黄土塬区坡面水蚀作用过程

ISWC OpenIR > 水保所知识产出(1956---)

	黄土塬区坡面水蚀作用过程
	赵晓光
学位类型	博士
导师	康绍忠
	1999
学位授予单位	中国科学院、水利部水土保持研究所
学位授予地点	陕西
学位专业	土壤学
其他摘要	土壤加速侵蚀这一全球性的问题时时困扰着人类，全球每年有近2000万hm²土地由于土壤侵蚀导致土地生产力全部丧失或基本丧失。黄土高原农耕地有70%以上属坡地范畴，由于黄土本身易松散、区域降雨集中、强度大等因素的影响，导致坡面侵蚀及由于坡面径流集中而引起的沟道侵蚀相当严重，不但影响本区的农业生产及环境，还严重威胁到黄河下游地区人民生命财产安全。对于黄土区坡面水蚀过程的研究正是基于这样的急迫形势而展开的，研究从坡地水文学理论入手，采用力学及数学方法，结合泥沙运动理论及坡面地貌特征，推导出多种力能表达式及作用特征，再通过室内外实验，观察力的作用过程及作用结果，求解有关参数。最终目的是掌握坡面水力侵蚀产生的动力、作用对象、作用过程、增大或减弱侵蚀的主要因子及影响规律，以期建立较系统的侵蚀过程模型，服务于生产。研究主要方法及结论如下：通过单雨滴及场降雨击溅和径流实验证实，坡面水蚀动力是雨滴击溅力和径流（包括坡面薄层径流和细沟股流）冲刷、搬运力，作用的顺序是先使土壤表面的部分颗粒（或土块）剪切破坏而分散，然后通过击溅输移或径流输移搬出坡面。通过颗粒机械组成分析知，雨滴击溅所产生的颗粒组成与土壤相近，大颗粒含量略高，坡面径流产生的颗粒小粒径比例成倍增大，细沟流产生的颗粒大小及组成与坡面土壤一致。在坡面不形成细沟，坡度＜6°情况下，雨滴击溅单独作用产生的松散颗粒，可占坡面总量的80%以上，而径流形成的量只占到20%。雨滴击溅所产生的松散颗粒数量，随坡度上升而增大，当坡度达一定值后开始下降，而坡面径流所产生的松散颗粒量随坡度增大而增加幅度变大，说明存在一个临界坡度，使雨滴击溅与坡面径流所产生的松散颗粒量值相当，实验分析该值为21°。径流形成以后，雨滴击溅所起的主要作用是扰动径流，增加流速特别是底层流速，从而几倍的增大径流制造和输移松散颗粒的能力。其主要影响因素为雨滴直径与水深比值，实验情况下，击溅可使径流侵蚀输移能力提高2－4.6倍。径流从层流过渡到紊流，其冲刷输移作用明显增加，过渡的临界水深为3mm，坡度为5°。雨滴击溅侵蚀的作用效率几倍高于径流冲刷，这与它们对土粒作用方式的不同有关，当能量小于某一值后，即不能发生明显侵蚀，这就是该土壤的侵蚀能量临界值，据实验该值相当于本区雨强为24mm/h降雨产生的能量。通过野外快速剪切实验、放水冲刷实验及室内人工降雨实验，得出土壤抗剪强度能较好反映土壤抵抗雨滴击溅和径流分散的能力，而土壤抗剪强度主要受土壤密度、机械组成和含水量等因素控制，当坡面表层土壤疏松时，也可用土壤中＜0.05mm水稳性团聚体含量（即分散率）来替代。通过野外60m坡面人工降雨实验及过程结果分析可知：输移由雨滴击溅、坡面径流和细沟输移三部分组成，按作用大小来排，细沟流占第一位，坡面径流占第二位，雨滴击溅最小。通过坡面5m、15m、25m、35m、45m、55m六个断面施放稀土元素（REE）示踪，测量不同断面径流泥沙含量变化，并对泥沙样进行放射性测试分析，得知坡面主要产沙位部在距分水岭30m－50m之间，由细沟流和坡面径流作用而为主产生，坡面沿程沉积物来源分布相差不显著，30m－50m高一些，20m－30m略低一些。依据坡面不同断面侵蚀力及作用效果特征，可将坡面从上往下分为击溅区，分离－输移区，输移沉积区，其主要作用力分别为雨滴击溅力、径流力＋雨滴击溅力、径流力，分离松散颗粒量依次从小到大再略有下降，沿程沉积物的数量从较大逐渐到较小最后上升到最大……
文献类型	学位论文
条目标识符	sbir.nwafu.edu.cn/handle/361005/4010
专题	水保所知识产出(1956---)
推荐引用方式 GB/T 7714	赵晓光. 黄土塬区坡面水蚀作用过程[D]. 陕西. 中国科学院、水利部水土保持研究所,1999.