检索结果-南通市图书馆

作者：苏鹏沈阳农业大学

学位级别：硕士

东北黑土区作为我国重要的商品粮基地,严重的水土流失直接影响我国粮食战略安全,如何有效防治坡耕地水土流失已迫在眉睫。植物篱作为一项投资小、易于管理并具有一定经济效益的有效水保持措施,已成为东北黑土区水土流失防治的一种积极尝... 详细信息

东北黑土区作为我国重要的商品粮基地,严重的水土流失直接影响我国粮食战略安全,如何有效防治坡耕地水土流失已迫在眉睫。植物篱作为一项投资小、易于管理并具有一定经济效益的有效水保持措施,已成为东北黑土区水土流失防治的一种积极尝试,而合理科学的配置是植物篱发挥水土保持效果的关键,植物篱配置受多种因素影响,在某一特定地区应根据当地的气候、地形、土壤等条件来确定。本文以东北黑土区坡耕地为研究对象,通过通用土壤流失方程,以带间侵蚀量作为控制指标,反向推算3°、5°、8°坡面篱带间距,设置两种带宽(0.5 m、1 m)基于含沙径流冲刷试验模拟各坡度任一植物篱在不同降雨强度下(50 mm/h、75 mm/h、100 mm/h)的产流产沙过程及减流减沙效益,进而研究不同坡段距等间距植物篱的减流减沙特征,在此基础上,进行植物篱优化配置研究。主要研究结果如下:(1)按照东北黑土区坡耕地水蚀速率24 t/hm作为控制指标,采用通用土壤流失方程按照裸地推求相应植物篱带间距,并兼顾机械耕作习惯,推导出植物篱带间距3°为23m、5°为8 m、8°为6 m。不同雨强下各坡度植物篱坡面(Z、Z)初始产流时间均滞后于对照坡面,产流产沙速率均呈先上升后趋于平稳趋势,产流产沙速率总体表现为CK>Z>Z,减流效益介于1%8%之间,减沙效益在4%7%之间。除带宽0.5 m植物篱坡面在3°、100 mm/h雨强下的侵蚀模数超过黑土区允许土壤流失量外均小于黑土区允许土壤侵蚀量,设计满足坡面任一植物篱带间防蚀要求。(2)全坡面等间距布设条件下,各坡段植物篱能够阻延坡面径流,且随坡段下移,滞后时间逐渐缩短。各坡段植物篱产流、产沙速率在时间尺度上表现基本一致,上、中坡段植物篱坡面相对平稳,下坡段植物篱坡面后期呈明显波动,整体均小于对照坡面。不同坡段植物篱减流效益为5.40%0.16%、减沙效益为51.90%5.72%。尽管减沙作用较好,但下坡段植物篱坡面侵蚀模数已达259.96 t/km,超过东北黑土区允许土壤流失量200 t/km,等间距配置无法满足坡面防蚀要求。(3)间距优化配置后,Z、Z植物篱坡面初始产流时间均滞后于对照坡面,随着坡段下移,初始产流时间呈不同程度的缩短,滞后时间总体表现为Z>Z>CK。Z、Z植物篱坡面产流速率均较为稳定,上坡段产流速率表现基本一致,随着坡段下移产流速率相差越大。Z、Z植物篱坡面产沙速率均较为稳定,呈先上升后减小并趋于稳定趋势。上坡段Z、Z植物篱坡面产沙速率基本一致,中、下坡段产沙速率前期有明显差异。带宽0.5 m植物篱减流效益为1.88%.94%,减沙效益为49.55%2.16%,带宽1 m植物篱减流效益为9.87%4.09%,减沙效益为51.54%1.27%,Z植物篱坡面减流减沙效果均优于Z植物篱坡面。基于上述研究建议,裸地条件下,第一道、第二道布设间距8 m、带宽0.5 m植物篱,第三布设间距7 m、带宽1 m植物篱。

关键词：植物篱间距带宽减流减沙东北黑土区

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BP神经网络对解冻期土壤侵蚀的模拟研究

BP神经网络对解冻期土壤侵蚀的模拟研究

作者：刘洋沈阳农业大学

学位级别：硕士

解冻期土壤侵蚀是一个极其复杂的过程,侵蚀机理与研究较为普遍的降水侵蚀存在极大差异,不同侵蚀主导过程及影响因素千差万别,目前的经验模型和物理成因模型很难兼顾到所有影响因素和侵蚀过程,无法对春季解冻期土壤侵蚀进行精确预报。需... 详细信息

