紅壤坡地侵蝕產(chǎn)沙及養(yǎng)分流失模擬研究

目錄
前言
第1章 紅壤坡地開發(fā)利用現(xiàn)狀與水土流失特征 1
1.1 浙江省紅壤坡地開發(fā)利用現(xiàn)狀 1
1.1.1 浙江省紅壤區(qū)的自然條件 1
1.1.2 浙江省紅壤坡地主要開發(fā)利用類型 2
1.1.3 浙江省紅壤坡地土地利用類型的動態(tài)變化 3
1.2 紅壤坡地開發(fā)過程中的水土流失特征 5
1.2.1 紅壤坡地是水土流失發(fā)生的主體 6
1.2.2 紅壤坡地不同土地利用方式的水土流失強(qiáng)度 7
1.2.3 水土流失與土地利用方式動態(tài)變化的耦合性 8
1.2.4 浙江省水土流失特征及成因 9
1.3 紅壤坡地侵蝕產(chǎn)沙及養(yǎng)分流失過程研究的重要性 10
1.3.1 研究意義 10
1.3.2 研究內(nèi)容 11
1.3.3 研究方法 11
主要參考文獻(xiàn) 12
第2章 試驗(yàn)設(shè)計(jì) 13
2.1 降雨裝置和雨強(qiáng)的選擇 13
2.1.1 降雨設(shè)備 13
2.1.2 雨強(qiáng)設(shè)定 14
2.1.3 降雨均勻度計(jì)算 15
2.2 降雨徑流場地的設(shè)置 16
2.2.1 野外原位試驗(yàn)徑流小區(qū)的設(shè)計(jì) 16
2.2.2 室內(nèi)人工模擬降雨試驗(yàn)徑流槽的設(shè)計(jì) 16
2.3 試驗(yàn)用土要求 18
2.3.1 徑流槽試驗(yàn)用土的填充要求 18
2.3.2 試驗(yàn)用土的主要測試指標(biāo) 18
2.4 試驗(yàn)過程和指標(biāo)測試 19
2.4.1 試驗(yàn)過程 19
2.4.2 測定指標(biāo) 19
2.5 本章 小結(jié) 20
主要參考文獻(xiàn) 20
第3章 紅壤坡地降雨產(chǎn)流過程模擬 21
3.1 坡地降雨的再分配原理介紹 21
3.2 坡度、植被覆蓋度和雨強(qiáng)正交組合模擬坡面產(chǎn)流過程 22
3.2.1 試驗(yàn)設(shè)計(jì)與過程 22
3.2.2 坡面徑流形成的三要素分析 22
3.2.3 徑流量的變化過程 25
3.2.4 結(jié)論 30
3.3 坡長和雨強(qiáng)組合模擬試驗(yàn)條件下的坡面徑流過程 31
3.3.1 試驗(yàn)設(shè)計(jì) 31
3.3.2 室內(nèi)裸坡產(chǎn)流動態(tài)過程的坡長效應(yīng) 31
3.3.3 雨強(qiáng)和坡長對徑流量的綜合影響 34
3.4 坡長和植被覆蓋度組合模擬試驗(yàn)條件下的坡面徑流過程 34
3.4.1 試驗(yàn)設(shè)計(jì) 34
3.4.2 坡長和覆蓋度對初始產(chǎn)流時間的影響 35
3.4.3 坡長與植被覆蓋度對徑流系數(shù)的影響 36
3.4.4 徑流模數(shù)變化特征分析 36
3.4.5 結(jié)論 37
3.5 林地植被立體覆蓋情況下的產(chǎn)流過程模擬 38
3.5.1 試驗(yàn)設(shè)計(jì) 38
3.5.2 室內(nèi)模擬覆蓋降雨試驗(yàn)產(chǎn)流時刻 38
3.5.3 室內(nèi)模擬覆蓋降雨試驗(yàn)產(chǎn)流過程 39
3.5.4 室內(nèi)模擬覆蓋降雨試驗(yàn)產(chǎn)流過程討論 40
3.6 土壤性質(zhì)對降雨再分配影響的模擬試驗(yàn) 41
3.6.1 試驗(yàn)設(shè)計(jì) 41
3.6.2 坡面徑流與壤中流的產(chǎn)流過程 42
3.6.3 坡面徑流與壤中流的徑流系數(shù) 45
3.6.4 坡面徑流與壤中流的分配與徑流模數(shù) 46
3.6.5 結(jié)論 48
主要參考文獻(xiàn) 48
第4章 典型經(jīng)濟(jì)林紅壤坡地侵蝕產(chǎn)沙及養(yǎng)分流失過程 50
4.1 竹林坡地侵蝕產(chǎn)沙及養(yǎng)分流失過程模擬 50
4.1.1 研究區(qū)概況與試驗(yàn)設(shè)計(jì) 51
4.1.2 竹林坡地侵蝕產(chǎn)沙過程分析 52
4.1.3 竹林坡地氮磷流失過程分析 57
4.1.4 不同管理方式竹林坡地徑流的載荷特征分析 63
4.2 柚子林坡地侵蝕產(chǎn)沙過程模擬 68
4.2.1 試驗(yàn)設(shè)計(jì)與分析方法 68
