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徑流沖刷條件下凍融坡面水蝕動力參數(shù)時空演化特征

發(fā)布時間：2020-11-19 16:07

　　坡面歷經(jīng)一個冬季凍融交替后,凍融作用破壞了土壤的結(jié)構(gòu)和性質(zhì),在春季解凍期自然條件下,同時由于水力侵蝕共同作用,徑流加大對坡面進(jìn)行下切侵蝕,側(cè)蝕和溯源侵蝕,加速了凍融坡面土壤流失速度。為揭示凍融作用對坡面土壤水蝕的影響,本文以采用2個坡度(10o、15o)、4個流量(4.5 L/min、6.5 L/min、8.5 L/min、10.5 L/min)和4個起始解凍深度(2 cm、5 cm、10 cm、15 cm),進(jìn)行野外徑流沖刷試驗,系統(tǒng)地分析凍融坡面水蝕動力參數(shù)雷諾數(shù)、弗勞德數(shù),流速、水流剪切力、水流功率、單位水流功率在不同起始解凍深度、不同流量、不同坡度下的時空演化過程;運用相關(guān)分析、偏相關(guān)分析、粗糙集的貼近度分析影響凍融坡面土壤剝蝕率的主要水蝕因子,利用逐步回歸分析及BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)方法分析凍融坡土壤剝蝕率與水蝕因子關(guān)系。得到主要結(jié)論如下:(1)凍融坡面水蝕動力參數(shù)雷諾數(shù)、流速、水流剪切力和水流功率隨流量的增加呈增加趨勢;水流剪切力、水流功率與單位水流功率隨坡度增加而增大;水流剪切力和水流功率隨起始解凍深度的加深而增大;雷諾數(shù)、弗勞德數(shù)、流速和單位水流功率隨起始解凍深度的變化趨勢不明顯,其起始解凍深度為5 cm時,水蝕動力參數(shù)隨時間變化最為劇烈;建立了基于流量和起始解凍深度的凍融坡面水蝕動力參數(shù)的冪函數(shù)預(yù)測方程;(2)水流功率與土壤剝蝕率的相關(guān)分析最貼近,其次是水流剪切力;單位水流功率與土壤剝蝕率的偏相關(guān)分析最大,起始解凍深度次之;粗糙集的貼近度表明水流功率與土壤剝蝕率關(guān)系最為緊密,其次是水流剪切力;三種方法的綜合分析表明:水流功率、水流剪切力、單位水流功率和起始解凍深度是影響凍融坡面土壤剝蝕率的主要因素;(3)建立基于起始解凍深度和水流功率的土壤剝蝕率預(yù)測方程(R~2=0.930);(4)通過BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)連接權(quán)關(guān)系分析水蝕因子對凍融坡面土壤剝蝕率的影響順序為:水流功率單位水流功率起始解凍深度水流剪切力流量流速坡度;(5)BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型的土壤剝蝕率預(yù)測平均誤差為2.848%(R~2=0.954);逐步回歸模型的土壤剝蝕率預(yù)測平均誤差4.820%(R~2=0.930);基于單一水蝕因子(水流功率)模型的土壤剝蝕率預(yù)測平均誤差5.298%(R~2=0.867)�；贐P神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的土壤剝蝕率預(yù)測效果最好,為春季解凍期凍融坡面不同起始解凍深度條件下土壤侵蝕預(yù)報模型的建立提供了新思路。
【學(xué)位單位】：沈陽農(nóng)業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：S157.1
【部分圖文】：

殘差圖,殘差圖,標(biāo)準(zhǔn)化殘差,剝蝕率

沈陽農(nóng)業(yè)大學(xué)碩士學(xué)位論文4.2.3 土壤剝蝕率殘差分析R×64 3.2.0 在利用最小二次原理求回歸模型時，對殘差實際上是作了獨立性、等方差性和正態(tài)性的假設(shè)。如圖 4-3 殘差結(jié)果顯示：殘差具有相同的分布且滿足模型的各假設(shè)條件；如圖 4-4 標(biāo)準(zhǔn)化殘差圖顯示：標(biāo)準(zhǔn)化殘差絕對值小于 2，因此不存在異常值，表明回歸方程能較好的反應(yīng)土壤剝蝕率的變化特征。

標(biāo)準(zhǔn)化殘差