喀斯特裸坡土壤侵蚀模拟研究

【摘要】土壤关系着人类的生存与发展,而喀斯特地区生态系统敏感度高,灾变承受能力低,环境容量小,是典型的生态脆弱区,也是土壤侵蚀最严重的地区之一。中国喀斯特广泛发育,按碳酸盐岩的分布面积计(含埋藏型岩溶),可达346.3万km2,按含碳酸盐岩地层出露的面积计,为206万km2,而按碳酸盐岩出露面积计,也有90.7万km2,所以对喀斯特地区水土流失的研究刻不容缓。本文通过人工模拟降雨试验,研究不同孔(裂)隙度、基岩裸露率和雨强对地表、地下产流产沙的影响,以及产流产沙随降雨历时的变化规律,有助于为未来喀斯特地区水土流失的研究、水土流失的评价与估量、治理措施、以及石漠化的治理措施提供理论依据。得出了以下结论：1各因子对坡面产流的影响(1)地表、地下累积产流量都是随降雨强度增大而增大,地表径流变幅较大,在146.5-685L范围波动,而地下产流量变幅较地表的小,变化幅度在119.5-327.3L范围波动。随降雨历时,雨强为30mm/h时,地表径流量变化幅度为2L,地下产流量变化幅度为2.5L；雨强为50mm/h时,地表径流量变化幅度为6L,地下产流量变化幅度为5.5L；雨强为150mm/h时,地表径流量变化幅度为13L,地下产流量变化幅度为6L,雨强越大,地表、地下产流量变化幅度越大；地表、地下产流量都是随降雨历时呈波动性变化。(2)在较小雨强(雨强为30、50mm/h)和较大基岩裸露率(基岩裸露率为50%)时,入渗率较大,降雨全部入渗,地表没有产生径流；在相同的基岩裸露率时,地表、地下产流量随雨强增大而增大；在相同雨强时,地表、地下产流量都是随基岩裸露率增大呈波动性变化,而不是呈正相关或负相关关系。(3)在最大雨强(150mm/h)和最小地下孔裂隙度(1%)时,地表产生的径流量最大,为758.8L；在最小雨强(30mmm/h)和最大的地下孔裂隙度(5%)时,地表产生的径流量最小,为98L；在最小雨强(30mm/h)和最小的地下孔裂隙度(1%)时,地下产生的径流量最小,为68.1L；在最大雨强(150mm/h)和最大的地下孔裂隙度(5%)时,地卜严生的径流量最大,为345.2L；在地下孔裂隙度不变情况下,地表、地下产流量随雨强增大而增大,在雨强不变条件下,地表产流量随地下孔裂隙度增大而减小,而地下产流量则相反。(4)地表、地下产流量随降雨历时变化不大,都是在10L范围内波动；降雨强度不变条件下,地表产流量是在143.5L-629.5L范围内波动,而地下产流量是在95L-367L范围内波动,所以地表产流量较地下的大；地表、地下产流量都是随降雨历时呈波动性的变化；雨强为150mm/h时地表产流量变幅最大,斜率K=84.658；雨强为30mm/h时地下产流量变幅最小,斜率K=8.9083。2各因子对地表土壤流失的影响(1)在较小雨强(30mm/h)时,地表没有产生推移质流失,只产生悬移质流失,由此可知地表产生推移质流失具有临界雨强；随雨强增大,地表产生的推移质和悬移质流失都增大,地表产生的悬移质流失变化较大,且土壤主要是通过悬移质流失的,通过悬移质流失的土壤占土壤地表总流失的2/3；在降雨强度不变时,地表产生的推移质和悬移质流失都是随降雨历时呈波动性变化,且在相同雨强时,随降雨历时地表产生的推移质流失变化幅度比产生的悬移质流失变化幅度的大。(2)在较小雨强(30mmm/h)时,地表都没有产生推移质流失；在基岩裸露率为50%时,雨强为30mm/h和50mm/h时地表没有产生推移质和悬移质流失；在岩石裸露相同时,地表产生的推移质和悬移质流失都是随雨强增大而增大；在相同雨强时,地表产生的土壤流失都是随基岩裸露率的增大而呈波动性变化；土壤主要是通过悬移质流失的。(3)在雨强较小(30mm/h)和地下孔裂隙度较大(3%、4%和5%)时,地表没有产生推移质流失,只产生悬移质流失；在相同地下孔裂隙度时,地表产生的土壤流失随雨强增大而增大,在相同的雨强时,地表产生的土壤流失随地下孔裂隙度增大而减小；土壤主要以悬移质的方式流失,在雨强为150mm/h时,最高流失量可达199.94g/min。