地表糙度与填洼量关系研究

摘要

地表糙度是人为土地管理和土壤侵蚀共同作用的结果，它常常造成地表高低起伏和凹凸不平，严重地影响着地表径流和侵蚀过程。地表填洼量与地表糙度息息相关，粗糙的地表要比光滑的地表临时储水量大，但其机理如何还需要展开研究。本文以陕西杨凌的耕层土为试验用土，借助人工锄耕、人工掏挖、等高耕作产生不同水平的地表糙度，分析了不同侵蚀阶段地表糙度、填洼量的变化规律及二者的相关关系，探讨了不同水平地表糙度的产流时间差异，在实测数据的基础上提出了填洼量估算方法。主要结论如下： 1.分段降雨试验过程中，三种处理的地表糙度均呈不断减小趋势。人工锄耕在三个侵蚀演化阶段减小了9.0％、6.5％、25.6％，人工掏挖依次为11.3％、6.4％、27.8％，等高耕作依次为6.4％、3.9％、38.8％，地表糙度变化均以细沟侵蚀阶段为主。连续降雨试验过程中人工锄耕、人工掏挖、等高耕作的地表糙度分别减小了33.7％、30.0％、33.8％。 2.分段降雨试验过程中，三种处理的实际填洼量在三个侵蚀演化阶段均呈减小趋势，人工锄耕在三个侵蚀演化阶段减小了5.7％、15.0％、30.3％，；人工掏挖依次为7.0％、14.0％、40.8％；等高耕作依次为8.O％、12.7％、46.5％。连续降雨试验过程中，人工锄耕、人工掏挖、等高耕作实际填洼量分别减小了39.8％、29.2％、42.5％。 3.三种处理的最大填洼量在三个侵蚀演化阶段均呈减小趋势，人工锄耕依次减小了8.8％、21.2％、9.0％；人工掏挖依次为7.2％、24.0％、8.1％；等高耕作依次为13.5％、11.0％、13.8％，三个侵蚀阶段减小幅度相差不大。连续降雨试验过程中人工锄耕、人工掏挖、等高耕作最大填洼量分别减小了23.7％、24.7％、35.0％。结合不同侵蚀演化阶段地表糙度变化可以发现，地表糙度与地表填洼量的变化趋势是一致的，只不过变化幅度不一致。 4.最大填洼量与实际填洼量呈极显著线性正相关，这说明通过实际填洼量推算最大填洼量是切实可行的，这为后续研究提供了简便方法与理论依据。与此同时，不同侵蚀演化阶段二者的变化规律一致也从另一个角度揭示了二者关系密切，用实际填洼量代替最大填洼量应用于相应的径流．侵蚀模型是切实可行的。 5.填洼量是坡面初始产流的主要影响因素。降雨强度为1.0mm/min、2.0mm/min时，实际填洼量(DSC)与起流时间(T)的关系可以分别表述为： T(1.0)=2.4214DSC+2.5844(DSC<10L)T(1.0)=0.7819DSC-1.7127(DSC≥10L)T(2.0)=0.2737DSC+1.82 6在实测数据的基础上提出了本地区地表填洼量的估算方法。结果表明，MUD指标(MUD)与填洼量(DSC)线性相关，关系式为：DSC=3.9741MUD-10.404(MUD>3.72)；DSC=0.6456MUD+0.1166(MUD≤3.72)。 填洼量(DSC)与R指标(R)及坡度(S)的数量关系可以表述为：DSC=6.427R-0.327S+2.404。 采用R指标、MUD指标估算地表填洼量均可以取得满意效果，但后者更简单，更实用。

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第一章绪论

1.1立题背景

1.2国内外研究概况

1.2.1地表糙度的概念

1.2.2地表糙度的测定及度量指标

1.2.3地表糙度的侵蚀效应

1.2.4不同侵蚀阶段地表糙度变化规律

1.2.5填洼量估算模型研究

1.3研究内容

1.4研究技术路线及方法

第二章不同侵蚀阶段地表糙度、填洼量变化规律

2.1试验设计

2.1.1实验装置

2.1.2试验材料

2.1.3冲刷槽填装

2.1.4地表糙度的生成

2.1.5侵蚀阶段的演化

2.2地表糙度的测定

2.2.1测定方法的选取

2.2.2自制激光扫描仪简介

2.2.3地表糙度指标的选取及计算

2.3地表填洼量测定

2.3.1实际填洼量测定

2.3.2最大填洼量测定

2.4不同侵蚀阶段地表糙度的变化

2.4.1分段降雨试验过程中地表糙度变化

2.4.2连续降雨试验过程中地表糙度变化

2.5不同侵蚀阶段地表填洼量的变化

2.5.1分段降雨试验过程中实际填洼量的变化

2.5.2连续降雨试验过程中实际填洼量的变化

2.5.3分段降雨试验过程中最大填洼量的变化

2.5.4连续降雨试验过程中最大填洼量的变化

2.6最大填洼量与实际填洼量的关系

2.7小结

第三章坡面初始产流时间的影响因素

3.1 R值及坡度对产流时间的影响

3.2 MUD指标对产流时间的影响

3.3地表填洼量对产流时间的影响

3.4小结

第四章地表糙度与填洼量关系研究

4.1地表填洼量对地表糙度变化的响应

4.1.1填洼量对R指标变化的响应

4.1.2填洼量对MUD指标变化的响应

4.2填洼量估算方法

4.2.1 MUD指标估算地表填洼量

4.2.2 R指标及坡度估算地表填洼量

4.3 小结

第五章结论

5.1不同侵蚀演化阶段地表糙度变化

5.2不同侵蚀演化阶段地表填洼量变化

5.2.1实际填洼量变化

5.2.2不同侵蚀演化阶段地表填洼量变化

5.3实际填洼量与最大填洼量的关系

5.4坡面初始产流时间的影响因素

5.4.1 R值、坡度、雨强对初始产流时间的影响

5.4.2 MUD指标对初始产流时间的影响

5.4.3填洼量对初始产流时间的影响

5.5填洼量估算方法

5.5.1 MUD指标估算地表填洼量

5.5.2 R指标、坡度估算地表填洼量

参考文献

致谢

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