检索结果-南通市图书馆

作者：欧阳炜华中农业大学

学位级别：硕士

消落带指受控水库因周期性水位涨落而使岸周土地淹没或露出成陆的区域,在最高水位线与最低水位线之间形成的区域。丹江口水库作为南水北调中线工程水源地,保障水源区的水质水量、经济社会可持续发展尤为重要,而库岸消落带植物是拦截、... 详细信息

消落带指受控水库因周期性水位涨落而使岸周土地淹没或露出成陆的区域,在最高水位线与最低水位线之间形成的区域。丹江口水库作为南水北调中线工程水源地,保障水源区的水质水量、经济社会可持续发展尤为重要,而库岸消落带植物是拦截、阻控污染物进入受纳水体的最后一道生态屏障,对净化地表径流携带的泥沙及污染物具有十分重要生态作用。本文以丹江口库区消落带为研究对象,结合野外调查情况,选取消落带优势物种狗牙根和空心莲子草为试验材料,设置空白裸地、狗牙根植被过滤带和空心莲子草过滤带3种处理。通过室内水池模拟丹江口水文节律的变化,设置每4 d涨(落)1次,每次涨落15 cm,从而在土槽上形成4个不同水位区域,将这4个区域依次命名为A、B、C、D。通过放水冲刷实验探究不同植被过滤带对径流中的泥沙、总氮、铵态氮、总磷、溶解性磷的净化效果,以及植被-水文作用对植被过滤带土壤中全氮、铵态氮、硝态氮、总磷、速效磷的变化规律。主要结论如下:(1)植被过滤带能有效的延缓初始径流的产生以及降低坡面径流的峰值,增加坡面流的入渗。与空白裸地比较,植被过滤带平均每分钟增加了2.3 L的坡面水的入渗,植物贡献率达40%左右,3种处理的径流截留量、截留率与冲刷时间呈显著的幂指数函数关系(y(28)ax,x为时间,y为径流截留量或截留率,a、b为常数)。(2)植被过滤带能有效截留径流中的泥沙、氮素和磷素。放水初期,2种植被过滤带对泥沙拦截率达到85%以上,整个放水冲刷过程,2种植物处理下的径流中泥沙截留率与放水时间呈显著的线性负相关;狗牙根过滤带对全氮、铵态氮、全磷和溶解性磷平衡时净化率分别为23%、11%、10%和12%,空心莲子草过滤带对全氮、铵态氮、全磷和溶解性磷平衡时净化率分别为20%、14%、15%和18%。(3)2种植物的生长受水文的干扰严重,水淹对狗牙根生长具有抑制作用,适当的水淹对空心莲子草生长具有促进作用。整个水位变化周期后,狗牙根处理A、B、C、D区域的存活率分别0.0、0.25、0.75、0.85,B、C区域狗牙根有不同程度的返青现象;4个区域空心莲子草的株高、总生长率与水位变化时间呈显著的线性正相关。(4)植被-水文作用主要影响土壤中速效氮和速效磷的变化,对土壤中的全氮、全磷含量的影响较小,消落带植被过滤带截留径流中污染物后,水位在12-16 d后上涨更有效阻控氮磷污染进入水体,达到更加科学的利用消落带植物缓控农业面源污染的目的。2种植物处理,C区域水淹前(12 d)土壤中的硝态氮、铵态氮、全磷基本达到平衡状态,说明植物通过12d的吸收转化后可以有效的减少土壤中的硝态氮、铵态氮、全磷进入水体;D区域水淹前(16 d)土壤中全氮基本达到平衡状态,说明植物通过16 d的吸收转化后可以有效减少土壤中全氮进入水体。(5)植被过滤带的存在增强土壤对氮、磷的吸附固定作用,水位变化严重影响土壤中氮磷的释放量。2种植物处理各个区域土壤截留全氮、全磷显著高于空白裸地处理,2种植物处理间土壤截留全氮、全磷量无显著差异。2种植物处理与空白裸地处理比较,狗牙根处理A、B、C、D区域土壤全氮的释放量依次是空白裸地处理的0.25、1.00、1.47、1.93倍,空心莲子草处理A、B、C、D区域土壤全氮的释放量依次是空白裸地处理的3.94、3.08、1.64、1.77倍。(6)3种处理土壤中全氮、全磷的截留量与释放量呈显著线性正相关,表明土壤截留径流中氮、磷量越多,土壤的释放量越大。3种处理土壤截留径流中全氮量整体高于水文变化下土壤释放全氮量。空白裸地处理和空心莲子草处理各个区域土壤全磷释放量均高于土壤截留径流全磷量,狗牙根处理各个区域土壤全磷释放量均低于土壤截留径流全磷量。

