黃土坡面細(xì)溝流水動(dòng)力學(xué)特性試驗(yàn)研究.pdf

1、黃土高原是世界上土壤侵蝕最嚴(yán)重的地區(qū)，土壤侵蝕面積占總土地面積75％以上。細(xì)溝侵蝕是非常重要的坡面侵蝕過程，是黃土高原坡面侵蝕的主要方式之一，細(xì)溝侵蝕量對(duì)坡面侵蝕量的貢獻(xiàn)能夠達(dá)到70％以上，占總侵蝕的1/2左右。細(xì)溝侵蝕的發(fā)生取決于坡面水流的水力學(xué)特性和坡面土壤條件，開展黃土坡面細(xì)溝流水動(dòng)力學(xué)特性研究，不僅能深入認(rèn)識(shí)坡面細(xì)溝侵蝕過程與機(jī)理，為細(xì)溝侵蝕過程模型的建立奠定基礎(chǔ)，還能為黃土地區(qū)水土流失治理以及水土保持措施規(guī)劃設(shè)計(jì)提供科學(xué)依據(jù)。

2、本試驗(yàn)以陜西楊凌壤土為研究土壤，采用兩種規(guī)格的土槽(5m×1m，10m×1.5m)進(jìn)行了四個(gè)坡度(10°、15°、20°和25°)、三種雨強(qiáng)(1.5mm/min,2mm/min，1mm/min)條件下的室內(nèi)人工模擬降雨試驗(yàn)，對(duì)黃土坡面細(xì)溝發(fā)育過程中的細(xì)溝流水動(dòng)力學(xué)特性及其影響因素進(jìn)行了研究，結(jié)果表明:
　　(1)細(xì)溝流雷諾數(shù)、弗洛德數(shù)和平均流速要比細(xì)溝間水流大;細(xì)溝流阻力系數(shù)一般小于細(xì)溝間水流阻力系數(shù)，特別是在坡度較大的條件下差異

3、更為顯著;Darcy-weisbach阻力系數(shù)和曼寧阻力系數(shù)都隨坡度的增大而增大;水流功率和水流剪切力隨坡度的增大呈先增后減的趨勢(shì)，臨界坡度在20°～25°之間。
　　(2)含沙量與坡度和雨強(qiáng)之間都存在顯著相關(guān)關(guān)系，與坡長(zhǎng)之間相關(guān)性不顯著;含沙量與水流剪切力和水流功率之間存在顯著相關(guān)關(guān)系，與單位水流功率之間存在顯著相關(guān)關(guān)系，說明單位水流功率與徑流含沙量之間的相關(guān)性最為顯著。
　　(3)細(xì)溝形態(tài)變化過程與坡面徑流含沙量的變化情

4、況基本一致;細(xì)溝發(fā)育初期，相鄰細(xì)溝之間距離一定程度上影響細(xì)溝分布，最早出現(xiàn)的相鄰細(xì)溝之間不會(huì)再出現(xiàn)新的跌坎，間距范圍為12.5～17.5cm;細(xì)溝侵蝕以下切侵蝕和溯源侵蝕為主，溝壁坍塌的作用相對(duì)較小;細(xì)溝流速隨細(xì)溝寬度的增加而顯著減小，二者存在顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系。
　　(4)通過間隔24h的兩場(chǎng)降雨，研究坡面經(jīng)過第一場(chǎng)降雨形成比較穩(wěn)定的細(xì)溝后，在第二場(chǎng)較小雨強(qiáng)降雨過程中細(xì)溝發(fā)育平穩(wěn)時(shí)細(xì)溝流的水動(dòng)力學(xué)特性。結(jié)果表明細(xì)溝流速受坡長(zhǎng)影響不顯