4.2.2 柚子林坡地產(chǎn)流過程分析 69
4.2.3 柚子林坡地產(chǎn)沙特征分析 74
4.2.4 不同坡長徑流與輸沙過程研究 78
4.2.5 結(jié)論 80
4.3 柿子林坡地侵蝕產(chǎn)沙及養(yǎng)分流失特征及影響因素 80
4.3.1 研究區(qū)域概況材料 80
4.3.2 柿子林坡地的侵蝕產(chǎn)沙的時空分布特征 82
4.3.3 柿子林坡地不同地形部位侵蝕產(chǎn)沙分布特征分析 84
4.3.4 不同林下管理措施對經(jīng)濟(jì)林坡地侵蝕產(chǎn)沙影響分析 85
4.3.5 紅壤丘陵區(qū)經(jīng)濟(jì)林坡地的養(yǎng)分流失規(guī)律 86
4.3.6 不同林下管理措施對經(jīng)濟(jì)林坡地的養(yǎng)分流失的影響分析 89
主要參考文獻(xiàn) 90
第5章 不同土地利用背景下坡地侵蝕產(chǎn)沙過程模擬 92
5.1 坡耕地侵蝕產(chǎn)流產(chǎn)沙過程模擬 92
5.1.1 試驗(yàn)設(shè)計(jì) 92
5.1.2 坡耕地產(chǎn)流動態(tài)過程 93
5.1.3 坡耕地侵蝕產(chǎn)沙過程分析 96
5.1.4 不同坡長徑流與輸沙過程研究 100
5.1.5 坡長和雨強(qiáng)對坡面徑流侵蝕產(chǎn)沙過程的綜合影響 104
5.1.6 結(jié)論 104
5.2 荒草坡地侵蝕產(chǎn)流產(chǎn)沙過程模擬 105
5.2.1 人工模擬降雨試驗(yàn)及過程設(shè)計(jì) 105
5.2.2 產(chǎn)流時刻與雨強(qiáng)及土壤前期含沙量的關(guān)系 106
5.2.3 累積徑流量 107
5.2.4 累積產(chǎn)沙量 108
5.2.5 同一坡度、不同雨強(qiáng)的15min累積產(chǎn)沙量趨勢探討 109
5.2.6 泥沙粒徑問題 110
5.2.7 結(jié)論 113
5.3 不同土地利用方式長期侵蝕產(chǎn)沙監(jiān)測資料的分析 114
5.3.1 試驗(yàn)區(qū)概況 114
5.3.2 水土流失監(jiān)測資料數(shù)據(jù)庫的建立和優(yōu)勢 114
5.3.3 數(shù)據(jù)分析 116
5.3.4 結(jié)論 117
主要參考文獻(xiàn) 118
第6章 紅壤坡地侵蝕產(chǎn)沙過程及影響因素的室內(nèi)模擬 119
6.1 坡面侵蝕產(chǎn)沙與水力學(xué)特征參數(shù)關(guān)系模擬 120
6.1.1 試驗(yàn)設(shè)計(jì)和方法 120
6.1.2 分析要素計(jì)算 122
6.1.3 侵蝕產(chǎn)沙與坡面徑流水動力學(xué)參數(shù)的相關(guān)性 123
6.1.4 坡面徑流水動力學(xué)參數(shù)對侵蝕產(chǎn)沙的影響 124
6.1.5 坡面侵蝕產(chǎn)沙的多要素綜合影響 125
6.1.6 結(jié)論 126
6.2 坡面徑流含沙量隨雨強(qiáng)和坡長變化的動態(tài)過程 126
6.2.1 試驗(yàn)設(shè)計(jì)和方法 126
6.2.2 含沙量隨雨強(qiáng)和坡長增加的變化特征 127
6.2.3 含沙量過程波動特征 128
6.2.4 影響含沙量變化的水文要素與水力學(xué)特征參數(shù) 130
6.2.5 結(jié)論 131
6.3 坡長和植被覆蓋度對侵蝕產(chǎn)沙過程的影響模擬 132
6.3.1 坡面產(chǎn)流產(chǎn)沙的坡長效應(yīng) 132
6.3.2 植被覆蓋度對坡面侵蝕產(chǎn)流產(chǎn)沙過程的影響 135
6.3.3 降雨過程中坡面土壤顆粒粗化過程研究 139
6.4 雨強(qiáng)和植被覆蓋度對坡地侵蝕產(chǎn)沙的復(fù)合影響 143
6.4.1 試驗(yàn)設(shè)計(jì)和方法 143
6.4.2 雨強(qiáng)與植被覆蓋度對產(chǎn)流產(chǎn)沙的影響 143
6.4.3 坡地侵蝕產(chǎn)沙影響因素的權(quán)重 145
6.4.4 結(jié)論 146
主要參考文獻(xiàn) 147
第7章 侵蝕性紅壤坡地土壤養(yǎng)分流失過程模擬 149
7.1 坡度、雨強(qiáng)和植被覆蓋特征背景下的坡地土壤氮素流失 149