解冻期土壤侵蚀是一个极其复杂的过程,侵蚀机理与研究较为普遍的降水侵蚀存在极大差异,不同侵蚀主导过程及影响因素千差万别,目前的经验模型和物理成因模型很难兼顾到所有影响因素和侵蚀过程,无法对春季解冻期土壤侵蚀进行精确预报。需要长期积累大量数据,而BP神经网络模型包容性强,仅需要较少的相关因素,适用范围广,有着较强的学习能力,能对非线性问题进行较好的处理。因此,本研究以东北黑土区主要土壤黑土、白浆土、棕壤、草甸土为研究对象,基于前期解冻期模拟融雪及降雨试验数据,构建BP神经网络模型预测不同试验条件下的土壤侵蚀量,并评价其能否达到预期目的,主要结论如下:(1)对于室内模拟融雪径流试验的BP神经网络预报模型,分别输入黑土、白浆土、棕壤、草甸土模拟试验的冻融温差、冻融循环次数、土壤含水率、冲刷流量、土壤解冻深度五个因素,建立的BP神经网络预报模型的评价系数DC在[0,0.5)范围内,为T等不合格。但再增加相关因素径流量后,预报模型的精准度大大提高。黑土和棕壤预报模型的评价系数DC在(0.9,1]范围内,为甲等优秀。白浆土和草甸土预报模型的评价系数DC在[0.7,0.9]范围内,为乙等良好。建模输入因子对输出量的影响因素越大则模型效果越好,说明春季解冻期融雪径流量对土壤侵蚀量的影响非常大。因此构建的六个输入因素,一个输出因素,两个隐含层的三层BP神经网络土壤侵蚀预测模型可以用于室内模拟融雪径流侵蚀的预测。(2)对于室内模降雨侵蚀试验的BP神经网络预报模型,首先构建黑土、白浆土、棕壤在降雨强度、解冻深度、含水率三个因素下的BP神经网络土壤侵蚀量预测模型。三因素作为模型输入因素时,黑土、白浆土、棕壤土预报模型的评价系数DC均小于增加径流量为第四因素的预报模型评价系数DC。增加径流量后,白浆土、棕壤预报模型评级系数分别是乙等、甲等,所建模型均能正式应用;黑土预报模型评级系数增加接近一倍,但仍未达到参考预报的丙等。模拟降雨条件下,径流量对土壤侵蚀量影响的确很大,但黑土受土壤性质影响,径流量的影响程度并没有其他两种土壤大。(3)对于室外模融雪侵蚀试验的BP神经网络预报模型,草甸土仅输入冲刷流量和土壤解冻深度这二个因素,BP神经网络预测模型评价系数DC为丙等,仅可用于参考性预报。而加入径流量后,变成三因素输入后精准度大大提高,模型评价系数DC为甲等,预测效果达到所需要求。室外融雪径流预测模型在增加输入径流量后预报准确度明显提高。故构建的三个输入因素,一个输出因素,两个隐含层的三层BP神经网络的土壤侵蚀预测模型可用于室外模融雪侵蚀试验的正式预测。

关键词： BP神经网络解冻期降雨侵蚀融雪侵蚀模拟试验

辽宁省重点防治区土壤侵蚀估算方法对比及优化

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辽宁省重点防治区土壤侵蚀估算方法对比及优化

作者：胡盘凤沈阳农业大学

学位级别：硕士

精准估算一定区域内土壤侵蚀状况是开展区域水土保持工作的基础,也是有效防治水土流失的关键。而当前一定区域范围内的水土流失量不能直接测量,往往需要借助遥感、土壤流失模型、抽样调查等方法间接实现。为了提高区域土壤侵蚀调查工作... 详细信息

