[发明专利]一种复合侵蚀作用对水土流失影响的模拟量化方法有效

专利信息
申请号: 202010360145.8 申请日: 2020-04-30
公开(公告)号: CN111504891B 公开(公告)日: 2021-02-23
发明(设计)人: 张攀;姚文艺;肖培青;杨春霞;孙维营;李莉;王志慧;焦鹏 申请(专利权)人: 黄河水利委员会黄河水利科学研究院
主分类号: G01N17/00 分类号: G01N17/00
代理公司: 郑州大通专利商标代理有限公司 41111 代理人: 张立强
地址: 450003 河*** 国省代码: 河南;41
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摘要:
搜索关键词: 一种 复合 侵蚀作用 水土流失 影响 模拟 量化 方法
【说明书】:

本发明公开了一种复合侵蚀作用对水土流失影响的模拟量化方法,即综合利用人工模拟降雨试验、风洞试验和冻融循环试验手段,将装填好的试验土槽沿轨道在室内人工降雨‑风洞‑冻融循环实体模型的各区域间移动,通过多种试验装置的联合运用,实现对不同复合侵蚀模式的模拟,来确定不同复合侵蚀作用下的水土流失影响量,再根据驱动因子离解方案,分离出水力、风力、冻融等各驱动因子对水土流失影响的贡献率。本发明的技术方案实用、有效,既能够量化复合侵蚀系统中不同动力耦合作用下的水土流失影响量,又能够分离出复合侵蚀系统中各驱动因子贡献率。

技术领域

本发明涉及水土流失研究技术领域。具体涉及一种复合侵蚀作用对水土流失影响的模拟量化方法。

背景技术

土壤侵蚀是土壤或母质在水力、风力、重力、冻融等内外营力作用下被破坏、剥离和搬运的过程,这一过程可以是其中一种力引起的,也有可能是多种力引起的,而多种力的作用关系往往比较复杂,如可以是复合关系、交替关系,亦或是交互关系,由此形成了不同的侵蚀类型,从广义上讲,均可称之为复合侵蚀。复合侵蚀往往强度高,会严重导致生态环境退化,是水土保持与生态治理研究中的重点问题。

复合侵蚀可以分为两种类型,一种是多种外营力同时发生、耦合作用,致使复合侵蚀力有别于单一侵蚀营力的特点,例如暴风雨等;另一种是多种外营力交替发生,一种侵蚀营力对地表物质的侵蚀、搬运及沉积,为另一种侵蚀营力的再作用提供了物质基础,例如在水力、风力、冻融交替作用下的侵蚀产沙过程中,风力、冻融侵蚀为水力侵蚀提供了侵蚀物质来源,直接影响侵蚀物质的传递与转化,从而对侵蚀产沙过程形成调控机制。

目前,复合侵蚀研究最大的难点之一是从总侵蚀量中分离各动力作用的贡献量。在复合侵蚀系统中,水力、风力、冻融等多种驱动因子间通过下垫面、水流、风沙流、侵蚀物质等媒介发生耦合作用,由于在不同驱动因子作用下物质运移的方向性与维度不同,其各自的贡献率尚无法直接测量,通常是作为独立的过程分别测量。如授权公告号为CN205749231 U的实用新型专利“坡面水蚀监测装置”公开了一种能够提高测量土壤迁移量准确性的坡面水蚀监测装置;公开号为CN 106813892 A的发明专利“一种土壤风蚀圈内土壤风蚀量的测量方法”通过设置土壤风蚀圈,然后,测量风速风向,最后,计算与土壤风蚀量相关的物理参数以及土壤风蚀圈内的土壤风蚀量。王向阳(王向阳.西藏高原冻融侵蚀观测探索[J].中国水土保持,2014,(011):51-52,53.)以那曲县那曲镇卧弄曲冻融侵蚀监测点为例,介绍了寒冻剥蚀、热融滑塌侵蚀观测场监测设施的布置和观测方法。

这种测量单个驱动因子的方法存在2个明显的不足:(1)忽视了复合侵蚀系统的完整性,没有把水力-风力-冻融作为一个动力耦合系统,(2)难以从总侵蚀量中分离各驱动因子的贡献量,无法确定多相侵蚀过程中各驱动因子的贡献率。因此,如何提供一种既能够量化复合侵蚀系统中不同动力耦合作用下的水土流失影响量,又能够分离出复合侵蚀系统中各驱动因子贡献率的方法,成为了亟需解决的问题。

发明内容

本发明为了解决现有技术中独立测量不同驱动因子贡献率不能准确反应多相侵蚀系统中各个驱动因子贡献量的问题,提供一种利用室内模拟试验来量化复合侵蚀作用下各驱动因子对水土流失影响的技术方案。通过模拟试验,量化冻融-风力-水力复合侵蚀过程中的水土流失量,通过对水力、风力、冻融耦合系统中侵蚀动力过程的拆解,剥离各动力因子对侵蚀产沙过程的贡献率。

为解决上述问题,本发明采用以下技术方案:

一种复合侵蚀作用对水土流失影响的模拟量化方法,综合利用人工模拟降雨试验、风洞试验和冻融循环试验手段,将装填好的试验土槽沿轨道在室内人工降雨-风洞-冻融循环实体模型的各区域间来回移动,通过多种试验装置的联合运用,实现对不同复合侵蚀模式的模拟,来确定不同复合侵蚀作用下的水土流失影响量,再根据驱动因子离解方案,分离出水力、风力、冻融等各驱动因子对水土流失影响的贡献率。

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