论文题目: 长江三峡花岗岩区要地管流对地表径流的影响
论文类型: 博士论文
论文专业: 水土保持与荒漠化防治
作者: 史玉虎
导师: 张洪江
关键词: 长江,三峡库区,花岗岩区,优先流,管流,大孔隙,土壤水分
文献来源: 北京林业大学
发表年度: 2005
论文摘要: 优先流是用于描述在多种环境条件下发生的非平衡流过程的术语,作为土壤水分一种特殊运动形式的优先流,是当今世界水文学研究的重点和难点问题之一。本文在大量查阅文献的基础上,对优先流的概念、分类、研究方法等进行了归纳,并以湖北省秭归县曲溪小流域为试验基地,采用挖土壤剖面将管流、剖面渗流引入流量计自计观测,并通过径流小区观测坡面地表径流、三角堰观测流域径流、数字雨量计观测天然降雨等方法,观测了天然降雨过程及其影响下优先流、坡面径流、渗流、地表径流的量和过程,分析了长江三峡花岗岩特定区域条件下优先流的产流机理、优先流路径、优先流的影响因素及优先流对地表径流过程的影响。取得的主要结论如下: （1）优先流是长江三峡花岗岩坡面的一种普遍现象,观测的管流雷诺数均大于10,土内渗流的雷诺数均小于10,根据北原曜的分类系统,以管流为主要形式的优先流运动不遵从达西定律。在该地区存在两种类型的土管,即地质性土管（原生性土管）和生物性土管（次生性土管）。土管在垂直方向上主要集中在土壤B层与C层的过渡带附近,呈聚集型分布。距地表的深度为0.8～1.0m,土管密度为5～7个/m。 （2）管流水文过程波形图基本相似,表现为明显的涨水、峰值和退水3个阶段,且涨水历时短,落水历时长。长江三峡花岗岩区的单个土管管流量为0.00036～0.17918m3,管流的峰值流量平均为120～25000cm3/h。管流受降雨量和降雨强度影响较大,同场降雨条件下管流量同降雨量线性相关显著,方程为: y=0.0035x-0.1105（R=0.9405） 优先流流量的波动与降雨强度的变化呈正相关关系,且在降雨过程中雨强的微小变化会导致管流水文波形的明显反映,尤其是阵雨的出现,会使缓慢下降的管流流量水文波形下降的更为缓慢或转而产生小幅度的回升。 （3）管流占剖面渗流总量的比值为8.7%～22.11%,场降雨过程中,管流量和剖面渗流量呈线性正相关关系,一般关系式为: y=30.58x+7.42×10-3（20020528号降雨,r=0.812） （4）同等降雨及下垫面条件下,管流量和对应的坡面地表径流量呈线性正相关
论文目录:
摘要
Abstract
1 引言
1．1 研究的目的与意义
1．2 优先流的概念及其分类
1．2．1 优先流的概念
1．2．2 优先流的分类
1．3 国外优先流研究进展
1．3．1 优先流现象的认识及研究过程
1．3．2 优先流产流机制
1．3．3 优先流研究方法
1．3．3．1 土壤大孔隙研究方法
1．3．3．2 优先流室内实验
1．3．3．3 优先流田间实验
1．3．3．4 优先流模型研究
1．3．4 优先流对地表径流的影响
1．3．5 优先流对水质的影响
1．3．6 优先流对地质灾害的影响
1．4 国内优先流研究进展
1．5 小结
2．研究区自然生态环境特征
2．1 研究区域概况
2．1．1 长江三峡库区花岗岩分布
2．1．2 地质地形地貌
2．1．3 气候
2．1．4 土壤
2．1．5 植被
2．2 试验区概况
2．2．1 试验小流域
2．2．2 地形地貌
2．2．2 地质与土壤
2．2．3 水文特征
2．2．4 植被
2．3 优先流观测实验集水区
3．研究内容和技术路线与方法
3．1 研究内容
3．2 研究的技术路线
3．3 研究方法
3．3．1 管流及径流观测实验设计
3．3．2 管流土管观测实验设计
3．3．3 三角测流堰设计
3．3．4 管流、剖面渗流及地表径流观测方法
3．3．5 土壤物理性质指标测定方法
3．3．5．1 土壤颗粒特性测定
3．3．5．2 土壤含水量及土壤孔隙测定
3．3．5．3 土壤渗透性的测定
4．管流路径-土管的成因、作用与分布
4．1 花岗岩区土壤物理特性分析
4．1．1 土壤颗粒特性分析
4．1．1．1 花岗岩风化土沙的单粒特性
4．1．1．2 土壤颗粒筛分结果
4．1．1．3 不同土壤层次土沙颗粒粒径分异规律
4．1．1．4 花岗岩区土壤颗粒群体特性分析
4．1．2 土壤孔隙分析
4．1．3 土壤渗透特性分析
4．1．3．1 土壤水的形态
4．1．3．2 土壤水的能态
4．1．3．3 土壤水分运动
4．1．3．4 入渗理论与方法
4．1．3．5 不同土壤层次渗透曲线与方程
4．1．3．6 初始入渗率与土壤含水量的关系
4．1．3．7 渗透率数值变化特性
4．2 长江三峡花岗岩区土管的分布特征
4．2．1 土管在土壤剖面中的分布
4．2．2 土管成因
4．3 土管特性对土壤水分分配的影响
4．3．1 土管特性对地表水分下渗的影响
4．3．2 土管水分与土壤水分的作用关系
4．4 小结
5．降雨特性分析
5．1 三峡库区降雨特性分析
5．1．1 资料来源及分析方法
5．1．2 暴雨的时空分布
5．1．3 三峡库区暴雨的基本特征
5．2 试验流域降雨特征分析
5．2．1 试验流域降雨分布
5．2．2 降雨的年际变化
5．2．3 降雨过程特征
6．管流的产流机制与管流特性
6．1 管流的产流机制
6．2 管流的特征值分析
6．2．1 管流的水力学参数
6．2．1．1 管流基本参数计算依据
6．2．1．2 管流的水力学特性
6．2．2 管流的产流时间及其过程特征
6．2．3 管流的空间分布
6．2．4 管流量特征
6．2．5 管流在剖面渗流中的作用
6．2．5．1 管流、渗流和地表径流峰值过程分析
6．2．5．2 管流流量在剖面渗流量中所占比重分析
6．2．5．3 管流流量与剖面渗流量的相关分析
6．2．6 管流在地表径流中的比重
6．3 降雨对管流的影响作用
6．3．1 降雨量对管流的影响
6．3．2 降雨强度对管流的影响
6．3．3 降雨过程对管流的影响
7．管流对地表径流过程的影响
7．1 管流对地表径流的产流机制的影响
7．1．1 地表径流的产流机制
7．1．1．1 超渗产流
7．1．1．2 饱和地面径流产流(蓄满产流)
7．1．2 管流对地表径流产流机制的影响
7．2 管流对坡面径流过程的影响
7．2．1 管流对坡面径流量的影响
7．2．2 管流对坡面地表径流过程的影响
7．3 管流对小流域径流过程的影响
7．3．1 管流对小流域径流量的影响
7．3．1．1 管流对小流域径流总量的影响
7．3．1．2 场降雨中管流对流域径流量的影响
7．3．2 管流对流域径流历时的影响
8．结论与讨论
8．1 结论
8．2 讨论
参考文献
个人简介
导师简介
发表论文清单
致谢
发布时间: 2005-07-12
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