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同方学位论文库评论

降雨-径流作用下红壤坡面侵蚀特征试验研究

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作者：王先舟华中农业大学

学位级别：硕士

我国南方红壤区雨热丰沛,气候较好,是很重要的粮食产区,同时占地面积很大,对农业经济的发展起着极其关键的作用。然而随发展的经济,红壤区的森林植被和地表环境被过度的人为活动大面积破坏。红壤区地形比较复杂,降雨集中而且强度大,这... 详细信息

我国南方红壤区雨热丰沛,气候较好,是很重要的粮食产区,同时占地面积很大,对农业经济的发展起着极其关键的作用。然而随发展的经济,红壤区的森林植被和地表环境被过度的人为活动大面积破坏。红壤区地形比较复杂,降雨集中而且强度大,这就造成严重的水土流失,出现红壤区土壤薄化和岩石裸露,红壤区出现全面的耕地面积减少,严重的耕地质量下降和农业生产全面衰退的情况。所以,我们急迫需要深入了解红壤区的土壤侵蚀机理。开展红壤区侵蚀机理的研究,能为该区水土保持事业的发展和水土保持工作的安排规划提供科学依据。把室内模拟降雨实验与室内径流冲刷实验联合起来是本文的主要研究方法,分别对雨滴打击、径流冲刷和降雨-径流组合作用进行了研究,通过分析不同的降雨-径流作用力的组合机制对侵蚀过程和产沙产流的影响,得出了坡面土壤侵蚀的水动力学机制,阐明了坡面土壤侵蚀过程。主要结论如下:(1)坡面侵蚀过程受雨滴打击作用力的影响雨强在模拟降雨条件下受坡面产流产沙速率显著影响,产流、产沙与雨强呈正相关关系。随降雨时间的阶段性变化趋势是产流、产沙速率和径流含沙量的一个重要特点。其中累计的径流量和泥沙量与产流历时之间呈较好的线性关系。坡度是坡面侵蚀产沙过程的一个重要因素,径流含沙量的变化随之改变。径流含沙量随产流历时的总体趋势是先增大后减小。累计径流量与累计泥沙量两者之间有显著的幂函数相关关系。(2)坡面侵蚀过程受径流冲刷的影响在模拟径流冲刷试验中,上方来水流量相等时,坡上、坡中、坡下三个阶段的流速呈现递增趋势,而且,产流产沙速率随着时间均呈波动性变化。在径流侵蚀产沙过程中,上方来水流量在地面物质补给占主导作用。流量不同,坡面侵蚀产沙变化趋势也呈现不同。侵蚀泥沙在低流量下(5 L/min)变化平缓,在高流量下(7.5 L/min),侵蚀泥沙主要集中在最初5min。可以得出结论,径流量与产流历时呈现显著的正线性相关关系,累计泥沙量与产流历时、累计径流量间都呈现幂函数关系。(3)坡面侵蚀过程受降雨-径流共同作用的影响产沙速率在降雨和放水冲刷共同作用下,随着产流时间呈阶段性变化趋势。在不同的流量和坡度条件下,当坡度一定时,产沙速率受上方来水量影响较小。坡度和上方来水流量,二者对产流产沙动态变化曲线影响较小。随产流时间,产流产沙速率呈减小趋势,二者相比,产沙比产流速率衰减速度快。产流速率在上方来水流量相同时,受坡度的影响具有明显差异性。在小流量小坡度的条件下,产流初期含沙量迅速升高,接着随时间的持续下降直至稳定,而在大流量大坡度的条件下,径流含沙量,随着冲刷从产流初期含沙量较高一直不断下降直至稳定。累计泥沙量和累计径流量二者均与产流随时间的变化呈幂函数关系,同时累计径流量与产流随时间的变化呈显著线性关系。在降雨-径流作用力共同作用下,层流、急流是主要的坡面水流流态。

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堵河流域水源涵养林有效LAI的时空变化及其持水效应的研究

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作者：陈方鑫华中农业大学

学位级别：硕士

大型调水工程源头的水质水量保障已经引起社会广泛关注。此类工程周边水源涵养林面积和结构变化通过影响区域土地利用覆盖变化影响着该区域的水质水量问题。同时,水源涵养林通过冠层降雨截留,地被枯落物储水和林地土壤水分运移等具体方... 详细信息

