含沙水流和坡面糙度對紅壤團(tuán)聚體輸移破壞影響.pdf

1、我國南方紅壤丘陵區(qū)人口密度大，丘陵坡地利用率高，土壤侵蝕退化嚴(yán)重。同時，該區(qū)域降雨集中且強(qiáng)度大，分散的地表徑流由于受到地形影響逐漸集中，從而沖刷地表而產(chǎn)生坡面侵蝕。本研究選取第四紀(jì)紅黏土發(fā)育的紅壤作為研究對象，系統(tǒng)的分析了不同水流含沙量和坡面糙度條件下，坡面流水力學(xué)特性的變化及其對紅壤團(tuán)聚體破壞剝蝕的影響，從機(jī)理層面揭示坡面流內(nèi)團(tuán)聚體輸移破壞規(guī)律。主要取得的結(jié)論如下:
　　1.通過對5種模擬糙度和6種不同沖刷距離組合下3種粒徑的紅

2、壤團(tuán)聚體在坡面水流內(nèi)的剝蝕破壞規(guī)律的研究得出:
　　(1)在相同運(yùn)移距離條件下，隨粒徑和糙度的增加團(tuán)聚體剝蝕破壞程度呈增加趨勢，與粒徑相比，糙度對剝蝕破壞程度的影響更大。
　　(2)相同模擬糙度下，隨著運(yùn)移距離的增加，剝蝕率均呈拋物線形先增大后減小的趨勢;各運(yùn)移距離下，7～5mm粒徑團(tuán)聚體的剝蝕率隨糙度的增加而增加;5～3mm和3～1 mm粒徑團(tuán)聚體在各運(yùn)移距離內(nèi)隨糙度的增加變化規(guī)律不一致。
　　(3)團(tuán)聚體剝蝕破壞程

3、度隨徑流水深、阻力系數(shù)、水流剪切力的增加均呈冪函數(shù)減小后趨于平緩的趨勢，且大粒徑較小粒徑變化趨勢更明顯;但是不同糙度下，水深對團(tuán)聚體剝蝕破壞程度的影響還需在多坡度流量條件下進(jìn)行進(jìn)一步探索。
　　2.選取單一粒徑的紅壤團(tuán)聚體，在4種坡度、5種流量和5種模擬糙度條件下進(jìn)行沖刷試驗，詳細(xì)分析水力學(xué)特性的變化及其對團(tuán)聚體破壞剝蝕的影響。
　　(1)相同糙度條件下，小坡度(8.8％～17.6％)時，隨流量的增加，團(tuán)聚體剝蝕程度下降;而

4、在較陡坡度(26.8％～36.4％)和下墊面糙度較大時，Wr/Wi值隨流量變化規(guī)律有所不同，在大流量(1.0 L·s-1～1.2 L·s-1)條件下Wr/Wi值均有不同程度的下降。
　　(2)在各糙度下，平均流速和水流剪切力隨坡度和流量的增加而增加;徑流水深隨流量的增加而增加，隨坡度的增加而減小，而阻力系數(shù)的變化卻與之相反。隨著下墊面糙度的增加，徑流水深、阻力系數(shù)以及水流剪切力呈增加趨勢，而平均流速呈減小趨勢。
　　(3)多

5、個坡度和流量組合下，Wr/Wi值隨徑流水深變化無明顯規(guī)律，但單一糙度中，Wr/Wi(％)值均隨徑流水深的增加呈現(xiàn)冪函數(shù)增加的趨勢;在不同糙度和單一糙度下，Wr/Wi值均隨阻力系數(shù)和水流剪切力的增加呈冪函數(shù)減小趨勢。
　　3.選取單一粒徑的紅壤團(tuán)聚體，在2種坡度、5種流量和5種不同渾水條件下進(jìn)行沖刷，詳細(xì)分析水力學(xué)特性的變化及其對團(tuán)聚體破壞剝蝕的影響。
　　(1)清水條件下，Wr/Wi值隨流量的增加而增加，表現(xiàn)為團(tuán)聚體剝蝕破壞

6、程度的隨流量的增加而下降;所有處理中，Wr/Wi值均隨含沙量的增大呈現(xiàn)冪函數(shù)的減小趨勢。
　　(2)隨著供沙量和流量的增加，水深均呈增加趨勢;在兩種坡度條件下，流量、供沙量及其之間的交互作用對水深的影響均表現(xiàn)為:流量＞供沙量＞交互作用。五種流量下，隨著供沙量的增加，平均流速、雷諾數(shù)和弗汝德數(shù)均呈減小趨勢，坡面流呈現(xiàn)出由紊流急流向?qū)恿骶徚靼l(fā)展的趨勢。各流量下，阻力系數(shù)隨供沙量的增加而變大，且大坡度(15°)條件下表現(xiàn)更為明顯。在各坡