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花岗岩崩岗区不同土层的侵蚀水动力学特征 总被引：9，自引：1，他引：8
土壤剥蚀率是单位时间单位面积水流剥蚀土壤的质量,定量研究崩岗不同土层土壤剥蚀率对预测土壤剥蚀过程及建立崩岗侵蚀物理模型具有重要的理论和实践意义。针对湖北通城花岗岩崩岗区发育的表土层、红土层、砂土层、碎屑层,采用不同坡度(8.8%、17.6%、26.8%、36.4%、46.6%)和不同流量(0.2 Ls~(-1)、0.4 Ls~(-1)、0.6 Ls~(-1)、0.8 Ls~(-1)、1.0 Ls~(-1))相结合的室内放水冲刷试验,分析表土层、红土层、砂土层、碎屑层土体土壤剥蚀率与水动力学参数之间的关系,初步探讨花岗岩崩岗侵蚀的水动力学机制。结果表明:在一定坡度条件下,土壤剥蚀率随径流流量的增大而增大,且各土层土壤剥蚀率存在很大差异,碎屑层土壤剥蚀率最大,砂土层次之,表土层最小;在相同流量条件下,各土层土壤剥蚀率均随冲刷时间的延长逐渐降低并趋于稳定;径流剪切力、水流功率对崩岗各土层土壤剥蚀率的影响均可采用线性方程很好地描述(R~20.926),相比用单位水流功率拟合的多项式方程的相关性(R0.830)要高,径流剪切力和水流功率均可作为描述崩岗各土层土壤侵蚀的水动力学参数。表土层、红土层、砂土层、碎屑层的临界径流剪切力依次减小,分别为0.28Pa、0.13Pa、0.10Pa、0.07Pa,各土层土壤细沟可蚀性参数差异明显,碎屑层的最大,砂土层次之,表土层最小。因此,在崩岗垂直结构上,随着土层深度的增加,土体抵抗径流剥蚀的能力逐渐减弱。 相似文献
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不同剪切方式下崩岗红土层抗剪特征随水分变化规律 总被引：7，自引：3，他引：7
崩壁土体抗剪强度随水分变化的规律是研究崩岗发生机理的关键,但不同剪切方式得出的抗剪特性可能存在差异。该研究采用直接剪切和三轴剪切试验方法,在100、200、300和400 k Pa 4个围压下,测量10%~30%之间5个不同体积含水率下崩岗红土的抗剪应力和内摩擦角,确定典型崩岗土体抗剪特征随水分变化规律。结果表明:直接剪切试验中当土壤体积含水率在10%~15%之间时,黏聚力的最高值达80 k Pa,随着土壤含水率增加,黏聚力和内摩擦角逐渐降低到最小。三轴剪切试验得出的结果与直接剪切试验相似,但黏聚力总体接近或大于直接剪切试验结果,而内摩擦角小于直接剪切试验结果,这与2种试验的土样制备方法、试验原理等密切相关。研究可为花岗岩崩岗区崩岗土体抗剪强度测定方法合理选择提供依据。 相似文献
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针对湖北通城花岗岩崩岗区发育的表土层、红土层、砂土层、碎屑层,利用钢制变坡冲刷水槽在不同坡度(8.8%,17.6%,26.8%,36.4%,46.6%)和不同流量(0.2L/s,0.4L/s,0.6L/s,0.8L/s,1.0L/s)组合下,研究花岗岩崩岗区不同层次土壤分离速率与流量、坡度的关系。结果表明:花岗岩崩岗区各层次土壤分离速率与流量和坡度均呈线性相关(R~2=0.958),随着流量和坡度的增大,各层次土壤分离速率逐渐增大,且增加速率呈上升趋势;花岗岩崩岗区崩壁垂直结构上,随着土体深度的增加,土壤分离速率逐渐增大,且各层次土壤分离速率差异显著,在一定坡度和流量下,碎屑层的分离速率最大,是砂土层的34.24倍,红土层的76.27倍,表土层的711.58倍;各层次土壤分离速率的流量—坡度模型可以用二元一次函数方程很好的拟合(R~20.933),且流量、坡度2个因子的叠加效果对碎屑层分离速率的影响最大,砂土层次之,表土层最小;采用Nash模型效率系数对拟合的流量—坡度模型效果进行检验后发现:各层次的效率系数均较高,预测值与实测值的贴近度较好,研究所得流量—坡度模型能很好的模拟南方花岗岩崩岗区的土壤分离速率。该研究对于解释崩岗侵蚀机理、建立崩岗侵蚀模型具有重要的指导意义。 相似文献
