一种坡面侵蚀预报的方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术属于土地工程技术领域，涉及一种坡面侵蚀预报的方法及装置。该方法包括：根据待预报坡面，设置土壤处理、径流坡长和覆沙条件作为控制因子，得到不同坡面模型；根据坡面模型，进行土壤剥蚀率与侵蚀动力参数的灰色关联分析，获得与土壤剥蚀率关联度高的侵蚀动力参数；监控所述与土壤剥蚀率关联度高的侵蚀动力参数，对坡面侵蚀情况进行结果分析。本发明专利技术通过坡面侵蚀预报模型的构建，建立了土壤剥蚀率与侵蚀动力参数之间的相关关系，通过对部分参数的监控，能够对不同坡面的侵蚀情况进行监控。本发明专利技术揭示了覆沙黄土坡面侵蚀动力过程，公开了侵蚀动力参数对不同坡面侵蚀过程的影响，填补了相关研究的空白。填补了相关研究的空白。填补了相关研究的空白。

【技术实现步骤摘要】
一种坡面侵蚀预报的方法及装置


[0001]本专利技术属于土地工程
，涉及一种坡面侵蚀预报的方法及装置。

技术介绍

[0002]黄土高原北部风蚀水蚀交错带受夏秋季水蚀与冬春季风蚀的共同作用，冬春季的强风将大量的风沙输送到黄土坡面、沟壑和河道中。这就形成了一种特殊地貌景观，即风沙覆盖黄土坡面。迄今为止国内外对沙土二元结构坡面的研究相对较少，且大部分研究集中于对覆沙坡面侵蚀过程的研究，缺乏对不同坡面，特别是冻融侵蚀的研究。
[0003]黄土高原北部属多侵蚀力综合作用区，冬春季节以风蚀为主，夏季以水蚀为主，并且部分地区存在冻融侵蚀，多种侵蚀力叠加使得该区域土壤侵蚀过程复杂，侵蚀量加剧。目前，已有的研究工作对黄土高原风蚀水蚀交错区在单一作用力侵蚀和风蚀水蚀复合侵蚀的已经做了大量的研究，然而在多种侵蚀力之间的相互作用影响下，对于解冻期覆沙黄土坡面的侵蚀过程特征的研究较少。因此对覆沙坡面的侵蚀动力过程进行更深一步研究，这有助于加深对黄土高原风蚀水蚀交错带水土流失的认识、预测和治理。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于分析水力、风力和冻融等复合侵蚀条件下，基于灰色关联理论构建土壤剥蚀率与侵蚀动力参数的响应关系，实现对坡面侵蚀预报。
[0005]基于上述目的，本申请通过提供一种坡面侵蚀预报的方法及装置来解决该领域中的这种需要。
[0006]一方面，本专利技术涉及坡面侵蚀预报的方法，其包括：根据待预报坡面，设置土壤处理、径流坡长和覆沙条件作为控制因子，得到不同坡面模型；根据坡面模型，进行土壤剥蚀率与侵蚀动力参数的灰色关联分析，获得与土壤剥蚀率关联度高的侵蚀动力参数；监控所述与土壤剥蚀率关联度高的侵蚀动力参数，对坡面侵蚀情况进行结果分析。
[0007]进一步地，本专利技术提供的坡面侵蚀预报的方法中，所述侵蚀动力参数包括径流流速、径流深、Darcy
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Weisbach阻力系数、曼宁糙率系数、径流剪切力、径流功率、单位径流功率和径流能耗。
[0008]进一步地，本专利技术提供的坡面侵蚀预报的方法中，所述坡面选自未冻黄土坡面、未冻覆沙坡面、冻结黄土坡面和冻结覆沙坡面中的一种。
[0009]进一步地，本专利技术提供的坡面侵蚀预报的方法中，所述坡面选为未冻黄土坡面；所述与土壤剥蚀率关联度高的侵蚀动力参数包括：径流深和径流剪切力。
[0010]进一步地，本专利技术提供的坡面侵蚀预报的方法中，所述坡面选为未冻覆沙坡面；所述与土壤剥蚀率关联度高的侵蚀动力参数包括：径流功率、径流深和径流剪切力。
[0011]进一步地，本专利技术提供的坡面侵蚀预报的方法中，所述坡面选为冻结黄土坡面；所述与土壤剥蚀率关联度高的侵蚀动力参数包括：径流深和径流剪切力。
[0012]进一步地，本专利技术提供的坡面侵蚀预报的方法中，所述坡面选为冻结覆沙坡面；所
述与土壤剥蚀率关联度高的侵蚀动力参数包括：径流功率、径流深和径流剪切力。
[0013]进一步地，本专利技术提供的坡面侵蚀预报的方法中，构建所述与土壤剥蚀率关联度高的侵蚀动力参数和土壤剥蚀率的拟合方程，验证土壤剥蚀率对侵蚀动力参数的响应；获得所述拟合方程，得到拟合参数，确认所述与土壤剥蚀率关联度高的侵蚀动力参数对侵蚀过程进行准确的表达。
[0014]另一方面，本专利技术涉及一种坡面侵蚀预报装置，其包括侵蚀动力参数监测单元，所述侵蚀动力参数监测单元的监控参数采用上述的方法获得。
[0015]本专利技术与现有技术相比具有以下有益效果或者优点：
[0016](1)本专利技术基于灰色关联理论选取关联度较高的侵蚀动力参数，建立土壤剥蚀率与参数的模型及控制方程，分析侵蚀动力参数与坡面侵蚀产沙过程间的关系，实现对坡面侵蚀的预报。
