鲁中南中低山丘陵典型侵蚀区水土流失规律研究

论文摘要

本论文收集和调查代表鲁中南山地丘陵区（临朐辛庄试验站、蒙阴县孟良崮试验站、曲阜红山试验站、泰安水土保持试验站）观测资料,以10年（ 1980年～1990年）的水土流失监测资料为基础,研究鲁中南山地丘陵区土壤侵蚀规律,揭示不同影响因子对径流量、土壤侵蚀量和泥沙含量的影响及其数量关系,提出多因子作用下的径流量和土壤侵蚀量预测模型,研究结果表明:1不同坡度与坡长的径流小区水土流失机理研究相同降雨条件下,在相同坡长（10m、20m和40m）径流小区所产生的汛期径流量和侵蚀量随坡度的增大而增加,呈Y=AX+B的线性关系,在相同坡度（5°、7°、13°、15°、25°）条件下,径流小区所产生的经流量和侵蚀量随坡长的增加而增加,呈Y=aX+b的线性关系。2不同草本植物与木本植物的径流小区水土流失机理研究在相同坡度（15°）、相同坡长（20m）条件下,径流小区不同草本植物所产生的汛期经流量和侵蚀量从大到小的顺序为:花生>黄烟>地瓜>自然草地>沙打旺>草木樨,径流小区不同木本植物所产生的汛期径流量和侵蚀量从大到小的顺序为:李子>花椒>胡枝子>桑树>葛藤。3不同降雨特征的水土流失机理研究在相同坡度（15°）、相同坡长（20m）种植相同植物（花生）条件下,随汛期降雨量（1986年86.1mm、1988年309.9mm、1990年599.8mm）的增大径流小区所产生的汛期径流量和侵蚀量而增加,汛期降雨量与径流量呈Y=97.16X+531,R2=0.826,汛期降雨量与侵蚀量呈Y=68.29X+786, R2=0.842的线性关系,汛期径流量和侵蚀量随日降雨量的增加而增加,日降雨量大小与径流量呈Y=105.97X+3513.8, R2=0.875,日降雨量大小与侵蚀量呈Y=39.84X+497.27, R2=0.897的线性关系,汛期径流量和侵蚀量随I30的增加而增加,30分钟最大降雨量的大小与径流量呈Y=39.945I301.2726, R2=0.864,30分钟最大降雨量的大小与侵蚀量呈Y=0.0079I303.2802, R2=0.894的幂函数关系。4多因素条件下水土流失机理研究对坡度5°、7°、13°、15°、25°,10m、20 m、40 m和13°10 m、13°20 m、13°40 m各径流小区降雨量与径流量和侵蚀量进行回归分析,发现日降雨量与对应的径流量和侵蚀量呈Y=apb幂函数关系;不同坡度、坡长条件下汛期降雨总量与径流量和侵蚀量进行回归分析, 5°、7°、13°、15°、25°与10m以及13°与20m汛期降雨总量与径流量和侵蚀量呈Y=apb幂函数关系;对不同坡度、坡长条件下降雨历时与径流量的关系进行回归分析,发现在降雨历时与径流量分别呈Y=apb幂函数方程,Y=at2+bt+c一元二次方程,Y=aebt指数函数方程和Y=at3+ bt2+ct+e一元三次方程;不同坡度、坡长条件下降雨强度与径流量和侵蚀量呈Y=aIb幂函数关系和Y=aebI指数函数关系。5建立综合因子条件下径流小区径流量和侵蚀量预测模型根据在鲁中南山区丘陵建立的径流小区所确定的不同坡度、不同坡长、不同植被盖度、不同降雨量和不同降雨强度5项因子下,建立5项因子与径流量和侵蚀量的预测模型,分别为径流量预测模型:Q=S0.4237L0.304C-0.5471P0.8084I300.3896、R2 = 0.7342和侵蚀量的预测模型Ms= S3.9L0.792C -0.1478P0.6923I300.0033、R2=0.8859。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 前言
• 1.1 研究的目的意义
• 1.2 水土流失机理的国内外研究现状
• 1.2.1 地形因素对水土流失规律影响的研究
• 1.2.2 植被类型对水土流失规律影响的研究
• 1.2.3 降雨特征对水土流规律影响的研究
• 1.2.4 土壤侵蚀模型的研究
• 1.3 研究目标、内容和技术路线
• 1.3.1 研究目标
• 1.3.2 主要研究内容
• 1.3.2.1 典型径流小区水土流失发生发展规律的研究
• 1.3.2.2 典型径流小区水土流失形成机理的研究
• 1.3.3 技术路线
• 2 研究区概况和研究方法
• 2.1 鲁中南山地丘陵区基本概况
• 2.1.1 地理位置
• 2.1.2 地形地貌