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崩岗侵蚀区土壤物理性质分层差异及其对崩岗发育的影响 总被引：1，自引：0，他引：1
《中国水土保持》2015,(12)
崩岗是我国南方红壤区最严重的土壤侵蚀类型之一。采集赣州市典型的花岗岩和红砂岩崩岗地区土壤样品,测试分析其红土层和母质层的黏聚力、内摩擦角和液塑性指标,结果表明:花岗岩崩岗地区母质层的抗剪强度显著低于红土层,而两者的液塑性指标值没有显著差异,说明母质层抗剪强度低是导致花岗岩地区崩岗发育的诱因;红砂岩地区红土层抗剪强度稍高于母质层,但两者间没有显著性差异,而红土层土壤液塑性指标值要显著高于母质层,说明母质层的低液塑性有利于红砂岩地区崩岗侵蚀的发育。花岗岩和红砂岩崩岗地区红土层的破坏容易诱发崩岗,因此保护红土层是预防崩岗侵蚀的关键。 相似文献
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崩岗侵蚀区崩壁土体湿化机理及影响因素分析 总被引：4，自引：1，他引：4
以广东五华县莲塘岗崩岗崩壁土体为研究对象,结合土体物理特性,采用野外湿化试验测定土体浸水后的完全崩解时间,初步阐明其湿化机理,并分析其影响因素。结果表明:(1)崩壁不同层位土体的成份、结构、粒度等存在差异,使其物理性质受水力作用影响显著,抗冲抗蚀能力从强到弱分别为表土层、红土层、砂土层。(2)崩壁不同层位土体浸水后,水呈非均衡态进入土体孔隙,粒间斥力超过吸力,产生应力集中现象,使土体结构受到破坏,导致崩解现象发生;砂土层崩解速度明显高于表土层和红土层,遇水软化性极强。(3)土体结构的粒度成分及孔隙性影响崩壁土体的崩解性。相比红土层和表土层,砂土层粗颗粒含量较高,湿化崩解时间较短。孔隙发育程度较低的红土层,其湿化崩解所需时间比砂土层长;从红土层到砂土层,随着初始含水率增大,崩解速度不断加快,意味着红土层受到水力侵蚀后,下部砂土层受到的侵蚀将更加严重。一旦水分下渗至砂土层,将导致崩岗侵蚀进一步快速发展。 相似文献
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崩岗土体的渗透性能机理研究 总被引：8，自引：2，他引：6
采用改进的马利奥特(Mariotte)双环渗透仪,结合土壤常规理化分析,采用DPS 5.02等数理统计方法,探讨崩岗土体不同层次的入渗特性机理.结果表明:(1)红土层、砂土层和碎屑层累积入渗量与入渗时间呈v=at-n幂函数关系,符合考斯加柯夫(Kostiakov)模型.(2)从初渗率、稳渗率、平均入渗率、入渗量角度分析可知,各土层的入渗性能为红土层＞砂土层＞碎屑层.(3)对影响入渗的因子进行分析可知,土壤的有机质含量、土壤团聚状况及土壤结构与崩岗各土层的渗透性能关系密切. 相似文献
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华南活动型崩岗崩壁土体的崩解特性及其影响因素 总被引：4，自引：0，他引：4