精准估算一定区域内土壤侵蚀状况是开展区域水土保持工作的基础,也是有效防治水土流失的关键。而当前一定区域范围内的水土流失量不能直接测量,往往需要借助遥感、土壤流失模型、抽样调查等方法间接实现。为了提高区域土壤侵蚀调查工作的精确度,本研究以辽宁省国家重点治理区和重点预防区典型县为研究对象,分别按三因子模型和六因子模型(USLE)提取因子并进行土壤侵蚀量计算,将不同土壤侵蚀模型计算结果与径流小区实测数据对比分析,并采用遗传算法进行优化,找到适合辽宁省重点防治区土壤侵蚀估算的方法。主要结论如下:(1)三因子模型中,从土地利用因子提取结果看,西丰、朝阳土地利用类型主要为林地、旱地,宽甸土地利用类型主要为林地;从植被覆盖度因子提取结果看,西丰、宽甸高覆盖、中高覆盖面积较大,朝阳高覆盖、中高、中覆盖面积较大;从坡度因子的提取结果可见,西丰、朝阳坡度分布主要集中在8-25°之间,宽甸坡度主要在15°以上。USLE中,西丰、朝阳降雨侵蚀力较低,宽甸降雨侵蚀力较高;各县土壤可蚀性因子最大值主要集中在林地、旱地;坡长坡度因子最大值主要集中在林地。(2)运用三因子模型计算得出,西丰县土壤侵蚀面积1051.71km延续修改,占西丰总面积的39.89%,以轻度侵蚀为主;朝阳县土壤侵蚀面积1629.98km,占朝阳总面积的43.36%,以中度和强烈侵蚀为主;宽甸土壤侵蚀面积1546.78km,占宽甸总面积的25.29%,以轻度和中度侵蚀为主。(3)运用USLE计算得出,西丰县土壤侵蚀面积616.40km,占西丰总面积的22.96%,以轻度和中度为主;朝阳土壤侵蚀面积1918.72km,占朝阳总面积的50.99%,以轻度和中度为主;宽甸土壤侵蚀面积2685.69km,占宽甸总面积的43.92%,以轻度和剧烈为主。西丰平均土壤侵蚀模数为1469.93t/km.a,朝阳平均土壤侵蚀模数为1496.84t/km.a,宽甸平均土壤侵蚀模数为1667.29t/km.a,土壤侵蚀强度分级均属于中度侵蚀。(4)从土壤侵蚀强度及模数比较,治理区(朝阳与西丰)采用USLE的计算结果更接近实测数据,均以轻度和中度为主。预防区宽甸采用三因子土壤侵蚀模型的计算结果更接近实测数据,均以轻度和中度为主。可见,USLE更适合治理区,而三因子模型更适合预防区。(5)利用USLE计算的土壤侵蚀估算值(西丰与朝阳)与研究区的径流小区实测值进行比较,建立了辽宁典型治理区模型估算值和实测值之间的差异函数:Y = 1×10X,+ 0.666X + 0.0896 X + 0.0001 X-2.6864X。从优化函数输出的结果可以看出,水土保持措施因子对实测值与模型估算值的影响最大。通过对USLE的优化,将研究区实测值与采用USLE计算的土壤侵蚀估算值之间的差异由优化前的平均23.48%缩减到优化后的8.57%。

关键词：土壤侵蚀三因子模型 USLE 遗传算法

东北黑土区冻融侵蚀气候驱动要素变化规律研究

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东北黑土区冻融侵蚀气候驱动要素变化规律研究

作者：李楚君沈阳农业大学

学位级别：硕士

东北黑土区冻融导致土壤结构破坏,加剧解冻期土壤侵蚀。无论是秋季降雨对初始含水率的影响,还是冬春降水及气温变化奠定的解冻期径流基础,都会加剧土壤侵蚀,而这些均受气候条件影响。但关于气候驱动要素对解冻期土壤侵蚀的影响尚不清楚... 详细信息

东北黑土区冻融导致土壤结构破坏,加剧解冻期土壤侵蚀。无论是秋季降雨对初始含水率的影响,还是冬春降水及气温变化奠定的解冻期径流基础,都会加剧土壤侵蚀,而这些均受气候条件影响。但关于气候驱动要素对解冻期土壤侵蚀的影响尚不清楚。因此,本研究拟通过收集东北黑土区120个气象站近55a的降水、气温资料,提取影响土壤冻结、土壤冻融循环及解冻期融雪(水)侵蚀的气候要素,通过空间插值、线性回归分析、M-K突变检验等方法,分析各要素的空间分布特征及随时间变化趋势,进而分析气候驱动要素对东北黑土区春季解冻期土壤侵蚀的影响,主要结论如下:(1)影响土壤冻结的气候要素选取冬季平均气温、气温年较差和秋季降水量三个指标。冬季的平均气温是影响土壤冻结深度的主要因素,整个东北黑土区多年冬季平均气温呈从南到北降低的趋势;五个典型站冬季平均气温均呈上升趋势,说明在冬季平均气温的影响下,黑土区土壤冻结具有减弱趋势。气温年较差反应土壤冻结深度,整个东北黑土区北部气温年较差较大,南部较小;五个典型站气温年较差除索伦外都呈递减趋势,说明大部分黑土区在气温年较差影响下,土壤冻结深度总体减小。秋季降水量主要影响的是冻结前土壤含水量,整个东北黑土区秋季降水量呈南高北低分布;五个典型站中吉林省梅河口和内蒙古索伦秋季降水量升高,而吉林长春、黑龙江绥化和嫩江秋季降水降低,说明受秋季降水的影响东北黑土区部分区域冻结作用减弱。综合三个气候要素的变化趋势来看,东北黑土区土壤冻结程度存在减弱趋势。(2)影响解冻期冻融侵蚀的气候要素主要选取春季气温日较差和气温围绕0℃变化频次。气温日较差反映解冻期的土壤冻融温差,多年平均气温日较差总体东部较小西部较大;五个典型站3-5月的气温日较差均呈减小趋势,说明在春季解冻期气温日较差影响下,东北黑土区冻融侵蚀作用减弱。气温围绕0℃变化频次直观反映冻融循环次数,同样为西部地区高于东部地区;五个典型站中黑龙江绥化和嫩江、内蒙古索伦、吉林长春的冻融循环次数呈递减趋势,吉林梅河口的冻融次数呈递增趋势,说明东北黑土区冻融循环次数总体减小,部分地区增加。总体来说,55a内东北黑土区春季解冻期冻融作用减弱。(3)影响融雪(水)侵蚀的气候驱动要素选取冬季降雪量、春季降水量和春季升温速率进行研究。冬季降雪累积形成积雪,解冻期融雪直接或间接加速土壤侵蚀。冬季降雪量东南、西北两侧高,中部低;除中部部分地区降雪量稍有减少外,大部分地区的降雪量均有不同程度的增加,说明受冬季降雪影响大部分地区在融雪期具有土壤侵蚀强度增大趋势。春季降水通过直接或间接增加地表径流加剧土壤侵蚀,整个黑土区春季多年平均降水量从南到北递减;五个站点中吉林长春站春季降水量呈递减趋势,其他四个站点春季降水量均呈增大趋势,西部索伦站增加明显,即黑土区大部分地区受春季降水量影响土壤侵蚀加剧,西部增加趋势最为明显。春季气温回升会加快积雪融化速率从而加剧土壤侵蚀。整个黑土区的融雪日期均有所提前,融雪初始温度均有降低趋势,融雪期内升温速率整个黑土区有不同程度加快。在影响融雪(水)侵蚀气候要素影响下,融雪期内的土壤侵蚀存在加剧趋势。