7.1.1 試驗(yàn)設(shè)計(jì)及試驗(yàn)結(jié)果 149
7.1.2 各形態(tài)氮在不同生長期內(nèi)隨徑流的流失特征 151
7.1.3 不同生長期內(nèi)，場降雨過程中各種氮形態(tài)之間的轉(zhuǎn)化 154
7.1.4 徑流中不溶態(tài)氮對環(huán)境的影響 156
7.1.5 白菜整個生長周期內(nèi)氮的流失量 157
7.1.6 結(jié)論 158
7.2 坡度、雨強(qiáng)和植被覆蓋特征背景下的坡地土壤磷素流失 158
7.2.1 試驗(yàn)設(shè)計(jì) 159
7.2.2 不同生長期內(nèi)TP流失特征 159
7.2.3 不同生長期內(nèi)可溶性磷流失特征 160
7.2.4 產(chǎn)沙量及PP的流失特征 162
7.2.5 白菜生長周期內(nèi)磷素的流失量 164
7.2.6 PP素流失的影響因素 165
7.2.7 結(jié)論 168
7.3 坡長和雨強(qiáng)對氮素流失影響的模擬降雨試驗(yàn)研究 169
7.3.1 試驗(yàn)設(shè)計(jì)與過程 169
7.3.2 坡長對各形態(tài)氮素流失濃度的影響 169
7.3.3 雨強(qiáng)對徑流中各形態(tài)氮素流失量的影響 171
7.3.4 徑流量對徑流中各形態(tài)氮素總流失量的影響 173
7.3.5 坡長、雨強(qiáng)、徑流量對各形態(tài)氮素流失的綜合影響 173
7.3.6 結(jié)論 175
7.4 植被覆蓋度和坡長對坡地總磷流失影響的模擬 175
7.4.1 試驗(yàn)設(shè)計(jì)及方法 176
7.4.2 植被覆蓋對坡地TP流失的影響 177
7.4.3 坡地總磷流失臨界坡長的界定 179
7.4.4 施肥對坡地總磷流失的影響 180
7.4.5 結(jié)論 182
主要參考文獻(xiàn) 182
第8章 紅壤坡地侵蝕產(chǎn)沙及養(yǎng)分流失模型及模擬 184
8.1 坡面侵蝕產(chǎn)沙模型的建立 184
8.1.1 試驗(yàn)設(shè)計(jì)和方法 185
8.1.2 模型構(gòu)建 187
8.1.3 模型驗(yàn)證及模擬 188
8.1.4 結(jié)論 189
8.2 坡面土壤養(yǎng)分流失模型的建立和驗(yàn)證 189
8.2.1 坡度、植被覆蓋度與雨強(qiáng)綜合影響下的氮、磷流失模型 190
8.2.2 坡長、植被覆蓋度與施肥處理綜合影響下的氮磷流失模型 195
8.3 室內(nèi)試驗(yàn)數(shù)據(jù)實(shí)際應(yīng)用的轉(zhuǎn)換模型 202
8.3.1 室內(nèi)試驗(yàn)數(shù)據(jù)在生產(chǎn)實(shí)際應(yīng)用中存在的問題——轉(zhuǎn)換系數(shù)的提出 202
8.3.2 室內(nèi)與野外土壤侵蝕產(chǎn)沙模數(shù)的換算 203
8.3.3 室內(nèi)與野外產(chǎn)流模型的修正與轉(zhuǎn)換 206
8.3.4 結(jié)論 208
主要參考文獻(xiàn) 209
第9章 紅壤坡地水力侵蝕的調(diào)控及系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計(jì) 211
9.1 坡面攔沙蓄水措施的多方位優(yōu)化組合 211
9.1.1 坡溝系統(tǒng)攔沙排水措施的優(yōu)化組合 211
9.1.2 不同開發(fā)利用情況下生態(tài)季節(jié)錯位的農(nóng)林復(fù)合措施優(yōu)化設(shè)計(jì) 212
9.1.3 水土保持生態(tài)措施 213
9.2 經(jīng)濟(jì)林坡地水土與養(yǎng)分流失控制措施優(yōu)化設(shè)計(jì) 215
9.2.1 經(jīng)濟(jì)林坡地水土保持措施的空間布設(shè) 215
9.2.2 經(jīng)濟(jì)林坡地水土保持措施布設(shè)的時間設(shè)計(jì) 216
9.2.3 經(jīng)濟(jì)林坡地土壤侵蝕和養(yǎng)分流失綜合防治 216
9.3 流域水土流失防護(hù)體系的設(shè)計(jì) 217
9.3.1 流域水源地水土流失防護(hù)體系 217
9.3.2 山前丘陵坡地水土流失防護(hù)體系 217
9.3.3 濱河谷地水土流失防護(hù)體系 218
主要參考文獻(xiàn) 218