暴雨条件下植被对沟坡重力侵蚀的影响研究

作     者：赵兴阳 

作者单位：大连理工大学 

学位级别：硕士

导师姓名：徐向舟

授予年度：2018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] 081803[工学-地质工程] 0907[农学-林学] 08[工学] 0828[工学-农业工程] 0818[工学-地质资源与地质工程] 09[农学] 0815[工学-水利工程] 

主      题：黄土沟坡 重力侵蚀 植被 根土复合试验 地貌仪 

摘      要：重力侵蚀是黄土高原地区严重水土流失的主要形式之一,然而其影响因素复杂并且发生具有偶然性,难以对其进行定量连续观测,使得相关的数据资料缺乏,所以对于重力侵蚀的研究一直处于薄弱环节。本文在前人研究的基础上提出了一种模块化光源的重力侵蚀观测方法,并进行黄土沟坡根土复合模型的降雨模拟试验,分析黄土沟坡重力侵蚀的特征,研究植被对重力侵蚀的影响。主要对以下几个方面进行研究:(1)提出了一种模块化光源的重力侵蚀观测方法,对沟坡重力侵蚀实时动态观测,并定量分析重力侵蚀。MX-2016-G型地貌仪的光源固定在主板上,通过在沟坡表面投射一组等距激光线为沟坡赋予等高线,利用数码相机斜视拍摄的沟坡变化数据,然后对其进行矢量化处理和三维建模,可得到崩滑体体积等相关参数。(2)提出试验中复合滑坡和组合崩滑的处理方法,并对黄土沟坡重力侵蚀特征进行研究。计算次降雨重力侵蚀总量时,将复合滑坡或组合崩滑作为一个整体计入总侵蚀量中,并扣除其包含的单次崩塌和滑坡侵蚀量;分析次降雨中各种重力侵蚀在重力侵蚀总量中所占比例时,将组合崩滑中崩塌和滑坡分别计入各场崩塌和滑坡的侵蚀总量中,复合滑坡侵蚀量计入各场滑坡的侵蚀总量中。复合滑坡和组合崩滑在次降雨过程中共发生3次,总侵蚀量为38.73×10 cm,占该次降雨中根土模型的重力侵蚀总量的7%。(3)本研究通过对坡度70°、坡高1.5 m的黄土沟坡裸地模型和根土复合模型的降雨模拟试验,对比分析暴雨条件下植被对沟坡重力侵蚀的影响。结果表明:1)暴雨条件下沟坡面植被对重力侵蚀总量产生一定影响。在本试验中,根土模型5组降雨后次降雨平均重力侵蚀量平均值较裸地模型减小15%。2)暴雨条件下沟坡面植被对不同重力侵蚀类型有不同的影响。在本试验中,相同下垫面地形条件下和同样的5组次降雨后,根土模型崩塌和泥流的次降雨平均值较裸地模型减小58%和69%,单次最大崩滑量较裸地模型减小66%;根土模型滑坡的次降雨平均值较裸地模型增加153%,单次最大滑坡量较裸地模型增加22%。3)沟坡面上植被对重力侵蚀的作用是多方面因素综合的结果。植被根系对土壤有“加筋固结的作用,有可能使根土模型重力侵蚀量减少;同时该植被的自重是加剧重力侵蚀的因素;另外,植被根系的根劈作用,使得沟坡土体透水性增加,可能加剧滑坡的发生。研究结果对重力侵蚀机理分析有一定参考价值。