红壤丘陵区土壤水蚀过程的产沙动态模拟试验研究 ——以浙江省兰溪水土保持综合试验站为研究背景

论文摘要

红壤坡地的水土流失危害十分严重,容易引起土壤肥力减退,农作物产量下降,河流河床泥沙淤积。前辈和同行专家们已对红壤区土壤侵蚀的机制和影响因素做了深入的研究,并取得了很大成果。在此基础上,本文以浙江省兰溪水土保持综合试验站为研究基地,采用水土流失长期监测资料分析和野外人工模拟降雨相结合的手段。首先根据兰溪水土流失监测资料建立数据库,并对兰溪水土保持综合试验站的历年降雨和侵蚀状况做了概况性的统计分析。然后采用野外人工模拟降雨试验装置,对红壤坡地不同雨强和不同坡度条件下的侵蚀产沙过程进行了模拟研究,重点分析了不同雨强和坡度条件下的产流、产沙过程和泥沙的颗粒级配特征。得主要结论如下:1.根据兰溪水土保持综合试验站监测资料分析,浙江省红壤坡地的侵蚀主要发生在3～9月,特别是4～7月,6月最为严重,这是由区域降雨季节分布特征所决定的。另外,这一时期的农事活动比较频繁,较高的降雨和农事活动相遇导致较大的侵蚀。2.对不同土地利用方式的抗侵蚀能力进行比较,结果显示:林地>农地>茶叶地。林地的抗侵蚀能力除最初一两年外,始终具有很好的抗侵蚀能力,在第四年之后几乎不发生侵蚀。农耕地的抗侵蚀能力相对林地较弱,但和茶叶地相比,还是有很好的防治水土流失作用。3.农耕地的不同种植方式比较,顺坡的抗侵蚀能力最弱。因为顺坡有助于径流侵蚀,而南方的侵蚀多以径流侵蚀居多,所以采取顺坡方式种植农作物的农耕地,其土壤侵蚀最为严重。4.对8°、15°、20°时前期含水率和雨强对产流时间影响进行回归分析,发现8°时相关系数呈显著相关,而15°和20°时,相关系数呈极显著水平。由此,可以认为雨强和前期含水率共同成为决定产流开始时间的重要因素。5.对各雨强的累积产流量分析,发现各雨强的累积产流量都表现出了良好的线性增长趋势,并基本都符合雨强越大,累积产流量变化趋势的斜率越大的规律。累积径流量与时间呈极显著相关。6.在降雨侵蚀产沙过程中,侵蚀产沙量是不稳定的,较多的趋势是其中会出现一个峰值,但并不是每次降雨侵蚀都会出现峰值现象,通常出现峰值的那些降雨,其土壤层前期含水量较低。7.坡度和雨强对产沙量影响:在同一坡度中,随着雨强的增大,侵蚀产沙曲线的斜率增大,表示累积产沙量和雨强呈正相关关系。同坡度不同雨强的累积产沙量分析结果表明,坡度越大,侵蚀产沙量随雨强增大而增大的趋势越明显。8.通过对模拟降雨试验所产泥沙的颗粒组成和原土壤颗粒组成做比较分析,得出结论:>2mm的颗粒,原土中的比例大于侵蚀泥沙中的比例。2～0.2mm的颗粒,侵蚀泥沙中的颗粒仍然小于原土中的比例,但原土中的比例相比>2mm的比例下降,而泥沙中是上升的。<0.2mm的颗粒,侵蚀泥沙中的颗粒都大于原土状,这说明侵蚀掉的主要是<0.2mm的细颗粒。在同一坡度情况下,随雨强增大,粗颗粒比重在增大,细颗粒比重在减少,而且这一变化趋势随坡度增大更明显。在不同坡度,相近雨强情况下,随坡度增大,侵蚀泥沙中的颗粒组成变化规律不明显。随降雨时间的延长,粗颗粒比重增大,细颗粒比重减小。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 文献综述
• 引言
• 1.坡面水蚀过程机理研究
• 2.坡面侵蚀产沙影响因素研究
• 2.1 降雨特性
• 2.2 土壤特性
• 2.3 地形特征
• 2.4 土地覆被类型
• 3.国内外坡面侵蚀产沙模型研究进展
• 4.研究意义
• 第二章 数据库的建立与分析
• 1.试验区概况
• 2.水土流失监测资料数据库的建立和优势
• 3.数据分析
• 3.1 历年降雨月分布规律统计
• 3.2 不同土地利用方式的侵蚀区别
• 4.结论
• 5.展望
• 第三章 试验设计和分析方法
• 1.人工模拟降雨试验设计
• 2.人工模拟降雨试验过程设计
• 第四章 试验结果讨论
• 1.产流时刻问题的研究
• 2.产流量分析
• 2.1 产流过程分析
• 2.2 累积产流量分析
• 3.产沙量分析
• 3.1 产沙过程研究（含沙率）
• 3.2 同一坡度,不同雨强的侵蚀产沙动态过程（3组）
• 3.3 同一坡度,不同雨强的15min累积产沙量趋势探讨（3组）
• 3.4 随雨强递增引起的侵蚀模数变化趋势探讨
• 4.颗粒问题的研究
• 2mm和2～0.2mm颗粒组分含量的探讨'>4.1 >2mm和2～0.2mm颗粒组分含量的探讨
• 4.2<0.2mm颗粒组分含量的探讨
• 4.3 颗粒组成分析综合表
• 第五章 结论与展望
• 1.主要结论
• 2.存在问题和展望
• 参考文献
• 致谢