大型调水工程源头的水质水量保障已经引起社会广泛关注。此类工程周边水源涵养林面积和结构变化通过影响区域土地利用覆盖变化影响着该区域的水质水量问题。同时,水源涵养林通过冠层降雨截留,地被枯落物储水和林地土壤水分运移等具体方式参与区域降雨再分配过程,也是区域水文生态模型重要的输入参量。本研究以南水北调中线工程丹江口水库区域的重要来水源头之一——堵河流域为研究对象,该研究区域位于湖北省竹山县堵河至汉江汇流处,总面积3433km2。在研究区域内选取典型水源涵养林类型,选用Hemiview冠层分析仪在流域内采集大量地面有效LAI数据。结合遥感数据建立在该区域内估算LAI的经验模型,并运用此模型监测了1990年至2010年该地区水源涵养林的动态变化。建立区域水源涵养林冠层截留模型,估算了该区域水源涵养林冠层截留能力及空间分布特征。同时在马尾松林、杉树林、花栎树林、混交林四种典型林分内采集地被枯落物样本及土壤样本：每种林分下,10m×10m的范围内,随机采集20cm×20cm的地被枯落物样本10个;100ml土壤环刀样本5个,并研究地被枯落物持水和土壤层的贮水能力。主要结论如下： (1)利用经典植被指数与地面LAI数据,建立了堵河流域水源涵养林的几种估算有效叶面积指数的经验模型。结果表明以NDVI为数据基础的幂函数模型的相关性最好(R2=0.63)。利用该经验模型对1990年、1999年和2010年的TM图像进行估算,得出了堵河流域三年的叶面积指数图像。对比分析表明：堵河流域水源涵养林2010年有效LAI平均值为2.82;1999年平均值为2.08;1990年平均值为1.61,增长率分别为28.8%和35.6%。 (2)以堵河流域LAI的估算模型为基础,根据经验公式计算出了堵河流域的冠层的最大截留量。结果表明四种典型林分的冠层最大截留量依次为：杉树林(0.84mm),混交林(0.83mmm),花栎树林(0.80mm),马尾松林(0.71mm)。对整个流域的冠层截留统计结果表明,该流域的平均截留量为1.01mm。结果显示冠层截留郧县和张湾区明显小于茅箭区、房县和竹山县。堵河流域的最大冠层截留量为2.62mm,平均截留量为1.01mm,标准差为0.31。 (3)对1990年,1999年及2010年的堵河流域TM影像的解译结果表明：1990年,1999年及2010年水源涵养林的面积分别为：2075km2,2461km2,2677km2;水源涵养林面积增加分别增加18.60%和8.76%。 (4)地被枯落物持水方面,通过对蓄积量,最大持水率,最大持水量等物理性质的分析,得出以下结论：地被枯落物蓄积量上,混交林最大,为73.75t/ha,其次分别为马尾松林(42.50t/ha)、花栎树林(35.00t/ha)、杉树林(28.75t/ha);最大持水量与地被枯落物蓄积量、最大持水率及分解程度成正相关关系,从大到小依次为,混交林、杉树林、马尾松林、花栎树林;其中杉树林的最大持水率最大,达到了155%,其次分别为马尾松林150%、混交林96.30%、花栎树林96%。 (5)在土壤层贮水能力上,重点分析了四种林分在非毛管孔隙度上的差别。非毛管孔隙度平均值杉树林最大,为4.78%,其次为花栎树(3.76%),马尾松(2.56%),混交林(1.74%),其中变异系数最大的为马尾松(74.00%)。土壤层持水上,杉树林的持水效应最好。

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丹江口水库库岸带土壤种子库研究

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作者：武晓菲华中农业大学

学位级别：硕士

消落带是水库库区生态系统的重要组成部分,其植被在净化污染物、保护水库水质、防止水土流失等方面具有重要的作用。种子侵入消落带并在消落带沉降是植物萌发、植被建成的前提和基础,大坝的修建破坏了河流的自然水文变化规律和水动力模... 详细信息