崩岗的侵蚀过程主要是通过崩壁的坍塌作用来完成,崩壁土体的坍塌必然有水的参与,土体遇水将发生崩解现象,因此,研究崩壁土体坍塌需先研究其崩解特性。通过分层采集崩壁土体4个层次的土样,进行不同层次崩壁土体的理化性质和崩解特性测试分析。结果表明:(1)崩壁土体的4个层次(红土层、砂土层、碎屑层、碎石角砾残积层)的理化性质与风化壳的风化程度有密切联系,随风化程度的高低而有规律的变化。(2)在崩壁土体垂直剖面上,碎石角砾残积层的崩解速度最快,红土层最慢,崩解速度快慢表现为红土层砂土层碎屑层碎石角砾残积层;初始含水量对红土层、砂土层的崩解速度影响较大,对碎屑层、碎石角砾残积层的影响较少。(3)影响崩壁土体崩解特性的理化因子众多。其中对崩解速度有显著正相关影响的理化因子按相关系数大小排序为砂粒含量、MgO、自然含水量、K_2O、CaO、交换性钠、pH、Na_2O、孔隙度、阳离子交换量;有显著负相关影响的理化因子按相关系数大小排序为粘粒、Fe_2O_3、Al_2O_3、TiO_2、SiO_2、粉粒、有机质、游离氧化铁、游离氧化铝;只有交换性钙、饱和含水量、土粒比重、土粒干密度这4个因子与崩解速度的相关性不显著。崩壁不同层次土体的理化性质的分异性是崩解产生显著差异的基础,而崩壁土体崩解速度的层次分异性是崩壁坍塌的重要因素之一。 相似文献
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土壤盐渍化问题是干旱区可持续发展和改善环境质量的战略问题之一。分析土壤盐分特征,对治理土壤盐渍化和农业可持续发展至关重要。采用统计分析法与主成分分析法研究了喀什地区叶城县土壤盐分的变化规律。结果表明,土壤盐渍化类型以硫酸盐渍土为主;盐分组成中,阳离子以K+和Na+为主,阴离子以SO42-离子为主;表层的总盐、各盐分离子含量均高于其余土层 ,即土壤盐分剖面垂直分布呈现表聚性;8月份土壤剖面各土层含盐量均高于2月份;主成分分析结果表明,SO42-,K+,Na+为研究区土壤盐渍化状况的特征因子。不同土地利用类型条件下,耕层土壤盐分平均值从高到低依次为旱地、盐渍地、耕地、核桃林、大棚。 相似文献
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离子吸附的亚稳平衡是描述离子交换吸附中实际反应平衡特征及限度的重要理论范式。本研究旨在从理论上推导离子吸附的亚稳态平衡模型,建立离子平衡吸附量与活化能之间的数学关系,探讨碱金属离子亚稳平衡吸附的特异性效应。结合恒流混合置换技术及基于表面静电场理论的离子吸附动力学模型,探究了钾离子(K+)、钠离子(Na+)、锂离子(Li+)三种碱金属离子在铯离子(Cs+)-蒙脱石饱和样表面可能存在的亚稳平衡吸附作用;通过开展K+、Na+和Li+在Cs+-蒙脱石表面的吸附动力学实验,对理论模型进行验证。研究结果表明：(1)K+、Na+、Li+在Cs+-蒙脱石饱和样表面表现出显著的亚稳平衡吸附特征,交换离子的吸附活化能(能量势垒)来源于吸附态Cs+的解吸过程;(2)相同离子浓度条件下,表面静电场引起的离子强极化作用导致各离子的... 相似文献
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【目的】以3种利用方式(城市绿地、平原造林地、苗圃地)土地的土壤为研究对象，揭示土地利用方式对土壤盐碱化特征的影响，以期为合理选择造林和营林类型并有效地从成因上控制土壤盐碱化趋势以及土地利用的可持续发展提供科学依据。【方法】2022年春季在北京市通州区选取树种常见的城市绿地、平原造林地、苗圃地54个，分别采集0～20 cm、20～40 cm土层土壤样品324个，对各土层土壤全盐含量、主要阴阳离子含量及组成、碱化指标进行测定，采用单因素方差分析、相关性分析、克里金插值法对3种利用方式土地的土壤盐碱特征进行分析，并探讨其形成原因。【结果】研究区土壤总体呈碱性，土壤pH在8.39～8.53之间，盐化和碱化程度均为中度及以下。不同利用方式土地的土壤全盐含量、离子组成及分布存在差异，城市绿地土壤盐分呈“表聚”型分布，全盐量及Cl-、Na+、Mg2+含量显著高于平原造林地和苗圃地，研究区土壤Na+变异系数最大，Ca2+变异系数最小。除Na+外，其它离子在城市绿地土壤中... 相似文献