关键词：冻融侵蚀东北黑土区气温降水降雪

春季解冻期不同土地利用类型土壤侵蚀特征研究

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春季解冻期不同土地利用类型土壤侵蚀特征研究

作者：吴锰沈阳农业大学

学位级别：硕士

我国东北地区,春季解冻期反复的冻融作用和融雪/降雨径流破坏了土体稳定性,造成严重的水土流失,对于不同的土地利用类型其形式会有所不同,因此开展春季解冻期不同土地利用类型土壤侵蚀特征研究,有助于土壤冻融侵蚀的预防以及制定合理的... 详细信息

我国东北地区,春季解冻期反复的冻融作用和融雪/降雨径流破坏了土体稳定性,造成严重的水土流失,对于不同的土地利用类型其形式会有所不同,因此开展春季解冻期不同土地利用类型土壤侵蚀特征研究,有助于土壤冻融侵蚀的预防以及制定合理的水土保持措施。本文选取东北黑土区长白山山地丘陵区的泉河小流域和吉兴小流域为研究对象,在分析小流域土地利用格局的基础上,选择典型地块,调查解冻期土壤及土壤特性,分析解冻期土壤侵蚀量主要影响因素,并运用逐步回归分析,建立解冻期土壤侵蚀量与侵蚀因子的预测方程,取得的主要结果如下:(1)小流域土地利用类型以耕地和林地为主,其在高程、坡度和坡向空间格局上具有以下特征,高程以分布在小于500m范围内为主,吉兴小流域林地主要分布在500m00m范围内;耕地主要分布在坡度小于15°范围内,园地、林地和草地主要分布在8°5°范围内;坡向主要以分布在半阳坡和半阴坡面积较多。景观指数格局分析发现,耕地和林地都表现出较复杂的形状,林地具有最大优势度,两个小流域多元化和均衡化发展较差,少数几个主要的景观类型控制的程度较高。(2)不同土地利用类型中,解冻期气温耕地最高且温差最大,其次是草地,林地气温最低且温差相对较小,而空气湿度则是林地最大,且林地、草地气温和湿度均与耕地存在显著差异。林地和草地都具有较厚的枯枝落叶层,且均与耕地存在极显著差异。土壤性质方面,解冻期林地土壤含水率最高,其次是草地,耕地土壤含水率最低,而土壤温度则是耕地最大,其次是草地,林地最小,土壤反射辐射与土壤温度规律一致,耕地>草地>林地,土壤剪切力大小为林地>草地>耕地,且林地、草地上述指标均与耕地存在极显著差异。观测解冻期土壤侵蚀状况发现,春季解冻期土壤侵蚀主要发生在耕地,而林地和草地在解冻期鲜有土壤侵蚀发生。(3)调查解冻期耕地土壤侵蚀发现,不同坡位土壤侵蚀量为坡下>坡中>坡上,且土壤侵蚀量随着局部坡度的增大而增多,不同坡向土壤侵蚀量都是南坡最大,北坡最小。且不同坡位、不同局部坡度土壤侵蚀量间均呈极显著差异,而不同坡向间呈显著差异。(4)灰色关联分析表明,坡度与土壤侵蚀量灰色关联度最大,土壤含水率的灰色关联度居第二位,土壤剪切力的灰色关联度居第三位,而土壤温度和土壤反射辐射的灰色关联度较小,对土壤侵蚀量影响不大。相关分析进一步表明,坡度、土壤含水率与土壤侵蚀量呈极显著正相关,相关系数分别为0.847和0.747,土壤剪切力与土壤侵蚀量呈极显著负相关,相关系数为-0.7,土壤温度和土壤反射辐射都与土壤侵蚀量呈显著正相关,但相关性较小。通过逐步回归分析,建立了基于坡度、土壤含水率和土壤剪切力解冻期土壤侵蚀量预测方程(V=-16.388+1.959S+2.038ω-101.903τR=0.903)。