(4)在较小雨强(30mm/h)时,地表没有产生推移质流失,只产生悬移质流失；地表土壤流失随降雨历时呈波动性变化；随雨强增大,地表土壤流失变化幅度增大,在30mm/h时,地表悬移质流失变化幅度为4.1345,在雨强为150mm/h时,地表悬移质流失的变化幅度为102.499；雨强为150mm/h时地表累积悬移质变幅最大,斜率K=190.3,雨强为30mm/h时地表悬移质变幅最小,斜率K=0.0817,在雨强为30mm/h时没有产生推移质,所以累积推移质与降雨历时的关系是一条平行线：y=0。3各因子对地下土壤流失的影响(1)地下土壤流失都是通过悬移流失的,没有通过推移流失的,所以地下土壤流失只产生悬移质,没有产生推移质。随雨强增大,土壤流失越大,在雨强为30-50mm/h时,土壤流失变化较小,在雨强为50～80mm/h时变化较大,而在雨强为120～150mm/h时变化又变小。(2)在基岩裸露率不变时,土壤流失量随雨强增大而增大；在雨强不变时,地下土壤流失规律和地表土壤流失规律相似,都是随基岩裸露率增大而呈波动性变化。(3)地下孔裂隙度不变时,土壤流失量随雨强增大而增大；雨强不变时,土壤流失量随地下孔裂隙度增大而增大；在雨强由50mm/h增大到80mm/h时,土壤流失量的变化幅度最大。(4)雨强越大,地下土壤流失量越大；土壤流失量随降雨历时呈波动性变化,雨强越大,土壤流失量变幅越大。雨强为150mm/h时地表悬移质变幅最大,斜率K=23.443；雨强为30mm/h时地下悬移质变幅最小,斜率K=6.0077。各因子和土壤侵蚀的相关程度为：雨强>降雨历时>地下孔(裂)隙度>基岩裸露率。
【作者】刘正堂；
【导师】倪九派；戴全厚；
【作者基本信息】西南大学，水土保持与荒漠化防治，2014，硕士
【关键词】喀斯特地区；模拟降雨；裸坡面；坡面侵蚀；

【参考文献】
[1]简晓昀.论孔子的官德思想及其当代意义[D].福建师范大学,行政管理,2013,硕士.
[2]项甜甜.大兴安岭东坡侵蚀—沉积过程及其指示意义研究[D].吉林大学,地图学与地理信息系统,2014,硕士.
[3]康绍忠,张建华,梁建生.土壤水分与温度共同作用对植物根系水分传导的效应[J].植物生态学报,1999,03:20-28.
[4]王文昌.唐宋时期太湖地区水利问题研究[D].扬州大学,中国古代史,2011,硕士.
[5]于芳,孔令人,石义芳,陈培正.基于CRM理念的医院信息系统探讨[J].医疗设备信息,2005,11:13-15.
[6]许燕.ZnO纳米材料的制备、表征与气敏性能研究[D].哈尔滨工业大学,材料工程,2013,硕士.
[7]汪杰.一株产功能成分DMC的水翁内生真菌的分离鉴定及其发酵的研究[D].华东理工大学,生物化工,2013,硕士.
[8]苏文超,朱惠人,聂建豪.横流马赫数对溢流孔附近流动及换热的影响[J].推进技术,2014,12:1.
[9]师楠1,2,周苏荃1,苏勋文1,朱显辉1.基于蚁群优化的风电机组绝缘可靠性灰色预测[J].沈阳工业大学学报.
[10]刘欢欢.结果加重犯未遂问题研究[D].河北经贸大学,刑法学,2014,硕士.
[11]唐丰峰.论行政垄断的法律责任及相关制度[D].华东政法大学,法律（专业学位）,2012,硕士.
[12]张少帅.新课程高中《地理》教材比较研究[D].广西师范大学,教育（专业学位）,2013,硕士.
[13]李璐.BjRCE1基因在榨菜细胞质雄性不育系生长素响应中的作用研究[D].浙江大学,园艺（专业学位）,2013,硕士.
[14]李坤.杭州文化产业竞争力评价与提升路径研究[D].浙江理工大学,区域经济学,2014,硕士.
[15]刘娜.我国商业健康保险发展影响因素研究[D].天津财经大学,金融学,2012,硕士.
[16]池凤莲.滨海旅游环境承载力评价研究[D].厦门大学,旅游管理,2014,硕士.
[17]赵泽文.中韩FTA对中国汽车产业的影响分析[D].吉林大学,世界经济,2014,硕士.