消落带是水库库区生态系统的重要组成部分,其植被在净化污染物、保护水库水质、防止水土流失等方面具有重要的作用。种子侵入消落带并在消落带沉降是植物萌发、植被建成的前提和基础,大坝的修建破坏了河流的自然水文变化规律和水动力模式,进而改变了这一重要的生态过程,影响了种子的传播及沉降过程,导致消落带原有的植被群落被破坏且难以恢复。本文对丹江口水库消落带土壤种子库的分布格局进行研究,揭示消落带受到人工调控后的水流过程对种子扩散的影响机制,对消落带的植被保护具有重要的意义,也为消落带的植被恢复提供理论依据。本文分三个梯度对土壤种子库的空间格局进行研究,第一梯度基于横向水流作用,按照消落带水位调节干扰梯度由弱到强分为“上带”(149-156m)、“中带”(144-149m)、“下带”(139-144m)三个样带;第二梯度基于纵向水流作用,按照河水流动干扰梯度分为“上游”、“汉库库周”、“连通区”、“丹库库周”、“坝前”和“下游”六个区域,其中“下游”区域作为对照区域;第三梯度基于横向水流及纵向水流的双重作用,按照水流干扰梯度将土壤分为“上层”和“下层”,其中“上层”为0-5cm层,“下层”为5-10cm层。按照水位变化特征,分两个时间对土壤种子库的时间格局进行研究。将土壤理化性质与土壤种子库做CCA分析,研究土壤理化性质对土壤种子库的影响。通过种子萌发实验对土壤种子库进行研究,并测定土壤的理化性质,经分析得出如下结论：(1)分析消落带水位调节干扰梯度下土壤种子库的密度及多样性特征的影响,表明不同样带间的土壤种子库密度差异显著,且土壤种子库密度沿水位干扰梯度升高而逐渐升高;消落带土壤种子库多样性的4个指数均为“中带”最大。说明横向水流对种子在消落带上再分布过程具有显著的影响。消落带不同样带土壤种子库与土壤理化特征的CCA分析表明,消落带“上带”和“中带”对种子库物种分布影响最大的因素均是pH和土壤机械组成中砂粒含量,“上带”和“中带”影响种子库物种分布的主要因素是一致的,“下带”对种子库物种分布影响最大的是土壤容重和土壤机械组成中粘粒含量。(2)纵向水流作用对消落带种子库空间分布的影响表明不同区域间的土壤种子库密度差异显著,上层土壤中“上游”区域和“坝前”区域的种子库密度均低于“下游”区域,下层土壤中只有“上游”区域低于“下游”区域;上层土壤中“坝前”的种子库物种多样性最低,“连通区”最高;下层土壤中“上游”的种子库物种多样性最低,“下游”最高。大坝的修建对种子库的分布具有较大的影响。消落带不同区域土壤种子库与土壤理化特征的CCA分析表明,“上游”区域对种子库物种分布影响最大的是土壤容重和土壤机械组成中粘粒含量,“汉库库周”对种子库物种分布影响最大的是pH和土壤机械组成中粉粒含量,“连通区”对种子库物种分布影响最大的是pH和土壤机械组成中砂粒含量,“丹库库周”对种子库物种分布影响最大的是土壤有机质和土壤机械组成中粘粒含量,“坝前”对种子库物种分布影响最大的是pH,下游对种子库物种分布影响最大的是pH和土壤机械组成中粘粒含量。各个区域影响种子库物种分布的主要因素不完全相同。(3)土壤种子库密度及多样性的垂直分布研究结果表明各样带内种子库密度均是“上层”高于“下层”,各区域内除了“坝前”,其他区域均是“上层”种子库密度高于“下层”。水流的作用增加了上层土壤种子库的储量,并且种子库储量的大小可能还与种子自身传播能力关系密切。消落带不同土层深度土壤种子库与土壤理化特征的CCA分析表明“上层”土壤对种子库的物种分布影响最大的是土壤有机质和土壤机械组成中粉粒含量,“下层”土壤对种子库的物种分布影响最大的是pH和土壤机械组成中粘粒含量。“上层”和“下层”种子库物种分布的影响因素均不相同,且“下层”种子库的物种分布均集中于排序轴的中心位置。(4)随着时间的推移,土壤种子库密度呈现逐渐下降的趋势。从物种种类来看,有些物种只在4月份出现,6月份没有出现,并且没有只在6月出现的物种。随着时间的推移,种子库的物种多样性呈下降趋势,但是差异并不显著,说明时间的动态变化并不是影响物种多样性的主要因素。(5)消落带土壤种子库中共出现了39个物种,隶属于20个科的34个属,从物种水平来看属于中等水平。一年生草本23种,种子数量占所有土壤种子库种子总数量的90.52%;多年生草本16种,种子数量占所有土壤种子库种子总数量的9.48%;没有出现灌木和乔木。从生活型来看,一年生草本占明显的优势。

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疏花水柏枝形态-生物力学特性变化及对水流特性的影响

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作者：温希望华中农业大学

学位级别：硕士

三峡库区地处峡谷山地,河流深切,地表破碎,水土流失严重,水土流失带来的入库泥沙威胁着三峡水库的安全运行。植物措施是修复三峡漫滩区域生境、抑制入库泥沙的关键措施。疏花水柏枝是三峡消落带特有的濒危植物,在三峡消落带进行疏花水... 详细信息