关键词：春季解冻期土壤侵蚀土地利用坡度土壤含水率土壤剪切力

辽宁省典型流域水土保持措施减水减沙效益分析

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辽宁省典型流域水土保持措施减水减沙效益分析

作者：王佳琦沈阳农业大学

学位级别：硕士

辽宁省人口众多,资源丰富,水土流失制约着社会经济的发展。上世纪90年代以来,辽宁省实施了一系列水土流失重点治理工程,但是这些措施的影响与效果如何,尚无定量描述。因此,本研究将通过分析辽宁省土壤侵蚀现状和水土保持措施实施情况,... 详细信息

辽宁省人口众多,资源丰富,水土流失制约着社会经济的发展。上世纪90年代以来,辽宁省实施了一系列水土流失重点治理工程,但是这些措施的影响与效果如何,尚无定量描述。因此,本研究将通过分析辽宁省土壤侵蚀现状和水土保持措施实施情况,选取典型流域为研究对象,结合流域水文站产流产沙等资料,对典型流域水沙变化特征以及水土保持措施的减水减沙效益进行分析,揭示水沙变化规律,在此基础上,分析辽宁省典型流域水土保持措施实施效果,为合理地布设水土保持措施提供科学依据。主要结论如下:(1)1986年至2015年,辽宁省土壤侵蚀面积具有明显下降趋势,共减少2.75万km,其中朝阳市水土流失减少面积居全省首位。表明辽宁省经过长时间水土流失治理已取得一定成效,具有水土保持措施减水减沙效益分析的数据基础和客观需求。(2)对不同时期辽宁省各市水土保持措施实施情况进行对比分析,结果显示辽宁省水土保持措施主要分布在辽宁西部,以朝阳市、葫芦岛市和阜新市为主,其中朝阳市水土保持措施累计面积居全省首位,辽宁东部水土保持措施主要分布在丹东市。在此基础上,考虑水土保持措施实施范围与流域边界具有较好的一致性及水文资料的可获取性,选取大凌河中上游和爱河一级支流进行研究。(3)辽宁省典型流域水沙变化特征表现为:(1)近60年大凌河中上游径流量和输沙量在年代际间变化极为显著,二者之间存在良好线性关系,并且径流量和输沙量在总体上呈现明显下降趋势,径流量下降趋势更加显著。径流量年际变化表现为丰-枯-丰-枯4个阶段,输沙量年际变化表现为上升期-动荡期-上升期-下降期4个阶段。大凌河中上游水沙具有周期性变化特征,26a时间尺度为径流变化的第一主周期,6a时间尺度为输沙变化第一主周期。(2)近50年爱河支流的径流量和降水量变化相对剧烈,多年分配不均匀,两者之间存在良好的线性关系。从整体变化趋势来看,径流量和输沙量均有下降趋势,但变化不显著。该流域水沙变化具有一定相似性,均有阶段性特征,整体表现为动荡期-上升期-动荡期-下降期。水沙变化具有周期性,19a时间尺度为径流和输沙第一主周期。相对于大凌河流域而言,爱河流域水沙虽具有下降趋势,但不显著。(4)大凌河中上游和爱河支流人类活动对水沙减少量的影响均占主导地位。大凌河中上游1993-2016年受人类活动影响的年均减水量为2.1亿m,减水作用为34.65%。1993-2016年受人类活动影响年均减沙量为371.095万t,减沙作用为55.61%;爱河一级支流1995-2015年受人类活动影响年均减水量2.801亿m,减水作用为25.95%,1995-2015年该段流域水土保持年均减沙量19.143万t,减沙作用为45.87%。说明自从20世纪90年代以来无论是大凌河中上游还是爱河支流,水土保持措施实施均取得一定成效,大凌河中上游水土保持措施实施效果更加显著。

