产生项目弃土堆置体下垫面概化与水土流失特征研究--毕业设计.doc
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1、132013届攻读硕士学位研究生学位(毕业)论文生产建设项目弃土堆置体下垫面概化与水土流失特征研究学科专业 地图学与地理信息系统 研究方向 资源环境监测与评价 Classification code: S157.1 University code: 10712UDC: 631.4 Postgraduate number: 2010050239Confidentiality level: Public Thesis for Masters DegreeNorthwest A&F University in 2013 THE STUDY ON GENERALIZATION UNDERLYING S
2、URFACE AND SOIL EROSION CHARACTERISTIC OF THE SPOILBANK IN CONSTRUCTION PROJECT Major: Cartography and Geographical Information system Research field: Resources environment Monitoring and evaluation Name of Postgraduate: Zhao Xuan Adviser: Prof. Xie Yongsheng Date of submission: May, 2013Yangling Sh
3、aanxi China本论文受水利部公益性行业科研专项经费项目“生产建设项目水土流失测算共性技术研究”项目(201001036)、水利部公益性行业科研专项经费项目“工程开挖面与堆积体水土流失测算技术研究”项目(201201048)资助完成。特此感谢!研究生学位(毕业)论文的独创性声明本人声明:所呈交的硕士学位(毕业)论文是我个人在导师指导下独立进行的研究工作及取得的研究结果;论文中的研究数据及结果的获得完全符合学校关于规范西北农林科技大学研究生学术道德的暂行规定,如果违反此规定,一切后果与法律责任均由本人承担。尽我所知,除了文中特别加以标注和致谢的地方外,论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研
4、究结果,也不包含其他人和自己本人已获得西北农林科技大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同事对本研究所做的任何贡献均已在论文的致谢中作了明确的说明并表示了谢意。研究生签名: 时间: 年 月 日导师指导研究生学位(毕业)论文的承诺本人承诺:我的硕士研究生 所呈交的硕士学位(毕业)论文是在我指导下独立开展研究工作及取得的研究结果,属于我现岗职务工作的结果,并严格按照学校关于规范西北农林科技大学研究生学术道德的暂行规定而获得的研究结果。如果违反学校关于规范西北农林科技大学研究生学术道德的暂行规定,我愿接受按学校有关规定的处罚处理并承担相应导师连带责任。导师签名: 时间: 年 月
5、 日关于研究生学位(毕业)论文使用授权的说明本学位(毕业)论文的知识产权归属西北农林科技大学。本人同意西北农林科技大学保存或向国家有关部门或机构送交论文的纸质版和电子版,允许论文被查阅和借阅;同意西北农林科技大学将本学位(毕业)论文的全部或部分内容授权汇编录入中国优秀硕士学位论文全文数据库进行出版,并享受相关权益。本人保证,在毕业离开(或者工作调离)西北农林科技大学后,发表或者使用本学位(毕业)论文及其相关的工作成果时,将以西北农林科技大学为第一署名单位,否则,愿意按中华人民共和国著作权法等有关规定接受处理并承担法律责任。任何收存和保管本论文各种版本的其他单位和个人(包括研究生本人)未经本论文
6、作者的导师同意,不得有对本论文进行复制、修改、发行、出租、改编等侵犯著作权的行为,否则,按违背中华人民共和国著作权法等有关规定处理并追究法律责任。(保密的学位论文在保密期限内,不得以任何方式发表、借阅、复印、缩印或扫描复制手段保存、汇编论文)研究生签名: 时间:年月日导 师 签名: 时间:年月日生产建设项目弃土堆置体下垫面概化与水土流失特征研究摘 要随着我国社会经济的迅速发展,综合国力不断增强,水利水电工程、矿产资源开发工程、公路铁路交通运输工程、输油输气工程、工业与民用建筑工程等各类生产建设项目星罗棋布,工程建设规模大、数量多。生产建设项目不仅对原生下垫面造成破坏、扰动,而且在工程建设过程中
7、由于受挖填方的施工时段、材料质量、标段划分、运输距离等诸多因素的影响,不可避免地产生大量的弃土弃渣,由此产生的水土流失强度高、范围广、危害大,严重危及人类赖以生存的水土资源和自然环境, 给社会发展、生态安全以及人民群众的生产生活带来威胁。然而生产建设项目工程扰动下垫面与原生下垫面条件的水土流失存在明显差异,表现出与传统原生下垫面条件不同的水土流失内在机制与外部特征,造成的人为水土流失危害已得到全社会和各级政府的广泛重视和关注。本文以各类型生产建设项目人为弃土堆置体为主要研究对象,依据中国主要水蚀类型区,并结合生产建设项目分布情况,以平原、丘陵、土石山区三大地貌类型为基础的地貌分类框架,以黄土、
8、黑土、褐土、棕黄壤、红壤等为基础的土壤类型分类框架,采取路线调查与典型调查方式,对分布于六个典型类型区(东北平原区、黄淮海平原区、关中平原区、秦巴山区、江西红壤丘陵区、贵州土石山区)的各类点式工程、线式工程产生的人为弃土堆置体进行现场调查研究。针对弃土堆置体的多样性和复杂性,探究不同地形地貌区各类生产建设项目弃土堆置体在堆置类型、下垫面物质组成、坡形因子等方面的共性。根据堆置体的堆置方法和堆置形态概化总结生产建设项目弃土堆置体分类体系;运用经典统计学有关原理确定室内试验下垫面仿真模型标准化参数;采用室内模拟降雨方法对抽象概化出的不同弃土堆置类型仿真模拟下垫面进行试验研究。为进一步揭示生产建设项