三峡库区地处峡谷山地,河流深切,地表破碎,水土流失严重,水土流失带来的入库泥沙威胁着三峡水库的安全运行。植物措施是修复三峡漫滩区域生境、抑制入库泥沙的关键措施。疏花水柏枝是三峡消落带特有的濒危植物,在三峡消落带进行疏花水柏枝的回归引种,既是疏花水柏枝种群恢复的必要举措,也是修复三峡消落带破碎生态环境的重要措施,目前在回归引种过程中对于其阻流拦沙作用的研究还非常有限。因此,本文采用空间换时间的策略选择1-2年(小苗)、3-4年(中苗)、5-7年(大苗)的疏花水柏枝为试验材料,分别在8月下旬(休眠期)、9月下旬(生长初期)、10月下旬(生长旺盛期)进行试验,分析其随着年内年际生长而出现的形态和生物力学特性变化及尾流区水流特性的相应变化,揭示疏花水柏枝与水流相互作用的机理,为三峡消落带修复提供理论基础。利用电子万能材料机测量疏花水柏枝的弯曲和拉伸性能,利用ADV流速仪和室内循环水槽测量疏花水柏枝尾流区的流速。这是首次分析疏花水柏枝生物力学特性,也是首次对疏花水柏枝尾流区水流特性进行分析。本文的主要结果概括如下:(1)疏花水柏枝年内动态生长(从休眠期到生长旺盛期)导致与水流发生相互作用的正面面积增加,生物力学特性中的抗弯能力增加,抗拉能力减弱。小苗生长初期和生长旺盛期正面面积分别是休眠期的1.2倍、2.4倍,生长旺盛期弯曲刚度是休眠期的22.3倍,休眠期拉伸杨氏模量为生长旺盛期的1.8倍。中苗生长初期和生长旺盛期正面面积分别是休眠期的2.8倍、5.6倍,生长旺盛期弯曲刚度为休眠期的10.7倍,而休眠期拉伸杨氏模量为生长旺盛期的2.0倍。大苗生长初期和生长旺盛期正面面积分别是休眠期的1.3倍、2.6倍。生长旺盛期弯曲刚度为休眠期的3.5倍,而休眠期的拉伸杨氏模量为生长旺盛期的1.5倍。(2)疏花水柏枝年内生长,抑制水流流速的作用增强,与周围水体的流速梯度增加,水体紊动交换增强。休眠期植物阻流面积较小,对尾流区流速的削减作用较小,进入生长初期后,阻流面积逐渐增加,对尾流区流速的削减作用逐步增强。在休眠期,尾流中湍动能的产生由床面摩擦和植物共同控制,进入生长旺盛期后植物后方低速水体与周围水体之间的流速梯度增加,尾流中湍动能产生由植物主导。从休眠期到生长旺盛期,随着植物生长,尾流中湍动能在数值上增加。年内生长对水流主导流态的影响不大,对于淹没状态的疏花水柏枝,在混合层扫射流态主导下使得泥沙等物质易于沉积在植物下游床面。通过能谱分析发现植物年内季节性生长,尾流主导频率对应的能量增加,即水流波动增强,漩涡运动增加,水体紊动增加。(3)疏花水柏枝年际生长后主茎数量、茎直径、正面面积都随之增加,抗弯能力和抗拉能力也随着年际生长而增加。小苗只萌生一根主茎,中苗和大苗分蘖后呈现为多茎状,茎直径也随着年际生长增加明显,小苗平均直径约为1.36 cm,中苗平均直径为2.26 cm,大苗平均直径为4.60 cm。大苗的正面面积分别是中苗和小苗的2.6倍和14.3倍。植物年际生物力学特性主要受直径变化的控制,大苗能承受的最大弯曲力是中苗和小苗的3.0倍和3.7倍,大苗的断裂拉伸力分别是中苗和小苗的5.0倍和8.9倍。(4)疏花水柏枝年际生长能进一步抑制水流流速,增加水体紊动交换。小苗对流速的削减作用最小,对比中苗和大苗对流速的影响发现中苗能够在有限的区域内更大程度的削减水流流速,而大苗能够在更大区域内影响水流流速。苗龄较小时,植物单独对水流产生影响,随着苗龄增加,两株植物引起的侧向偏转水流相互融合,可能会在两株植物之间形成冲刷区。小苗对尾流区中湍动能产生的影响最小,中苗尾流区中形成了更大的流速梯度,加上中苗在试验条件下轻微的摆动,中苗在有限区域内的湍动能在数值上大于大苗和小苗,但是大苗由于有更大的正面面积,在更大范围内影响着湍动能的产生。三种苗龄疏花水柏枝在下层水体中都呈现为喷射流态占主导地位,有利于下层泥沙等物质随水流一起向下游床面输移。能谱分析表明主导频率对应的能量峰值中苗>大苗>小苗,即中苗尾流中漩涡运动最剧烈。(5)弯曲刚度和正面面积的年内动态增加共同促进植物斑块的阻流拦沙作用。从休眠期到生长旺盛期,疏花水柏枝正面面积呈指数趋势增加。进入生长旺盛期后,植物弯曲刚度增加,导致植物在生长旺盛期承受比休眠期更大的拖曳力后,弯曲程度依然与休眠期一致,弯曲刚度的动态增长使得植物能在更大的水深范围内阻流拦沙,同时沉积的泥沙颗粒及携带的营养物质能够进一步促进植物的生长发育。

