黄土缓坡片蚀过程及其水力参数适宜性试验研究

作者：和继军,王硕,蔡强国,孙莉英,黎雪晴

摘要：为确定黄土缓坡片蚀过程中侵蚀限制条件的变化及水力参数的适宜性,采用模拟降雨试验,在60 mm/h雨强、3种坡度(7.5°、10°、15°)和2种坡长(5 m和10 m)条件下,验证含沙量作为表征参量判定片蚀过程侵蚀限制条件的可行性,提出检验水力参数与产沙量作用关系适宜性的评价方法。结果表明:(1)依据含沙量随径流的变化规律,片蚀过程依次经历输沙能力限制阶段、剥蚀能力限制阶段Ⅰ和剥蚀能力限制阶段Ⅱ共3个侵蚀阶段,其中剥蚀能力限制阶段Ⅰ的侵蚀量占绝对优势。(2)从水力参数的适宜性来看,径流功率和雷诺数均能很好地表征与产沙量的关系,径流剪切力和弗劳德数则不能有效反映与产沙量的关系。(3)在不同侵蚀限制阶段,径流功率和雷诺数与产沙量的作用关系是不同的。输沙能力限制阶段和剥蚀能力限制阶段Ⅱ时,径流功率和雷诺数与产沙量分别呈指数关系和线性正相关关系;剥蚀能力限制阶段Ⅰ时,该2种水力参数均与产沙量呈线性负相关关系,但作用关系不唯一,且存在雷诺数临界值,即在输沙能力限制阶段和剥蚀能力限制阶段Ⅱ,径流功率和雷诺数与产沙量的作用关系不受坡长效应影响;在剥蚀能力限制阶段Ⅰ,需要同时考虑坡长和雷诺数临界值的共同影响。该研究结果可为深入理解片蚀过程的复杂性提供参考依据。

发文机构：首都师范大学城市环境过程和数字模拟国家重点试验室培育基地 中国科学院水利部水土保持研究所黄土高原土壤侵蚀与旱地农业国家重点实验室 首都师范大学北京资源环境与GIS重点试验室 中国科学院地理科学与资源研究所陆地水循环与地表过程重点试验室 中国科学院大学资源与环境学院

关键词：片状侵蚀侵蚀限制条件径流功率产沙量雷诺数sheet erosionerosion control conditionstream powersediment yieldReynolds number

分类号： S157.1[农业科学—土壤学]