《高海拔寒區融水土壤侵蝕機理與過程模擬研究》是依託中國農業大學，由雷廷武擔任項目負責人的重點項目。
基本介紹
- 中文名：高海拔寒區融水土壤侵蝕機理與過程模擬研究
- 依託單位：中國農業大學
- 項目負責人：雷廷武
- 項目類別：重點項目
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
高海拔寒區季節性融水引起的水土流失嚴重，對生態及生產、生活和工程設施產生嚴重影響。項目選定高海拔寒區融水徑流侵蝕強烈區域的典型流域，在不同海拔高程和下墊麵條件下開展研究。採用室內外監測方法和熱傳導理論，研究氣象要素與土壤熱特性對融凍/水過程的影響機制，獲得土壤熱特性參數。採用水土流失自動監測方法，動態監測土壤融凍過程及土壤侵蝕過程，研究坡面、溝道和小流域土壤侵蝕產沙機理，獲得融水產流產沙耦合關係。採用室內模擬方法控制土壤的凍結、解凍過程，研究不同坡度、流量、融凍土壤深度對融凍土壤侵蝕產沙過程的影響，確定融水徑流的侵蝕產沙規律，認識融凍土壤侵蝕機理並獲取模型參數。在上述研究的基礎上，建立土壤融凍與融水過程的熱力學模型，預測產流量與土壤溫度變化過程；建立驗證坡面產流、坡面侵蝕、溝道侵蝕、流域侵蝕預報模型。研究將實現高海拔寒區融水徑流作用下水力侵蝕過程預報，為高海拔寒區生態、工程安全等提供基礎。
結題摘要
本研究採用室內控制試驗和野外多尺度冰雪融水補給流域現場監測相結合，開展了坡面和流域尺度的融水侵蝕過程機理、模型模擬及參數測量方法的研究。（1）侵蝕參數監測方法：發展可以替代烘乾稱重法精確測量土壤含水量的恆容容器方法；並據此提出了精確測量水體含沙量的體積置換方法。針對徑流小區集流桶測量含沙量誤差較大問題，提出誤差校正的可能性。基於土壤入滲過程與細溝侵蝕過程的相似性，進一步發現測量和計算時間步長和計算數據放置點位，以同樣方式影響入滲和侵蝕計算精度。因此，通過形式借鑑及理論融合，提出了改進土壤入滲率測量的建議；提出了通過採用細質地沙層或土層禁止大孔隙，測量得到土體基質入滲過程的方法，同時發展了測量土壤大孔隙流的方法。提出了電解質示蹤測量薄層水流流速的脈衝邊界法、實測邊界法、虛擬邊界法。創新性地用於測量凍土坡面、礫石層內、含碎石凍土和未凍土坡面、秸稈覆蓋、飽和土壤表面水流流速。（2）融水侵蝕過程機理：設計了模擬土壤凍、融水侵蝕過程的設施、模擬方法與試驗過程。提出了測量融凍土壤輸沙能力的實驗方法與程式，並揭示解凍深度對侵蝕過程的本質影響。輸沙能力隨解凍深度的減小而增大，小解凍深度時侵蝕輸沙的變化趨勢由一段隨坡長增加的線性段和一段冪指數曲線組成。通過計算不同解凍深度的土壤剝蝕率，發現解凍土壤的剝蝕率和未凍土壤顯著不同，由一段常數和一段隨坡長和含沙量減小的過程組成；同時提出用土壤侵蝕剝蝕率為零時的含沙量確定水流輸沙能力的方法，並用實驗數據進行了驗證。（3）融水侵蝕模型模擬：通過研究建立了土壤凍融過程模型、細溝侵蝕連續模型、融凍土壤侵蝕輸沙能力模型、融凍土壤侵蝕過程模型、剝蝕速率模型、雅魯藏布江流域融水侵蝕模型、區域冰川融水水土流失模擬模型。 發表論文SCI 22篇、EI 7篇、核心 2篇，發明專利 3個，專著 2部，軟體著作權 1個，培養博士後 2名，博士 7名，碩士 16名。投稿待發表SCI論文5篇。