关键词：径流量输沙量水沙变化减水减沙效益

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盘锦市双台子河闸除险加固设计

盘锦市双台子河闸除险加固设计

作者：黄云海沈阳农业大学

学位级别：硕士

双台子河闸对于盘锦市的农业灌溉与城市供水有着重要作用,同时又是辽河下游防洪体系的重要组成部分。河闸的主要功能是提高闸门水位,防治潮水倒灌,改善水质,调节蓄水能力,为保证了盘锦市的农业灌.溉与城市供水,为城市的发展.发挥了积极... 详细信息

双台子河闸对于盘锦市的农业灌溉与城市供水有着重要作用,同时又是辽河下游防洪体系的重要组成部分。河闸的主要功能是提高闸门水位,防治潮水倒灌,改善水质,调节蓄水能力,为保证了盘锦市的农业灌.溉与城市供水,为城市的发展.发挥了积极作用。然而多年的连续运行导致水闸老化,部分功能丧失,严重威胁着下游人民生命和财产的安全,急需进行除险加固。本文以.双台子河闸除险加固工程为研究对象,主要研究内容包括:(1)通过查找资料与实际考察,对水闸存在的问题进行分析与整理,并对水闸所在地的水文条件与地质条件做出分析与总结,确定当地气候条件为温带季风气候,枢纽各建筑物基底以下分布有淤泥质粘土,在设计中应采取措施,进行处理。确定了双台子河水闸设计洪水位为8.10 m,相应泄流能力为5000 m/s,校核洪水位为9.08 m,相应泄流能力为6800 m/s,正常水位为4.3m。同时讨论了水闸加固的必要性。(2)主要根据水闸存在的问题,提出具体的解决方案。针对水闸的整体设计进行研究,经过多种比较选择,确定在左岸滩地修建浅孔闸为最佳方案,设计选择底板高程为3.00m,计孔径选择单孔净宽10m方案,过流净宽180m,共18孔。在潜孔闸与过水堤防的布置方案中,确定选择浅孔闸+加固过水斜堤方案。方案确定后又进行了水利设计、结构设计、水闸稳定性复核等工作。在总体研究的基础上作出了总结,并对具体施工提出了指导,希望本文对以后类似的除险加固设计能够提供参考。

关键词：水闸除险加固设计水利计算复核计算

利用CT扫描分析冻融作用对表层黑土和棕壤结构的影响

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利用CT扫描分析冻融作用对表层黑土和棕壤结构的影响

作者：邵婧宇沈阳农业大学

学位级别：硕士

黑土和棕壤作为东北地区主要的旱地耕作土壤,开展其受冻融侵蚀影响机理的研究有助于为土壤冻融侵蚀的预防、制定合理的水土保持措施起到关键性的作用。本文以黑土和棕壤为研究对象,采用室内模拟冻融循环与CT扫描技术相结合的方法,选取... 详细信息

黑土和棕壤作为东北地区主要的旱地耕作土壤,开展其受冻融侵蚀影响机理的研究有助于为土壤冻融侵蚀的预防、制定合理的水土保持措施起到关键性的作用。本文以黑土和棕壤为研究对象,采用室内模拟冻融循环与CT扫描技术相结合的方法,选取土壤初始含水率和冻融循环次数两个因素,通过对CT数值及大孔隙特征的量化分析,结合冻融作用对水稳性团聚体含量的影响来评价黑土和棕壤的可蚀性,得出以下结论:(1)在土壤断面CT数方面,初始含水率及初始含水率与冻融循环的交互作用对黑土和棕壤的断面CT数均有显著影响,冻融循环次数对黑土断面CT数的影响在0～5次显著,对棕壤的断面CT数的影响主要发生在5次冻融循环之后。当初始含水率接近凋萎系数时,土壤断面CT数未发生明显变化,冻融作用对土壤结构影响不显著;当土壤初始含水率逐渐增加至田间持水量时,土壤断面CT数显著减小,损伤变量为正值,冻融作用破坏土壤颗粒间的联结;当初始含水率持续增加至近饱和及过饱和时,损伤变量为负值,冻融作用加强土壤颗粒间的联结。黑土初始含水率为40%时,冻融循环作用对土壤内部5cm处的结构破坏作用最大,棕壤初始含水率为30%时,冻融循环作用对土壤内部6cm处的结构破坏作用最大。(2)在土壤大孔隙特征方面,黑土在0～5次冻融过程中的大孔隙变化较为剧烈,在5～10次则表现的较为平缓;棕壤大孔隙的变化一般在冻融过程的0～5次较为平缓,在5～10次较为剧烈。初始含水率接近凋萎系数时,大孔隙的数目和面积均未发生显著的变化,大孔隙度亦未发生明显变化;土壤初始含水率接近田间持水量时,大孔隙的数目和面积均呈显著增加的趋势,大孔隙度显著增加,对土壤的破坏加剧;当含水率近饱和或是过饱和时,断面大孔隙的数目和面积呈减少的趋势,大孔隙度减少,土粒之间的粘结力增加。土壤大孔隙的变化与土壤断面CT数反映的变化趋势一致。(3)在水稳性团聚体含量方面,冻融作用对黑土团聚体水稳性的影响在0～5次冻融循环时变化较为剧烈,在5～10次则表现的较为平缓;对于棕壤来说,则是在5次循环后才逐渐达到显著水平。不同初始含水率的黑土和棕壤各径级的团聚体水稳性含量不同,冻融作用会使大粒径组的水稳性团聚体破碎,使小粒径组的水稳性团聚体含量增加。初始含水率接近凋萎系数的土壤,冻融作用可以降低水稳性团聚体含量,但不能达到显著性差异;随着初始含水率的逐渐增加至接近田间持水量时,水稳性团聚体含量呈减少趋势,且含水率越高,对水稳性团聚体的破坏越强烈;当初始含水率超过田间持水量达到近饱和或过饱和时,团聚体总量呈增加的趋势,冻融作用促进团聚体的增加。(4)在团聚体、断面CT数和大孔隙三者关系方面,当团聚体含量变化较小时,难以影响断面CT数的变化,当团聚体的变化量增加到了一定程度,才会对断面CT数产生影响。断面CT数与大孔隙度呈负相关关系,且在含水率接近田间持水量及黑土 60%含水率时达到显著相关水平;当初始含水率小于田间持水量时,大孔隙度与粒径为>5mm,5～2mm,2～1mm的水稳性团聚体含量呈负相关关系,初始含水率大于田间持水量时,大孔隙度与>5mm和5～2mm的水稳性团聚体呈正相关关系,与2～1mm,1～0.5mm和0.5～0.25mm的水稳性团聚体呈负相关关系,推测近饱和和过饱和含水率时断面CT数的增加主要是由于大粒径团聚体破碎成小粒径团聚体的同时,小粒径团聚体在外界的压力及相互粘结的作用下形成稍大粒径的团聚体所致。

