黃土坡面水蝕相似性模擬及水蝕動力過程試驗(yàn)研究.pdf

1、本研究以土壤侵蝕學(xué)、泥沙運(yùn)動學(xué)、河床演變學(xué)等學(xué)科的理論為基礎(chǔ)，以具有嚴(yán)格比尺意義的坡面土壤侵蝕實(shí)體模型相似律為研究主線，采用室外定位動態(tài)監(jiān)測、室內(nèi)人工模擬試驗(yàn)和理論分析相結(jié)合的研究方法，研究了汛期天然降雨及模擬降雨的降雨特征、雨滴譜特性、不同降雨動力條件下的侵蝕產(chǎn)沙及運(yùn)動相似條件，并對坡面放水沖刷條件下的坡面水動力特性及其與天然降雨條件下坡面侵蝕產(chǎn)沙進(jìn)行對比，初步探索不同水動力作用條件下侵蝕產(chǎn)沙差異的形成機(jī)制，以期為建立適合黃土高原區(qū)域

2、特性的土壤流失預(yù)報(bào)模型提供理論依據(jù)。
　　論文取得的初步研究成果如下：
　?。?）闡明了模擬降雨與天然降雨侵蝕過程的相似條件，指出模擬降雨不但要雨強(qiáng)過程連續(xù)模擬相似、均勻性相當(dāng)，而且要達(dá)到雨滴末速相似，否則雨滴末速的差異會引起降雨產(chǎn)流產(chǎn)沙過程的差異，這是實(shí)現(xiàn)坡面水蝕過程模擬動力相似的關(guān)鍵。
　?。?）研發(fā)了大型可連續(xù)變雨強(qiáng)的模擬降雨試驗(yàn)裝置，該裝置生成的雨強(qiáng)與雨滴末速分布相匹配，可以進(jìn)行模擬降雨與天然降雨的雨強(qiáng)和雨滴能

3、量過程的相似模擬。
　?。?）發(fā)現(xiàn)了汛期天然降雨主要是由粒徑為0.125-0.5mm的雨滴組成的規(guī)律，雨滴的末速主要集中在1-5m/s之間，且在1.4m/s和3.4m/s處形成兩個(gè)明顯峰值；其中0.125mm粒徑的雨滴末速主要集中在1-4.2m/s之間，0.25mm粒徑的雨滴末速主要集中在0.8-5m/s之間，0.375mm粒徑的雨滴末速主要集中在1-3.4m/s之間，0.5mm粒徑的雨滴末速主要集中在1-4.2m/s之間。同時(shí)，

4、模擬降雨也主要是由粒徑為0.125-0.5mm的雨滴組成，雨滴的末速主要集中在0.4-3.4m/s之間，且在1.4m/s處形成一個(gè)明顯峰值；其中0.125mm粒徑的雨滴末速主要集中在1-3.4m/s之間，0.25mm粒徑的雨滴末速主要集中在1-4.2m/s之間，0.375mm粒徑的雨滴末速主要集中在0.6-3.4m/s之間，0.5mm粒徑的雨滴末速主要集中在0.4-3.4m/s之間。模擬降雨如果要形成雙峰值現(xiàn)象可通過模擬降雨器的雙噴頭聯(lián)

5、合運(yùn)用來進(jìn)行改進(jìn)。
　?。?）闡述了汛期天然降雨與模擬降雨條件下坡面徑流水動力過程的相似性，模擬降雨基本上能較好模擬出天然降雨的變化過程，以及坡面流平均流速、雷諾數(shù)、佛汝德數(shù)、阻力系數(shù)的變化趨勢，表明模擬降雨和天然降雨的水動力過程基本相似。
　　（5）在模擬降雨動力、水動力過程相似條件下，坡面水蝕試驗(yàn)的產(chǎn)流產(chǎn)沙過程變化趨勢與天然降雨觀測過程一致。在此基礎(chǔ)上，建立了試驗(yàn)條件下的坡面侵蝕產(chǎn)沙模型，通過檢驗(yàn)，此模型誤差較小，可用來