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(kāi)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(kāi)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(kāi)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(dòng)態(tài)變化 3
1.2 紅壤坡地開(kāi)發(fā)過(guò)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(dòng)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(guò)程研究的重要性 10
1.3.1 研究意義 10
1.3.2 研究?jī)?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(chǎng)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(cè)試指標(biāo) 18
2.4 試驗(yàn)過(guò)程和指標(biāo)測(cè)試 19
2.4.1 試驗(yàn)過(guò)程 19
2.4.2 測(cè)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(guò)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(guò)程 22
3.2.1 試驗(yàn)設(shè)計(jì)與過(guò)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(guò)程 25
3.2.4 結(jié)論 30
3.3 坡長(zhǎng)和雨強(qiáng)組合模擬試驗(yàn)條件下的坡面徑流過(guò)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(dòng)態(tài)過(guò)程的坡長(zhǎng)效應(yīng) 31
3.3.3 雨強(qiáng)和坡長(zhǎng)對(duì)徑流量的綜合影響 34
3.4 坡長(zhǎng)和植被覆蓋度組合模擬試驗(yàn)條件下的坡面徑流過(guò)程 34
3.4.1 試驗(yàn)設(shè)計(jì) 34
3.4.2 坡長(zhǎng)和覆蓋度對(duì)初始產(chǎn)流時(shí)間的影響 35
3.4.3 坡長(zhǎng)與植被覆蓋度對(duì)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(guò)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(shí)刻 38
3.5.3 室內(nèi)模擬覆蓋降雨試驗(yàn)產(chǎn)流過(guò)程 39
3.5.4 室內(nèi)模擬覆蓋降雨試驗(yàn)產(chǎn)流過(guò)程討論 40
3.6 土壤性質(zhì)對(duì)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(guò)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(guò)程 50
4.1 竹林坡地侵蝕產(chǎn)沙及養(yǎng)分流失過(guò)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(guò)程分析 52
4.1.3 竹林坡地氮磷流失過(guò)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(guò)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(guò)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(zhǎng)徑流與輸沙過(guò)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(shí)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(duì)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(duì)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(guò)程模擬 92
5.1 坡耕地侵蝕產(chǎn)流產(chǎn)沙過(guò)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(dòng)態(tài)過(guò)程 93
5.1.3 坡耕地侵蝕產(chǎn)沙過(guò)程分析 96
5.1.4 不同坡長(zhǎng)徑流與輸沙過(guò)程研究 100
5.1.5 坡長(zhǎng)和雨強(qiáng)對(duì)坡面徑流侵蝕產(chǎn)沙過(guò)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(guò)程模擬 105
5.2.1 人工模擬降雨試驗(yàn)及過(guò)程設(shè)計(jì) 105
5.2.2 產(chǎn)流時(shí)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(shì)探討 109
5.2.6 泥沙粒徑問(wèn)題 110
5.2.7 結(jié)論 113
5.3 不同土地利用方式長(zhǎng)期侵蝕產(chǎn)沙監(jiān)測(cè)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(cè)資料數(shù)據(jù)庫(kù)的建立和優(yōu)勢(shì) 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(guò)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(dòng)力學(xué)參數(shù)的相關(guān)性 123
6.1.4 坡面徑流水動(dòng)力學(xué)參數(shù)對(duì)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(zhǎng)變化的動(dòng)態(tài)過(guò)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(zhǎng)增加的變化特征 127
6.2.3 含沙量過(guò)程波動(dòng)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(zhǎng)和植被覆蓋度對(duì)侵蝕產(chǎn)沙過(guò)程的影響模擬 132
6.3.1 坡面產(chǎn)流產(chǎn)沙的坡長(zhǎng)效應(yīng) 132
6.3.2 植被覆蓋度對(duì)坡面侵蝕產(chǎn)流產(chǎn)沙過(guò)程的影響 135
6.3.3 降雨過(guò)程中坡面土壤顆粒粗化過(guò)程研究 139
6.4 雨強(qiáng)和植被覆蓋度對(duì)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(duì)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(guò)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(zhǎng)期內(nèi)隨徑流的流失特征 151
7.1.3 不同生長(zhǎng)期內(nèi)，場(chǎng)降雨過(guò)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(duì)環(huán)境的影響 156
7.1.5 白菜整個(gè)生長(zhǎng)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(zhǎng)期內(nèi)TP流失特征 159
7.2.3 不同生長(zhǎng)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(zhǎng)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(zhǎng)和雨強(qiáng)對(duì)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(guò)程 169
7.3.2 坡長(zhǎng)對(duì)各形態(tài)氮素流失濃度的影響 169
7.3.3 雨強(qiáng)對(duì)徑流中各形態(tài)氮素流失量的影響 171
7.3.4 徑流量對(duì)徑流中各形態(tài)氮素總流失量的影響 173
7.3.5 坡長(zhǎng)、雨強(qiáng)、徑流量對(duì)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(zhǎng)對(duì)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(duì)坡地TP流失的影響 177
7.4.3 坡地總磷流失臨界坡長(zhǎng)的界定 179
7.4.4 施肥對(duì)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(zhǎng)、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(wèn)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(kāi)發(fā)利用情況下生態(tài)季節(jié)錯(cuò)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(shí)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