关键词：冻融循环 CT数初始含水率大孔隙水稳性团聚体

基于InVEST模型的土壤保持生态服务功能研究——以甘肃祁连山国家级自然保护区为例

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基于InVEST模型的土壤保持生态服务功能研究——以甘肃祁连山国家...

作者：陈童尧沈阳农业大学

学位级别：硕士

祁连山生态环境恶化问题已成为全社会关注的焦点问题,其中水土流失现象也是其中最为突出的问题,主要表现在水土流失加剧,林草地质量下降等方面。因此本研究利用InVEST模型,对甘肃省祁连山区的土壤侵蚀及土壤保持状况进行研究,土壤流失... 详细信息

祁连山生态环境恶化问题已成为全社会关注的焦点问题,其中水土流失现象也是其中最为突出的问题,主要表现在水土流失加剧,林草地质量下降等方面。因此本研究利用InVEST模型,对甘肃省祁连山区的土壤侵蚀及土壤保持状况进行研究,土壤流失与土壤保持量不仅受自然环境影响,还和人为活动有关。影响土壤流失与土壤保持量的环境因子可以从海拔高度、不同海拔高度下的植被分布规律、坡度以及土壤类型进行分析,人为活动则从不同土地利用类型下进行分析。通过模型计算结果以及GIS处理分析得出以下主要结论:(1)保护区内主要以微度和轻度侵蚀为主占保护区总面积的63.96%,总体较好,但是存在局部严重侵蚀区域,强度以上侵蚀面积占比为25.22%;土壤保持强度较弱的区域主要分布在保护区的西段及中段。西段地区因土壤侵蚀产生的泥沙量较大,其拦截泥沙的能力也整体较弱。(2)保护区内土壤侵蚀模数由高到低依次是未利用土地>低覆盖草地>中覆盖草地>旱地>疏林地>高覆盖草地>灌木林地>有林地,其变化范围为12.25t·hm·a至292.87t·hm·a。通过土壤侵蚀模数和土壤侵蚀量数据,可知未利用土地是产生土壤流失的主要土地利用类型;草地(面积占比44.26%)是研究区分布面积最大的土地利用类型,同时也是分布面积最广的植被类型,其土壤侵蚀量占总侵蚀量的16.90%,且土壤侵蚀模数明显高于其他植被类型,草地土壤侵蚀在自然植被中最为严重,土壤保持能力也弱于其他自然植被类型,但草地是土壤保持总量最高的土地利用类型。目前,林地保持土壤的效果最好,但从面积以及土壤保持总量来看,草地保持土壤的潜力最大。从景观格局总体特征上来看,疏林地、有林地及中覆盖草地受人为活动影响最大,该三种土地利用类型主要分布在保护区的中段及东段地区,是人为活动的主要区域,因此林草地的保护工作应重点面向中段及东段地区。(3)保护区内土壤保持能力随海拔增加呈现先增后减,在海拔4500m以上时出现小幅回升,土壤侵蚀强度级别则随着海拔的上升呈波动式上升,在海拔2500-3500m之间持续回落,在海拔4500m以上的区域则出现小幅回落;海拔在2500500m区域范围内的土壤保持效果最好;海拔3500m以上的区域土壤侵蚀量占总侵蚀量的71.64%,是发生土壤侵蚀的主要区域。(4)坡度为25°以上的区域,其土壤保持量占全区土壤保持总量的52.6%,但土壤侵蚀量占土壤侵蚀总量的66.11%。(5)草原风沙土的土壤侵蚀模数较低,但经计算其土壤保持能力较弱仅为25.1t·hm·a;草毡土、栗钙土和黑毡土均是孕育草原的主要土壤类型,其中草毡土和栗钙土在草原土壤类型中土壤侵蚀最为严重,其土壤侵蚀量占全区总量的43.3%,间接反映出保护区内的畜牧业对草原资源利用的不平衡。黑毡土虽然土壤侵蚀状况总体较轻,但其土壤保持能力易受人为干扰而受限,其土壤保持能力仅为145.72t·hm·a。(6)保护区林草地的保肥价值在土壤保持生态服务功能价值中占有最大的比重,甘肃祁连山自然保护区林草地保肥价值总计为902.91亿元。保护区生态系统减轻泥沙淤积与减少废弃土地价值分别为5.76亿元和1.44亿元。