• 2.1.2.1 地形
• 2.1.2.2 地貌
• 2.1.3 气候特征
• 2.1.4 土壤与植被
• 2.1.4.1 土壤
• 2.1.4.2 植被
• 2.2 试验区基本概况
• 2.2.1 山东典型侵蚀区试验径流小区地理位置
• 2.2.2 鲁中南山地丘陵试验径流小区概况
• 2.2.2.1 临朐县辛庄水土保持试验站
• 2.2.2.2 蒙阴县孟良崮水土保持试验站
• 2.2.2.3 曲阜市红山水土保持试验站
• 2.2.2.4 泰安市水土保持试验站
• 2.3 鲁中南山地丘陵典型侵蚀区的径流小区水土流失研究方法
• 2.3.1 收集径流小区观测、水土流失普查等基础资料、开展区域调查及定点观测
• 2.3.2 降雨量
• 2.3.3 径流小区的径流泥沙观测
• 2.3.4 数据处理
• 3 研究结果与分析
• 3.1 鲁中南山地丘陵不同坡度的径流小区水土流失机理研究
• 3.1.1 汛期不同降雨条件下相同坡度径流小区侵蚀规律研究
• 3.1.2 汛期相同降雨条件下不同坡度径流小区径流量与侵蚀量的研究
• 3.2 鲁中南山地丘陵不同坡长的径流小区水土流失机理研究
• 3.2.1 汛期不同降雨条件下相同坡长径流小区侵蚀规律研究
• 3.2.2 汛期相同降雨条件下不同坡长径流小区径流量与侵蚀量的研究
• 3.3 鲁中南山地丘陵种植不同草本植物的径流小区水土流失机理研究
• 3.3.1 汛期不同降雨条件下种植不同草本植物径流小区侵蚀规律研究
• 3.3.2 汛期相同降雨条件下种植不同草本植物径流小区径流量与侵蚀量研究
• 3.4 鲁中南山地丘陵种植不同木本植物的径流小区水土流失机理研究
• 3.4.1 不同灌木径流小区的径流量和侵蚀量研究
• 3.4.2 不同降雨强度各灌木径流小区的径流量和侵蚀量研究
• 3.4.3 前期降雨量对不同灌木径流小区径流量和侵蚀量的影响
• 3.5 鲁中南山地丘陵不同降雨特征的径流小区水土流失机理研究
• 3.5.1 径流小区综合因素相同条件下汛期不同年际降雨总量侵蚀规律研究
• 3.5.2 径流小区综合因素相同条件下汛期不同日降雨总量侵蚀规律研究
• 3.5.3 径流小区综合因素相同条件下汛期不同降雨强度侵蚀规律研究
• 3.5.4 径流小区汛期降雨量相同条件下，不同日降雨量侵蚀规律研究
• 3.5.5 径流小区汛期日降雨量相同条件下，不同130侵蚀规律研究
• 3.6 鲁中南山地丘陵多因素条件下径流小区水土流失机理研究
• 3.6.1 建立多因素条件下径流小区产生的径流量经验模型
• 3.6.1.1 不同坡度、坡长条件下日降雨量与径流量的关系
• 3.6.1.2 不同坡度、坡长条件下汛期降雨总量与径流量的关系
• 3.6.1.3 不同坡度、坡长条件下降雨历时与径流量的关系
• 3.6.1.4 不同坡度、坡长条件下降雨强度与径流量的关系
• 3.6.2 建立多因素条件下径流小区产生的侵蚀量经验模型
• 3.6.2.1 不同坡度、坡长条件下日降雨量与侵蚀量的关系
• 3.6.2.2 不同坡度、坡长条件下汛期降雨总量与侵蚀量的关系
• 3.6.2.3 不同坡度、坡长条件下降雨历时与侵蚀量的关系
• 3.6.2.4 不同坡度、坡长条件下降雨强度与侵蚀量的关系
• 3.7 建立综合因子条件下径流小区产生的径流量和侵蚀量预测模型
• 3.7.1 各因子选取的标准和消除量纲影响的处理
• 3.7.2 多因子条件下径流量和侵蚀量的预测模型
• 3.7.3 鲁中南山区丘陵径流小区产生的径流量和侵蚀量预测模型验证
• 3.7.3.1 径流量预测模型的验证
• 3.7.3.2 侵蚀量预测模型的验证
• 4 讨论
• 4.1 不同坡度与坡长的径流小区水土流失机理研究
• 4.2 不同草本植物与木本植物的径流小区水土流失机理研究
• 4.3 不同降雨特征的水土流失机理研究
• 4.4 多因素条件下水土流失机理研究
• 5 结论
• 5.1 不同坡度的径流小区水土流失机理研究
• 5.2 不同坡长的径流小区水土流失机理研究
• 5.3 不同草本植物的径流小区水土流失机理研究
• 5.4 不同木本植物的径流小区水土流失机理研究
• 5.5 不同降雨特征的水土流失机理研究
• 5.6 多因素条件下水土流失机理研究
• 5.7 建立综合因子条件下径流小区产生的径流量和侵蚀量预测模型
• 6 参考文献
• 致谢
• 攻读学位期间发表论文