了应用技术研究,以及对茶籽进
甜橙精油是柑橘深加工领域重要的产品之一,广泛存在于甜橙外果皮的油胞中,具有令人愉悦的独特芳香风味,香气源于其中所含的挥发性物质,其主要由萜烯类、醇类、醛酮类和酯类组成。此外,甜橙精油还具有抗癌、抑菌、抗氧化、消炎和抗病毒等作用,因此也被广泛应用于化妆品和医药行业。重庆是我国主要的甜橙优势产区和加工基地,成规模的柑橘加工企业4-5家,加工体系较为完善,甜橙皮精油也是很重要的高附加值产品之一。目前冷磨
基于求解复对称线性方程组的DMPMHSS(double modified PMHSS)迭代方法[1],本文提出了一种不精确的DMPMHSS迭代方法(IDMPMHSS),且进一步给出了该方法的迭代矩阵及其谱半径。在内迭代过程中,我们利用共轭梯度方法(CG)来解决两个系数矩阵为对称正定的子方程组。理论分析得到随着内迭代步数的增加,不精确的DMPMHSS迭代方法的近似收敛因子趋向于DMPMHSS迭代方法
令A是套代数的一个标准算子子代数,套代数中不含有单位算子,作用在一个维数大于1的希尔伯特空间上。若Φ是一个从A到任意一个代数的李三重双射,即:对于任意a,b,c∈A,有φ([[a,b],c])=[[φ(a),φ(b)],φ(c)],则Φ是可加的。设A是Jordan代数,如果线性映射d:A→A,满足任给a,b∈A都有d(a·b)=d(a)·b+a·d(b)则称d是Jordan导子。本文给出了自伴算子
Marcinkiewicz积分交换子是调和分析中重要的分析工具,本文借助于原子Hardy空间理论,利用Marcinkiewicz积分交换子的加权Lp有界性,证明了某种关于核的对数型Lipschitz条件下,带零次齐次核的Marcinkiewicz积分交换子从Hω1(Rn)到L(ωn/(n-β))(n/(n-β))(Rn-1)有界的,同时证明了关于Lipγ(Sn-1)中的核的Marcinkiewic
在农业生产过程中,低温胁迫是番茄无法越冬的主要原因,也是其早春提前和晚秋延后栽培中导致产量减少和品质降低的重要因素。弄清番茄应答和耐受低温的生理与分子机制,对改善其耐寒栽培技术、进行耐寒品种的遗传与分子改良等具有重要的价值。番茄热激因子(Heat stress transcription factor,HSF)家族在应答和耐受高温胁迫中起着了关键调控作用;在A、B、C三个亚家族中,A类HSF起着热
农地土壤重金属污染严重影响农产品安全和人体健康,治理和修复农地土壤重金属污染已成为我国“土十条”中迫切的任务之一。目前农地土壤重金属污染修复技术林林总总,但“边修复、边生产”的原位修复具有广阔的市场应用前景。其中淋洗-稳定化的原位修复技术以其修复效率高、修复时间短、二次污染小等特点而倍受青睐。本文以农地Cd污染为对象,通过模拟试验,根据淋洗-稳定化原理,将表层土壤重金属活化后淋洗至土壤深层稳定化,
目的:构建双顺反子真核表达载体PIRES2-EGFP-hBMP-2,检测其表达。方法:利用RT-PCR方法从人骨肉瘤组织中提取人骨形态发生蛋白hBMP-2基因,通过序列分析正确后,使之与PMD18-T载体连接,转化大肠杆菌JM109,选择阳性克隆载体,进行扩增,提取质粒。经酶切回收后,与目的载体pIRES2-EGFP连接。用PCR技术及基因序列分析技术鉴定构建结果。然后将构建好的载体转染HEK29