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明渠流中水生植被对曼宁系数的影响探究

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作者：孙梦瑶华中农业大学

学位级别：硕士

在促进泥沙运输与沉积、减少面源污染、控制水土流失措施中,植物过滤带或植物篱被广泛应用。和边界摩擦阻力相比,植被阻力作用更强烈。植物的存在会影响水流流速,明显增加水流阻力,降低过流能力,进而改变流速分布和泥沙分选过程。曼宁... 详细信息

在促进泥沙运输与沉积、减少面源污染、控制水土流失措施中,植物过滤带或植物篱被广泛应用。和边界摩擦阻力相比,植被阻力作用更强烈。植物的存在会影响水流流速,明显增加水流阻力,降低过流能力,进而改变流速分布和泥沙分选过程。曼宁系数是表征水流阻力的关键指标,也是研究水流水动力学和建立水力模型必不可少的参数,尽管已开展大量曼宁系数的研究,但是植被阻力在总曼宁系数的作用及占比仍不明确。因此,开展植被阻力在水流阻力中的作用十分必要且迫切。研究结果可拓展明渠水力学曼宁系数的理论内涵,对曼宁系数在河漫滩、生态沟渠,天然沟渠等的工程应用具有实际意义。本实验在华中农业大学水土保持基地循环水槽里进行,选用真实植物-香蒲(Typha orientalis Presl)为实验材料,以水力学理论推导建立的总曼宁系数与植物成分和边界成分的平方和关系为基础,设置五种植被格局(均匀、前密后疏、前疏后密、簇状、随机),两种淹没比(h /h =0.75、h /h =1.5)和三种渠道断面形态(矩形、梯形、楔形)。沿程方向上布设为3×41的水位测量矩阵,用自动水位仪测得各点水深;垂直方向上,在植被区入口处、中间、出口处设置三个流速测量断面,采用声学多普勒流速仪(ADV)获取流速数据。结果用于分析在不同植物配置格局、淹没比及渠道断面形态时,植物成分在总曼宁系数的贡献度。得到以下主要几点结果:(1)沿程方向上,植被可以使水深显著增加5～9 cm并改变水流状态,从没有植被时的M曲线过渡到M曲线。雷诺数和弗劳德数曲线的变化趋势与水深曲线相反。总曼宁系数和植物成分曼宁系数沿水流方向呈波动性下降趋势,并且趋势相同,(R=0.51～0.87),矩形断面下总曼宁系数和植物成分曼宁系数均最大,梯形断面居中,楔形最小。植物成分曼宁系数占到总曼宁系数的90%以上。总曼宁系数和植物成分曼宁系数用线性拟合效果最佳,并且总曼宁系数的拟合效果比植物成分曼宁系数的好。(2)垂直方向上,整个曲线呈S形,曼宁系数曲线是有两个明显的拐点的,最小拐点出现在植物高度一半处,最大拐点接近植物顶部,最大拐点的值与渠道底部的值接近。在梯形断面和楔形断面形态下,岸址处的曼宁系数大于岸坡,簇状相反,并且簇状格局岸坡岸址之间的差异最大。(3)沿程方向和垂直方向上的曼宁系数具有相似的结果。对于矩形断面,随机型格局的曼宁系数最大;对于梯形断面和楔形断面,前疏后密型格局的曼宁系数最大。矩形断面下的曼宁系数要显著大于梯形断面并大于楔形断面,梯形断面和楔形断面差异不显著。(4)在固定流量下,密度相同时,淹没程度对曼宁系数的影响最大,渠道断面形态次之,植被格局最小。矩形断面在三种渠道断面中曼宁系数最大,五种格局之间的差异越明显,同种渠道断面形态下,全淹没的曼宁系数大于半淹没,五种格局之间的差异更显著,所以,当曼宁系数最大时的处理条件下,其他条件之间的差异性最明显。

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消落带植物功能型与水淹条件对狗牙根生长影响

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作者：赵文忠华中农业大学

学位级别：硕士

水库消落带区域生长的植物在水库生态环境中扮演着极为重要的角色,对于防治水库水体污染、保护水库水质、防治水土流失多方面环境问题起着至关重要的作用。消落带受限于水库水位多变性的影响而极不稳定,在水库水位频繁干扰下,环境因子... 详细信息

