典型薄层黑土区风力水力叠加作用对坡面侵蚀的影响研究

来源 :西北农林科技大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:27-Aug
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
东北黑土区晚春农田地表裸露且干旱多风,而夏季和秋季降雨集中,导致了风力和水力外营力作用下的复合土壤侵蚀在时间上更替和在空间上叠加的特征,从而加剧了该地区的土壤侵蚀,而当前对风力水力叠加作用影响黑土坡面土壤侵蚀的研究鲜有报道。本研究通过室内风洞试验和模拟降雨试验相结合的方法,分析了风力水力叠加作用对黑土坡面土壤侵蚀的影响,初步揭示了风力水力叠加作用影响黑土侵蚀的机理,丰富了多营力作用的复合侵蚀理论,也为黑土区水土保持措施的精准实施提供了重要的科学依据。主要研究结论如下:(1)风力水力叠加作用显著增加了坡面水蚀量(P<0.05)。与前期无风蚀作用仅有降雨试验处理相比,在50和100 mm h-1降雨强度下,9、12和15 m s-1风速下的前期土壤风蚀作用使3°和7°坡面径流量、水蚀量和径流含沙量分别增加2.5%~17.9%、5.0%~80.3%、11.5%~70.8%和1.6%~7.7%、2.1%~46.3%、2.5%~31.1%。风力水力叠加作用使坡面径流量、水蚀量和径流含沙量皆随前期土壤风蚀作用的风速增大而增加;但降雨强度的增加削弱了前期土壤风蚀作用对水蚀的影响。(2)前期土壤风蚀作用对后期坡面水蚀产生了明显的正向交互效应,且前期土壤风蚀作用对坡面水蚀量的贡献随前期土壤风蚀作用的风速增大而显著增加,随降雨试验的降雨强度增加而减少。在50和100 mm h-1降雨强度以及3°和7°坡度的试验条件下,9、12和15 m s-1风速的前期土壤风蚀作用对坡面水蚀量的贡献率分别为5.0%~24.2%、18.3%~45.4%、73.4~80.3%和2.1%~17.5%、19.5%~26.3%和33.6%~46.3%。前期土壤风蚀作用的风速、降雨强度及其二者的交互作用对坡面水蚀量的因子贡献率分别为13.5%、67.1%、11.8%和14.2%、70.5%、12.3%,各因子对坡面水蚀量的因子贡献率大小排序为降雨强度>风速>风速和降雨强度的交互作用。(3)水力风力叠加作用明显减小了土壤风蚀量,且随着前期地表水蚀作用的降雨强度增加,土壤风蚀量的减小幅度趋于增加。与无前期降雨仅有风蚀试验处理相比,对于前期地表水蚀作用对应的50和100 mm h-1降雨强度和3°和7°坡面,水力风力叠加作用使土壤风蚀量分别减小66.4%~96.7%和77.2%~97.6%。说明前期地表水蚀作用对后期土壤风蚀产生了明显的负向交互效应,且随前期地表水蚀作用的降雨强度和坡度增加,前期地表水蚀作用对后期土壤风蚀产生的负向交互效应更加明显。(4)风力水力叠加作用加剧坡面水蚀的主要原因一方面是前期土壤风蚀作用使坡面形成了风蚀凹痕微形态,改变了水蚀过程中坡面径流路径和连通性,加速了坡面径流汇集,导致径流侵蚀能力增加,从而增加了坡面水蚀量。另一方面,前期土壤风蚀作用增加了地表粗糙度和风蚀深度,加剧了降雨侵蚀的潜在能力;加之前期风蚀作用使地表松散粗颗粒富集,为后期降雨侵蚀提供了物质来源,从而导致了坡面水蚀量增加。而前期地表水蚀作用过程中雨滴打击形成的光滑致密土壤结皮层,抑制了后期风蚀的物质来源,是造成前期地表水蚀作用对后期土壤风蚀产生负向交互效应的主要原因。