發(fā)布時間：2018-04-16 13:20

  本文選題：層狀土壤 + 降雨水質(zhì)��； 參考：《西北農(nóng)林科技大學(xué)》2017年博士論文

【摘要】：由于氣象、地質(zhì)和生物等過程的作用,層狀土壤構(gòu)型在自然界普遍存在,降雨水質(zhì)性質(zhì)隨著地域發(fā)生改變,因此在降雨侵蝕過程中這兩個因素也起到了關(guān)鍵的作用。并且土壤層狀構(gòu)型的存在,使水分在均質(zhì)土中和層狀土壤構(gòu)型中的運動規(guī)律具有很大的差異,土壤理化性質(zhì)也會隨降雨水質(zhì)的不同而發(fā)生改變。雖然土壤的層狀構(gòu)型和各類的水質(zhì)對土壤入滲的影響被廣泛證實,但是對土壤侵蝕過程影響的研究較少,而且研究不同灌溉和降雨水質(zhì)在層狀土壤構(gòu)型中的土壤入滲過程還未見有報道。因此,本論文以黃土高原廣泛分布的X土、黃綿土和砂土為研究對象,通過人工室內(nèi)模擬降雨,研究不同的層狀土壤構(gòu)型對土壤入滲及坡面土壤侵蝕過程中的影響;以及不同降雨水質(zhì)作用下,土壤的降雨入滲過程,產(chǎn)流產(chǎn)沙特性;同時研究室內(nèi)層狀土壤構(gòu)型,在各種水質(zhì)入滲過程中的土壤水分運動規(guī)律,以期為層狀土壤入滲過程和侵蝕過程模擬提供科學(xué)數(shù)據(jù)。研究結(jié)果表明:(1)層狀土壤構(gòu)型 上砂下黏‖組合能夠降低降雨侵蝕程度。通過人工模擬降雨試驗,研究了3種土壤類型及其不同層狀結(jié)構(gòu)組成條件下的降雨入滲和產(chǎn)流產(chǎn)沙特征:隨降雨強度增大,各層狀土壤的產(chǎn)流時間均變短,而徑流系數(shù)均增大,土壤侵蝕強度增大;在相同降雨強度下, 上砂下黏‖的層狀土壤構(gòu)型穩(wěn)定入滲率較大,抗侵蝕能力較強,而 上黏下砂‖的層狀土壤構(gòu)型在降雨侵蝕過程中的產(chǎn)沙量大,土壤侵蝕強;土壤入滲率的大小由層狀土壤的總土水勢和導(dǎo)水率共同決定的,三層土壤組合的入滲率大小為砂土-黃綿土-X土砂土-X土-黃綿土X土-砂土-黃綿土X土-黃綿土-砂土;兩層組合的大小為砂土-X土X土-砂土。土壤水分的入滲是有土水勢起主導(dǎo)作用,因此,在降雨侵蝕過程中,非飽和土壤水分運動,孔隙是與大氣相連通,層狀土壤構(gòu)型的水頭壓力決定土壤入滲速率,從而使得其含水量高于均質(zhì)土壤。層狀土壤構(gòu)型產(chǎn)流產(chǎn)沙量總體為三層組合兩層組合單層土壤,表明層狀組合層次越多,其抗侵蝕能力可能越強;根據(jù)Smith降水入滲模型和Kostiakov入滲模型,可得出在降雨條件下層狀土壤的入滲模型公式,利用試驗進(jìn)行了模擬驗證;(2)降雨水質(zhì)的不同,侵蝕過程侵蝕程度不同。通過模擬降雨試驗研究了不同水溶液(去離子水、天然降水、天然積水、自來水和微咸水)模擬降雨條件下土壤入滲和產(chǎn)流產(chǎn)沙特征:隨著降水中鈉吸附比和電導(dǎo)率的增加,土壤侵蝕強度先降低后增加;天然積水作用下,侵蝕程度最低,因此其是降水中鈉吸附比和電導(dǎo)率的臨界值,高于或低于此值,侵蝕程度加劇;X土入滲率和累積入滲量從大到小的排列順序為:天然積水微咸水自來水天然降水去離子水,天然積水的累積入滲量最高,去離子水累積入滲量最低。水質(zhì)對降雨侵蝕的影響特征還受土壤質(zhì)地和構(gòu)型的影響,粘粒含量較高的X土降雨侵蝕受水質(zhì)影響比粘粒含量較低的黃綿土更加明顯,同時層狀構(gòu)型X土-砂土的降雨侵蝕程度和均質(zhì)X土侵蝕規(guī)律一致,但是侵蝕程度比均質(zhì)X土強;Philip模型應(yīng)用于降雨水質(zhì)入滲模擬時,對于鈉吸附比較低的水質(zhì)計算結(jié)果較為精確,對于鈉吸附比較高的水溶液,其計算結(jié)果有一定偏差。也就是說水質(zhì)鈉吸附比(SAR)是有一定的閾值范圍,本試驗的范圍是當(dāng)鈉吸附SAR等于天然積水的SAR時,降雨侵蝕量最低。(3)不同水質(zhì)的積水入滲過程是受土體構(gòu)型控制。利用去離子水、天然降水、天然積水、自來水4種水質(zhì)的水,作用于三種土壤構(gòu)型(均質(zhì)X土、X夾砂、砂夾X),研究均質(zhì)和層狀土壤積水入滲過程:Philip入滲模型模擬不同水質(zhì)在均質(zhì)X土的入滲過程,均方根誤差(RMSE)計算值偏小,擬合精度高;四種水溶液在三種土壤構(gòu)型入滲的時間:去離子水天然降水自來水天然積水;均質(zhì)X土X夾砂砂夾X。濕潤鋒在相同時間內(nèi)推進(jìn)距離:均質(zhì)X土X夾砂砂夾X;含有不同鈉吸附比和電導(dǎo)率的水溶液對層狀土壤濕潤鋒推進(jìn)距離的影響程度受由土壤分層組合方式?jīng)Q定。土壤層狀結(jié)構(gòu)的普遍存在,通過室內(nèi)人工模擬降雨和一維土柱入滲試驗,對層狀土壤構(gòu)型的侵蝕規(guī)律進(jìn)行研究,以及X土夾砂土和砂土夾X土進(jìn)行積水入滲規(guī)律進(jìn)行探討,獲得層狀土壤構(gòu)型的侵蝕特征和不同夾層層狀土入滲規(guī)律及降雨水質(zhì)的對土壤侵蝕的影響程度,揭示了層狀土壤入滲機理,為干旱半干旱地區(qū)提高水資源的利用效率和預(yù)防有關(guān)土壤侵蝕危害提供一定的參考,其研究成果對于生產(chǎn)實踐具有一定的實踐意義。
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本文編號：1759118