陰山北麓土壤風(fēng)蝕的影響因素及運動特性的試驗研究.pdf

1、近幾年隨全球氣候的變暖，內(nèi)蒙古陰山北麓地區(qū)沙塵暴次數(shù)愈加頻繁，土地沙化日益嚴重。本文針對該區(qū)域土地沙化的特點，從地表土層的含水量、土壤質(zhì)地、比重、機械穩(wěn)定性、植被覆蓋度等物理性質(zhì)出發(fā)，通過對沙塵暴天氣的風(fēng)速、野外集沙儀收集到的土壤風(fēng)蝕物的數(shù)據(jù)分析整理，考慮在風(fēng)力的作用下，綜合運用風(fēng)沙顆粒運動學(xué)、流體動力學(xué)等學(xué)科的理論方法，對內(nèi)蒙古陰山北麓地區(qū)土壤風(fēng)蝕的主要影響因素及風(fēng)蝕土壤的運動特性進行了分析研究。 本文針對以下幾個方面進行了研

2、究，取得了初步成果： 1、通過對沙塵暴的野外觀測，首次對集沙儀收集到的土壤風(fēng)蝕物以0.025 mm為間隔，把0.05～1 mm間的顆粒進行了詳細分析，得到了土壤風(fēng)蝕量沿高度變化、不同粒徑區(qū)間的百分含量沿高度變化、同一高度不同粒徑區(qū)間百分含量的變化趨勢等，使我們初步了解了該地區(qū)風(fēng)蝕土壤顆粒的分布規(guī)律。 2、從集沙儀收集到的土壤風(fēng)蝕物數(shù)據(jù)分析得出，該地區(qū)不論是旱作耕地還是普通草地，風(fēng)蝕粒徑可分為4部分，即<0.1 mm為最易

3、蝕部分，0.1～0.25 mm為較易蝕部分，0.25～1mm為易蝕部分，>1mm粒徑為不易蝕粒徑。 3、實驗區(qū)地表面覆蓋大量的結(jié)皮，電鏡下觀察土壤結(jié)皮，普通草地結(jié)皮呈片狀結(jié)構(gòu)，層疊排列，形成緊密的板塊狀結(jié)構(gòu)，表面相對光滑，當(dāng)有垂直外力作用(人、畜踐踏)，結(jié)皮出現(xiàn)裂隙，但不松散。耕地表層結(jié)皮顆粒粒徑增大，細小顆粒少，孔隙增大、增多，受外力后完全破碎松散。 4、根據(jù)動力學(xué)理論，從單顆粒土壤在氣流中所受的作用力出發(fā)，采用4/5

4、階RKF算法，得到了沙粒最大躍移高度H<,m>關(guān)于風(fēng)蝕物粒徑D和垂直起跳初速度v<,0>的通用雙因子預(yù)測模型：H<,m>=(3.7×10<'-4>D<'-1.1869>)v<,0><'0.21631nD+1.7250>；在特定旋轉(zhuǎn)角速度ω，摩阻風(fēng)速u<'*>下，沙粒最大躍移長度L<,m>的雙因子預(yù)測模型： L<,M>=[α<,1>×10<'-4>D<'3>+α<,2>×10<'-4>D<'2>-α<,3>×10<'-4>D+α<,4>×

5、10<'-4>]v<,0><'2>+(b<,1>×D<'3>-b<,2>×D<'2>+b<,3>×D-b<,4>×10<'-3>)v<,0>-(c<,1>×10<'3>D<'3>-c<,2>×10<'3>D<'2>+c<,3>×10<'3>-c<,4>×10<'3>)，與實際計算結(jié)果對比，相關(guān)系數(shù)均大于0.99。該預(yù)測模型為不同粒徑沙粒運動軌跡的預(yù)測提供了方便。 5、通過理論計算得到單顆粒土壤的運動軌跡：<0.075 mm的土壤