(5)风力水力叠加作用使坡面径流平均流速、径流雷诺数和弗汝德数均增加,而Darcy-Weisbach阻力系数有所减小,说明前期土壤风蚀作用增大了后期坡面水蚀过程中径流的紊乱程度,增强了径流侵蚀和搬运能力。同时,前期土壤风蚀作用也使后期水蚀过程中坡面径流剪切力、水流功率和单位水流功率均有所增加,从而导致坡面水蚀量增加,这也从侵蚀动力学角度解释了前期土壤风蚀作用对后期坡面水蚀产生正向交互效应的机理。
其他文献
生态公益林在保护全球的生态安全、维护地球生物多样性和促进经济社会可持续发展上有不可否认的地位。二十世纪末以来,一系列林业生态工程逐一实施,生态公益林的建设不断推进
面对严峻的全球资源紧缺和不断恶化的环境污染问题,以锂离子电池为主要动力来源的纯电动汽车的研究和开发逐渐引起了各汽车生产厂家的密切关注。准确地对锂离子动力电池的SOH
随着经济和社会的快速发展,我国能源的总体消耗量也不断快速增长,煤炭、石油等化石燃料在满足我国巨大能源需求的同时,也带来了一系列严重的环境问题。太阳能作为一种取之不
随着自动化加工机器人的蓬勃发展,越来越多的加工过程已实现自动化,从而提高了产品的质量和生产率。但磨削过程还没有实现自动化,因此,本文通过深入研究磨削过程为自动化磨削机器人的开发奠定基础。磨削是为获得产品理想形状而进行的精加工过程。与其他加工过程相比较,这是一个高纬高精的加工过程,加工期间释放出的高能量会使机器产生高温。砂轮与工件接触时的高温是导致热变形和箱变的根源,并最终导致热损伤。当然,热损伤的
肥胖是一种由于能量代谢失衡,多余的能量以脂肪的形式累积在体内而导致的慢性代谢性疾病,严重影响着现代人类的生活质量和寿命。然而,目前临床上仍没有确切有效的药物用于肥
为有效探究不同覆盖方式对作物生理生态指标及植株氮素累积和氮肥利用率的影响,本研究于2017-2018年期间进行试验,设置了3种覆盖模式:生物炭覆盖(M1)、生物炭与秸秆联合覆盖(M2)
在复杂构造背景下,提高薄互层油气藏地震勘探精度一直是勘探开发工作的重要研究课题,从理论上讲,高密度宽方位地震采集技术能较大幅度改善复杂构造背景下的地震勘探精度,但其
现有的天然气资源难以满足日益增长的需求,开发非常规天然气是保障我国能源安全的重要手段。我国拥有丰富的褐煤等低阶煤资源,基于其具有易风化、含水量高、难以储存、燃烧易造成污染的特性,提出利用微生物降解褐煤产气的方法,解决褐煤高效清洁利用的难题,减缓天然气资源的相对匮乏,本研究采用物理和化学预处理法对褐煤进行预处理,后用已获得的微生物菌群对褐煤进行降解,通过预处理来提高生物产气量。本研究考察了破碎、球磨
双酚A型环氧树脂(DGEBA)因其良好的力学性能、耐化学腐蚀、电气绝缘性被广泛应用于航空、航天,电子、电器,汽车,机械等领域。但固化后的环氧树脂质脆,耐冲击性能差,高温难用,因此限制其使用领域。本文采用原子转移自由基聚合法制备了ABA型丙烯酸酯嵌段共聚物(BMG),并使其作为环氧树脂增韧剂。此外,还采用强酸氧化法处理多壁碳纳米管(MWCNTs),制备了 DGEBA/BMG/MWCNTs三元共混体系
射频前端是第五代移动通信(Fifth Generation Mobile Communication,5G)及现代雷达探测系统中举足轻重的一环。为解决传统通信系统中单元器件个数多、体积大、损耗高等问题,