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《西安理工大学》 2009年
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黄土坡面土壤溶质随地表径流迁移特征与数学模型

穆天亮  
【摘要】: 黄土地区水土养分流失严重,导致土地质量下降和农业环境面污染严重,本论文采取试验研究、理论分析和数学模型相结合方法,对土壤溶质随地表径流迁移特征及数学模型进行研究,为水土养分流失控制提供参考。取得的主要结论如下: 1土壤溶质随地表径流迁移是一个复杂的物理化学过程,利用室内外试验资料,深入分析了土壤特征、降雨特征、坡度和坡长、施肥方式、植被特性和地下供水对土壤溶质随地表径流影响程度,探讨了土壤溶质随地表径流迁移机制,为建立相关过程数学模型奠定了基础。 2以土壤水分运动物理过程为基础,通过分析降雨条件下土壤水分运动特征,以及描述积水入渗过程Philip公式、Green-Ampt公式和一维代数入渗公式特点,建立了描述降雨入渗、产流过程的三个具有明确物理意义的数学模型。比较分析了三个模型特点,并给出了三个模型参数间关系。利用实验资料对模型进行了初步的检验,结果显示所建立的模型可以描述黄土坡面降雨入渗产流过程。 3在分析黄土坡面溶质随地表径流迁移特征的基础上,建立了适合侵蚀环境的描述土壤溶质随地表径流迁移的完全混合模型、部分混合模型、不完全混合模型及等效对流传递模型,分析了各模型的特点,以及参数变化特征。利用实验资料对模型进行了检验,结果显示等效对流传递模型能很好描述径流溶质浓度变化过程,不完全混合模型比完全混合模型所描述径流溶质浓度变化过程更符合实际。但完全混合模型形式简单,参数便于获得,应用方便。 4田间小区试验结果显示在降雨量一定条件下,径流量、土壤侵蚀量、溶质流失量随坡度增加均呈先增加后减少变化趋势,坡度为30°时溶质流失量最大;径流量、土壤侵蚀量和溶质流失量随着植被种植密度增大均呈减少趋势。荒草地减缓坡地径流、增加降雨入渗、减少土壤和养分流失效果明显优于灌木类(钙果);不同坡度和植被种植密度下坡地土壤溶质(溴、硝态氮、钾和磷)随径流流失过程均符合幂函数衰减过程。 5分析了小流域土壤侵蚀和养分流失特点及影响因素,探讨了小流域治理的控制水土养分流失功效,提出了最优淤地坝坝高的确定方法。
【学位授予单位】:西安理工大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2009
【分类号】:TV121

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