[18]黄飞雪.墨润苍雄 沉浑高洁[D].渤海大学,美术学,2013,硕士.
[19]葛玉霞.清脑复神液治疗轻度认知障碍（肾虚痰瘀证）的临床观察[D].成都中医药大学,中医内科,2012,硕士.
[20]莫康乐.永定河沿河沙地杨树人工林水量平衡研究[D].北京林业大学,自然地理,2013,硕士.
[21]梁羽佳.汽车制造企业供应物流风险预警系统研究[D].北京交通大学,物流工程（专业学位）,2013,硕士.
[22]周金金.Snail及NF-κB在卵巢上皮癌中的表达及临床意义[D].扬州大学,妇产科学,2011,硕士.
[23]彭勃阳.桥墩-车辆撞击力的实验研究与仿真分析[D].北京交通大学,桥梁与隧道工程,2013,硕士.
[24]邓聪.西部地区防灾减灾法制建设研究[D].广西师范大学,法学理论,2013,硕士.
[25]陶珊.工程图纸管理系统设计与实现[D].电子科技大学,软件工程（专业学位）,2012,硕士.
[26]郑桦.嵌入式Linux文件系统的设计与实现[D].武汉理工大学,控制理论与控制工程,2004,硕士.
[27]吴振祥.福州温泉区地下热水三维有限元数值模拟与地面沉降研究[D].福州大学,环境工程,2004,硕士.
[28]刘星,庞新安,王青锋.中国3种水韭属植物自然居群水体化学性质特征及差异性研究[J].植物生态学报,2003,04:510-515.
[29]赖盛刚.为了进一步提高我国石油化工设备密封技术水平而努力[J].石油化工设备.1991(05)
[30]明锦郎.为城市特色增色为当代建设增辉[J].新建筑.1992(03)
[31]周正.特大山地组团城市停车换乘（P&R）研究[D].重庆交通大学,交通运输规划与管理,2012,硕士.
[32]任丽艳.Ahi1基因敲除造成小鼠脑内神经递质释放改变[D].苏州大学,神经病学,2014,硕士.
[33]高云爽.公关企业招聘有效性研究[D].首都经济贸易大学,企业管理,2013,硕士.
[34]曾媛.发达地区大城市流动人口居住状况与规划对策[D].重庆大学,2003.
[35]余晓俊.圈养獐（Hydropotes inermis）繁殖行为和粪便性激素水平变化及两者相关性研究[D].华东师范大学,生态学,2013,硕士.
[36]陈婷,万立骏.表面分子手性识别与组装结构的STM研究[J].中国科学(B辑:化学),2009,10:1102-1114.
[37]陈嘉泉.广州市南沙区应急管理的问题及对策研究[D].华南理工大学,公共管理（专业学位）,2014,硕士.
[38]万达.硕士研究生网络自主学习影响因素探究[D].南京邮电大学,教育技术学,2013,硕士.
[39]杜安平.数字图书馆的个性化信息服务[D].湘潭大学,图书馆学,2003,硕士.
[40]郭嵩涛.分布式网络入侵检测系统关键技术研究[D].电子科技大学,2003.
[41]满益志,王兴军,张耀堂,刘昌国,赖敬容.库车山地复杂逆掩构造区变速成图技术研究与应用[J].石油地球物理勘探,2008,S1:119-121+196+11.
[42]朱璐莎.动画角色的设计符号研究[D].湖南师范大学,设计艺术学,2013,硕士.
[43]王海兴.体外预应力加固简支T梁的应用研究[D].大连理工大学,建筑与土木工程（专业学位）,2012,硕士.
[44]陈善本,张福恩,张铨,吴林.具不定二次项的一般代数RICCATI方程解的存在性问题[J].自动化学报,1996,03:366-369.
[45]陆娟鸿.学习者语言和翻译语言是否存在共性？[D].浙江大学,外国语言学及应用语言学,2013,硕士.
[46]郝丽莉.口译中文化负载词翻译的目的论视角研究[D].吉林大学,翻译（专业学位）,2013,硕士.
[47]王淑芬.基于大数据的制造运行监测与分析平台研究[D].广东工业大学,控制理论与控制工程,2014,硕士.
[48]本刊通讯员.2013国际新材料发展趋势高层论坛在成都召开[J].中国材料进展,2013,09:573-576.
[49]杜爱民.山东新东方科技职业学院情感激励研究[D].西北大学,工商管理（专业学位）,2012,硕士.
[50]薛志翔.试析中国企业对外直接投资[D].安徽大学,国际贸易,2004,硕士.