9、目人为弃土堆置体水土流失特征,探求弃土堆置体水土流失测算模型以及弃土堆置体水土流失防治途径提供依据,具有重要的科学意义和实际应用价值。主要得出以下结论:(1)生产建设项目弃土堆置体依据弃土的堆置方法和堆置形态可将弃土堆置体抽象概化为散乱锥状堆置、依坡倾倒堆置、分层碾压坡顶散乱堆置、线型垅岗式堆置、坡顶平台有车辆碾压的倾倒堆置5类人为堆置微地貌。(2)结合室内试验运用经典统计学有关原理对弃土堆置体的坡面物质组成进行统计分析。结果表明:秦巴山区、贵州土石山区生产建设项目弃土堆置体在不同坡面位置上,D10 mm的块石和土壤结构体含量均明显大于其它调研区域,而各坡位D10 mm的小粒石与固结土块、粗粒
10、土、中粒土含量均小于其它调研区域,表明秦巴山区、贵州土石山区的弃土堆置体坡面粗粒物质比重大于东北平原区、黄淮海平原区、关中平原区、江西红壤丘陵区的弃土堆置体。六大研究区弃土堆置体坡面D10 mm的块石和土壤结构体重力分选作用明显,小粒石与固结土块、粗粒土、中粒土、细粒土在不同坡位的含量数据变化较小且无明显规律;因此在室内进行下垫面仿真模拟设计时,对D10 mm的坡面组成物质可不考虑坡面位置的差异性。(3)结合室内试验运用经典统计学有关原理对弃土堆置体的坡形因子进行统计分析。结果表明:东北平原区、黄淮海平原区、关中平原区、秦巴山区、江西红壤丘陵区、贵州土石山区弃土堆置体坡度多集中在26 35之间
11、,贡献率分别为61.4%、88.2%、90.2%、88.8%、70.8%、75.4%。东北平原区、黄淮海平原区、关中平原区、秦巴山区、江西红壤丘陵区弃土堆置体坡长多集中在2 8 m之间,贡献率分别为82.5%、90%、100.0%、79.4%、70.5%;贵州土石山区坡长大于5 m的弃土堆置体贡献率达80%。因此,在室内进行下垫面仿真模拟设计时应根据研究区差异重点对上述坡度坡长范围进行试验测试。(4)采用室内模拟降雨方法对不同类型弃土堆置体进行试验研究。结果表明:各类型弃土堆置体的入渗率、径流含沙量随降雨时间波动式减小,径流率随降雨时间波动式增大,侵蚀速率随降雨时间呈平缓型、多峰型2种变化趋势
12、。产流时间与降雨强度呈负幂函数关系,平均入渗率、平均径流率、平均侵蚀速率与降雨强度呈线型关系,平均径流含沙量与降雨强度呈指数函数关系,总产沙量与总径流量呈线型关系。坡顶平台有车辆碾压的倾倒堆置表现出异于其它堆置类型的径流产沙特征,该堆置类型在全部设计降雨强度条件下产流时间最短、平均入渗率最低;当降雨强度从1.5 mm/min提高到2.0 mm/min时,总产沙量增大2.58倍,在降雨强度为2.0、2.5 mm/min情况下,平均径流含沙量、平均侵蚀速率均明显大于其它堆置类型且差异达到显著水平(P10mm) at different position of spoilbank slopes in
13、 Qinba mountain area and mountain area of Guizhou were greater than spoilbank in other study region; The percentages of gravel and consolidated soil, coarse-grained soil, medium soil (particle diameter10mm) at different position of spoilbank slopes were less than spoilbank in other study region, ind
14、icate the share of coarse-grained material at different position of spoilbank slopes in Qinba mountain area and mountain area of Guizhou were greater than spoilbank in Dongbei plain, Huanghuaihai plain, Guanzhong plain and the red soil hilly region of Jiangxi.The percentages of fine-grained soil in
15、six study regions were all less than 3%; Stones and soil aggregates gravity separation effects were obvious in six study regions, the percentages of gravel and consolidated soil, coarse-grained soil, medium soil, fine-grained soil at different position of spoilbank slopes didnt obviously change; The
16、refore, percentages of material (particle diameter10mm) at different position of spoilbank slopes cant be considered during the design of the spoil underlying surface for laboratory rainfall simulation. (3) Based on the results of laboratory tests, the theory of statistica was applied to analyze sha
17、pe factors of slope. The results showed as follows: The gradient of spoilbank were between 26 and 35 in Dongbei plain, Huanghuaihai plain, Guanzhong plain, Qinba mountain area, red soil hilly region of Jiangxi, mountain area of Guizhou, with contribution rate 61.4%, 88.2%, 90.2%, 88.8%, 70.8%, 75.4%
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