水库消落带区域生长的植物在水库生态环境中扮演着极为重要的角色,对于防治水库水体污染、保护水库水质、防治水土流失多方面环境问题起着至关重要的作用。消落带受限于水库水位多变性的影响而极不稳定,在水库水位频繁干扰下,环境因子改变剧烈,导致植被频繁发生演替,体现出消落带生态系统生态脆弱性。人工水库的修建改变了自然状态下河流水位的变化规律以及水动力学规律,从而对消落带生态系统中的植物种子的分布、运移及沉降产生了重大的影响。同时水位逆季节性的频繁变化对消落带植物的生长发育也产生显著影响,进而影响水库的水质状况以及水库持续运行的能力。为揭示丹江口水库消落带生态系统中植物自然重建的内在潜力,依据植物不同月份不同土层,植物种子在丹江口水库消落带上的分布情况,选取10个采样区域,57个采样点,按水位变化情况分别在4月和6月采样。将丹江口水库不同地区全部覆盖,使用典范对应分析的方法(CCA)分析不同月份植物种子的分布规律与土壤容重,土壤水、土壤有机质含量以及土壤p H值等环境因子之间的关系。为揭示消落带的水文胁迫对消落带典型植物种群生长发育的影响,设置11组水分胁迫实验(水淹深度0-50cm,间隔5cm,每组21个处理,共231个培养容器),观测丹江口水库消落带典型草本植物狗牙根光合效率、叶绿素含量和比叶重三个生理指标及其变化趋势,运用回归分析的方法建立回归方程,建立各项生理指标与光合效率之间的内在联系,,从而达到典型植物狗牙根在不同水淹深度下的生长状况来判断人工水库水位的最优值的目的。通过实验得出以下结论:(1)通过CCA二维排序的方法,分析土壤中植物种子与环境因子之间的关系,选取相关系数大于0.5的环境因子,其中4月份a层土壤中饱和持水量、田间持水量与轴1的相关系数分别为-0.50和-0.51,砂粒含量与轴2的相关系数为-0.52;b层土壤中毛管持水量、饱和持水量、田间持水量与轴1的相关系数分别为0.64、0.62、0.60,砂粒含量与轴2的相关系数为0.51,4月份制约种子在土壤中出现的主要环境因子可能为土壤水份含量,此时消落带水位刚刚下降,水份仍为影响消落带环境的主要影响因子。在6月a层土壤中,砂粒含量、粉粒含量与轴1的相关系数为-0.60、0.54,b层土壤中土壤饱和持水量、有机质与轴2的相关系数为0.52、0.51,6月份主要制约植物种子在土壤中的的主要环境因子为土壤的机械组成。(2)通过研究水淹对狗牙根光合效率的影响,结果表明:在水淹第4天,水淹深度为0cm时的狗牙根的光合效率为2.54μmol CO m s,水淹深度5cm时的狗牙根光合效率为3.5μmol CO m s,水淹深度10cm的狗牙根光合效率为4.16μmol CO2 m s,分别增长了37.8%、18.7%,其中水淹深度10cm时的狗牙根光合效率较水淹深度0cm的狗牙根光合效率增长了63.8%;在水淹第8天时,水淹深度0cm狗牙根的光合效率为5.45μmol CO m s,水淹深度5cm狗牙根的光合效率为6.3μmol CO m s,增幅为15.6%,这表明在水淹初期,水分的适量增加对于狗牙根的光合效率具有促进作用。(3)在水淹时间不超过12天,11个处理组共77个样本的狗牙根的光合效率随水淹时间变化而产生的变化规律相同,符合二项分布,R为0.579,表明短期水淹深度的增加对于狗牙根光合效率的影响较小;当水淹时间为12天到20天时,狗牙根的光合效率与水淹时间的变化规律,水淹深度0和5cm处理组变化趋势相同,水淹深度15到45cm之间的处理组的变化趋势相同,狗牙根的光合效率与水淹时间的变化的R分别为0.680、0.460;当水淹时间为20到30天时,水淹深度0到10cm处理组之间、15到25cm处理组之间、30到35cm处理组之间、40到45cm处理组之间的变化趋势分别相同,狗牙根的光合效率与水淹时间的变化的R分别为0.599、0.442、0.783、0.558。说明在一定范围的水淹深度下,水淹深度的改变并不影响狗牙根的光合效率的变化趋势;随着水淹时间的增加,不同水淹深度下狗牙根光合效率的变化趋势的改变愈加频繁。(4)狗牙根叶绿素含量随水淹时间的变化过程中在水淹时间第25天,狗牙根的叶绿素含量大于水淹12天、16天、20天以及30天,在水淹末期,狗牙根为最大限度维系正常光合作用,叶绿素含量增加,在15到25天狗牙根的叶绿素含量随水淹时间的增加而增加;在25到30天狗牙根的叶绿素含量下降,这也与狗牙根的光效率的变化趋势一致,狗牙根生长受到水份严重的抑制。(5)在水淹条件下,狗牙根的比叶重与水淹深度的相关系数,只有在水淹第四天的时候,p为0.026<0.05,其余时间,狗牙根的比叶重与水淹深度的相关系数均大于0.05,相关性不强,在水淹初期植物为适应水淹环境,叶片生长以适应水