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赣南崩岗侵蚀区不同部位土壤抗剪强度及影响因素研究 总被引：5，自引：1，他引：5
为明确南方崩岗侵蚀区不同部位土壤抗剪强度的分布规律,探索在崩岗发育过程中土壤基本性质对抗剪强度指标的影响,以不同发育阶段崩岗各部位表层土(0～20cm)为研究对象,对土壤基本性质和抗剪强度的差异进行对比研究。结果表明:(1)随着崩岗的发育,表层土壤基本性质逐渐恶化,容重逐渐减小,颗粒组成粗骨质化现象明显,土壤有机质的含量与根系密度的变化,均随崩岗的发育呈现出典型的退化特征;(2)崩岗各部位黏聚力和内摩擦角的变化规律相似,集水区部位达到峰值,沟道部位达到最小值,随崩岗的发育呈明显下降趋势;(3)根系密度与黏聚力有良好的线性相关关系,砾石含量、粉粒含量和黏粒含量对崩岗土体内摩擦角有显著影响,可以用幂函数表示它们之间的关系;(4)试验以根系密度、砾石含量、粉粒含量和黏粒含量来表征土壤饱和状态下的抗剪强度,建立了在崩岗发育过程中饱和抗剪强度的预测方程(R2=0.891,P0.01),结果显示方程可信程度较高,预测效果较好。研究结果揭示了南方花岗岩崩岗区不同发育阶段抗剪强度的控制因素,为进一步防治水土流失提供理论依据。 相似文献
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南方花岗岩区典型崩岗侵蚀产沙来源分析 总被引：6，自引：2，他引：6
研究分析了典型崩岗泥沙源地的31种土壤理化性质,利用Kruska-Wall无参检验结合多元回归分析筛选指纹因子体系,通过多元混合模型得出侵蚀泥沙来源。结果表明:该典型崩岗筛选出的8种指纹因子累积正确判别率达到96.87%,可以组成指纹因子体系。多元混合模型结果表明崩积堆泥沙样品超过60%来源于红土层,但在冲积扇中的沉积泥沙仅有10%左右来源于红土层,其余90%的泥沙都来源于砂土层和碎屑层。这表明红土层有较强抗侵蚀能力,崩塌后会残留在崩积堆上。但由于红土层细颗粒含量较多,在二次侵蚀作用下红土层泥沙大都被径流带出崩岗。组合指纹法在崩岗中的成功应用,为高效、定量研究崩岗侵蚀泥沙来源提供可能。 相似文献
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旨在从岩土力学性质的角度为崩岗侵蚀提供理论依据,采用直接剪切实验,对鄂东南崩岗区典型花岗岩风化岩土体剖面不同方向上原状土的抗剪强度进行测定,并分析了花岗岩风化岩土体抗剪强度在剖面尺度上的异向性及其影响因素。结果表明,饱和条件下,花岗岩风化岩土体黏聚力和内摩擦角的变化范围分别为3.19～19.26 kPa和26.50°～32.42°,其中B_2层黏聚力最大,而各层次间内摩擦角的差异并不明显(p0.05);黏聚力和内摩擦角均存在明显的异向性,其中水平方向总体大于垂直方向,且黏聚力的异向性较内摩擦角更明显。不同方向上抗剪强度的影响机理不同,其中,垂直于剖面方向上,黏聚力主要受毛管孔隙度(r=-0.97,p0.01)和粉粒含量(r=0.94,p0.05)的影响,而水平方向上仅与粉粒含量(r=0.91,p0.05)显著相关;而液限对水平方向上的内摩擦角影响显著(r=-0.99,p0.05)。对于花岗岩风化岩土体抗剪强度的异向性而言,其主要受自然含水率(r=-0.98,p0.01)、有机质(r=-0.93,p0.05)和塑限(r=-0.97,p0.05)影响。研究结果对于从力学稳定性角度揭示崩岗的发生机理具有重要意义。 相似文献
