目录
目录
摘要............................................................................................................................................................... I Abstract............................................................................................................................................................. I 1 绪论.. (1)
1.1 研究背景及选题意义 (1)
1.2 国内外相关研究进展 (2)
1.2.1 降雨与坡面土壤侵蚀关系研究 (2)
1.2.2 坡面水流与坡面土壤侵蚀关系研究 (3)
1.2.3 土壤与坡面土壤侵蚀关系研究 (4)
1.2.4 植被与坡面土壤侵蚀关系研究 (4)
1.2.5 地形与坡面土壤侵蚀关系研究 (6)
1.2.6 养分流失与坡面土壤侵蚀关系研究 (8)
1.2.7 土壤侵蚀模型研究进展 (10)
1.3 研究内容与研究方法 (14)
1.3.1 研究内容 (14)
1.3.2 技术路线 (15)
2 试验内容与方法 (16)
2.1 研究区域概况 (16)
2.1.1 地理位置 (16)
2.1.2 地质地貌 (17)
2.1.3 气候 (17)
2.1.4 水文 (18)
1
西安理工大学硕士学位论文
2
2.1.5 土壤 (18)
2.1.6 植被 (19)
2.2 试验内容与方法 (19)
2.2.1 试验方案 (19)
2.2.2 试验过程 (21)
2.3 坡面水流水力学特征参数计算公式 (24)
2.4 数据处理方法 (25)
3 上方来水流量及坡长对土壤侵蚀量的影响研究 (26)
3.1 上方来水流量对坡面产沙量的影响 (26)
3.2 坡长对坡面产沙量的影响 (28)
3.3 坡面产沙量与径流量的关系 (31)
3.3.1 上方来水流量对产沙量的影响 (32)
3.3.2 坡长影响 (34)
3.4 坡面水流水动力学参数和产沙量关系分析 (36)
3.5 不同坡长条件下水动力学参数与径流泥沙关系分析 (39)
3.4 本章小结 (42)
4 下垫面条件对土壤侵蚀量的影响 (43)
4.1 植被类型对土壤侵蚀量的影响 (43)
4.1.1 植被类型和种植模式对坡面产沙量的影响 (44)
4.1.2 种植格局对坡面产沙量的影响 (49)
4.1.3 植被覆盖条件下坡面产流量、产沙量以及水流含沙量间的关系 (53)
4.1.4 植被特征各指标与泥沙产量的关系分析 (59)
4.2碎石覆盖对土壤侵蚀量的影响 (61)
目录
4.2.1碎石覆盖度对坡面产沙的影响 (61)
4.2.2 碎石类型及碎石组合对坡面产沙的影响 (64)
4.2.3碎石覆盖格局对坡面产沙量的影响 (69)
4.2.4 碎石覆盖条件下坡面产流量、产沙量以及水流含沙量间的关系 (70)
4.3 本章小结 (76)
5 上方来水条件下黄土坡面径流侵蚀模型 (78)
5.1 坡面土壤流失模型的建立 (78)
5.2 土壤流失模型参数确定及结果评估 (82)
5.3 下垫面条件对模型参数的影响 (86)
5.3.1坡长对参数的影响 (86)
5.3.2 植被条件对模型参数的影响 (89)
5.4 本章小结 (92)
6 侵蚀泥沙中氮、磷流失特征分析 (94)
6.1 侵蚀泥沙中氮流失特征分析 (94)
6.1.1植被类型、覆盖度、坡长对泥沙中硝态氮流失的影响 (94)
6.1.2 泥沙中硝态氮含量与泥沙颗粒组成分布的关系 (98)
6.2 侵蚀泥沙中磷流失特征分析 (99)
6.2.1植被类型、覆盖度、坡长对泥沙中全磷流失的影响 (99)
6.2.2 泥沙中全磷含量与泥沙颗粒组成分布的关系 (103)
6.3 本章小结 (104)
7 结论与建议 (105)
7.1 结论 (105)
3
西安理工大学硕士学位论文
4 7.2 建议 (107)
致谢 (108)
参考文献 (110)
附录 (118)
一、在学校期间发表论文 (118)
二、在学校期间参与的科研项目 (118)
第一章绪论
第一章绪论
1.1 研究背景及选题意义
土壤侵蚀是现今世界面临最严重的生态环境问题之一，给国家社会及经济可持续发展带来巨大的挑战和威胁【1】。受气候变化影响及人类长期活动影响，黄土丘陵沟壑区数千年以来形成的自然地理风貌和生态系统遭受到了严重的破坏，导致产生水土严重流失及风沙危害频繁，使该地区成为我国水土流失最为严重，生态最为脆弱的地区【2】。据统计，在黄土高原丘陵沟壑区共有侵蚀沟道66万余条，总长度近56.33万km，总面积约为1872.15万hm2【3】。黄河是中华文明的发源地，传承着几千年来的文明，但由于各种不合理的开发和传统的耕作方式，使黄河的输沙量达到16.80亿t/a，位居世界主要河流第一位，其单位面积的产沙量为2232.9t/km2.a，位居世界第一【4】。目前，黄河生态面临着土壤荒漠化、水资源短缺、水污染严重、水土流失面增大、生存环境恶化等诸多严峻形势【5】，其旱作农业，特别是坡地农业的耕种方式更加剧了黄河生态的问题，其中坡耕地占总耕地面积的71.3%，在加之黄土结构松散，降雨分布不均，暴雨集中且降雨量大，使得坡耕地的土壤侵蚀占总侵蚀量的50~60%【6】，有超过15.6万km2的水土流失区域年侵蚀模数达5000t/km2以上，黄土高原丘陵沟壑区侵蚀产沙模数超过3万t/km2.a，是最严重的侵蚀区域【7】。由于侵蚀产生的水土流失，泥沙大量淤积在水库中，使河床抬高，加剧洪水灾害发生的频率。随泥沙迁移的养分和污染后进入河流中污染河流，使河流富营养化，严重危害生产、灌溉和人畜用水的安全。由此看出，土壤侵蚀及其引起的水土流失灾害和水质污染严重威胁了人类社会的进步和发展。可见，黄土丘陵沟壑区是我国生态恢复建设中的重点区域。实现黄土丘陵沟壑区生态恢复，维持该地区健康可持续发展的关键是植被的恢复重建，因此植被恢复作为我国重大的生态工程具有重要的战略意义【7】。在水土保持措施中，植被的恢复重建一直被作为一条根本的解决途径，在黄土沟壑丘陵区经多年的自然恢复及人工植被恢复，许多植被破坏严重的地区正在慢慢恢复，使得黄土丘陵沟壑区的年产沙量正在逐年减少。
关于土壤侵蚀与植被的关系，大多研究集中在植被的侵蚀机理与功效方面【8】，植被可以减少径流增加入渗，降低径流对土壤的冲刷作用，减少坡面上沉积物的运输。这即保护了水资源，又改善了生态环境。但是，只有在结构良好，一定的覆盖度、枯枝落叶层还有发达的根系共同作用下，植被才能发挥水土保持作用【9】。植物地上和地下部分对抵抗土壤
1