黃土緩坡片蝕過程及其水力參數適宜性試驗研究

作者：和繼軍,王碩,蔡強國,孫莉英,黎雪晴

摘要：為確定黃土緩坡片蝕過程中侵蝕限制條件的變化及水力參數的適宜性,采用模擬降雨試驗,在60 mm/h雨強、3種坡度(7.5°、10°、15°)和2種坡長(5 m和10 m)條件下,驗證含沙量作為表征參量判定片蝕過程侵蝕限制條件的可行性,提出檢驗水力參數與產沙量作用關系適宜性的評價方法。結果表明:(1)依據含沙量隨徑流的變化規律,片蝕過程依次經歷輸沙能力限制階段、剝蝕能力限制階段Ⅰ和剝蝕能力限制階段Ⅱ共3個侵蝕階段,其中剝蝕能力限制階段Ⅰ的侵蝕量占絕對優勢。(2)從水力參數的適宜性來看,徑流功率和雷諾數均能很好地表征與產沙量的關系,徑流剪切力和弗勞德數則不能有效反映與產沙量的關系。(3)在不同侵蝕限制階段,徑流功率和雷諾數與產沙量的作用關系是不同的。輸沙能力限制階段和剝蝕能力限制階段Ⅱ時,徑流功率和雷諾數與產沙量分別呈指數關系和線性正相關關系;剝蝕能力限制階段Ⅰ時,該2種水力參數均與產沙量呈線性負相關關系,但作用關系不唯一,且存在雷諾數臨界值,即在輸沙能力限制階段和剝蝕能力限制階段Ⅱ,徑流功率和雷諾數與產沙量的作用關系不受坡長效應影響;在剝蝕能力限制階段Ⅰ,需要同時考慮坡長和雷諾數臨界值的共同影響。該研究結果可為深入理解片蝕過程的復雜性提供參考依據。

發文機構：首都師范大學城市環境過程和數字模擬國家重點試驗室培育基地 中國科學院水利部水土保持研究所黃土高原土壤侵蝕與旱地農業國家重點實驗室 首都師范大學北京資源環境與GIS重點試驗室 中國科學院地理科學與資源研究所陸地水循環與地表過程重點試驗室 中國科學院大學資源與環境學院

關鍵詞：片狀侵蝕侵蝕限制條件徑流功率產沙量雷諾數sheet erosionerosion control conditionstream powersediment yieldReynolds number

分類號： S157.1[農業科學—土壤學]