細溝流侵蝕產沙及斷面形態(tài)研究.pdf

1、黃土高原水土流失問題是整個中國乃至世界水土流失最為嚴重的地區(qū)，流失面積占整體75％以上。其中細溝侵蝕是黃土坡面上最主要侵蝕方式之一，占水土流失面積一半以上。水動力學條件和床面土壤條件是細溝侵蝕的兩個主要因素，而細溝侵蝕產沙和縱橫斷面形態(tài)發(fā)育過程與徑流水動力學參數相輔相成。系統分析細溝水動力學特性及徑流產沙量和斷面形態(tài)發(fā)育影響因素對深入研究細溝侵蝕機理有一定價值。本文通過室內沖刷試驗，基于黃河中游多沙粗沙區(qū)的陜西省神木縣沙黃土以及關中平原

2、區(qū)楊凌當地塿土兩種土壤，分別研究了沙黃土(坡度:3°、9°、15°;流量:2.4、3.6、4.8、6.0、7.2L/min)和塿土(坡度:2°、4°、6°、8°、10°、12°;流量:8、16、24、32、40L/min)在流量和坡度完全組合試驗條件下，徑流水動力學特征、徑流產沙機理以及溝道縱橫斷面幾何形態(tài)發(fā)育。主要得出以下結論:
　　(1)細溝平均流速、水深均與流量和坡度呈冪函數關系，相較于坡度，流速和水深與流量的關系更為顯著，

3、分析是因為與床面阻力構成有關。弗勞德數大致在0.96～1.30之間，床面形態(tài)屬于動平床過渡區(qū)，通過對比分析發(fā)現，床面能態(tài)與土壤粘粒含量和中值粒徑有關。雷諾數變化范圍為:307～1465，可知細溝水流流態(tài)處在過渡區(qū)范疇。水流阻力系數與雷諾數的相關性并不顯著，這與明渠水流中紊流粗糙區(qū)的阻力特征比較類似。
　　(2)橫斷面方向上，橫斷面寬深比隨坡度的增大而減小，說明下切和溯源侵蝕是細溝發(fā)育過程中主要的侵蝕方式，而溝壁坍塌侵蝕作用比較微弱

4、。且與最佳斷面所對應的寬深比相差較遠，即床面還未達到穩(wěn)定狀態(tài)。橫斷面形態(tài)指標隨沖刷歷時和坡度的增加而增大，并逐漸趨近于梯形水力最佳斷面對應的橫斷面形態(tài)指標。隨距頂距離的增加，橫斷面指標逐漸減小，隨著流程長度的增加，細溝斷面形態(tài)由寬深狀逐漸變窄，同時細溝侵蝕深度也減小?？v橫面形態(tài)系數范圍為:0.60＜δ＜11.26。縱橫面形態(tài)系數與坡度呈正相關，與流量相關性不大。糙率系數和消能率均與縱橫面形態(tài)系數呈冪函數增加。
　　(3)隨著距頂距