关键词： InVEST 祁连山土壤侵蚀土壤保持

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黑土植物篱坡面侵蚀泥沙来源示踪研究

黑土植物篱坡面侵蚀泥沙来源示踪研究

作者：韩文宁沈阳农业大学

学位级别：硕士

东北黑土区作为我国重要的粮食生产基地,土壤侵蚀导致黑土层厚度逐年减少,甚至出现了“破皮黄”现象。因成土过程缓慢,形成1 cm黑土需要成百年,黑土几乎成为了不可再生资源。植物措施防治水土流失费省效宏,植物篱具有成本低且能够有效... 详细信息

东北黑土区作为我国重要的粮食生产基地,土壤侵蚀导致黑土层厚度逐年减少,甚至出现了“破皮黄”现象。因成土过程缓慢,形成1 cm黑土需要成百年,黑土几乎成为了不可再生资源。植物措施防治水土流失费省效宏,植物篱具有成本低且能够有效改良土壤性质、减少水土流失等特点,是东北黑土区坡耕地治理的重要措施,但其坡面减沙机理尚不清晰。因此,本研究以东北黑土区为研究对象,设置三种不同配置植物篱,通过含沙水流冲刷模拟试验,研究草篱、灌木篱、丛生草本篱三种不同植物篱配置坡面径流泥沙迁移规律,借助稀土元素示踪法辨析侵蚀泥沙坡面来源,进而解析不同配置植物篱防蚀机理。研究得出以下结论:(1)三种不同配置的植物篱均能阻延径流的流出,其中密度较大的草篱效果最好,丛生草本篱次之,最后为灌木篱。各植物篱都有着较好的减流减沙效益,其中草篱的减流减沙效益分别为9.41%、73%,丛生草本篱的减流减沙效益分别为6.24%、64.77%,灌木篱为3.57%、49.20%。(2)不同坡面的侵蚀泥沙来源不同,在裸地坡面中,侵蚀泥沙主要来自于为坡面中下部1 m处,对应坡面中植物篱布设的位置侵蚀最为严重。而密度较大的草篱坡面泥沙主要来自于带下,侵蚀较为严重,而丛生草本篱与灌木篱的侵蚀泥沙主要来自于带上和带下。(3)三种植物篱所拦截的泥沙以大粒径泥沙为主,拦截效果与减流减沙效益的结果相同。三种植物篱对带中都有着良好的保土效益,与裸地对比都会对带下土壤造成侵蚀,密度较大的草篱对带下的侵蚀尤为严重。在坡面上植物篱密度越大,其拦截效果越好,带上的径流泥沙会在带中位置沉积并改变坡面的微地形,长期至此,在植物篱出口处会形成坎,导致带下土壤受径流侵蚀加剧,从全坡面的角度考虑并不是植物篱密度越大就对坡面的保护效果越好。本文的创新性在于采用稀土元素对植物篱坡面进行标记,研究了植物篱对坡面带上、带中、带下不同位置的影响。结合减流减沙效益、侵蚀过程、泥沙粒径分布及示踪泥沙来源揭示植物篱防蚀机理。

关键词：侵蚀泥沙植物篱 REE示踪黑土坡面