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同方学位论文库评论

植被斑块中含沙水流运移规律研究

引用

作者：占昌华华中农业大学

学位级别：硕士

水营力作用搬运地表土壤形成含沙水流,含沙水流的挟沙能力致使泥沙不断向流域下游输移,造成水土流失和面源污染等严重环境问题。因此研究含沙水流运动的水流特征与影响因素,对理解水力作用引起的土壤侵蚀有重要的指导意义。本文以含沙... 详细信息

水营力作用搬运地表土壤形成含沙水流,含沙水流的挟沙能力致使泥沙不断向流域下游输移,造成水土流失和面源污染等严重环境问题。因此研究含沙水流运动的水流特征与影响因素,对理解水力作用引起的土壤侵蚀有重要的指导意义。本文以含沙水流为研究对象,通过设置含沙水流中不同的泥沙粒径组成(10-100μm65%、10-100μm74%、10-100μm81%)、植物形态(长宽比L/W=2.67、1.07)和植被密度(SPF=1%、2%、3%)以及水流深度(H=9、12、15cm),进行了一系列的室内闸门水槽交换试验,所有试验下的植被斑块均按照随机方式布设,在测试区底部每间隔20cm设置一个泥沙沉积收集装置,共设置15个。试验过程中利用高速动态摄像机全程记录含沙水流的前进位置和对应时间,收集的泥沙沉积样品通过马尔文3000激光粒度分析仪测算颗粒组成和粒径分布,定量研究了植被斑块对含沙水流运动速度、泥沙沉积通量的作用规律,并建立预测方程。主要研究结果如下。(1)含沙水流在植被斑块中运移规律可划分为三个主要阶段:惯性力阶段、阻力主导阶段和粘滞力阶段,并建立了含沙水流惯性力阶段和阻力主导阶段的流速预测方程。惯性力阶段,含沙水流运动的预测方程为V=0.45(g′H/4)(g′表示有效加速度,H表示水流深度),此阶段水深恒定时,含沙水流流速保持恒定不变。含沙水流运动速度与泥沙粒径组成、植物形态和密度均无关,有且仅与水深相关。在阻力主导阶段,含沙水流运动的预测方程为V=0.64(qg′d/Cφ)?t(-1/2)),此阶段含沙水流流速逐渐减小,含沙水流运动速度主要与植被密度、植物形态相关,与泥沙粒径组成无关。(2)含沙水流中的泥沙在植被斑块中运移呈现不同的沉积规律。在惯性力阶段,沉积的泥沙无颗粒偏析现象,且含沙水流的沉积通量基本保持不变。在阻力主导阶段,沉积的泥沙越来越多的以细颗粒为主,沉积通量逐渐减小。植被密度、水流深度、植物形态以及含沙水流的泥沙粒径组成均对含沙水流的沉积通量有显著的影响。较大的植被密度拦沙能力强,含沙水流的沉积通量较小。水流深度的加深导致泥沙沉积通量上升。含沙水流中粗颗粒含量越高,含沙水流的初始沉积通量越大,在植被斑块中的运移距离越短。(3)在含沙水流的惯性力阶段,含沙水流流速的平均测量值与预测值之比随植被体积分数ad的增大而保持不变,植被斑块的存在对含沙水流流速无影响。在阻力主导阶段,含沙水流速度比随着植被体积分数ad的增大而下降,当ad>0.056时,含沙水流速度比趋近于1,含沙水流流速与预测流速相同。(4)对于植被斑块中不同粒径组成的含沙水流,植被正面面积a H存在阈值,当植被正面面积a H0.68时,阻力主导阶段的区域长度恒定不变。泥沙粒径组成中的细颗粒有利于含沙水流向前运动,不同泥沙粒径组成中细颗粒占比越多,含沙水流的阻力主导阶段的区域更长。(5)无植被斑块时,不同泥沙粒径组成的含沙水流运动速度无显著差异,含沙水流流速随着水深的增大而增大。

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