[0017](2)本专利技术针对不同坡面，土壤剥蚀率与侵蚀动力参数的关联度不同。未冻黄土坡面土壤剥蚀率与径流深和径流剪切力的关联度最大(0.804)，与径流流速和单位径流功率的关联度最小(0.662)；未冻覆沙坡面土壤剥蚀率与径流功率的关联度最大(0.909)，与Darcy
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Weisbach阻力系数的关联度最小(0.76)；冻结黄土坡面土壤剥蚀率与径流深和径流剪切力的关联度最大(0.974)，与径流能耗的关联度最小(0.923)；冻结覆沙坡面土壤剥蚀率与径流功率的关联度最大(0.837)，与Darcy
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Weisbach阻力系数的关联度最小(0.725)。由此可知，黄土坡面的径流深和径流剪切力是与坡面土壤侵蚀率发展趋势较接近的因素，覆沙坡面的径流功率是与坡面土壤侵蚀率发展趋势较接近的因素。
[0018](3)本专利技术在不同坡面下用与土壤剥蚀率发展趋势较为密切的侵蚀动力参数来建立两者的相关关系验证，本专利技术提供的方法表明不同坡面的土壤剥蚀率与侵蚀动力参数均呈正相关的线性函数关系，土壤剥蚀率均随着侵蚀动力参数的增大而增大。
附图说明
[0019]图1为不同坡面的土壤剥蚀率与侵蚀动力参数的关系图。
[0020]图中，(a)为未冻黄土坡面，(b)为未冻覆沙坡面，(c)为冻黄土坡面，(d)为冻结覆沙坡面。
具体实施方式
[0021]下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0022]申请人对现有技术研究后发现，多种侵蚀力叠加使得该区域土壤侵蚀过程复杂，侵蚀量加剧，已有的研究工作对黄土高原风蚀水蚀交错区在单一作用力侵蚀和风蚀水蚀复合侵蚀的已经做了大量的研究，然而在多种侵蚀力之间的相互作用影响下，对于解冻期覆沙黄土坡面的侵蚀过程特征、侵蚀泥沙颗粒的分布规律以及侵蚀动力特征方面的研究较少，缺乏多侵蚀力影响下的土壤剥蚀率与侵蚀动力参数的响应关系研究，以及对坡面侵蚀的预报。
[0023]本实施例通过室内模拟冻融和放水冲刷试验，以风蚀水蚀复合区的风沙土和陕北黄土为研究对象，设置不同土壤处理、径流坡长和覆沙条件三个控制因子，分析不同坡面(未冻黄土坡面、未冻覆沙坡面、冻结黄土坡面和冻结覆沙坡面)的侵蚀动力参数的时空变化特征，，建立土壤剥蚀率与侵蚀动力参数之间的相关关系。
[0024]试验用土选取陕西省榆林市绥德县王茂沟小流域的黄绵土和内蒙古自治区达拉特旗东柳沟小流域的风沙土。将试验用土运回实验室后去除草根、砾石等杂质后分别过10mm(黄绵土)和0.8mm(风沙土)土样筛进行预处理。经Mastersizer2000测得黄土的颗粒组成为黏粒(＜0.002mm)0.17％、粉粒(0.002～0.05mm)61.22％和砂粒(＞0.05mm)38.31％，风沙土的颗粒组成为黏粒(＜0.002mm)0.72％、粉粒(0.002～0.05mm)14.38％和砂粒(＞0.05mm)84.9％。
[0025]冲刷试验装置由径流收集装置、土槽、水槽本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种坡面侵蚀预报的方法，其特征在于，包括：根据待预报坡面，设置土壤处理、径流坡长和覆沙条件作为控制因子，得到不同坡面模型；根据坡面模型，进行土壤剥蚀率与侵蚀动力参数的灰色关联分析，获得与土壤剥蚀率关联度高的侵蚀动力参数；监控所述与土壤剥蚀率关联度高的侵蚀动力参数，对坡面侵蚀情况进行结果分析。2.根据权利要求1所述的坡面侵蚀预报的方法，其特征在于，所述侵蚀动力参数包括径流流速、径流深、Darcy
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Weisbach阻力系数、曼宁糙率系数、径流剪切力、径流功率、单位径流功率和径流能耗。3.根据权利要求1所述的坡面侵蚀预报的方法，其特征在于，所述坡面选自未冻黄土坡面、未冻覆沙坡面、冻结黄土坡面和冻结覆沙坡面中的一种。4.根据权利要求3所述的坡面侵蚀预报的方法，其特征在于，所述坡面选为未冻黄土坡面；所述与土壤剥蚀率关联度高的侵蚀动力参数包括：径流深和径流剪切力。5.根据权利要求3所述的坡面侵蚀预报的方法，其特征...

【专利技术属性】
技术研发人员：韩霁昌，苏远逸，张扬，孙增慧，张盼盼，孙语彤，雷娜，张庭瑜，申江龙，夏利恒，熊宇斐，黎雅楠，张静，
申请(专利权)人：陕西地建土地工程技术研究院有限责任公司，
类型：发明
国别省市：