黄土区工程堆积体水蚀特征及土质可蚀性K因子研究

作     者：李宏伟 

作者单位：西北农林科技大学 

学位级别：硕士

导师姓名：王文龙

授予年度：2013年

学科分类：082802[工学-农业水土工程] 090707[农学-水土保持与荒漠化防治] 0907[农学-林学] 08[工学] 0828[工学-农业工程] 09[农学] 0815[工学-水利工程] 

主      题：生产建设项目 工程堆积体 可蚀性因子K值 水动力学参数 产沙量 

摘      要：随着我国社会经济的高速发展，生产建设项目数量大规模增加，其产生的弃土弃渣堆积体成为人为水土流失的主要来源之一，造成的水土流失强度高、范围广、危害大，严重危及人类赖以生存的水土资源和自然环境，给经济社会发展、生态安全以及人民群众的生产、生活带来威胁。生产建设项目产生的工程堆积体是人为水土流失的主要来源，准确、快速测算其水土流失量具有重要的现实意义和迫切的社会需求。本研究采用室内人工模拟降雨试验方法，研究模拟降雨条件下黄土区工程堆积体的水蚀特征和堆积体土质可蚀性K值，对比分析了产流、产沙及水动力学特征及其差异性，将试验测定K值与USLE诺谟图法和EPIC法计算K值相比较，对现有USLE诺谟图法和EPIC法计算可蚀性K值的公式进行修订。为编报水土保持方案、开展水土保持监督执法提供科学依据和有力保障。主要结论有： (1)径流流速、径流率随产流时间的变化呈先增大后稳定的趋势，入渗率、径流含沙量、土壤剥蚀率随降雨时间的变化呈先减小后稳定的趋势。相同石砾含量条件下，径流流速与降雨强度呈二次函数相关，入渗率、径流率与降雨强度呈线性相关，径流含沙量、土壤剥蚀率与降雨强度呈幂函数相关。产沙与径流之间存在滞后性，石砾物质能够抑制坡面水沙之间的滞后性。 (2)试验范围内雷诺数主要集中在5000之间，佛罗德数在0.40.15之间，径流剪切力在40之间，雷诺数、佛罗德数、径流剪切力随降雨历时的变化呈先快速增大后稳定的趋势，水流阻力系数随降雨强度的增加呈先减小后增大的趋势。石砾含量、降雨强度相同时，雷诺数、佛罗德数、水流阻力系数与降雨强度均呈幂函数相关，径流剪切力与降雨强度呈指数函数相关。产沙量与雷诺数、佛罗德数之间呈指数函数相关，产沙量与径流剪切力和水流阻力系数呈幂函数相关。 (3)通过试验方法计算得出纯土体、石砾含量10%、20%、30%土石体的可蚀性K值分别为0.041、0.0385、0.0360、0.0242t hmh/hmMJ mm，随着石砾含量的增多土质可蚀性K值呈减小的趋势。土壤可蚀性K值与石砾含量呈线性相关。 (4)USLE诺谟图计算公式修正系数为nom为1.89，EPIC计算公式修正系数为EPIC为1.76。 (5)影响堆积体土质可蚀性K值的因素有土质前期含水量和土质容重。土质可蚀性K值随其前期含水量的增加呈幂函数增加，随其土质容重的增加呈负幂函数减小。