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干湿循环作用下崩岗土体抗拉强度的衰减性分析 总被引：1，自引：1，他引：1
针对干湿循环影响下崩岗土体崩壁出现失稳等问题,通过开展室内单轴抗拉试验,研究了湖北通城地区不同干湿循环作用下崩岗土体抗拉强度的变化规律。结果表明:崩岗土体的抗拉强度随着干湿循环次数的增加逐渐衰减,最后逐渐趋于稳定,且不同层次土壤的抗拉强度衰减主要集中在前3个干湿循环周期,表土层、红土层、过渡层和砂土层抗拉强度衰减比例分别达到90%,82%,83%,90%,且不同层次土壤的抗拉强度总体表现为过渡层>红土层>表土层>砂土层。并通过考虑崩岗不同层次土体深度和干湿循环次数的共同影响,建立了抗拉强度衰减预估模型,且抗拉强度模型预测值与实测值有较高的相关关系(R^2=0.97),该模型对研究崩岗不同层次土体抗拉强度衰减机制具有指导意义。 相似文献
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夏尔希里地区土壤盐分特征分析 总被引：2，自引：0，他引：2
为了探明新疆夏尔希里地区土壤盐分特征,采集了该地区绿洲、荒漠、山地3大系统的土壤样品,对土壤总盐,Cl-,K++Na+,CO32-,HCO3-,SO42-,Ca2+,Mg2+离子等指标进行测试。分析结果显示:荒漠区、山区、绿洲区总盐含量分别为2.29～9.45,6.11～8.41,2.32～7.83 g/kg。根据新疆土壤盐碱化的分级标准,3个区域土壤属中度盐化土。夏尔希里地区土壤总盐及各离子含量变异系数均小于1,属于中等变异。总盐含量:荒漠区 > 山地区 > 绿洲区;Cl-,HCO3-,K++Na+离子含量:山地区 > 绿洲区 > 荒漠区;CO32-,Mg2+离子含量:荒漠区 > 山地区 > 绿洲区;SO42-离子含量:绿洲区 > 山地区 > 荒漠区;Ca2+离子含量:荒漠区 > 绿洲区 > 山地区。3个区域的总盐与Cl-,HCO3-,SO42-,Ca2+,K++Na+离子呈较显著正相关关系。 相似文献
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鄂东南崩岗剖面土壤水分特征曲线及模拟 总被引：2，自引：1，他引：2
崩岗是我国南方花岗岩地区破坏性极强的水土流失类型。以鄂东南地区两个典型的崩岗剖面为对象,探讨崩岗剖面包括表土层、红土层、斑纹层和碎屑层的土壤水分特征及方程拟合过程,明确崩岗发生的水分运动机理。结果表明:崩岗土壤释水量伴随吸力呈规律性变化,其中斑纹层和砂土层低吸力时脱水能力大于表土层和红土层,高吸力时各个层次土壤水分特征曲线趋于平缓。利用当量孔隙的计算发现不同土层的孔隙变化也存在变化规律,均体现为由表土层至碎屑层土壤大孔隙比例增加而毛管孔隙减少。选取van Genuchten方程和Gardner方程对崩岗剖面土壤实测数据进行了曲线拟合,同时进行了两个方程的拟合评价,R2基本在0.9以上,同时残差平方和的数量级在10-3和10-5之间。研究表明,van Genuchten方程参数能够较好地拟合崩岗表土层和红土层土壤水分特征曲线的实测数据,误差相对较小,而Gardner方程适用于斑纹层和碎屑层土壤。 相似文献